kỹ thuật tách chiết bằng sóng siêu âm

KỸ THUẬT TÁCH CHIẾT BẰNG SÓNG SIÊU ÂM
KỸ THUẬT TÁCH CHIẾT BẰNG SÓNG SIÊU ÂM
1
BÀI BÁO CÁO
BÀI BÁO CÁO
PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT
PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT
GVHD: TS.
HV: LÊ VĂN HOÀNG
MSHV: 0913003
I
I
ĐẶT VẤN ĐỀ
II
II
NỘI DUNG
III
III
KẾT LUẬN
Cấu trúc
1. Giới thiệu chung
1. Giới thiệu chung
2. Ứng dụng
2. Ứng dụng
3. Ví dụ
3. Ví dụ
∗
Các phương pháp cổ điển: Tác bằng nhiệt, dung môi,
bằng lực, Thường đưa đến kết quả rất lâu.
∗
Từ khi có các thiết bị như lò vi sóng , sóng siêu âm, thì

việc tách chiết xảy ra nhanh hơn gấp cả ngàn lần.
∗
Đó là vấn đề cần nghiên cứu trong đề tài này.
I. Đặt vấn đề
3
∗
1. Giới thiệu chung về sóng siêu âm
a. Khái niệm: Siêu âm là sóng cơ học hình thành do
sự lan truyền dao động của các phần tử trong
không gian có tần số lớn hơn giới hạn trên ngưỡng
nghe của con người (16-20kHz).
II. Nội dung
4
∗
Bộ phận chuyển phần lớn điện năng thành dòng
điện xoay chiều tần số cao để vận hành bộ phận
biến đổi.
∗
Bộ phận biến đổi chuyển dòng điện xoay chiều tần
số cao thành những dao động.
∗
Hệ thống truyền sóng sẽ truy ền những dao động
vào trong lòng chất lỏng.
b. Thiết bị phát sóng siêu âm
5
6
∗
Hiện tượng xâm khí thự
Nguyên lý tác động của sóng siêu âm
7

∗
Sóng siêu âm cường độ cao truyền vào trong lòng
chất lỏng sẽ gây nên sự kích thích mãnh liệt. Tại bề
mặt tiếp xúc giữa 2 pha lỏng/rắn hay khí/rắn, sóng
siêu âm gây nên sự hỗn loạn cực độ do tạo thành
những vi xoáy.
∗
Hiện tượng này làm giảm ranh giới giữa các pha, tăng
cường sự truyền khối đối lưu và thúc đẩy xảy ra sự
khuyếch tán ở một vài trường hợp mà khuấy trộn
thông thường không đạt được
Hiện tượng vi xoáy
8
∗
Hiện tượng sủi bóng (cavitation): Sóng siêu âm được
tạo ra bằng các dao động cơ học ở tần số cao hơn
15kHz. Khi truyền trong môi trường lỏng, các phần tử
trong trường siêu âm trải qua các chu trình nén
(compression) và duỗi (rarefaction) và những dao động
này sẽ lan truy ền cho các phần tử kế cận.
∗
Khi năng lượng đủ lớn, tại chu trình duỗi, tương tác giữa
các phân tử sẽ vượt quá lực hấp dẫn nội tại và các lỗ
hổng nhỏ trong lòng chất lỏng được hình thành.
Hiện tượng trên còn được gọi là hiện tượng sủi bóng
Các hiệu ứng vật lý và hóa học khi
chiếu siêu âm lên hệ chất lỏng
9
∗
Hiện tượng vỡ bóng

