BÀI TIỂU LUẬN PHÂN RIÊNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỌC

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  MÔN HỌC: KỸ THUẬT QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỀ TÀI: PHÂN RIÊNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỌC TP Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng năm 2017 Sinh viên thực hiện: LÊ THỊ NGỌC QUYÊN TRƯƠNG THỊ THANH VÂN VÕ THỊ NGỌC HIẾU BÙI THỊ THANH LỆ   LÝ GIA YẾN 2205162049 2205162073 2205162011 2205162018 2205162077 GVHD: TRẦN LƯU DŨNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LỌC Lọc trình thực nhờ vách ngăn lọc để phân riêng pha liên tục pha phân tán Sự lọc vách ngăn phân ra: Lọc thông dụng, vi lọc lọc phân tử (siêu lọc lọc thẩm thấu ngược) NGUYÊN TẮC CỦA QUÁ TRÌNH LỌC Hình: Nguyên tắc lọc U Nhiệt độ ƯỞNG N NH LỌC Bã lọc Vật ngăn lọc Nhiệt độ Nhiệt độ tăng → độ nhớt giảm → tốc độ lọc tăng Chênh lệch áp suất  ΔP ↑→ tốc độ lọc tăng  Tạo động lực trình lọc cách sau: dùng áp lực cột chất lỏng (áp suất thủy tĩnh); dùng máy bơm hay máy nén đưa huyền phù vào (lọc áp suất); dùng bơm chân không hút (lọc chân không) Chênh lệch áp suất  Nếu ΔP lớn lớp bã bị nén chặt (thể tích giảm xuống), ống mao quản bị thu hẹp lại, lúc tốc độ tăng chậm so với tăng áp suất đến mức giảm đi, chất lỏng khơng chui qua lớp lọc  Tuy nhiên, ΔP tăng cao làm rách vải lọc phá vỡ lớp vật ngăn hồn tồn khơng có lợi  Tùy theo phương pháp lọc ta khống chế giá trị ΔP khác Bã lọc  Bã lọc gồm hai loại: nén không nén  Bã không nén hạt khơng bị biến dạng dạng tinh thể, chúng phân bố thành lỗ kích thước không đổi ta tăng áp lực, lượng dung dịch bã không thay đổi  Bã nén biến dạng tăng áp lực lọc chúng bị nén chặt lại  Nếu cặn xốp (cặn chứa bã không nén được), độ nhớt dung dịch thấp tốc độ lọc cao  Nếu cặn dẻo (kết dính lại thành khối, chứa bã nén được), độ nhớt dung dịch cao khó lọc Bã lọc  Chất trợ lọc: Là loại bột mịn đưa vào để hỗ trợ cho trình lọc Chất trợ lọc có nhiệm vụ tạo thành bề mặt lọc lớp bã bổ sung làm tăng khả giữ pha rắn giảm trở lực pha lỏng Các khoáng chất sử dụng làm chất trợ lọc chủ yếu là: Diatomit, Perlit, Cát silic khoáng garnet, Zeolit NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Khí Hỗn hợp hệ bụi Cửa thiết bị Các ngăn chứa túi lọc Bụi Vít tải vận chuyển Khoang chứa cặn Cơ cấu rung rũ bụi Ưu nhược điểm thiết bị lọc túi a) Ưu điểm: - Công nghệ đề xuất phù hợp với đặc điểm, tính chất nguồn khí thải;  - Nồng độ khí thải sau xử lý đạt  - Cấu tạo đơn giản - Hiệu suất lọc bụi tương đối cao - Không gian lắp đặt nhỏ b) Nhược điểm: - Đòi hỏi thiết bị tái sinh vải lọc thiết bị rũ lọc.  - Độ bền nhiệt thiết bị lọc thấp thường dao động theo độ ẩm MEMBRANE Định Nghĩa •Phương pháp phân riêng membrane hay gọi phương pháp lọc màng cho phép tách cấu tử khỏi hỗn hợp mức độ phân tử ion •Membrane đóng vai trò vật ngăn để phân riêng cấu tử.Tuy nhiên, áp suất động lực kỹ thuật membrane Cơ Sở Khoa Học Hiện nay, kỹ thuật phân riêng membrane đa dạng ứng dụng nhiều nghành kỹ thuật khác Trong công nghiệp chế biến sữa, bốn trình sau sử dụng rộng rãi: Thẩm thấu ngược-RO (Reverse Omosis) Lọc nano- NF(Nano Filtration) Siêu lọc-UF (Ultra Filtration) Vi lọc-MF (Micro Filtration) -Màng lọc thẩm thấu ngược RO có kích thước lỗ nhỏ nên chỉ cho nước qua, tất thành phần khác bị giữ lại -Màng lọc nano cho nước ion qua -Màng siêu lọc có kích thước lỗ lớn nên cho nước, ion, lactose qua giữ lại protein -Màng vi lọc có kích thước lỗ lớn nên cho nước, ion, lactose, protein qua, hạt cầu béo bị giữ lại Màng lọc thường sử dụng để loại bỏ lượng nhỏ chất béo lại sau ly tâm I.Bản chất membrane Vật liệu membrane Trong công nghiệp chế biến sữa, có thành phần chất béo nên người ta thường sử dụng membrane từ vật liệu ưa nước: cellulose acetate, ceramic… Cấu trúc bề mặt membrane  Cần chọn bề mặt membrane nhẵn, đồng nhất, mao quản chúng bị tắc nghẽn q trình sử dụng Đường kính mao dẫn  Nếu chọn membrane có đường kính mao quản lớn kích thước cấu tử nguyên liệu cần phân riêng chúng dễ bị tắc nghẽn số cấu chui vào bị kẹt lại Tùy thuộc vào loại ngun liệu, nguời ta chọn membrane có kích thước mao quản tối ưu Khi đó, q trình phân riêng nhanh hạn chế tượng tắc nghẽn II.Bản chất nguyên liệu cần phân riêng: protein, lipid, muối, pH 1.Protein  Các phân tử protein sữa chui vào mao dẫn gây tượng tắc nghẽn mao dẫn membrane Do chúng có chứa số nhóm chức kỵ nước số nhóm chức tích điện tương tác tạo phức với số nhóm chức membrane 2.Lipid  Lipid thường tạo màng bao phủ membrane từ gây nên tượng tắc nghẽn dòng permeate nên sử dụng membrane ưa nước vật liệu polyacrylonnitrile cải biến gắn lên số nhóm chức ưa nước Khi đó, tắc nghẽn dòng permeate hạn chế đáng kể Muối  Các muối có sữa nguyên nhân gây tắc nghẽn dòng permeate Chúng kết tủa bám lên thành mao dẫn Ion Ca2+ liên kết với số nhóm chức membrane protein sữa làm giảm tốc độ dòng permeate Để khắc phục tình trạng này, ta tách canxi khỏi sữa phương pháp ly tâm, thẩm điện tích, trao đổi ion 4.pH  Nếu giá trị pH nguyên liệu sữa cần khảo sát có giá trị gần điểm đẳng điện protein có mẫu protein sữa bị đơng tụ tắc nghẽn mao dẫn xảy ra.Như vậy, cần chọn giá trị pH mẫu cần phân riêng lệch xa với giá trị pI số cấu tử protein có mẫu 3.Tốc độ dòng vào chảy rối  Nếu bơm nguyên liệu vào với tốc độ cao bên có cánh khuấy tượng nghẽn mao mạch hạn chế tối đa tốc độ dòng permeate cải thiện đáng kể IV.Các dạng thiết bị lọc membrane  Thiết bị dạng ống  Thiết bị hình sợi  Thiết bị dạng bảng  Thiết bị hình cuộn xoắn 1.Thiết bị dạng ống  Thiết bị membrane có dạng hình trụ, bên chứa nhiều ống trụ nhỏ đặt song song nhau, đường kính 12,5-75mm, chiều dài 0,6-6,4mm đục lỗ nhỏ thân Nguyên liệu đưa vào đầu thiết bị phân phối vào bên ống trụ nhỏ.Dòng retentate hết chiều dài ống trụ nhỏ thoát đầu bên thiết bị Dòng permeate chui qua mao mạch membrane ngồi ống trụ nhỏ 2.Thiết bị hình sợi Điều chế thép khơng rỉ có dạng hình trụ đường kính 2,512,7cm, bên có chứa bó sợi membrane Khi hoạt động, sữa bơm vào bên thiết bị chui vào sợi membrane Dòng membrane chui qua mao dẫn membrane ngồi tập trung cửa nằm thân thiết bị Ưu điểm tốn diện tích nhà máy, tốn lượng cho q trình 3.Thiết bị dạng bảng Mơ hình bảng gồm đở hai đệm membrane ép sát vào nhau, đỡ hình chữ nhật có độ dày mỏng 0,11-0,35 m2 Các đệm có cấu trúc vi xốp ép cát phủ bề mặt đỡ.Các membrane có diện tích bề mặt với diện tích bề mặt đỡ đặt sát lên miếng đệm Thiết bị hình cuộn xoắn Thiết bị gồm hai hình trụ trục, chiều cao có đường kính khác đặt lồng vào nhau, chế tạo thép không rỉ Ống hình trụ nhỏ đục thân nơi tập trung cấu tử dòng permeate.Nguyên liệu đưa vào đầu thân trụ di chuyển dọc theo thân trụ kênh có cấu tiết diện hình xoắn ốc Cấu tử dòng permeate chui qua mao mạch hai membrane vào kênh dẫn dành riêng cho chúng Từ ống trụ trung tâm, dòng permeate tập trung thoát khỏi thiết bị