» میکروفیلتراسیون چیست؟

تعریف غشاء

لایه ای نازک است که می تواند اجزای یک سیال را به طور انتخابی جدا نماید. دو عمل اصلی که توسط غشا انجام می شود: 

نفوذ پذیری یا تراوش permeability

انتخابگری یا گزینش پذیریselectivity

 


انواع قالب های غشا

  • طرح صفحه ای قالبی
  •  طرح لوله ای 
  • طرح مارپیچ
  • صافی های فیبر میان تهی 

طرح مارپیچ ارزان است اما نمی تواند جامدات معلق را تصفیه کند. 

طرح فیبر تو خالی نمی تواند با فشارهای بالای مورد نیاز برای جداسازی جامدات معلق تطبیق یابد و طرح لوله ای می تواند جامدات معلق را تصفیه کند و با فشارهای بالا تطبیق یابد اما گران است.

در میکروفیلتراسیون برای حذف جامدات معلق از صافی های فیبر میان تهی استفاده می گردد.

انواع فرایندهای جداسازی غشایی


اسمزمعکوس:

 از دیگر فرآیند های غشایی است که تنها آب از خلال سوراخهای آن عبور می کند که از آن برای نمک زدایی آب دریا استفاده کرد. در صنعت لبنیات جهت تغلیظ شیر، شیر پس چرخ، دوغ، کره ، آب پنیر استفاده می شود. در این فرآیند هیچ یک از ترکیبات موجود در شیر به جزء آب امکان عبور از غشای اسمزمعکوس را ندارند.


نانوفیلتراسیون:

قطر منافذ غشا کمتر از 2 نانومتر است. دراین فرآیند قندها، پروتئین ها ویون های دوظرفیتی، باکتریها، ویروسها وآلاینده ها توسط آن جدا می شوند. غشاها غالباً از نوع لوله ای ومارپیچ هستند و جنس آنها پلی آمید است. از نانوفیلتراسیون جهت جدا کردن ترکیبات یونی از آب پنیر و تولید محصولاتی نظیر غذایی کودک استفاده می شود.

 


اولترافیلتراسیون:

به فرآیند جداسازی غشایی با استفاده از نیروی فشار که می تواند جداسازی و تغلیظ موادی با وزن ملکولی بین 1000 تا 1000000دالتون را انجام دهد، اولترافیلتراسیون میگویند که در صنعت لبنیات استفاده می شود. که برای جداسازی پروتئین ها از آب پنیر و تغلیظ شیر در پنیرسازی است. این فرآیند در پنیرسازی، افزایش راندمان بالا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

حداکثر بازیافت پروتئین های آب پنیر و صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش زمان تولید.

در این حالت رنت و استارترکمتری مصرف می شود.

 


میکروفیلتراسیون:

-   یکی ازفرآیندهای مهم غشایی است که نیروی محرکه آن اختلاف فشار است.

-   برای جداسازی ذرات 2/0 تا 20 میکرون به کار می رود.

-   معمولاً اساس کار بر این است که مواد معلق کلوئیدی جدا می شود و موادحل شده عبور می کند.

-   در فشار بیشتر از 1 اتمسفر کار می کند.

-   غشای میکروفیلتراسیون دارای بزرگترین اندازه ی حفره در بین سایر فیلترها می باشد.


-   میکروفیلتراسیون فرآیند فشار آوری است که در آن غشا برای جداسازی ذرات از یک محلول آبی به کار می رود.


جنس غشای میکروفیلتراسیون

سرامیکی- مقاومت بالای حرارتی 

پلیمری - تخلخل بالا

لیفی - مساحت سطح و تخلخل بالا

فلزی - مقاومت در برابر خوردگی 

در فرآیند میکروفیلتراسیون غشاهای متخلخل سرامیکی دارای بیشترین کاربرد است:

