Bài giảng Kỹ thuật thu hồi hoàn thiện sản phẩm: Chương 3 tìm hiểu về các phương pháp tách và cô đặc sản phẩm gồm: Phương pháp lọc màng, phương pháp trích ly, phương pháp kết tủa, phương pháp hấp phụ và trao đổi ion. Mời quý thầy cô và các em cùng tham khảo!
CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH VÀ CÔ ĐẶC SẢN PHẨM Các phương pháp tách cô đặc Phương pháp lọc màng Phương pháp trích ly Phương pháp kết tủa Phương pháp hấp phụ trao đổi ion 3.1 PHƯƠNG PHÁP LỌC MÀNG Màng vật liệu dùng để phân tách chất cách chọn lọc Màng từ polyme, gốm, sợi cacbon, chất kim loại xốp Khái niệm lọc màng • Dịch lọc qua gọi dịch thẩm thấu (Permeate-Filtrate) • Dịch cịn lại gọi dịch đặc (retentate-Concentrate) Khái niệm lọc màng • Lực đẩy qua màng (e.g., áp suất, khuyếch tán, từ trường, etc.) • Một vài chất (chất tan, dung môi) qua màng, vài chất khác ko hay chậm • Việc thẩm thấu chọn lọc sở phương pháp lọc màng Khái niệm lọc màng •Các thí dụ điển hình pp lọc màng: siêu lọc (thu hồi protein), thẩm thấu ngược (loại muối nước), bốc nước qua màng (tách cồn) Nước RO màng Dịch lọc Âp suất Cơ đặc Các thơng số lọc màng • Mức độ cô đặc C= CRi/CFi – – CRi -thành phần chất i dịch cô đặc CFi - thành phần chất i dịch trước lọc • Giảm thể tích (X) = Thể tích ban đầu Thể tích cuối • Nếu chất có hệ số giữ gần 100% mức độ đặc tương đương với hệ số giảm thể tích Phương pháp lọc màng (Membrane Separation) • Ưu điểm: – Là phương pháp tốn lượng thay phương pháp tách nhiệt thơng thường (pp bốc hay chưng cất) – Rất tốt cho sản phẩm chịu nhiệt – Có thể liên tục • Nhược điểm: – Fouling (hiện tượng bám) – Hay phải sửa chữa Phân loại màng • Loại porous: có lỗ, tính chọn lọc màng chủ yếu dùng cho vi lọc siêu lọc – Kích thước lỗ từ < 10 angstroms (1 nm) đến 100 microns (105nm) – Tuy nhiên lỗ lọc nhỏ gây lực cản lớn cho trình lọc – Để giải đề người ta nghĩ loại màng khơng đối xứng • Non-porous: màng dày đặc, chất khuếch tán qua màng chủ yếu dung cho lọc nano RO Tính chọn lọc khả khuếch tán hịa tan Thường có tốc độ lọc thấp Thường dùng màng ko đối xứng Membrane bioreactor Membrane bioreactor Ứng dụng công nghệ màng CNSH cổ điển • Trong cơng nghiệp bia –Thanh trùng bia –Bia có nồng độ cồn thấp –Thu hồi bia Tiệt trùng bia • Phương pháp trùng Pasteur dùng từ 1800 • Lọc vơ trùng từ 1950 Bia nồng độ cồn thấp • Dùng màng RO để loại cồn Analyses Regular Alcohol Content (wt%) Real Extract (wt%) Total protein (mg/L) ISO-OC-Acid (mg/L) Polyphenols (mg/L) n-Propanol (mg/L) i-Amylalcohol (mg/L) Reduced Alcohol Beer by RO Low- Alcohol No-Alcohol 3.38 1.29 0.85 3.74 3.92 4.11 0.103 0.108 0.110 19.0 19.0 19.0 98.0 107.0 107.0 19.7 19.2 21.8 18.4 17.8 24.6 Trong SX rượu vang • Tiệt trùng • Làm ổn định • Rượu vang có nồng đọ cồn thấp • Khơng làm ảnh hưởng đến mùi vị • Loại protein không bền nhiệt, tannin, hợp chất màu, nấm men, hợp chất phenol bị oxi hóa • Loại cồn giống bia Cô đặc TB VK từ dịch lên men nhờ CFF Nồng độ TB đạt 10-40% trọng lượng ướt Tốc độ chảy dịch chảy qua Yêu cầu công suất 20-100 L m-2h-1 Yêu cầu lượng 5-25 WhL-1 500 Wm-2 Ứng dụng Ultrafiltration • Là q trình lọc màng nhờ áp suất dùng cho trình thu hồi sản phẩm – Cô đặc protein – Đổi đệm loại muối – Loại chất lẫn vào có khối lượng phân tử nhỏ – Tinh protein phần – Loại bỏ virus Phương pháp lọc • Gián đoạn • Liên tục • Diafiltration-Lọc qua (rửa TB hay cao phân tử, đổi đệm, đặc dịch) Diafiltration • Ngun tắc dựa màng bán thấm: hợp chất cao phân tử giữ lại, hợp chất thấp phân tử đệm bị loại • Khác q trình thẩm tích (khuyếch tán thụ động) chỗ dung dịch bị ép qua màng lực (áp suất hay lực li tâm) • Dùng chủ yếu để loại muối hay đổi đệm