Procesy membranowe w biotechnologii cz. 4 Stężeniowe procesy membranowe
Stężeniowe procesy membranowe separacja gazowa permeacja par perwaporacja
Separacja gazów i par c.d.
Separacja gazów i par c.d.
Zestawienie parametrów membran do separacji gazów Konstrukcja kompozytowa, asymetryczna Grubość warstwy aktywnej 0,1 μm do kilku μm Wielkość porów < 0,1 μm Ciśnienie pracy do 10 MPa po stronie nadawy lub próżnia po stronie permeatu Mechanizm separacji rozpuszczanie i dyfuzja Materiał membrany polimery elastyczne lub szkliste
Perwaporacja c.d.
Zestawienie parametrów membran do perwaporacji Konstrukcja kompozytowa, asymetryczna Grubość warstwy aktywnej 0,1 μm do kilku μm Wielkość porów membrana nieporowata Mechanizm separacji rozpuszczanie i dyfuzja Materiał membrany polimery elastyczne lub szkliste, polarne lub niepolarne
Odwadnianie rozpuszczalników organicznych
Odwadnianie etanolu
Zasada bezpośredniej kontaktowej destylacji membranowej
Bezpośrednia kontaktowa destylacja membranowa c.d. a) bezpośrednia kontaktowa; b) bezpośrednia kontaktowa z płytą chłodzącą
Osmotyczna destylacja membranowa
Zestawienie parametrów membran do destylacji membranowej Konstrukcja porowata symetryczna lub asymetryczna Grubość 20-100 μm Wielkość porów 0,2 – 1,0 μm Siła napędowa różnica ciśnień cząstkowych Mechanizm separacji równowaga układu ciecz-para Materiał membrany polimery hydrofobowe
Zatężanie soków owocowych
Zatężanie soków owocowych
Konwencjonalne a membranowe techniki separacji bioproduktów Operacja jednostkowa Proces konwencjonalny Proces membranowy Hodowla komórek Filtracja lub odwirowanie Mikrofiltracja Ultrafiltracja Klarowanie cieczy pofermentacyjnych odwirowanie Zatężanie i oczyszczanie białek Wysalanie, chromatografia, ekstrakcja Diafiltracja
Konwencjonalne a membranowe techniki separacji bioproduktów c.d. Operacja jednostkowa Proces konwencjonalny Proces membranowy Zatężanie związków niskocząsteczkowych Destylacja próżniowa Odwrócona osmoza, perwaporacja, destylacja membranowa Odsalanie Wymiana jonowa Ultrafiltracja, elektrodializa, odwrócona osmoza Odzysk kwasów lub zasad Wymiana jonowa, zobojętnianie elektrodializa dwubiegunowa
Reaktory membranowe
Reaktory membranowe
Hydroliza enzymatyczna skrobi – porównanie reaktora okresowego i membranowego c.d. Parametr procesu Proces okresowy Proces membranowy Stężenie substratu [%] 30 - 35 30 Stężenie enzymu [%] 0,05 0,5 Stosunek stężenia substratu do enzymu 750 50 Czas reakcji [h] 40 - 50 3 Temperatura reakcji [°C] 60 55 Konwersja substratu 93 - 95 95 - 98
Hydroliza enzymatyczna skrobi – porównanie reaktora okresowego i membranowego c.d. Parametr procesu Proces okresowy Proces membranowy pH produktu 4,5 Zawartość suchej substancji w produkcie [%] 71 32,5 Skład produktu DP-1 95 96 – 97 DP-2 3 2 – 3 DP-3 i wyższe oligomery 2 1
Fermentacja etanolowa w reaktorze membranowym Typ membrany Funkcja membrany Strumień permeatiu Ciśnienie [atm] Stopień retencji glukozy Stopień retencji etanolu UF polisulfon (hollow-fiber) Retencja komórek 0,012 2 0,1 UF polisulfon ramowa 0,422 7 0,2 UF polisulfon kapilarna 0,450 RO octan celulozy Retencja komórek i substratu 0,028 27 0,95 0,06 RO poliamid Zatężanie etanolu 0,458 17 - 0,33 RO akrylonitryl-poliester 0,549 60 0,44
Zastosowanie destylacji membranowej do wydzielania etanolu
Zastosowanie destylacji membranowej do wydzielania etanolu c.d.
Zastosowanie destylacji membranowej do wydzielania etanolu c.d.
Zastosowanie destylacji membranowej do wydzielania etanolu c.d.
Zastosowanie destylacji membranowej do wydzielania etanolu c.d.