Разработка полимерных пористых мембран для разделения вторичного молочного сырья

• Автор: Пачина, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Анализ состояния переработки вторичного молочного сырья

1.2. Мембранные методы обработки молочной сыворотки

1.3. Классификация мембран

1.4. Анализ методов формования мембран из растворов полимеров

1.5. Влияние различных факторов на структуру и свойства полимерных пленочных мембран

1.6. Постановка Задач исследования

2.Методическая часть.

2.1. Объекты исследования

2.2. Способ изготовления полимерных пленочных мембран на основе вторичного ацетата целлюлозы
2.3. Методика исследования структуры растворов
ВАЦ ацетон этиловый спирт
2.4. Методика определения прочностных, структурных и адсорбционных характеристик полимерных пленочных мембран
2.4.1. Методика определения прочностных характеристик мембран
2.4.2. Методика определения структурных характеристик мембран
2.4.3. Методика исследования адсорбционных свойств мембран
2.4.4. Методика изучения набухания мембран
2.5. Экспериментальная установка и методика исследования мембранной фильтрации молочной сыворотки
2.5.1. Описание экспериментальной установки
2.5.2. Методика определения проницаемости мембран
2.5.3. Методика определение селективности мембран
2.5.4. Методика определения содержания ионов Са2 и СГ
3. Результаты экспериментального исследования свойств формующих растворов и мембран.
3.1. Результаты исследования формующих растворов
3.2. Результаты исследования прочностных й структурных характеристик мембран
3.3. Анализ адсорбционных свойств мембран
3.4. Анализ процесса набухания мембран
4. Результаты исследования процесса фильтрации ВМС на мембранах
4.1. Результаты экспериментального исследования проницаемости
и селективности мембран
4.2. Электрохимические аспекты процесса мембранной
фильтрации молочной сыворотки
4.2.1. Теоретические исследования
4.2.2. Сравнение теоретических и экспериментальных данных по ионному переносу в мембране
5. Математическое описание мембранной фильтрации ВМС.
Сравнение теоретических и экспериментальных данных
Основные выводы.
Список литературы


Использование1 мембранных методов создает предпосылки для организации малоотходных технологий при получении продукции различного назначения. Поэтому они находят широкое применение в различных отраслях пищевой промышленности, в частности в молочной. Как правило, мембранные методы используют при переработке цельного и обезжиренного молока, а также вторичных молочных продуктов (молочной сыворотки). При этом мембранные методы можно применять как по отдельности, так и в сочетании друг с другом. Как показал анализ литературы и промышленных технологий более широкое и эффективное использование мембранных методов разделения вторичного молочного сырья сдерживается недостаточным количеством разработок полимерных мембран определенного функционального назначения, способных извлекать различные ингредиенты ВМС. Вода Минераль- Лактоза Сывороточ- Бактерии. Минераль- Лактоза Сывороточ- Бактерии, ¦. Вода ¦« ные голи *• ¦. Бактерии. Йменно с извлечения белков (осветления сыворотки) начинается глубокая переработка вторичного молочного сырья. Поэтому в диссертации основное внимание будет уделено разработке полимерных пористых мембран, основным функциональным назначением которых является задержание сывороточных белков. Эффективность мембранных процессов находится в непосредственной зависимости от свойств мембран и присущих им характеристик. Различают следующие способы получения полимерных мембран: формование из растворов полимеров; образование полиэлектролитных комплексов; образование пор в полимерах с помощью ядерных частиц и последующего выщелачивания продуктов деструкции полимера; осаждение на пористой подложке продуктов плазменной полимеризации в тлеющем разряде. Известны мембраны в виде плоских пленок, пленок цилиндрической формы, соединенных с пористой основой, покрытий, нанесенных на поверхность различного профиля, полых волокон. По структуре все полимерные мембраны подразделяются на монолитные (плотные) и пористые. В монолитных мембранах отсутствуют поры постоянных размеров, а проницаемость обеспечивается системой «дырок» флуктуационной природы. В пористых мембранах существует система сквозных пор (на надмолекулярном или морфологическом уровне), которые обеспечивают фазовую проницаемость компонентов разделяемых систем. Поры в этих мембранах могут быть изолированными друг от друга или образуют лабиринтообразную систему связанных между собой каналов. Поскольку разделение одних и тех же смесей может происходить как по мембранному принципу, так и по принципу закупо-рочной фильтрации, необходимо отметить, что к полупроницаемым мембранам относятся только те материалы, которые обеспечивают разделение смесей на поверхности материала; поры мембран должны быть недоступными для проникновения задерживаемого компонента (рис. Наоборот, в объемных фильтрах (бумага, картон и др. Важным требованием, предъявляемым к мембранам, является жесткость структуры фильтра, гарантирующая задержание частиц только определенного размера. Широко используются асимметричные мембраны, у которых плотность полимера в поверхностном слое существенно отличается от плотности полимера в остальном слое (рис. Рис. Рис. Схема асимметричной мембраны: 1 - активный слой; 2 - матрица Если в этом случае поверхностный слой является монолитным, то мембрану в целом следует относить к монолитным. Плотный слой мембраны определяет ее задерживающую способность (селективность) по отношению к компоненту смеси, а пористая ее часть служит субстратом, выполняющим роль несущей подложки. Значительно различаются мембраны по назначению. Известны мембраны для разделения газовых и жидких смесей. В мембранах для разделения жидких смесей реализуются методы, приведенные на рис. Сочетание высокой разделяющей способности с высокой удельной производительностью является необходимым для всех типов мембран. Разделяющая способность мембран зависит от химической природы полимера, структуры мембран и состава разделяемой системы. Важное техническое и экономическое значение имеет правильный выбор полимера для изготовления мембран (материала мембран).