Download miễn phí Đồ án Ứng dụng kỹ thuật membrane trong trích ly các hợp chất từ thực vật



MỤC LỤC
Danh mục hình và bảng 1
1: Mở đầu 3
2: Tổng quan 4
2.1. Khái niệm về membrane và phân loại. 4
2.1.1. Khái niệm 4
2.1.2. Phân loại membrane 4
2.1.3. Vật liệu membrane 7
2.2. Các kĩ thuật membrane 11
2.2.1. Kĩ thuật vi lọc (microfiltration) 11
2.2.2. Kĩ thuật siêu lọc (Ultrafiltration) 12
2.2.3. Kĩ thuật lọc nano (Nanofiltration) 12
2.2.4. Kĩ thuật lọc thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis) 12
2.3. Các dạng thiết bị: 13
2.3.1. Membrane dạng ống (Tubular module) 13
2.3.2. Membrane dạng khung bản (Plate and Frame module) 15
2.3.3. Membrane dạng cuộn xoắn (Spiral wound module) 15
2.3.4. Membrane dạng sợi rỗng (Hollow fibre module) 17
2.4. Động học quá trình truyền khối membrane 20
2.4.1. Mô hình phân riêng bằng membrane 20
2.4.2. Động học của quá trình membrane 21
2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình membrane 25
2.5.1. Đặc tính của membrane 25
2.5.2. Đặc tính của nguyên liệu 26
2.5.3. Các thông số kĩ thuật của quá trình 28
2.6. Hiện tượng Fouling 31
2.7.1. Định nghĩa 32
2.7.2. Nguyên nhân gây ra fouling 32
2.7. Ưu điểm và nhược điểm của kĩ thuật membrane 37
3: Ứng dụng kĩ thuật membrane trong trích ly các hợp chất từ thực vật: 38
3.1. Ưng dụng kỹ thuật membrane trong trích ly protein từ thực vật. 38
3.1.1. Nguyên liệu: Bột đậu nành tách béo 39
3.1.2. Quy trình sản xuất soy protein 41
3.1.3. Phương pháp trích ly protein bằng membrane 41
3.1.4. Các hệ thống cô đặc màng 43
3.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng 45
3.1.5.1. Khả năng phân riêng của membrane vào phân tử lượng 45
3.1.5.2. Bản chất nguyên liệu 46
3.1.6. Sản phẩm của quá trình cô đăc dung dịch protein bằng siêu lọc 48
3.2. Ứng dụng kỹ thuật membrane trong trích ly các hợp chất chống oxi hóa từ thực vật 50
3.2.1. Kỹ thuật trích ly các hợp chất chống oxi hóa từ thực vật 51
3.2.2. Ưng dụng membrane trong trích ly các hợp chất chống oxi hóa từ nho 52
3.2.3. Ưng dụng kỹ thuật membrane trong trích ly các hợp chất chống oxi hóa từ olive mill wastewater 53
3.2.4. Ưng dụng membrane trong làm sạch và thu hồi phenolic từ táo 54
3.3. Ưng dụng kỹ thuật membrane trong trích ly lipit từ thực vật 54
4. Kết luận 56
Tài liệu tham khảo.
 
 
 


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-01-01-do_an_ung_dung_ky_thuat_membrane_trong_trich_ly_ca.Cy8R9dk9Am.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-52876/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

