كليدواژه :
گرفتگي , شير , اولترافيلتراسيون , مدلسازي
چكيده فارسي :
تاكنون مدل هاي زيادي براي پيش بيني كاهش شار در اولترا فيلتراسيون غشايي ارائه شده است، اما اين مدلها به دليل فرض هاي محدود كننده قابل استفاده براي تمام محلولها نيستند. در اين پژوهش با استفاده از معادلات ارائه شده براي چهار مكانيسم اصلي گرفتگي يعني مكانيسم گرفتگي كامل، مكانيسم گرفتگي مياني، مكانيسم گرفتگي استاندارد و مكانيسم جداسازي كيك، گرفتگي در فرآيند تغليظ شير كم چرب مدلسازي شد. سپس اين مدلها با داده هاي آزمايشگاهي در فشارهاي 50، 100، 150، 200 و 250 كيلو پاسكال سنجيده شد تا تأثير فشار بر پديده گرفتگي بررسي شود. بر اساس نتايج به دست آمده مكانيسم گرفتگي كيك بيشترين و مكانيسم گرفتگي استاندارد كمترين هم خواني را با داده هاي آزمايشگاهي داشت. مكانيسم گرفتگي كامل توانايي رگراسيون داده ها را با نرم افزار CurveExpert Professional نداشت. با كاهش فشار مدل به داده هاي آزمايشگاهي نزديكتر شد. نتايج همچنين نشان داد كه مدل گرفتگي مياني دومين مكانيسم درگير در گرفتگي فرآيند تغليظ شير است. در واقع دو مكانيسم گرفتگي كيك و مياني، مكانيسم هاي اصلي گرفتگي شير كم چرب مي باشند. نتايج به دست آمده از مدل سازي مقاومتها نشان داد كه مقاومت اصلي بر سر راه جريان، مقاومت لايه كيك است كه اين به خوبي با آنچه كه از تجمع مولكولهاي پروتئين و چربي بر روي سطح غشا انتظار مي رود، در هماهنگي بود. به طور كلي مكانيسم اصلي گرفتگي در اين فرآيند مكانيسم گرفتگي لايه كيك مي باشد و انتظار مي رود كه تركيب اين مدل با مدل گرفتگي مياني بهترين نتيجه را به دست بدهد.
چكيده لاتين :
Many models are proposed to predict flux decline in membrane ultrafiltration, but since these models
have limiting assumptions, they are not applicable to all solutions. The present study modeled fouling in
skim milk concentration process using proposed equations for the main mechanisms of fouling, including
complete blocking mechanism, intermediate blocking mechanism, standard blocking mechanism and cake
filtration mechanism. These models then were compared with experimental data at 50, 100, 150, 200 and
250 kPa trans-membrane pressures to investigate the effect of trans-membrane pressure on flux decline.
Based on the results obtained here, it was found that predictions of cake filtration model were in good
agreement with experimental data, while those of standard blocking model were in poor agreement.
Complete blocking mechanism was not capable of predicting flux data using CurveExpert Professional.
With decreasing trans-membrane pressure, the differences between experimental data and models
decreased. The results also showed that the second mechanism responsible for flux decline was
intermediate blocking model. In fact, cake filtration mechanism and intermediate blocking mechanism are
the two main mechanisms responsible for fouling in skim milk concentration process. Moreover, the
results obtained from modeling of resistance showed that the cake layer resistance was the main
resistance to flow, which was in accordance with what we had expected from accumulation of protein and
fat molecules on the surface of the membrane. All in all, the cake filtration mechanism is the main
mechanism for predicting flux decline, and it is expected that this model in combination with intermediate
blocking model, would result in the best prediction of fouling phenomena in milk concentration process.
