مدل‌سازی بازیابی موادخوش بو از جریان‌های دربرگیرنده آن‌ها با تماس دهنده‌های غشایی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی شیمی، مرکز پژوهش فرایندهای جداسازی غشایی

2 کرمانشاه، دانشگاه رازی، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی

چکیده

تولید پساب‌های بودار در صنایع غذایی و تمایل به استفاده از روش‌های غیر مخرب برای حذف آنها منجر به پژوهش‌های بسیار در زمینه‌ی جداسازی غشایی شده‌است. در این پژوهش به مدل‌ سازی و شبیه‌سازی جداسازی غشایی یک محلول با سه جزء خوش‌ بو توسط تماس دهنده غشایی الیاف توخالی پرداخته شده است. شبیه ‌سازی فرایند با استفاده از نرم‌افزارهای COMSOL و MATLAB به طور هم زمان انجام شد و اثر پارامترهای فرایندی مانند شدت جریان خوراک، حلال و همچنین غلظت ورودی بر نرخ انتقال جرم از میان غشا بررسی شد. تماس دهنده غشایی، سطح تماس مورد نیاز دو سیال را تأمین می‌کند و ترکیب‌های خوش ‌بو با مکانیسم نفوذ و جا به ‌جایی از یک فاز به فاز دیگر منتقل می‌شوند. تغییر شدت جریان خوراک تأثیر زیادی روی نرخ انتقال جرم مواد خوش‌ بو از جریان در برگیرنده آن دارد. همچنین افزایش غلظت خوراک نیز اثری همانند افزایش شدت جریان خوراک برروی نرخ انتقال دارد. در این فرایند به دلیل پایین بودن نرخ انتقال جرم، تغییر شدت جریان حلال تاثیر زیادی روی نرخ انتقال جرم ندارد و قابل چشم پوشی است. شبیه‌سازی انجام شده با داده‌های تجربی مقایسه شد، که مطابقت خوبی با آن داشت (با افزایش سرعت جریان‌ها خطا نیز افزایش می‌یابد و میانگین خطای محاسبه شده در همه سرعت‌ها 17 % می‌باشد).

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Karlsson H.O.E., Tragardh G., Pervaporation of a Model Apple Juice Aroma Solution: Comparison of Membrane Performance, Membr. Sci., 119,p. 229 (1996).

[2] Lipnizki F., G. Tragardh J.O., Scale-up of Pervaporation for the Recovery of Natural Aroma Compounds in the Food Industry. Part 1: Simulation and Performance, Journal of Food Engineering, 54, p. 183 (2002).

[3] Lipnizki F., G. Tragardh J.O., Scale-up of Pervaporation for the Recovery of Natural Aroma Compounds in the Food Industry Part 2: Optimisation and Integration, Journal of Food Engineering, 54, p. 197 (2002).

[4] Schafer et al., Recovery of Aroma Compounds from a Wine-Must Fermentation by Organophilic Pervaporation, Biotech. and Bioeng, 62, p. 412 (1999).

[5] Karlsson H.O.E., Tragardh G., Aroma Recovery During Beverage Processing, Food Eng, 34, p. 159 (1997).

[7] Cussler E.L., “Membrane Process in Separation and Purification: Hollow Fiber Contactor”, Kluwer Academic Publishers, Netherlands, (1994).

[8] Kiani A., Bhave R.R., Sirkar K.K., Solvent Extraction with Immobilized Interface in a Microporous Hydrophobic Membrane, Membr. Sci., 20, p. 125 (1984).

[9] Seibert A.F. et al., Hydroulic and Mass Transfer Efficiency of a Commercial-Scale Membrane Extractor, Sep. Sci. Technol, 28, p. 343 (1993).

[10] Qi Z., Culsser E.L., Microporous Hollow Fibers for Gas Absorbtion. II. Mass Transfer Across the Membrane,  Membr. Sci., 23, p. 333 (1985).

[11] Drioli E., Criscuoli A., Curcio E., Membrane Contactor: Fundamentals, Application and Potentialities, Membr. Sci., 11 (2006).

[12] Gabelman A., Hwang S.-T., Hollow Fiber Membrane Contactors, Journal of Membrane Science,  Journal of Membrane Science, 159, p. 61 (1999).

[13] Diban N. et al., Vacuum Membrane Distillation of the Main Pear Aroma Compound: Experimental Study and Mass Transfer Modeling,  Journal of Membrane Science, 326, p. 64 (2009)..

[14] Baudot A., Floury J., Smorenburg H.E., Smorenburg H.E., Liquid-Liquid Extraction of Aroma Compounds with Hollow Fiber Contactor, AIChE Journal, 47, p.1780 (2001).

[16] Rezakazemi M., Shirazian S., Ashrafizadeh S.N., Simulation of Ammonia Removal from Industrial Wastewater Streams by Means of a Hollow-Fiber Membrane Contactor, Desalination, 285, p. 383 (2012).

[17] Pierre F.X., Souchon I., Marin M., Recovery of Sulfur Aroma Compounds Using Membrane-Based Solvent Extraction, Journal of Membrane Science, 187, p. 239 (2001).

[18] Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N., "Transport Phenomena", John Wiley & Sons: New York (1960).

[19] Happel J., Viscous Flow relative to Arrays of Cylinders, AIChE Journal, 5, p. 174 (1959).

[20] Constantinou A. et al., CO2 Absorption in a High Efficiency Silicon_Nitride Mesh Contactor , Chemical Engineering Journal, 207–208, p. 766 (2012).

[21] Miramini S.A. et al., CFD Simulation of Acetone Separation from an Aqueous Solution Usingsupercritical Fluid in a Hollow-Fiber Membrane Contactor, Chemical Engineeringand Processing, 72, p. 130 (2013).

[22] Jiraratananon R., Uttapap D., Sampranpiboon P., Crossflow Microfiltration of a Colloidal Suspension with the Presence of Macromolecules,  Membrane Science, 140, p. 57 (1998).