Đặc biệt khi dùng kỹ thuật thẩm thấu ngược trong công nghiệp thực phẩm và công nghiệp nước uống, ta phải tiếp xúc với những hệ mà khi đã mất nước – tức là đã cô đặc - chúng trở nên rất khó chảy (khả năng chảy trở nên rất khó) chẳng hạn như nước ép cà chua, sữa, tinh bột khoai tây, lòng trắng trứng gà… khi đó về nguyên tắc phải bàn đến hệ lưu biến, trong đó dòng chảy của chúng không thể mô tả chỉ thông qua độ nhớt của chúng.
Trong chuẩn số Re có thể sử dụng độ nhớt biểu kiến ở dạng thích hợp xác định từ đường cong chảy [15].
Sau đây ta xem xét, với các chất lỏng Newton, hệ số chuyển khối và tổn hao áp lực do ma sát trong modul thay đổi như thế nào với độ nhớt. Thông thường, trong công nghệ thực phẩm và công nghệ nước uống thường dùng các modul dạng ống và dạng phẳng.
Vùng chảy dòng:
Trong vùng chảy dòng, với hệ số chuyển khối đến bề mặt màng:
(3.6)
Và với trở lực dòng : ρ.Re = C2
Trang 62
Ở các chất lỏng Newton vì Re.Sc ≠ f() cho nên độ nhớt không ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất. Nhưng cần phải chú ý rằng, hệ số khuyếch tán D của dung dịch theo quan hệ Stockes-Einstein.
D=Const (3.7)
Sẽ giảm khi độ nhớt tăng và cuối cùng hệ số chuyển khối sẽ giảm khi độ
nhớt tăng theo k ~ -2/3 (3.8)
Trở lực dòng là tiêu hao áp lực trong vùng chảy dòng sẽ tăng theo độ nhớt
p ~ (3.9)
Vùng chảy xoáy:
Trong vùng chảy xoáy 3.103 < Re < 105 hệ số chuyển khối theo hệ thức [6]
Sh = C3.Re3/4.Sc1/3 (3.10)
Và với đặc trưng trở lực: =C4.Re-1/4 (3.11)
Chẳng hạn C4 = 0,3164 trong khoảng 2300 < Re < 105 đối với ống, từ đó cho thấy k ~-13/12
và p ~ 1/4
là quá trình trao đổi chất giảm mạnh khi độ nhớt tăng lên, trong khi tổn thất áp lực tăng nhẹ khi độ nhớt tăng. Bảng 3.6 đưa ra một số hệ chất, ở đó áp suất thẩm thấu cũng như độ nhớt tạo nên một giới hạn.
Bảng 3.6: Các yếu tố hạn chế với quá trình thẩm thấu ngược
Sản phẩm Yếu tố gây hạn chế
Natri Chlorua NaCl Nước uống từ nước biển Sulfat đồng CuSO4 Đường (Sacherose) Đường (Glucose) Áp suất thẩm thấu Nước sữa Sữa Lòng trắng trứng Cà phê Độ nhớt
Trang 63