BÀI TIỂU LUẬN PHÂN RIÊNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỌC

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LỌCLọc là quá trình được thực hiện nhờ vách ngăn lọc để phân riêng pha liên tục và pha phân tán.. Chênh lệch áp suấtΔP ↑→ tốc độ lọc tăng Tạo ra động lực

MÔN HỌC: KỸ THUẬT QUÁ TRÌNH VÀ

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

    

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

    

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

    

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LỌC

Lọc là quá trình được thực hiện nhờ vách ngăn lọc để phân riêng pha liên tục và pha phân tán.

Sự lọc vách ngăn được phân ra: Lọc thông dụng, vi lọc và lọc phân tử (siêu lọc và lọc thẩm thấu ngược)

NGUYÊN TẮC CỦA QUÁ TRÌNH LỌC

Hình: Nguyên tắc lọc

YẾU

TỐ ẢNH HƯỞNG

ĐẾN QUÁ TRÌNH LỌC

Bã lọc Vật ngăn lọc Nhiệt độ

Nhiệt độ

Nhiệt độ tăng → độ nhớt giảm → tốc độ lọc tăng

Chênh lệch áp suất

ΔP ↑→ tốc độ lọc tăng

Tạo ra động lực của quá trình lọc bằng các

cách sau: dùng áp lực của cột chất lỏng (áp suất thủy tĩnh); dùng máy bơm hay máy nén đưa

huyền phù vào (lọc áp suất); dùng bơm chân

không hút (lọc chân không)

Nếu ΔP lớn thì lớp bã sẽ bị nén chặt (thể tích giảm xuống), các ống mao quản bị thu hẹp lại, lúc đó

tốc độ tăng chậm hơn so với sự tăng áp suất và

đến mức có thể giảm đi, chất lỏng không chui qua được lớp lọc.

Tuy nhiên, khi ΔP tăng quá cao thì có thể làm

rách vải lọc và phá vỡ lớp vật ngăn hoàn toàn

không có lợi.

Tùy theo phương pháp lọc ta khống chế giá trị ΔP khác nhau.

Chênh lệch áp suất

Bã lọc gồm hai loại: nén được và không nén được.

Bã không nén được thì các hạt không bị biến dạng và

ở dạng tinh thể, chúng phân bố thành lỗ kích thước

không đổi khi ta tăng áp lực, lượng dung dịch trong bã hầu như không thay đổi.

Bã nén được thì biến dạng khi tăng áp lực lọc chúng

bị nén chặt lại.

Nếu cặn xốp (cặn chứa bã không nén được), độ nhớt dung dịch thấp thì tốc độ lọc cao.

Nếu cặn dẻo (kết dính lại thành khối, chứa bã nén

được), độ nhớt dung dịch cao thì khó lọc

Bã lọc

 Chất trợ lọc:

Là một loại bột mịn được đưa vào để hỗ trợ

cho quá trình lọc Chất trợ lọc có nhiệm vụ tạo thành trên bề mặt lọc một lớp bã bổ sung làm tăng khả năng giữ pha rắn và giảm trở lực của pha lỏng.

Các khoáng chất được sử dụng làm chất trợ lọc chủ yếu là: Diatomit, Perlit, Cát silic và

khoáng garnet, Zeolit

Bã lọc

 Bề dày của vật ngăn lọc và tính chất của nó cũng ảnh hưởng đến tốc độ lọc

 Thường thì sử dụng vật ngăn lọc xốp, mỏng, và dễ thay thế như: vải lọc, màng xốp, tơ nhân tạo hay cát sỏi…

Vật ngăn lọc

Vật ngăn lọc có 3 tính năng cơ bản:

Giữ pha rắn càng nhiều càng tốt, đồng thời trở lực đối với pha liên tục càng nhỏ càng tốt.

Sự phân bố đồng đều các lỗ xốp (mao dẫn) trên

bề mặt vật ngăn lọc.

Chịu được tác động của môi trường lọc như: độ thấm ướt , độ bền về áp suất, nhiệt độ, hóa học, cháy nổ, điều kiện tái sinh bề mặt lọc.

Vật ngăn lọc có 3 tính năng cơ bản:

Giữ pha rắn càng nhiều càng tốt, đồng thời trở lực đối với pha liên tục càng nhỏ càng tốt.