à trên, tùy theo thành phần hóa học của nguyên liệu mà chúng ta cần chọn membrane với bản chất hóa học phù hợp.
Các thông số kỹ thuật của quá trình
Đặc tính của membrane và nguyên liệu là hai yếu tố khó thay đổi trong quá trình phân riêng. Yếu tố mà chúng ta có thể điều khiển được một cách dễ dàng và có hiệu quả là chế độ làm việc của quá trình phân riêng. Các nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình phân riêng chủ yếu tập trung vào các thông số kỹ thuật, bao gồm: áp suất làm việc, nhiệt độ làm việc, lưu lượng dòng nhập liệu.
Một số nghiên cứu thực hiện trên membrane MF và UF thu được kết quả cho thấy khi tăng tốc độ dòng nhập liệu, lưu lượng của dòng permeate tăng theo và lưu lượng dòng permeate của membrane MF lớn hơn membrane UF .
Hình 2.19. Ảnh hưởng của tốc độ nhập liệu đến lưu lượng dòng permeate
Khi Roberto Ferrarini và các cộng sự (2000) nghiên cứu và so sánh hiệu quả của quá trình cô đặc dịch nho ép bằng màng RO và NF đã thu được kết quả cho thấy, đối với nguyên liệu là dịch nho ép thì hiệu quả của quá trình cô đặc bằng màng NF cao hơn màng RO. Họ đã chọn được áp suất tối ưu cho quá trình cô đặc bằng màng NF là 40bar. Về nhiệt độ làm việc, kết quả nghiên cứu cho thấy khi tăng nhiệt độ làm việc thì lưu lượng dòng permeate tăng và độ phân riêng giảm.
Bảng 2.9: Ảnh hưởng của áp suất làm việc đến độ phân
riêng của các cấu tử có trong nước nho ở nhiệt độ 15oC
Tên các cấu tử
Áp suất (bar)
32
40
45
Đường
80
87
86
Tổng Polyphenol
74
83
83
K
3
5
6
Na
97
97
97
Mg
98
99
99
(Nguồn: Roberto Ferrarini và cộng sự (2000))
Hình 2.20. Ảnh hưởng của áp suất lên lưu lượng dòng Permeate của UF
Hình 2.21. Ảnh hưởng của áp suất lên trở lực của các lớp gel hình thành
Bảng 2.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ phân
riêng của các cấu tử trong nước nho (với p = 32bar)
Tên các cấu tử
Nhiệt độ làm việc (oC)
15
25
Đường
80
63
Tổng Polyphenol
74
72
K
3
2
Na
97
94
Mg
98
96
Theo công thức đã đưa ra ở phần trên ta thấy rằng lưu lượng dòng permeate sẽ tăng khi độ nhớt của dung dịch giảm. Vì thế, tốc đôï thẩm thấu có thể được cải thiện ở nhiệt độ cao hơn. Các nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độ của dòng permeate tuân theo phương trình Arrehnius:
Trong đó:
JT : là lưu lượng dòng permeate tại nhiệt độ T.
J20 : là lưu lượng dòng permeate tại nhiệt độ so sánh 200C.
s : hằng số đặc trưng bởi mỗi membrane và các nhiệt độ so sánh khác nhau.
Khi tiến hành nghiên cứu ở nhiệt độ 250C, Pohland đưa ra biểu thức sau cho thấy sự phụ thuộc của lưu lượng dòng permeate vào nhiệt độ:
Hình 2.22. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến lưu lượng dòng permeate
Hiện tượng fouling
Hình 2.23. Hiện tượng fouling
Định nghĩa.
Hiện tượng fouling là hiện tượng tắc nghẽn mao dẫn membrane trong quá trình vận hành do một số cấu tử trong mẫu nguyên liệu hấp phụ lên bề mặt membrane hay tương tác với các thành phần hóa học của membrane, khi đó lưu lượng dòng permeate giảm dần.
Hiện tượng fouling là một tính chất được coi là làm thay đổi dòng chảy rất khó tránh khỏi. Tùy từng hệ thống, sự thay đổi có thể diễn ra trong một hay nhiều giai đoạn, thường diễn ra ở tốc độ nhanh trong môït vài phút đầu, sau đó sự thay đổi giảm dần. Các phương pháp khắc phục có thể chỉ làm tăng dòng chảy một cách tạm thời hay đó chỉ là loại bỏ sự ảnh hưởng trong một giai đoạn ngắn mà thôi, chứ không hoàn toàn loại bỏ được hiện tượng này. Việc ta có thể làm được là tối ưu hoá hệ thống để dòng chảy không giảm mạnh trong thời gian vận hành.
