عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی عوامل فرایند غشای موثر در شفاف سازی آب البالو قرمز
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 4524;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49883
- تاریخ دفاع
- ۲۳ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- هیمن نوربخش
- استاد راهنما
- زهرا امام جمعه
- چکیده
- آلوها به دلیل طعم و رنگ مطلوبشان و ترکیبات سودمندی که دارند، در میان مردم از مقبولیت فراوانی برخوردارند. با توجه به اینکه کدورت این میوه پس از آب¬گیری کیفیت، ماندگاری و تغلیظ آن را با مشکل مواجه می¬کند، شفاف¬سازی و حذف عوامل کدورت¬زا اهمیت پیدا کرده است. امروزه کاربرد سیستم¬های غشایی با توجه به مزیت¬های فراوانی که نسبت به روش¬های سنتی دارند، جهت شفاف سازی آب¬میوه¬ها متداول است. در این مطالعه تاثیر پارامترهای غشائی اندازه منفذ (22/0، 1/0 و 025/0 میکرومتر)، فشار (5/0، 3/1، 1/2 و 9/2 بار)، سرعت جریان (2/0، 5/0 و 8/0 متر بر ثانیه) و دمای خوراک (20، 30 و 40 درجه-سانتی¬گراد) بر شار پرمیت و تغییر خواص فیزیکوشیمیای آب آلو قرمز در طول فرآیند غشایی و در غشاهای با دو جنس MCE و PVDF مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تغییرات شار تراوه در طول زمان با استفاده از شبکه عصبی بهینه¬سازی شده، مدل¬سازی و پیش¬بینی گردید. فیلتراسیون غشایی تاثیری بر روی pH تراوه نداشته ولی میزان ترکیبات فنولی، بریکس، اسیدیته، دانسیته و کدورت کاهش یافته بود. همچنین نتایج نشان داد که که میزان شار با افزایش اندازه منفذ افزایش پیدا نمی¬کند و غشا با اندازه منفذ بزرگتر با توجه به امکان ایجاد انواع گرفتگی منافذ در آنها، بیشتر در معرض گرفتگی می¬باشد. نتایج آنالیز تغییرات شار، خصوصیات فیزیکوشیمیای و گرفتگی نشان می¬دهد که شرایط بهینه فرآیند غشای شامل اندازه منفذ 1/0 میکرومتر، فشار 3/1 بار، سرعت جریان 5/0 متر بر ثانیه و دمای خورک 40 درجه سانتی¬گراد می¬باشد. با استفاده از قانون هرمیا پدیده گرفتگی در غشاء مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که در همان دقایق اولیه فرآیند در تمامی غشاها، تشکیل کیک مکانیسم غالب گرفتگی است و به تدریج بلوکه¬شدن میانی، استاندارد و کامل مکانیسم غالب می¬شوند. در نهایت می¬توان با مشخص شدن مکانیسم غالب گرفتگی در هر زمان شدت هر کدام از مکانیسم¬ها را مشخص نمود. از روش سطح پاسخ (RSM) جهت بهینه¬سازی شبکه عصبی و یافتن بهترین توپولوژی استفاده گردید. نتایج آنالیز مقدار P value نشان می¬دهد که میزان اپوک، اندازه گام و ضریب مومنتوم تاثیر معنی¬دار و درصد Train و تعداد نرون تاثیر غیر معنی¬دار بر روی MSE دارند و مقادیر بهینه شامل 10، 6080، 38/0، 78 و 85/0 به ترتیب برای تعداد نرون، اپوک، اندازه گام، درصد آموزش و ضریب مومنتوم می¬باشند. در نهایت شار تراوه آب¬میوه در طی زمان توسط شبکه عصبی بهینه سازی شده مدل¬سازی و پیش¬بینی شد. MSE و r مدل حاصله به ترتیب 0055/0 و 97/0 می¬باشد. به طور کلی فیلتراسیون غشائی آب آلو قرمز بدون استفاده از هرگونه پیش تیمار نشان داد که کارآیی مطلوبی در شفاف¬سازی آب آلو دارد.
- Abstract
- Plums because of their color and flavor compounds and benefits have great acceptance among the people. Since turbidity of juice instigates unfavorable effect on its quality, shelf-life and concentration, clarification and removal of haze-causing components have been important. Nowadays, the application of membrane systems is common for fruit juice clarification as it has more advantages rather than traditional methods. In this study, effects of some parameters such as membrane pore size (0.22, 0.1 and 0.025 micrometers), pressure (0.5, 1.3, 2.1 and 2.9 bar), flow rate (0.2, 0.5 and 0.8 m/s) and feed temperature (20, 30 and 40 °C) were investigated on the flux permeate and physicochemical properties of red plum juice during processing with MCE and PVDF membranes. Also the flux changes were predicted over time using optimal neural network solution. Membrane filtration had no effect on pH, but the amount of phenolic compounds, Brix, acidity, density and turbidity had been reduced during processing. Because larger pore size of membrane has more susceptible to receive types of plugging pores, flux rate does not increase by increasing pore size. Final analysis of flux, physicochemical properties and fouling indicates that the best processing parameters include 0.1µ, 1.3 bars, 0.5 m/s and 40°C for the membrane pore size, pressure, feed velocity and temperature respectively. This study evaluated fouling in membrane using Hermia’s model. It was found that in the beginning of all processes, the cake formation was dominant mechanism of fouling and gradually intermediate blocking, complete and standard mechanisms were become dominant. Finally, identifying of dominant fouling mechanism in each time helps to determine intensity of each mechanism. Response optimizer of RSM package was used to find the optimum values of variables in the regression equation. Results expressed that epoch, step size and momentum coefficient have significant effect on MSE while the effect of train and neuron number have insignificant. The optimum values were 10, 6080, 0.38, 0.78% and 0.85 for neuron number, epoch, step size, train and momentum coefficient respectively. At the end, permeate flux of juice is predicted using optimized neural network solution. MSE and r of model were found to be 0.0055 and 0.97 respectively. In general, results showed that the membrane filtration of red plum juice without any pretreatment had a good performance in clarification of red plum juice.
