Bài giảng Kỹ thuật thu hồi và hoàn thiện sản phẩm: Chương 3 - Các phương pháp tách và cô đặc sản phẩm

Bài giảng "Kỹ thuật thu hồi hoàn thiện sản phẩm: Chương 3" tìm hiểu về các phương pháp tách và cô đặc sản phẩm gồm: Phương pháp lọc màng, phương pháp trích ly, phương pháp kết tủa, phương pháp hấp phụ và trao đổi ion. Mời quý thầy cô và các em cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật thu hồi và hoàn thiện sản phẩm: Chương 3 - Các phương pháp tách và cô đặc sản phẩmCHƯƠNG III. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH VÀ CÔ ĐẶC SẢN PHẨM Các phương pháp tách và cô đặc1. Phương pháp lọc màng2. Phương pháp trích ly3. Phương pháp kết tủa4. Phương pháp hấp phụ và trao đổi ion3.1. PHƯƠNG PHÁP LỌC MÀNG Màng là vật liệu dùng để phân tách các chất một cách chọn lọc Màng có thể từ polyme, gốm, các sợi cacbon, và cơ chất kim loại xốp Khái niệm lọc màng• Dịch lọc qua gọi là dịch thẩm thấu (Permeate-Filtrate)• Dịch còn lại gọi là dịch cô đặc (retentate-Concentrate) Khái niệm lọc màng• Lực đẩy qua màng (e.g., áp suất, khuyếch tán, từ trường, etc.)• Một vài các chất (chất tan, dung môi) đi qua màng, một vài chất khác ko hay rất chậm• Việc thẩm thấu chọn lọc là cơ sở của phương pháp lọc màng Khái niệm lọc màng•Các thí dụ điển hình của pp lọc màng: siêu lọc (thu hồiprotein), thẩm thấu ngược (loại muối trong nước), bốc hơinước qua màng (tách cồn) Nước RO màng Dịch lọc Âp suất Cô đặc Các thông số trong lọc màng• Mức độ cô đặc C= CRi/CFi – CRi -thành phần chất i trong dịch cô đặc – CFi - thành phần chất i trong dịch trước khi lọc• Giảm thể tích (X) = Thể tích ban đầu Thể tích cuối• Nếu các chất có hệ số giữ gần 100% thì mức độ cô đặc tương đương với hệ số giảm thể tích Phương pháp lọc màng (Membrane Separation)• Ưu điểm: – Là phương pháp tốn ít năng lượng có thể thay thế phương pháp tách bằng nhiệt thông thường (pp bốc hơi hay chưng cất) – Rất tốt cho các sản phẩm ít chịu nhiệt – Có thể liên tục• Nhược điểm: – Fouling (hiện tượng bám) – Hay phải sửa chữa Phân loại màng• Loại porous: có lỗ, chính là tính chọn lọc của màng chủ yếu dùng cho vi lọc và siêu lọc – Kích thước lỗ có thể từ < 10 angstroms (1 nm) đến 100 microns (105nm). – Tuy nhiên nếu lỗ lọc nhỏ sẽ gây lực cản lớn cho quá trình lọc – Để giải quyết vẫn đề này người ta nghĩ ra loại màng không đối xứng• Non-porous: màng dày đặc, các chất khuếch tán qua màng chủ yếu dung cho lọc nano và RO. Tính chọn lọc là khả năng khuếch tán và hòa tan. Thường có tốc độ lọc thấp. Thường dùng màng ko đối xứng Màng không đối xứng• Gồm có 2 lớp – Lớp mỏng quyết định tính chọn lọc của màng và tốc độ của dòng lọc – Lớp dày có tác dụng đỡ và ko có tính chọn lọc với hỗn hợp lọc và không gây lực cản cho dòng lọcPhân loại màng dựa theo kích thước lỗ lọc• Chia ra 4 loại – Vi lọc – Siêu lọc – Lọc nano – Lọc thẩm thấu ngượcPhân loại Size of Biomolecules (nm)Nấm men và mốc 103-104 nmVi khuẩn 300-103Chất rắn keo 100-1000Cao phân tử (proteins..) 2-10Kháng sinh 0.6-1.2Đường 0.8-1.0Axit hữu cơ 0.4-0.8Ion vô cơ 0.2-0.4Nước 0.2 Microfiltration• Chủ yếu dùng để lọc sinh khối vi khuẩn, kích thường màng 0.1-10µm Microfiltration• Do có thể loại được VSV nên còn gọi là lọc vô khuẩn→Ứng dụng rộng rãi trong lọc vô khuẩn cho công nghiệp dược, đồ uống, thực phẩm, cô đặc sinh khối…• Động lực là chênh lệch áp suất• Màng lọc có thể đối xứng hay không• Là màng duy nhất có thể quan sát lỗ dưới kính hiển vi điện tử Siêu lọc-Ultrafiltration• Các phân tử chất hòa tan có kích thước 1.0-100 nm hay 500- 500,000 daltons bị giữ lại phụ thuộc molecular weight (MW) cutoff của màng• cutoff được coi là kích thước phân tử của chất mà tại đó hệ số giữ lại 90-95% Cách xác định khả năng giữR= 1- CF (trong dịch lọc)/CB(trong dịch đem đi lọc)C- nồng độ (trong lượng, thể tích, độ dẫn điện…) của chất• CF =0→R=1→chỉ có nước đi qua, giữ 100%• CF =CB →R=0→tất cả chất cần lọc đều đi qua giữ 0%• Thường 0R1 (0.95-0.98)• Chú ý: Không nên hiểu là MWCO bằng số liệu công bố. Trong định nghĩa ẩn dụ là màng 50 kDa tách protein 25 kDa khỏi protein 75 kDa. Ko phải luôn luôn là như vậy ...