∗
Khi chúng đạt đến một thể tích mà chúng không
còn có thể hấp thu được năng lượng, chúng vỡ
ra một cách đột ngột và nhanh chóng. Trong suốt
quá trình vỡ, nhiệt độ và áp suất sẽ tăng lên rất
cao (khoảng 4000K và 1000atm).
∗
Thể tích chất lỏng bị gia nhiệt là rất nhỏ và nhiệt
nhanh chóng bị tiêu tan, mặc dù nhiệt độ tại vùng
này thì rất cao trong vài s. Mặt khác, nhiệt độ
và áp suất cao tạo ra khi nổ bong bóng sẽ dẫn tới
sự tạo thành các gốc tự do như là Hvà OH
10
∗
Một số thông số như là tần số và biên độ của sóng
siêu âm, nhiệt độ và độ nhớt của môi trường ảnh
hưởng đến mức độ tạo bong bóng khí.
c. Các yếu tố ảnh hưởng đến
khả năng hình thành và vỡbóng
11
∗
-Siêu âm tần sốcao và năng lượng thấp: còn được
gọi là siêu âm chuẩn đoán, trong khoảng tần số
20 – 60 MHz [51]. Phần này được sử d ụng
như một kỹ thuật phân tích, không làm phá hủ y
cấu trúc của mẫu, điều này được ứng dụng để xác
định tính chất thực phẩm, đo tốc độ dòng chả y,
kiểm tra bao gói thực phẩm.
∗
-Tần số thấp và siêu âm năng lượng cao (2 MHz –

10 MHz): được ứng dụng rộng rãi như một quá
trình hỗ trợ trong hàng loạt các lĩnh vực như: kết
tinh, sấy, bài khí, trích ly, lọc, đồng hoá, làm mềm
thịt, quá trình oxi hoá, quá trình tiệt trùng …
2. Ứng dụng của sóng siêu âm
12
SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM TRÍCH LY ISOFLAVONE
∗
Nguyên liệu (đậu nành)
∗
Tùy thuộc tính chất (nguyên liệu màng tế bào, chất
nguyên sinh, một số tạp chất), trạng thái rắn lỏng,
cách thức chuẩn bị mẫu nguyên liệu (kích thước) sẽ
ảnh hưởng rất lớn đến kết quả trích ly.
3 Ví dụ
13
∗
Lựa chọn dung môi trích ly: dung môi trích ly là
các dung môi hoà tan được hợp chất cần trích ly.
Khảnăng đó của dung môi lại phụthuộc một vài
tính chất của nó như độphân cực, độnhớt, sức
căng bề mặt
∗
Các isoflavone các hợp chất phân cực, nên chủyếu
sửdụng dung môi phân cực như nước, ethanol,
methanol, dd acid loãng…
Dung môi
14
∗
Trích ly isoflavone từmẫu nước uống đậu nành, ở

45 độ C cho lượng cao nhất.
∗
Thông thường, các phương pháp cho thấy đạt
được nhanh và trích ly đủ số lượng trong 20
phút.
Nhiệt độ và thời gian
15
∗
Tùy thuộc vào mẫu nguyên liệu và phương pháp
trích ly, số lần trích ly sẽ ảnh hưởng đến lượng
isoflavone thu được.
Số lần trích ly
16
∗
Tỷ lệ nguyên liệu: dung môi:tỷ lệ nguyên liệu : dung
môi càng nhỏ thì hiệu quảquá trình trích càng cao.
Công suất siêu âm:
17
∗
Phương pháp truyền thống có một số nhược điểm
sau:
∗
+ Sử dụng một lượng dung môi lớn, thường độc,
và chi phí cao.
∗
+ Thời gian chiết kéo dài, độ chọn lọc không cao.
∗
+ Trích ly với nhiệt độ cao và thời gian kéo dài
ảnh hưởng chất lượng sản phẩm.
KẾT LUẬN

18
∗
Các phương pháp hiện đại có nhiều ưu điểm hơn
hẳn phương pháp truyền thống.
∗
+ Giảm lượng dung môi sử dụng, giảm phế thải.
∗
+ Dung môi xanh, độchọn lọc cao, dễ thu hồi.
∗
+ Giảm thời gian chiết.
∗
+ An toàn, hiệu quả, dễ tự động.
∗
+ Có thể kết hợp các phương pháp phân tích trực
tuyến.
19