دارای پایداری حرارتی وشیمیایی ومکانیکی بسیار بالا

دارای مقاومت حرارتی بسیار بالاتر از پلیمرها

قابل شستشو به راحتی با انواع مواد شویندة اسیدی و قلیایی

به عنوان غشاهای بهداشتی تأیید شده FDA هستند

از نظر تجاری دوام پذیر و از نظر فنی توانا


موارد مورد اهمیت در طراحی یک غشای میکروفیلتر

خواص فیزیکی و شیمیایی ذرات و سیال

پیش بینی نرخ جریان

ساختمان فیلتر

نسبت جریان سیال به مساحت فیلتر

نرخ زمان فیلتر کردن به زمان پاکسازی

تنش های پاکسازی و فیلتراسیون

طراحی مسیرهای عبور 

فضا و هزینه های مورد نیاز

 


برخی نکات در میکروفیلتراسیون

-  میکروفیلتراسیون یک اقدام کاهشی است که در آن مواد شیمیایی جدیدی اضافه نمی شود یا با محصول واکنشی نمی دهد فقط برخی آلوده کننده ها را از محیط حذف می کند.

-   اساس میکروفیلتراسیون تفکیک و جداسازی فیزیکی است.

-   میزانی که مواد حل شده و مواد کدر و گل آلود و میکروارگانیسم ها برداشته می شوند به واسطة اندازة روزنه های موجود در غشاها تعیین می شود.

 


کاربرد میکروفیلتراسیون

-   استرلیزه سرد آشامیدنی ها ودارو ها 

-   تصفیه آب میوه و شراب و آبجو (مخمر وهر مواد معلق دیگری از آبجو برداشته می شود) 

-   جداسازی باکتری ها از آب (تصفیه بیولوژیکی فاضلاب) 

-   بدون الکل کردن آبجو

-   تصفیه آب روها 

-   بدون الکل کردن شراب

-   جداسازی امولسیون های آب وروغن 

-   جداسازی پروتئین سویا

-   تفکیک جامد - مایع برای صنایع داروسازی و یا غذایی

 


بیشترین کاربرد میکروفیلتراسیون

-   صنایع نوشیدنی= 0/45µm

-   استرلیزاسیون تجاری سرد برای مصارف دارویی = 0/2µm

-   تأمین آب خالص در فرآیندهای نیمه رسانایی = 0/1µm

 


میکروفیلتراسیون در صنعت شیر

باکتری ها و گلبول های چربی پشت غشای میکروفیلتر باقی می مانند بنابراین با استفاده از این روش می توان میزان باکتری های شیر را به 1% از کل باکتری ها تقلیل داد و محصولی با عمر ماندگاری طولانی بدست آورد.

درروش میکروفیلتراسیون می توانیم اسپورهای باکتری هایی نظیر کلستریدیوم بوتیریکوم را از شیر مصرفی برای تولید پنیر حذف کرد و از بادکردن پنیر طی فرآیند رسیدن و نگهداری پنیر جلوگیری به عمل آورد.

 


ویژگی شیر حاصل از میکروفیلتراسیون

-   نیاز به نگهداری در یخچال دارد

-   عمر ماندگاری طولانی تر نسبت به پاستوریزه دارد.

-   دارای طعم مشابه و یا حتی بهتر از شیر پاستوریزة معمولی است.

-   دارای طعم ثابت در طی نگهداری یخچالی است.

-   استفاده از میکروفیلتراسیون می تواند به عنوان پیشگامی برای پاستوریزه کردن باشد.

 


پرکاربردترین روش میکروفیلتراسیون درصنعت شیر

برای جداسازی کازئین از پروتئین های شیرابه می باشد. این کاربرد، شیر غنی از کازئین را به وجود می آورد که می تواند برای تولید پنیر مفید باشد.

 


فرآیند میکروفیلتراسیون در صنعت آب

مهمترین استفاده میکروفیلتراسیون، تصفیه محلول های آب یعنی تصفیه نوشیدنی ها وآب آشامیدنی است.

غشای میکروفیلتراسیون یک مانع برای جامدات و باکتری های معلق در آب می باشد.

از بین بردن جامدات معلق در آب به واسطة اندازه وته نشینی وزنی و شناوری و فرآیند غشایی می باشد.

تکنولوژی غشایی پیشرفته در صنعت آب، آب مورد انتظار شما را تحویل می دهد.

