CHƯƠNG 4: MÁY MÓC THIẾT BỊ
4.3. Thiết bị lọc membrane
Phương pháp phân riêng bằng membrane cho ta hai dòng sản phẩm: Dòng sản phẩn qua membrane được gọi là permeate
Dòng sản phẩm không qua membrane được gọi là retentate Vật liệu chế tạo
Màng chế tạo có thể là đồng nhất, nhiều thành phần khác nhau hợp thành, màng lọc được chế tạo từ các vật liệu có nguồn gốc vô cơ như gốm nung chảy, các hợp chất cacbon, silic, zicron hoặc từ nguồn gố hữu cơ như cao su, vải amiăng, axetat xenlulose, polyethylene, polypropylene. Bề dày màng từ 0.05 mm- 2mm. Các lỗ nhỏ trên màng được chế tạo bằng cách chiếu tia phóng xạ, lazer, các phản ứng hóa học…
Hầu hết màng lọc MF, UF, RO và NF được làm từ vật liệu polymer hữu cơ. Thường vật liệu chế tạo màng MF và UF giống nhau, tuy nhiên quá trình sản xuất ở các điều kiện khác nhau tạo nên lỗ rỗng khác nhau.
Màng còn có thể chế tạo từ vật liệu vô cơ như gốm và kim loại. Màng gốm là loại màng lọc có lỗ rỗng, chịu nhiệt và trơ với hóa chất và thường dùng cho màng lọc MF.
Trong công nghiệp chế biến sữa, thường sử dụng bốn quá trình: vi lọc ( Micro- Filtration MF ), siêu lọc ( Ultra Fitration UF ), lọc nano ( Nano Filtration NF) và thẩm thấu ngược ( Reverse Osmosis –RO).
Để tách vi sinh vật ra khỏi sữa, người ta sử dụng quá trình vi lọc. Kích thước membrane được chọn là 0.2μm. Quá trình vi lọc chỉ thực hiện được trên dòng sữa gầy vì chất béo trong sữa dễ hấp thụ lên membrane, dẫn đến hiện tượng tắc nghẽn màng lọc. Dòng sữa gầy sau khi qua thiết bị ly tâm tách béo sẽ được đưa qua thiết bị vi lọc membrane để tách vi sinh vật. Sản phẩm không qua membrane ( retentate) sẽ được tiệt trùng riêng với phần cream.
Màng vi lọc
Các màng lọc loại này có các lỗ rỗng 0.1-1 μm, hoạt động dưới áp suất thông thường từ 10-100 psi; nó có thể loại bỏ các phần tử lơ lửng, huyền phù, chất keo, men, phân tử protein có trong sữa hay ngũ cốc, vi khuẩn hoặc chất rắn hòa tan có kích thước lớn hơn kích thước lỗ rỗng; nó không làm thay đổi thành phần dung dịch ( nước ) lọc, chỉ có các phần tử nêu trên được lọc đi. Có 2 loại vi lọc
Lọc chặn: trong đó nước ( sữa) bị cưỡng bức chuyển qua màng lọc, các phần tử bị giữ lại tích tụ dưới dạng một bánh lọc; chiều dày của nó tăng dần theo thời gian lọc, còn tính xốp giảm dần làm giảm lưu lượng thành phẩm, hiện tượng này gọi là sự bịt kín màng lọc, đại lượng đặc trưng cho sự bịt kín là chỉ số bịt kín FI. Lọc chặn trong vi lọc được ứng dụng trong màng lọc được ứng dụng trong màng lọc phẳng trong phòng thí nghiệm dùng để đo chất huyền phù (MES), chỉ số bịt kín (FI)… đối với lọc chặn trong vi lọc, ống lọc bọc bên ngoài màng lọc phẳng được bỏ đi khi àng lọc bị bịt kín lỗ, nó rất khó thực hiện bằng rửa ngược để tái sử dụng lại màng lọc.
Lọc trượt: quá trình lọc được thực hiện sao cho mặt tiếp xúc được quét bằng một phần lưu lượng đưa vào để hạn chế việc tích tụ các bã lọc phát sinh trong quá trình lọc và dễ dàng
đưa chúng ra ngoài hệ thống, tránh được hiện tượng bịt kín lỗ rỗng của màng lọc trướ khi đến chu kì rửa lọc. Quấ trình lọc dạng này có thể thay cho giai đoạn keo tụ, kết bông và tách loại được 2 pha rắn- lỏng. Công nghệ này được áp dụng phổ biến để lọc tinh các sản phẩm khác nhau trong công nghệ xử lý nước cấp, nước thải, nước uống đóng chai, công nghệ dược và xử lý vi sinh.
Ưu điểm của phương pháp kết hợp membrane với tiệt trùng sữa.
Chỉ có phần cream và dòng sữa giàu vi sinh vật được tiệt trùng ở nhiệt độ cao nên ít thay đổi chất lượng sữa.
Quá trình ít tiêu tốn năng lượng Nhược điểm
Nhược điểm lớn nhất của phương pháp phân riêng bằng membrane là dễ xảy ra hiện tượng tắc nghẽn màng lọc. Vì vậy phải chọn vật liệu membrane thích hợp để quá trình phân riêng đạt hiệu quả cao.
Một số thiết bị membrane được sử dụng trong công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng
Hình 4.5 : Thiết bị dạng cuộn xoắn Hình 4.6: Thiết bị dạng tấm bản 4.4. Thiết bị ly tâm
Cấu tạo: Để tách béo ra khỏi sữa, người ta dùng thiết bị ly tâm dạng đĩa. Thiết bị
gồm thân máy, bên trong là thùng quay được nối với motor truyền động. Các đĩa quay hình nón cụt, có đường kính dao động từ 20- 102cm và được xếp chồng lên nhau. Khoảng cách giữa các đĩa ly tâm liên tiếp từ 0.5-1.3mm.
Hình 4.7 : Cấu tạo thiết bị ly tâm Nguyên lý hoạt động:
Thiết bị hoạt động theo phương pháp liên tục. Đầu tiên sữa nguyên liệu được nạp vào máy ly tâm theo của vào ( ở đỉnh hoặc đáy thiết bị ), tiếp theo sữa sẽ theo hệ thống kênh dẫn vào các khoảng không gian hẹp giữa các đĩa ly tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm, sữa được phân chia thành 2 phần: phần cream có khối lượng riêng thấp sẽ chuyển động hướng về phía trục của thùng quay, phần sữa gầy có khối lượng riêng cao sẽ chuyển
động về phía thành thùng quay. Cả hai dòng sản phẩm sẽ theo những kênh riêng thoát ra ngoài.