Nguyên nhân gây ra fouling.
Sự tích lũy nguyên liệu trong membrane làm tăng trở lực của membrane theo thời gian. Lớp gel hay các bánh nguyên liệu tích tụ trên bề mặt của membrane và lớp tập trung nồng độ của nguyên liệu làm tăng trở lực cho dòng permeate. Độ lớn trở lực sẽ khác nhau khi thành phần hoá học và độ dày của các lớp tích tụ khác nhau, điều này được quyết định bởi chất lượng của nguyên liệu và tính chất truyền khối trong mô hình membrane.
Sự hình hành các “bánh” (cake formation).
Các bánh nồng độ hình thành, bít các lỗ, và sự hấp thụ các foulants lên thành mao quản xuất hiện là các nguyên nhân dễ nhận thấy trong sự giảm dòng permeate theo thời gian đối với membrane. Thông thường thì trở lực gây ra do sự tập trung nồng độ nhỏ hơn rất nhiều so với trở lực do các bánh nồng độ tạo nên. Do đó nếu có sự hình thành các bánh nồng độ này thì trở lực do tập trung nồng độ thường được bỏ qua.
Trở lực do các bánh nồng độ tạo ra sẽ tăng khi các phần tử cấu thành lên các bánh đó giảm kích thước. Các lớp gel của các nguyên liệu có thành phần là các phân tử lớn sinh ra trở lực khá đáng kể. Các bánh nồng độ và các lớp gel đóng vai trò như những thiết bị lọc hay là một membrane thứ hai loại đi những phân tử chất tan trong dòng lưu chất.
Hình 2.24. Sự hình thành lớp gel theo thời gian
Hình 2.25. Trở lực do lớp gel gây ra khi độ dày của lớp gel thay đổi
ở các áp suất khác nhau
Fouling do sự kết tủa.
Sự hình thành kết tủa và các cáu cặn trên membrane có thể xuất hiện khi các muối trong nguyên liệu có nồng độ quá khả năng hòa tan của chúng.
Trong quá trình phân riêng, dưới tác động của áp lực, các chất hòa tan, các chất keo, các chất có khối lượng phân tử lớn có khuynh hướng tập trung ở bề mặt membrane. Sự tập trung này đã dẫn đến sự hình thành lớp keo sát bề mặt màng và kế đến là lớp biên nồng độ. Trong quá trình phân riêng, lớp keo này hầu như không thể tách ra khỏi màng. Ngược lại, các cấu tử ở lớp biên nồng độ vừa bị dòng permeate kéo theo qua màng vừa khuếch tán ngược trở lại vùng ngoại biên do sự chênh lệch nồng độ.
Fouling do sự hấp thụ.
Sự hấp thụ hay sự tích tụ của các nguyên liệu theo thời gian trong các mao quản dẫn tới giảm kích thước mao quản rpore và tăng trở lực Rm , đây là điều thường khó được khắc phục một cách triệt để. Sự hấp thụ các vật liệu lên bề mặt membrane là khác nhau khi các vật liệu làm membrane khác nhau. Tính chất của các vật liệu hữu cơ có mối liên quan đến sự tắc nghẽn membrane bao gồm: sự tương đồng của chúng với membrane, khối lượng phân tử, các nhóm chức và hình dạng. Sự tắc nghẽn membrane cũng liên quan chặt chẽ với tương tác kỵ nước của các vật liệu làm membrane. Theo đó, mambrane chế tạo từ các vật liệu có tính ưa nước thì thường ít gây tắc membrane hơn các membrane được chế tạo từ các vật liệu có tính kỵ nước.
Fouling do vi sinh vật (Biofouling)
Khi dung dịch nguyên liệu có chứa vi sinh vật, chúng sẽ bám trên bề mặt membrane và làm tắc nghẽn membrane. Trong quá trình phân riêng, trên bề mặt membrane có thể có đến 106CFU/cm2, bao gồm vi khuẩn, nấm mốc và nấm men (Baker và Dudley, 1998).
Fouling do các nguyên nhân khác.
Ngoài các yếu tố trên, hiện tượng fouling còn chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác trong quá trình phân riêng:
Protein: là chất gây ra fouling chính trong quá trình membrane. Với vô số nhóm chức năng khác nhau, mức độ kỵ nước khác nhau, cấu trúc phức tạp bậc 2 và bậc 3... c...

---