ابعاد بزرگ حفره ها در غشا سرعت بالایی را ایجاد می نماید این تکنیک در صنعت آب و فاضلاب کاربردی مثل: حذف مواد ذره ای- تصفیه آب قابل شرب- تصفیه فاضلاب های محلی .

 


مزایای میکروفیلتراسیون در صنعت آب

 -   جلوگیری از اتلاف وقت

-   افزایش کیفیت آب از هر منبع آبی 

-   استفاده بهینه از انرژی ومواد شیمیایی

-   اشغال جای کم سیستم

-   افزایش کارایی و کارشناسی در صنعت آب.

 


محدودیت استفاده میکروفیلتراسیوان در صنعت آب

 راههای تصفیة غشایی آنقدر گران هستند که برای عملکرد های بازیافت آب اقتصادی نمی باشند.

برخی غشاهای دارای جریان بالا ورسوب کم مثل غشاهای کنده کاری شده برای استفاده تحت شرایط صنعتی موجود نیستند غشاها و سیستم های موجود دربازار به خاطر رسوب کردن سریع، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

 


فرآیند میکروفیلتراسیون در صنعت عسل

میکروفیلتراسیون می تواندعسل را با برداشتن پروتئین های بزرگ تصفیه کند اولترافیلتراسیون می تواند به طور طبیعی پیدایش باکتری در عسل رااز بین ببرد و آن را برای استفاده های نهایی مناسب سازد.

 


فرآیند میکروفیلتراسیون در صنعت قند وشکر

هم صنعت نیشکر و هم صنعت چغندر قند برای تصفیه عصارة خام و برداشتن ناخالصی هایی مثل موم ها و صمغ ها قبل از فرستادن عصاره به مرحله تصفیه برای تبخیر و متبلور سازی از روشهای قدیمی مثل آهک زنی استفاده کرده اند.

 


هدف اصلی:

دستیابی به شربتی با خلوص ورنگ عالی 

روش مرسوم:

آهک زنی- کربناناسیون

معایب:

آلودگی زیست محیطی شدید

مصرف بالای انرژی 

عدم کنترل در مراحل افزودن آهک وگاز کربنیک باعث عدم جدسازی کامل ناخالصی ها از شربت


روش میکروفیلتراسیون می تواند کاری را که سیستم های دیگر در دو مرحله انجام می دهند در یک مرحله انجام دهد.

 


چند مزیت مهم تر میکروفیلتراسیون درمقایسه با تکنولوژی های رایج معمولی:

1- میکروفیلتراسیون هزینه و مشکلات خریداری و کنترل میان لایه ی تصفیه را از بین می برد.

2- میکروفیلتراسیون کنترل بهتر فرآیند را میسّر می سازد 

3- در تصفیه غشایی می توان غشاها را به آسانی در هر زمان لازم با بخار تمیز کرد . 

4- شاید از نظر اقتصادی هم هزینه سرمایه گذاری اولیه وهم هزینه حفظ و نگهداری کمتراز هزینه های سانتریفوژ معمولی را دارا باشد.

 

معیارهای انتخاب:

-   عملکرد میکروفیلتراسیون بسته به این که آیا این روش در یک مسیر فرآیندی کاملاً جدید انجام می شود یا با تغییر و بهبود فرآیند موجود، می تواند متفاوت باشد. برای یک سیستم جدید، استفاده از میکروفیلتراسیون برای جایگزین کردن اقدامات تصفیه کننده سانتریفوژ و پیش لایه اقتصادی تر است.

-   هنگام بهتر کردن یک سیستم موجود، جایگزین کردن فیلترهای پیش لایه با سانتریفوژهای مطلوب تر است به شرط آن که در مورد آنها مسائل نگهداری وجود نداشته باشد.

 

فرم ارسال نظر





آخرین مطالب این وبلاگ

آخرین مطالب مجله


ساخت وبلاگ تبلیغاتی «بدون محدودیت لینک» ساخت وبلاگ تبلیغاتی «بدون محدودیت لینک» مشاهده