عنوان پایان‌نامه
مطالعه و طراحی سامانه ی ریز پالایش در معرض فراصوت جهت شفاف سازی آبمیوه ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61880;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 752
- تاریخ دفاع
- ۱۲ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- مرتضی علی اصغری اقدم
- استاد راهنما
- حسین میرسعیدقاضی, محمد ابونجمی
- چکیده
- شفاف سازی آبمیوه‌ها یکی از پیش فرآیند های تغلیظ آن می‌باشد. این فرآیند به منظور جلوگیری از افت کیفیت رنگ و طعم آبمیوه انجام می‌شود، در غیر این صورت ذرات درشت درون آن در حین تغلیظ به جداره اواپراتورها می‌چسبد و باعث سوختن و ایجاد طعم های نامطلوب در محصول نهایی می‌شود. با توجه به گران قیمت و زمان بر بودن روش‌های سنتی، امروزه تحقیقات به سمت استفاده از فرآیندهای غشایی به عنوان روشی آسان با هزینه‌ی سرمایه اولیه پایین و انرژی مصرفی نسبتاً کم، پیش می‌رود. در عین حال یکی از بزرگترین مشکلات فناوری نوین ریزپالایش و فراپالایش بروز پدیده گرفتگی در غشاهای مصرفی توسط ترکیبات موجود در آبمیوه می‌باشد. بروز پدیده گرفتگی و در پی آن توقف خط تولید و جابجایی غشاء، به منظور از بین بردن گرفتگی، سبب تخریب غشاها و دستگاه‌ها توسط شوینده های شیمیایی، تهدید سلامت مصرف کنندگان، آسیب‌های زیست محیطی و کاهش بهره‌وری و می‌گردد. به‌کارگیری امواج فراصوت برای رفع گرفتگی غشاها در حقیقت ادغام دو فناوری پیشرفته فراصوت و فرآیند غشای به صورت همزمان است که منجر به کاهش مشکلات فوق خواهد شد. در این مطالعه، غشاء میکس سلولز استر با اندازه‌ی منفذ 45/0 میکرومتر، درون مدول صفحه ای قرار داده شده و در سامانه‌ی ریز پالایش تعبیه گردید. سپس امواج فراصوت افقی و عمودی (از پایین و بالا)، در آزمایش‌های جداگانه و به ترتیب با فرکانس 30، 20، 20، کیلوهرتز و بطور همزمان با فرایند شفاف سازی آب انار بر آن اعمال شده و تاثیر این امواج بر میزان شار تراوه، مکانیسم‌های گرفتگی کلی، مکانیسم بلوکه شدن، مقاومت گرفتگی غشاء و همچنین خواص فیزیکوشیمیایی آب انار بررسی شد. طبق نتایج بدست آمده، امواج فراصوت افقی بیشترین تأثیر را بر افزایش شار تراوه داشت. در حضور این امواج مقاومت‌های گرفتگی نیز کاهش چشمگیری داشت که با بررسی‌های انجام شده مشخص گردید این کاهش به دلیل بالا رفتن دمای حمام فراصوت بوده است. با این حال تآثیر امواج فراصوت بر میزان شار تراوه و ممانعت از تشکیل لایه‌ی کیک، مخصوصاً در اوایل آزمایش، کاملاً مشهود بود. همچنین نتایج بدست آمده نشان داد که میزان آنتی اکسیدان، بعد از فرایند ریزپالایش در حضور امواج فراصوت افقی، کاهش یافته است. بررسی‌های بیشتر و تکرار آزمایش فوق، با حذف اثر دما نشان داد که این پدیده به دلیل افزایش دمای حمام فراصوت بوده و امواج فراصوت تآثیر معنی داری بر کاهش این خاصیت نداشته است. بطوریکه امواج فراصوت در 10 دقیقه اول تنها 6/2% و پس از 60 دقیقه فرآیند 5/3% از فعالیت آنتی اکسیدانی را کاهش داده و 15% این کاهش به دلیل افزایش دمای حمام فراصوت بود. نتایج بدست آمده برای فرایند ریزپالایش، در حضور امواج عمودی بر خلاف امواج فراصوت افقی بود. برای فرایندهای اخیر، میزان شار تراوه نسبت به حالت بدون فراصوت کاهش داشت. میزان شار تراوه، یکنواختی و ضخامت لایه‌ی کیک تشکیل شده بر روی غشاء، در حضور امواج عمودی اعمال شده از بالا، در مقایسه با امواج عمودی اعمال شده از پایین، بیشتر بود.
- Abstract
- Clarification of fruit juice is one of the most important pretreatments in concentration process. It can limit production of off flavor during concentration process of fruit juice. Membrane technology can be used to remove the problems of traditional methods. However, one of the most important problems in microfiltration and ultrafiltration is creation of membrane fouling by the large particles in juice. There are several methods to reduce membrane fouling such as vibration, backwashing and cleaning with appropriate solution. In this research, ultrasonic treatment was used to evaluate its effect on membrane fouling during clarification of pomegranate juice. Clarification process was performed using microfiltration with mixed cellulose ester membrane with pore size of 0.45 mm in plate and frame module. The membrane unit was inserted in ultrasonic water bath with frequency of 30 kHz and clarification process was performed at the transmembrane pressure of 0.5 bar and feed flow rate of 17 ml/s. Results were compared with the data which were obtained at the membrane clarification without ultrasonic treatment. The temperature of non-ultrasonic treatment was adjusted at the same temperature as ultrasonic one to evaluate the net effect of ultrasound on membrane processing. Results showed that permeate flux increased with ultrasonic treatment. Evaluation of different membrane fouling showed that the total membrane resistance reduced due to reduction of the irreversible fouling and the cake resistances. Also, ultrasound cannot affect on thick layer cake which is produced in membrane processing at low feed flow rate. Scanning electron microscopy confirm above mentioned results. Also, evaluation of the effect of ultrasound below and above the membrane surface has not appropriate effect on membrane efficiency. Evaluation of the physicochemical properties of pomegranate juice showed that ultrasound can decrease antioxidant activity due to reduction of total anthocyanin content. Also, total soluble solid content and acidity of pomegranate juice changed with ultrasonic treatment. Key words: Ultrasound, Microfiltration, Membrane process, Clarification, Fouling
