QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
1. Cơ sở khoa học
-
phân riêng bằng membrane là quá trình tách các cấu tử có phân tử lượng khác nhau nhưng cùng
hòa tan trong một pha lỏng hoặc tách các cấu tử rắn có kích thước rất nhỏ ra khỏi pha lỏng hoặc pha
khí.
-
Quá trình phân riêng bằng membrane cho ta 2 dòng
. Dòng qua membrane: dòng permeate
. Dòng không qua membrane: dòng retentate

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
1. Cơ sở khoa học

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
2. Định nghĩa
-
Membrane là một bề mặt mỏng cho phép một số cấu tử hóa học khuếch tán qua nó trong quá
trình phân riêng.
-
Phân loại membrane

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
2. Định nghĩa
. Dựa vào kích thước và sự phân bố của mao quản
+ membrane vi xốp đẳng hướng:
Đường kính mao quản ổn định
Các mao quả xếp song song
+ membrane vi xốp bất đẳng hướng:
Đường kính mao quản không ổn định

Gồm 2 lớp:
lớp trên dày 0.1-0.5 μm, đường kính lỗ rất nhỏ.
Lớp dưới: 100-200 μm, đóng vai trò giá đỡ.

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
2. Định nghĩa
. Dựa vào phương pháp tạo bề mặt membrane
+ membrane bất đối xứng toàn phần
Phương pháp đổi pha
Cấu trúc bề mặt vi xốp
+ membrane bất đối xứng không toàn phần
Phương pháp đổ khuôn
Cấu trúc bề mặt không vi xốp

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
3. So sánh kỹ thuật phân riêng bằng membrane và kỹ thuật lọc
-
Đối tượng phân riêng
. Lọc: huyền phù, hệ khí – rắn
. Membrane:
dung dịch các cấu tử cùng hòa tan nhưng đường kính hoặc phân tử lượng khác nhau
Hệ rắn – lỏng, rắn – khí: pha rắn kích thước rất nhỏ

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
3. So sánh kỹ thuật phân riêng bằng membrane và kỹ thuật lọc
-
Động lực quá trình phân riêng
. Lọc:
Áp suất thủy tĩnh
Bơm nguyên liệu

Áp lực chân không phía dịch lọc
. Membrane:
Bơm nguyên liệu

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
3. So sánh kỹ thuật phân riêng bằng membrane và kỹ thuật lọc
-
đường kính mao quản
-
độ dày của màng

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
3. So sánh kỹ thuật phân riêng bằng membrane và kỹ thuật lọc
-
Sản phẩm của quá trình phân riêng
. Lọc: dịch lọc và bã lọc
. Membrane: hai dòng sản phẩm đều là dòng lưu chất.

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
4. Kỹ thuật membrane trong CNTP

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
4. Kỹ thuật membrane trong CNTP
MF: vi lọc
UF: siêu lọc
NF: lọc nano
RO: thẩm thấu ngược

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
5. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật membrane

-
Ưu điểm
Chi phí năng lượng
Tự động hóa
Chất lượng thực phẩm
Thiết bị hỗ trợ

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
5. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật membrane
-
nhược điểm
. Tính liên tục trong quá trình sản xuất
. Vấn đề vệ sinh membrane và thiết bị
. Sử dụng kết hợp với các kỹ thuật khác
. Lĩnh vực ứng dụng:
Độ nhớt của nguyên liệu quá cao
Áp lực thẩm thấu của retentate quá cao

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
6. Đánh giá hiệu quả phân riêng của membrane
-
Độ phân riêng
C
P
: nồng độ cấu tử trong dòng permeate
C
R
: nồng độ cấu tử trong dòng retentate
1
P

R
C
R
C
= −

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
6. Đánh giá hiệu quả phân riêng của membrane
-
Lưu lượng dòng permeate
ε: độ xốp bề mặt membrane
dp, Δx: đường kính và chiều dài mao quản
μ: độ nhớt của mẫu
Pt: áp lực qua membrane
2
. .
32. .
p t
d P
J
x
ε
µ
=
∆

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
6. Đánh giá hiệu quả phân riêng của membrane
-
Pt: áp lực qua membrane

P
t
= P
F
- P
P
– (P
tf
– P
tp
)
p
F
: áp lực đưa mẫu vào membrane
Pp: áp lực từ phía permeate
Ptf: áp lực thẩm thấu của mẫu nguyên liệu
Ptp: áp lực thẩm thấu của dòng permeate

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
7. Mục đích công nghệ và phạm vi thực hiện quá trình phân riêng bằng membrane
-
Mục đích công nghệ
. Chuẩn bị: lên men sữa chua
. Khai thác
. Bảo quản
. Hoàn thiện

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
7. Mục đích công nghệ và phạm vi thực hiện quá trình phân riêng bằng membrane
-

phạm vi thực hiện
. Sản xuất tinh bột
. Sản xuất các loại đường, syrup
. Sản xuất sữa, nước trái cây, vang, bia
. Sản xuát protein isolate và concentrate từ đậu nành, whey protein
. Xử lý nước

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
8. Các biến đổi của nguyên liệu
-
Vật lý
-
Hóa học
-
Hóa sinh và sinh học

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
9. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của membrane
9.1 các yếu tố liên quan đến nguyên liệu
-
Nồng độ chất khô
-
thành phần hóa học của nguyên liệu
-
pH

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
9. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của membrane
9.2 các yếu tố liên quan đến membrane
-

vật liệu chế tạo membrane
-
cấu trúc bề mặt membrane
-
đường kính mao dẫn

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
9. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của membrane
9.3 các thông số kỹ thuật của quá trình
-
nhiệt độ
-
tốc độ nhập liệu
-
áp lực qua membrane

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG BẰNG MEMBRANE
10. Thiết bị