Đồ án Ứng dụng kĩ thuật Membrane trong chế biến nước ép trái cây cô đặc

Tìm hiểu v kỹ thuật membrane ề kỹ thuật membrane và ứng dụng trong chế biến nước ép trái cây cô đặc.. Ứng dụng trong chế biến nước ép trái cây cô đặc...  Hạn chế sự biến đổi của các c

Tìm hiểu v kỹ thuật membrane ề kỹ thuật membrane

và ứng dụng trong chế biến

nước ép trái cây cô đặc.

Phần 1 Tổng quan

Phần 2 Ứng dụng trong chế biến nước ép trái

cây cô đặc.

Phần 1 Tổng quan về kỹ thuật

MEMBRANE

Định nghĩa

“Membrane”– một bề mặt mỏng cho phép một số cấu

tử khuếch tán qua nó đồng thời một số cấu tử khác bị giữ lại.

Có tính thấm chọn lọc (selectivity).

 Hạn chế sự biến đổi của các cấu tử nhạy cảm

với nhiệt.

 Tiết kiệm năng lượng.

 Thân thiện với môi trường.

 Hệ thống được lắp đặt dễ dàng.

 Chi phí vận hành thấp.

 Không tốn nhiều chi phí cho thiết bị phụ trợ.

 Giảm số lượng các quá trình trong quy trình sản

xuất.

 Hạn chế tối đa sự sử dụng thêm hóa chất.

 Khả năng tái sử dụng cao.

Tại sao sử dụng MEMBRANE ?

Tuy nhiên!!!

 Nồng độ chất khô của dòng retentate tối đa thường

vào khoảng 25 - 30% (w/w) Đây là nồng độ tương đối thấp trong quá trình cô đặc.

 Chi phí đầu tư thiết bị tương đối cao so với kỹ thuật truyền thống

 Chi phí thay thế và bảo dưỡng thiết bị cao.

 Hiện tượng fouling trong quá trình vận hành.

Đánh giá hiệu suất membrane.

 Flux: Thể tích dòng permeate thu được qua một đơn vị diện

tích bề mặt membrane trong một đơn vị thời gian (m 3 /m 2 /hr or m/ hr).

Thường mong đợi Flux lớn.

P F

C

C -

1 C

C -

C

 Độ phân riêng (R): thông số để đánh giá khả năng tách các cấu tử.

 Chênh lệch áp suất

 Microfiltration (MF) : P

 Ultrafiltration (UF) : P

 Reverse Osmosis (RO) : P

 Chênh lệch điện tích

 Chênh lệch nồng độ

 Sự thẩm tách : C

 Sự thẩm thấu : C

Động lực của quá trình membrane

Phân loại membrane

 Phân loại theo nguồn gốc

 Đẳng hướng: Đường kính của mao quản ổn định trong suốt chiều

dày của membrane, các mao quản này song song với nhau

 Bất đẳng hướng: Đường kính mao quản thay đổi theo chiều dày

của membrane Có 2 lớp: lớp trên dày 0,1 – 0,5µm, đường kính mao

quản nhỏ, quyết định khả năng phân riêng của màng; lớp dưới dày

100 - 200 µm, đường kính mao quản lớn, là khung đỡ.

 Phân loại theo mô hình hoạt động

 Dead-end : Dòng vào vuông góc với membrane.

 Cross-flow : Dòng vào song song với membrane

 Phân loại theo kích thước mao quản của membrane

 Vi lọc - Microfiltration (MF) : > 50 µm

 Siêu lọc - Ultrafiltration (UF) : 0.003 - 0.2 µm

 Lọc nano - Nanofiltration (NF) : 0.001 - 0.003 µm

 Phân loại theo dạng membrane

 Membrane dạng ống (Tubular membrane module)

 Membrane dạng sợi rỗng (Hollow fibre membrane

Membrane dạng ống Membrane dạng sợi rỗng

Membrane dạng cuộn xoắn

Membrane Fouling

Fouling: Sự lắng đọng hay sự tích lũy các chất rắn trên membrane Fouling gây ra trở lực cản trở dòng thấm qua membrane.

Phần 2 ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ

CHẾ BIẾN NƯỚC ÉP TRÁI

CÂY CÔ ĐẶC

Ưu điểm và hạn chế của kỹ thuật RO

Về mặt công nghệ.

- Ứng dụng rộng rãi trong công

nghiệp.

- Nhiệt độ quá trình thấp.

- Có thể kết hợp với cô đặc chân

không, cô đặc bốc hơi.

 

 

 

 

Về mặt kinh tế.

- Tiết kiệm năng lượng và hiệu

quả kinh tế cao hơn so với cô đặc

nhiệt.

- Hiện tượng tắc nghẽn membrane (fouling).

- Aùp suất đòi hỏi cao.

- Cần có quá trình tiền xử lý để vô hoạt enzyme.

- Khó cô đặc những dung dịch có huyền phù cao.

- Nồng độ cô đặc thấp.

 

- Giá thành thiết bị membrane cao.

Các hệ thống cô đặc membrane

 Mô hình hồi lưu retentate.

- Mô hình hồi lưu toàn phần retentate.

- Mô hình hồi lưu một phần retentate.

 Mô hình nhiều giai đoạn.

 Sử dụng kết hợp nhiều kỹ thuật membrane.

Mô hình hồi lưu toàn phần retentate.

Mô hình này cho phép cô đặc mẫu khảo sát trong một khoảng thời gian ngắn nhất và tiết kiệm diện tích

membrane sử dụng.

Mô hình hồi lưu một phần retentate.

Mô hình này thường được sử dụng ở quy mô công nghiệp với diện tích membrane trong hệ thống thiết bị từ 100m 2

trở lên

Mô hình nhiều giai đoạn.

Ưu điểm lớn nhất của mô hình này là khả năng đạt nồng độ cô đặc cao và khả năng làm việc liên tục

Mô hình kết hợp.

Mô hình kết hợp.

• Khả năng làm việc liên tục cao

• Về kinh tế: hiệu quả kinh tế cao hơn so với kỹ thuật nhiệt truyền thống.

• Về kỹ thuật: đòi hỏi kỹ thuật vận hành cao hơn Các thông số công nghệ trong quá trình vận hành quyết định sự thành bại của quy trình Với mỗi loại sản phẩm cần có thông số kỹ thuật vận hành tối ưu riêng.

• Các quá trình tiến xử lý ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất quá trình

• Quy trình sản xuất được rút ngắn so với kỹ thuật cô đặc thông thường

Cảm ơn thầy cô và các bạn!

Nước Muối Phân tử lớn Chất rắn

Dòng Retentate

Các chất rắn, kaolin, silica, nấm men, vi khuẩn, dextrose, tinh bột, các pigment…

Vi lọc - Microfiltration

Dòng Retentate:

Đại phân tử, proteins, polyvinyl alcohol, gelatin, pectin, chất nhuộm.

Siêu lọc - Ultrafiltration

Muối Nước Đại phân tử

Chất rắn

Dòng Retentate

Nanofiltration

Muối Nước Đại phân tử Chất rắn

Dòng retentate: Các ion tan, Na, Clo…

Reverse Osmosis

Muối Nước Đại phân tử Chất rắn