Membraanprocessen
• Membranen:
- Membranen zijn dunne vliezen met poriën
- Met membranen kunnen deeltjes uit vloeistoffen tot de poriediameter afgescheiden
worden
- Membraanscheiding kent vele industriële toepassingen en dit aantal groeit langzaam
- De grote belofte: een scheidingsproces dat energiezuinig en niet-thermisch is
- Drijvende kracht:
▪ ∆p (drukverschil)
▪ ∆c (concentratieverschil)
▪ ∆T (temperatuurverschil)
▪ ∆E (elektrisch potentiaalverschil)
• Formules
- Membranen: P (W) = v (m3/s) x p (N/m2)
- Indampen: P (W) = m (kg/s) x r (J/kg)
• Mogelijke toepassingen:
- Bier
- Wijn
- Koude sterilisatie van vloeistoffen
- Zuivelindustrie
• Toepassingen in levensmiddelen:
- Klaren zonder verlies van kleur d.m.v. UF
▪ verwijderen van deeltjes en macromoleculen die tijdens opslag troebeling
veroorzaken
- Ontbitteren van citrussappen
▪ stap 1: scheiden pulp met membranen
▪ stap 2: bittere component verwijderen door adsorptie
▪ stap 3: pulp weer aan sap toevoegen
• Wat zijn membranen:
- Zitten in alle biologische cellen
- Sterke celwand met aan de binnenkant een
membraan
- Regelen o.a. waterhuis-houding, waarmee de
cel op druk (turgor) wordt gehouden (dat regelt
membraan)
• Procesvoering
- Dead-end filtratie
- Cross-flow filtratie
1
,• Wat zijn membranen?
- Gebaseerd op concentratieverschil
- Opgeloste stoffen zijn hierbij van belang
- opgeloste stoffen zullen zich gaan verdelen over beide kanten
(permeabel membraan)
• Membraanprocessen:
- Osmose
▪ Membraan alleen doorlaatbaar voor water (semi-
permeabel)
▪ Toepassing: concentreren, drogen
▪ Drijvende kracht: C [mol/l]
- Dialyse
▪ Membraan alleen doorlaatbaar voor alcohol
▪ Drijvende kracht: C [mol/l]
- Omgekeerde osmose (RO)
▪ Membraan doorlaatbaar voor alleen water.
▪ Alternatief voor indampen, water
verwijderen, bij een lager energiegebruik
en niet thermisch!
▪ Drijvende kracht: p (N/m2) → opgelegd
door een pomp
- Nanofiltratie
▪ Membraan doorlaatbaar voor water en
eenwaardige zouten.
▪ Voor het ontharden (meerwaardige zouten
verwijderen) of concentreren.
▪ Drijvende kracht: p (N/m2) → opgelegd
door een pomp
- Ultrafiltratie:
▪ Doorlaatbaar voor water en kleine
opgeloste stoffen (zouten, suikers,
zuren), geen macromoleculen (eiwitten,
polysacchariden)
▪ Voor verkrijgen van gezuiverde eiwitten.
▪ Drijvende kracht: p (N/m2) → opgelegd
door een pomp
- Microfiltratie
▪ Doorlaatbaar voor water en alle opgeloste
stoffen (kleine en macro), geen micro
organismen en niet opgeloste stoffen.
