Đây là động lực của quá trình siêu lọc. Áp lực qua màng (Pt) được tính theo công thức:
Pt = (PF – PP) – (πF – πP)
Trong đó: PF – áp lực từ phía dòng vào (tạo áp lực)
πF – áp lực thẩm thấu trong dòng nguyên liệu vào πP – áp lực thẩm thấu trong dòng ra permeate
Áp lực thẩm thấu phụ thuộc vào nồng độ các cấu tử hòa tan trong dung dịch. Dung dịch chứa các cấu tử phân tử lượng nhỏ với nồng độ càng cao thì áp lực thẩm thấu của dung dịch càng lớn.
Trong quá trình siêu lọc, nguyên liệu dòng vào thường chứa các cấu tử có phân tử lượng cao. Do đó, giá trị áp lực thẩm thấu của dung dịch khá thấp.
Quá trình phân riêng chỉ xảy ra khi áp lực qua màng Pt > 0.
Hình 3.11: Ảnh hưởng của áp suất qua màng đến tốc độ dòng permeate
Chú thích: DeF (defiber): đã tách xơ
Dựa vào đồ thị, ta thấy nếu giá trị Pt càng lớn tốc độ dòng permeate qua màng sẽ càng cao. Bên cạnh đó, việc tách xơ trong dòng nhập liệu ban đầu cũng sẽ làm giá trị giá trị áp suất qua màng lớn hơn so với việc không tách xơ ở dòng nhập liệu do việc tách xơ sẽ làm áp lực thẩm thấu thấp hơn.
3.1.4 Cấu hình thiết bị
Nếu xét cùng một điều kiện làm việc, với mỗi mô hình thiết bị khác nhau thì các thông số trong siêu lọc như độ giảm áp (∆P), áp suất qua màng Pt ... sẽ có những biến đổi khác nhau trong suốt quá trình siêu lọc. Độ giảm áp tính bằng công thức
∆P = PF – PP
Trong đó: PF – áp lực từ phía dòng vào (tạo áp lực)
Mô hình ống và cuộn xoắn thường được sử dụng trong siêu lọc và ta sẽ khảo sát trên hai mô hình này.
Hình 3.12: Quan hệ giữa độ giảm áp suất đến lưu lượng dòng permeate
Dựa vào đồ thị, ta thấy đường lưu lượng dòng permeate của mô hình ống dốc hơn rất nhiều so với mô hình xoắn. Điều này chứng tỏ đối với mô hình ống: khi độ giảm áp tăng ít thì lưu lượng dòng permeate tăng lên rất nhiều. Đối với mô hình xoắn thì khoảng tăng này không đáng kể. Như vậy, ta phải điều chỉnh chênh lệch giữa áp lực phía dòng vào và áp lực phía dòng permeate là rất lớn ở mô hình xoắn trong khi đó đối với mô hình ống thì ta chỉ cần điều chỉnh khoảng chênh lệch áp lực nhỏ cũng đủ đạt được cùng một lưu lượng như mong muốn.
Với cùng một loại nguyên liệu đầu vào và các thông số công nghệ giống nhau, tốc độ dòng ở mô hình ống luôn cao hơn so với mô hình cuộn xoắn.
Như vậy, với các kết quả trên, mô hình ống có thể làm việc với độ giảm áp rất rộng, từ đó ta có thể áp dụng cho dòng nhập liệu với nồng độ chất khô cao nhưng vẫn đạt được tốc độ dòng permeate như yêu cầu, nhờ đó sản phẩm đạt được nồng độ chất khô cao hơn. Tuy nhiên, vốn đầu tư và chi phí vận hành của mô hình ống cao hơn rất nhiều so với mô hình cuộn xoắn.
3.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG PROTEIN
Chất lượng của protein được đánh giá dựa vào tiêu chí là nồng độ protein sau quá trình siêu lọc và thành phần của các tạp chất còn lại trong sản phẩm retentate.
Ta tiến hành khảo sát những yếu tố như bản chất membrane, bản chất nguyên liệu và các thông số kỹ thuật như nhiệt độ, áp suất ... đến chất lượng của hai loại protein: protein đậu nành và protein huyết thanh sữa.
3.2.1 Khả năng phân riêng của membrane dựa vào phân tử lượng ( molecularweight cut – off) MWCO weight cut – off) MWCO
Đối với siêu lọc, giá trị MWCO nằm trong khoảng 2000 – 300.000 Da. Giá trị MWCO cho biết màng sẽ giữ lại trên bề mặt những chất có phân tử lượng lớn hơn giá trị MWCO của màng và cho các chất có phân tử lượng nhỏ hơn giá trị MWCO đi qua màng. Tùy vào mục đích sử dụng mà ta lựa chọn giá trị MWCO cho phù hợp. Để tách được các chất như α - lactalbumin (phân tử lượng 14200 Da), β - lactoglobulin (phân tử lượng 18.000Da), ta phải sử dụng những membrane có MWCO nhỏ hơn phân tử lượng của chúng và ta thu nhận chúng ở retentate.
Với giá trị MWCO càng lớn thì khả năng thu hồi các protein có phân tử lượng nhỏ hơn MWCO sẽ càng thấp
3.2.2 Bản chất nguyên liệu