CHƢƠNG 2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
2. Thuyết minh quy trình
2.7. Kỹ thuật lọc màng
Mục đích: Nhằm loại bỏ tạp chất thô trong dung dịch, tách nƣớc ép khô bùn. Nó đƣợc ứng dụng phổ biến trong cơng nghiệp thực phẩm, xử lý môi trƣờng đồng thời hu enzyme amylase từ dịch ly tâm.
Cách tiến hành: Cho dịch vào thiết bị lọc với kích thƣớc lỗ lọc phù hợp với việc thu nhận dịch dƣới màng.
Thiết bị:
Vật liệu lọc: là các vật liệu rắn trong tự nhiên nhƣ cát, sỏi, sét,... trong phƣơng pháp này màng đƣợc sử dụng. Áp lực là động lực duy nhất của q trình. Màng lọc có thể đƣợc sản xuất từ nhiều loại vật liệu khác nhau nhƣ cellulose acetate, polyamide, polysulfone hay ceramic. Dùng màng để loại bỏ các tạp chất không mong muốn, nhằm mang lại nguồn sản phẩm tinh sạch. Các phân tử protein, nƣớc và muối khoáng đi qua màng lọc nhằm trích ly đƣợc protease hàm lƣợng cao ra khỏi canh trƣờng. Kích thƣớc của hạt cặn đƣợc loại bỏ trong q trình lọc phụ thuộc vào kích thƣớc lỗ lọc của vật liệu lọc. Biểu đồ dƣới đây sẽ thể hiện các quy tình tách lọc khác nhau của các loại vật liệu khác nhau.
29
Hình 6. Kích thƣớc tƣơng đối của các vật liệu
Ngày nay với các công nghệ màng lọc hiện đại nhƣ màng thẩm thấu ngƣợc (NISTA), màng lọc nano (NF), màng siêu lọc (UF) và màng lọc sinh học (MF) gần nhƣ đáp ứng đƣợc toàn bộ yêu cầu các ứng dụng đƣa ra, ví dụ loại bỏ muối, lọc dầu,…. Trong các ứng dụng, đôi khi ngƣời ta thƣờng kết hợp sử dụng các loại màng này với nhau để tăng độ tinh khiết cho sản phẩm. Hình 4 sẽ tóm tắt hiệu quả loại bỏ cặn đối với các loại màng khác nhau.
30
Hình 7. Hiệu quả loại bỏ cặn đối với các loại màng khác nhau
Enzyme amylase ngoại bào của vi sinh vật đã đƣợc nghiên cứu tƣơng đối kỹ về cấu tạo phân tử, một số tính chất hóa lý và cơ chế tác dụng. Kết quả nghiên cứu cho thấy trọng lƣợng phân tử của các enzyme này tƣơng đối thấp ~ 40.000 Dalton, 0.01 – 0.1 microns. Dựa vào kích thƣớc của enzyme amylase ta có thể sử dụng màng lọc UF để tiến hành lọc và loại bỏ sinh khối nhằm thu nhận dịch enzyme amylase.
Nguyên tắc: kỹ thuật siêu lọc (UF) là quá trình phân riêng chọn lọc các hợp chất bằng màng lọc có kích thƣớc siêu nhỏ với áp suất làm việc vào khoảng 0.5 – 5, đƣờng kính mao quản trung bình từ 2 – 50 nm. Một bộ lọc là một bó hàng ngàn ống nhỏ (đƣờng kính ngồi 1.6 mm) nên diện tích lọc rất lớn, giúp tăng lƣu lƣợng nƣớc lên nhiều lần. Màng lọc này cũng có thể rửa ngƣợc đƣợc và có tuổi thọ khá cao, từ 3 – 5 năm.
Việc lựa chọn màng siêu lọc UF bởi những ƣu điểm:
2 lớp lọc (lớp lọc kép): tăng tính đa dạng trong việc sử dụng màng. Nƣớc có thể đi từ ngồi vào trong hoặc từ trong ra ngoài.
Độ tin cậy cao: lớp lọc kép cho phép màng lọc vẫn hoạt động khi 1 lớp bị hƣ trong lúc vận hành.
Hoạt động ổn định và đáng tin cậy: nhờ sợi làm màng có hình dạng và bề dày đồng nhất.
31
Tạo dịng chảy dễ dàng: nhờ các khoảng trống hình “ngón tay” bên trong màng giúp tạo dịng chảy dễ dàng mà khơng cần tác động lực.
Độ bền lớn: hệ khung xƣơng bên trong lớp đỡ và tính đồng nhất của lớp đỡ giúp tăng tính bền, uyển chuyển cho màng lọc.
Hình 8. Màng lọc UF KOCH-USA