▪ Heldere vloeistoffen kunnen zonder
verhitting gesteriliseerd worden
▪ Drijvende kracht: p (N/m2) → opgelegd
door een pomp
2
, - Elektrodialyse
▪ Geladen deeltjes verwijderen
▪ Drijvende kracht = V
▪ Ontzouten + zuurgehalte verlagen
• Overzicht
- A= schoonwaterpermeabiliteitsconstante
• Schematische weergave van membranen:
- Concentraat (=retentaat): bevat de
tegengehouden componenten, tezamen
met een deel van de voeding
- Filtraat (=permeaat): bevat de componenten uit de voeding die door het membraan zijn
gegaan
• Opdracht:
3
• Membranen:
- Membranen zijn dunne vliezen met poriën
- Met membranen kunnen deeltjes uit vloeistoffen tot de poriediameter afgescheiden
worden
- Membraanscheiding kent vele industriële toepassingen en dit aantal groeit langzaam
- De grote belofte: een scheidingsproces dat energiezuinig en niet-thermisch is
- Drijvende kracht:
▪ ∆p (drukverschil)
▪ ∆c (concentratieverschil)
▪ ∆T (temperatuurverschil)
▪ ∆E (elektrisch potentiaalverschil)
• Formules
- Membranen: P (W) = v (m3/s) x p (N/m2)
- Indampen: P (W) = m (kg/s) x r (J/kg)
• Mogelijke toepassingen:
- Bier
- Wijn
- Koude sterilisatie van vloeistoffen
- Zuivelindustrie
• Toepassingen in levensmiddelen:
- Klaren zonder verlies van kleur d.m.v. UF
▪ verwijderen van deeltjes en macromoleculen die tijdens opslag troebeling
veroorzaken
- Ontbitteren van citrussappen
▪ stap 1: scheiden pulp met membranen
▪ stap 2: bittere component verwijderen door adsorptie
▪ stap 3: pulp weer aan sap toevoegen
• Wat zijn membranen:
- Zitten in alle biologische cellen
- Sterke celwand met aan de binnenkant een
membraan
- Regelen o.a. waterhuis-houding, waarmee de
cel op druk (turgor) wordt gehouden (dat regelt
membraan)
• Procesvoering
- Dead-end filtratie
- Cross-flow filtratie
1
,• Wat zijn membranen?
- Gebaseerd op concentratieverschil
- Opgeloste stoffen zijn hierbij van belang
- opgeloste stoffen zullen zich gaan verdelen over beide kanten
(permeabel membraan)
• Membraanprocessen:
- Osmose
▪ Membraan alleen doorlaatbaar voor water (semi-
permeabel)
▪ Toepassing: concentreren, drogen
▪ Drijvende kracht: C [mol/l]
- Dialyse
▪ Membraan alleen doorlaatbaar voor alcohol
▪ Drijvende kracht: C [mol/l]
- Omgekeerde osmose (RO)
▪ Membraan doorlaatbaar voor alleen water.
▪ Alternatief voor indampen, water
verwijderen, bij een lager energiegebruik
en niet thermisch!
▪ Drijvende kracht: p (N/m2) → opgelegd
door een pomp
- Nanofiltratie
▪ Membraan doorlaatbaar voor water en
eenwaardige zouten.
▪ Voor het ontharden (meerwaardige zouten
verwijderen) of concentreren.
▪ Drijvende kracht: p (N/m2) → opgelegd
door een pomp
- Ultrafiltratie:
▪ Doorlaatbaar voor water en kleine
opgeloste stoffen (zouten, suikers,
zuren), geen macromoleculen (eiwitten,
polysacchariden)
▪ Voor verkrijgen van gezuiverde eiwitten.
▪ Drijvende kracht: p (N/m2) → opgelegd
door een pomp
- Microfiltratie
▪ Doorlaatbaar voor water en alle opgeloste
stoffen (kleine en macro), geen micro
organismen en niet opgeloste stoffen.
▪ Heldere vloeistoffen kunnen zonder
verhitting gesteriliseerd worden
▪ Drijvende kracht: p (N/m2) → opgelegd
door een pomp
2
, - Elektrodialyse
▪ Geladen deeltjes verwijderen
▪ Drijvende kracht = V
▪ Ontzouten + zuurgehalte verlagen
• Overzicht
- A= schoonwaterpermeabiliteitsconstante
• Schematische weergave van membranen:
- Concentraat (=retentaat): bevat de
tegengehouden componenten, tezamen
met een deel van de voeding
- Filtraat (=permeaat): bevat de componenten uit de voeding die door het membraan zijn
gegaan
• Opdracht:
3