Sự phân bố đồng đều các lỗ xốp (mao dẫn) trên

bề mặt vật ngăn lọc.

Chịu được tác động của môi trường lọc như: độ thấm ướt , độ bền về áp suất, nhiệt độ, hóa học, cháy nổ, điều kiện tái sinh bề mặt lọc.

Vật ngăn lọc

 Vật ngăn lọc có thể sử dụng dưới nhiều

 Vật ngăn lọc được phân loại theo các dấu hiệu khác nhau:

 Theo nguyên tắc lọc: vật ngăn lọc bề mặt gồm: giấy lọc, vải lọc, nỉ, len…; còn vật ngăn lọc sâu gồm: các lớp than, sỏi, đá, cát…

 Theo cấu trúc: vật ngăn uốn được (có tính dẻo) và vật

ngăn không uốn được (có tính cứng)

 Theo vật liệu chế tạo: giấy, amiăng, bông, len dạ, kim

loại…

 Theo phương pháp chế tạo: lưới đan từ sợi, ép từ các dạng bột, dệt, tấm đục lỗ…

 Vật ngăn lọc được phân loại theo các dấu hiệu khác nhau:

 Theo nguyên tắc lọc: vật ngăn lọc bề mặt gồm: giấy lọc, vải lọc, nỉ, len…; còn vật ngăn lọc sâu gồm: các lớp than, sỏi, đá, cát…

 Theo cấu trúc: vật ngăn uốn được (có tính dẻo) và vật

ngăn không uốn được (có tính cứng)

 Theo vật liệu chế tạo: giấy, amiăng, bông, len dạ, kim

loại…

 Theo phương pháp chế tạo: lưới đan từ sợi, ép từ các dạng bột, dệt, tấm đục lỗ…

Vật ngăn lọc

CÁC THIẾT BỊ LỌC

THIẾT BỊ LỌC ÉP KHUNG

BẢN

 Thiết bị lọc ép làm việc gián đoạn, nghĩa

là huyền phù nhập vào liên tục, nước trong chảy ra liên tục, còn tháo bã theo chu kì.

 Cấu tạo: bộ phận chủ yếu gồm khung và bản

CẤU TẠO KHUNG

VÀ BẢN CỦA MÁY LỌC ÉP

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Huyền phù theo ống vào và phân ra theo

số lượng khung tràn vào khoang ống, dưới áp suất nước lọc đi qua vách ngăn lọc các rãnh

trên bản 2 chảy xuống và thông qua van để lấy

ra ngoài Pha rắn bị giữ lại trên bề mặt vách

ngăn lọc và chứa trong khung, khi các khung

đã đầy bã thì dừng quá trình lọc và tiến hành rữa bã.

Nguyên lý hoạt động

THIẾT BỊ LỌC TÚI (TAY ÁO)

Thiết bị lọc túi dùng để làm sạch hệ khí rắn (hệ bụi) với hiệu suất cao nên được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất.

Cấu tạo: bộ phận chủ yếu của thiết bị

là túi lọc.

Thiết bị lọc túi thường có dạng hình hộp chữ nhật, được chia thành nhiều ngăn, để làm việc luân phiên theo chế độ lọc và chế độ rũ bụi.

TÚI LỌC

THIẾT BỊ LỌC TAY ÁO

THIẾT BỊ LỌC TAY ÁO

Khoang chứa cặn

Bụi

Ưu nhược điểm của thiết bị lọc túi

a) Ưu điểm:

- Công nghệ đề xuất phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn khí thải; 

- Nồng độ khí thải sau xử lý đạt 

- Cấu tạo đơn giản.

- Hiệu suất lọc bụi tương đối cao.

1 Định Nghĩa

•Phương pháp phân riêng bằng membrane hay còn gọi phương pháp lọc màng cho phép tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp ở mức

độ phân tử hoặc ion.

•Membrane đóng vai trò vật ngăn để phân riêng các cấu tử.Tuy nhiên, áp suất là động lực duy nhất trong kỹ thuật membrane.

2 Cơ Sở Khoa Học

Hiện nay, kỹ thuật phân riêng bằng membrane rất đa dạng và được ứng dụng trong rất nhiều nghành kỹ thuật khác nhau Trong công nghiệp chế biến sữa, bốn quá trình sau được sử dụng rộng rãi:

Thẩm thấu ngược-RO (Reverse Omosis).

