2. Chất lỏng tỷ trọng cao
2.2.2.2. Cô đặc bằng membrane RO a Mục đích công nghệ
a. Mục đích công nghệ
Khai thác: tách một phần nước ra khỏi sản phẩm. Sử dụng membrane RO. Dòng retentate thu được có nồng độ chất khô cao, thu nhận sản phẩm sữa cô đặc.
b. Các biến đổi của nguyên liệu
Vật lý: thu được hai dòng permeate và retentate với các tính chất khác nhau: Dòng permeate: nước và một số cấu tử hòa tan phân tử nhỏ.
Dòng retentate: chứa nước và các thành phần có trong nguyên liệu không qua màng do đó nồng độ chất khô tăng, tỷ trọng tăng, độ nhớt tăng,…
Hóa học: có thể xảy ra hiện tượng tương tác giữa các hợp chất có trong nguyên liệu với vật liệu làm membrane: protein có chứa nhóm chức tích điện và nhóm chức kị nước. Chúng có thể tương tác với nhóm kị nước của membrane gây nên hiện tượng fouling, từ đó làm giảm lưu lượng của dòng permeate. Lipid là hợp chất có tính kỵ nước, nếu dùng membrane làm bằng vật liệu kỵ nước thì thành phần lipid trong dòng nhập liệu sẽ tương tác với membrane gây nên hiện tượng fouling.
Quá trình phân riêng bằng membrane không làm xảy ra các biến đổi hóa lý cũng như sinh học và vi sinh.
c. Thiết bị
Membrane làm bằng vật liệu polyamide cải biến, được gắn lên một số nhóm chức ưa nước để hạn chế sự tắc nghẽn dòng permeate.
Quá trình phân riêng liên tục hồi lưu một phần retentate mô hình3 giai đoạn. Giai đoạn đầu tốc độ dòng đạt giá trị cao nhất nhưng nồng độ cấu tử trong dòng
Bơm nguyên li uê Bơm hồi lưu Bơm hồi lưu Bơm hồi lưu
Bồn nguyên li uê RO RO
Retentateee
Permeate RO
retentate thấp nhất. Ở giai đoạn cuối tốc độ dòng thấp nhất nhưng nồng độ cấu tử trong retentate đạt giá trị cao nhất
Hình 2.11:Mô hình hệ thống cô đặc bằng RO
Hình 2.12:Hệ thống RO dùng để cô đặc (Membrane system specialists, Inc.) Có thể hoạt động phân riêng liên tục trong 24 giờ. Sau khoảng thời gian này nên tạm ngưng hoạt động để tẩy rửa và vệ sinh thiết bị để tránh sự tắc nghẽn các lỗ mao dẫn và một số vi sinh vật hấp thụ trong membrane sẽ phát triển dễ làm hư hỏng sản phẩm.
Đường kính lỗ mao dẫn:< 1 nm
Nhiệt độ: 30-35oC
Áp lực hoạt động: 2-5MPa
pH: 6-6.7, lượng calci trong huyết thanh sữa khá cao, hiện tượng tắc nghẽn membrane xuất hiện khi mẫu có pH 5.8. Casein micell dễ dàng tạo thành một lớp gel.Các protein trong sữa không tạo thành gel ở pH ≥ 6. Calcium phosphate được bão hòa trong sữa; theo đó, nó đóng một vai trò trong sự hình thành gel, đặc biệt là ở pH trung tính. Điều này là do casein có thể chứa calcium phosphate không hòa tan.