Lọc nano- NF(Nano Filtration)

Siêu lọc-UF (Ultra Filtration)

Vi lọc-MF (Micro Filtration)

-Màng lọc thẩm thấu ngược RO có kích thước

lỗ nhỏ nhất nên chỉ chỉ cho nước đi qua, còn tất cả các thành phần khác đều bị giữ lại.

-Màng lọc nano chỉ cho nước và ion đi qua

-Màng siêu lọc có kích thước lỗ lớn hơn nên cho nước, ion, lactose đi qua và chỉ giữ lại

protein

-Màng vi lọc có kích thước lỗ lớn nhất nên

cho nước, ion, lactose, protein đi qua, còn

những hạt cầu béo bị giữ lại Màng lọc này

thường được sử dụng để loại bỏ một lượng

nhỏ chất béo còn lại sau khi ly tâm.

thước mao quản tối ưu Khi đó, quá trình phân riêng sẽ nhanh và hạn chế được các hiện tượng tắc nghẽn.

II.Bản chất của nguyên liệu cần phân riêng: protein,

lipid, muối, pH.

1.Protein

 Các phân tử protein sữa có thể chui vào mao dẫn gây

hiện tượng tắc nghẽn mao dẫn membrane Do chúng có

3 Muối

 Các muối có trong sữa cũng là nguyên nhân gây tắc nghẽn

dòng permeate Chúng có thể kết tủa và bám lên thành mao dẫn Ion Ca2+ liên kết với một số nhóm chức giữa membrane và

protein sữa làm giảm tốc độ dòng permeate Để khắc phục tình trạng này, ta có thể tách canxi ra khỏi sữa bằng phương pháp ly tâm, thẩm điện tích, trao đổi ion

4.pH

 Nếu giá trị pH của nguyên liệu sữa cần khảo sát có giá trị gần bằng điểm đẳng điện của protein có trong mẫu thì protein của sữa sẽ bị đông tụ và sự tắc nghẽn mao dẫn sẽ xảy ra.Như vậy, cần chọn giá trị pH của mẫu cần phân riêng lệch xa với giá trị pI của một số cấu tử protein có trong mẫu

3.Tốc độ dòng vào và chảy rối

hiện tượng nghẽn mao mạch được hạn chế tối đa và tốc độ dòng permeate được cải thiện đáng kể.

IV.Các dạng thiết bị lọc membrane

permeate sẽ chui qua các mao mạch membrane thoát ra ngoài các ống trụ nhỏ.

2.Thiết bị hình sợi

Điều chế bằng thép không rỉ có dạng hình trụ đường kính 12,7cm, bên trong có chứa bó sợi membrane Khi hoạt động, sữa được bơm vào bên trong thiết bị và chui vào các sợi

2,5-membrane Dòng membrane chui qua mao dẫn membrane rồi thoát ra ngoài tập trung về cửa ra nằm trên thân thiết bị Ưu điểm ít tốn diện tích nhà máy, ít tốn năng lượng cho quá trình

3.Thiết bị dạng bảng tấm

Mô hình bảng gồm một tấm đở hai tấm đệm và membrane

được ép sát vào nhau, các tấm đỡ hình chữ nhật có độ dày rất mỏng 0,11-0,35 m2 Các tấm đệm có cấu trúc vi xốp được ép cát và phủ trên bề mặt tấm đỡ.Các membrane có diện tích bề mặt đúng bằng với diện tích bề mặt tấm đỡ và được đặt sát lên các miếng đệm

4 Thiết bị hình cuộn xoắn

Thiết bị gồm hai hình trụ cùng trục, cùng chiều cao nhưng có đường kính khác nhau và được đặt lồng vào nhau, chế tạo bằng thép không rỉ Ống hình trụ nhỏ được đục trên thân là nơi tập trung các cấu tử của dòng permeate.Nguyên liệu được đưa vào một đầu thân trụ và di chuyển dọc theo thân trụ bởi một kênh có cơ cấu tiết diện hình

xoắn ốc Cấu tử dòng permeate sẽ chui qua mao mạch hai membrane đi vào kênh dẫn dành riêng cho chúng Từ ống trụ trung tâm, dòng permeate

sẽ được tập trung và thoát ra khỏi thiết bị.