Evaluation of the Fouling Phenomenon During Membrane Clarification of Apple Juice Using Scraped Surface Membrane Unit

،‫همکاران‬ ‫و‬ ‫یساری‬
‫شفاف‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬ ‫پدیده‬ ‫مطالعه‬
‫سامانه‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫سازی‬
‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫غشایی‬
723
Research Article
Vol. 19, No. 5, Dec.-Jan. 2023, p. 723-743
Evaluation of the Fouling Phenomenon During Membrane Clarification of
Apple Juice Using Scraped Surface Membrane Unit
S. Yassari1
, H. Mirsaeedghazi 2*
, L. Roozbeh Nasiraie3, A. Fadavi4
1 and 3- Ph.D. Student and Assistant Professor, Department of Food Science and Technology, Nour Branch, Islamic Azad
University, Nour, Iran, respectively.
2 and 4- Associate Professors, Department of Food Technology, Faculty of Agricultural Technology (Aburaihan), College
of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Pakdasht, Iran
(*- Corresponding Author Email: mirsaeed@ut.ac.ir)
Received: 2022.11.29
Revised: 2023.03.08
Accepted: 2023.04.17
Available Online: 2023.04.25
How to cite this article:
Yassari, S., Mirsaeedghazi, H., Roozbeh Nasiraie, L., & Fadavi, A. (2023).
Evaluation of the fouling phenomenon during membrane clarification of apple
juice using scraped surface membrane unit. Iranian Food Science and
Technology Research Journal, 19(5), 723-743. (In Persian with English abstract).
https://doi.org/10.22067/ifstrj.2023.79693.1217
Introduction
As a useful fruit for humans, apple (Malus domestica) is a good sourceof antioxidants, minerals, ascorbic acid,
vitamins, polyphenols, fibers and other essential elements with medicinal properties. Improving the storage time of apple
juice and maintaining the stability of extracts with high Brix value (during transportation and storage) and its marketability
by removing the remaining water as well as reducing the turbidity, viscosity and brown color caused by colloidal
suspended solids. Large (pectin, protopectin, pigments, polymeric carbohydrates, tannin, starch, cellulose, hemicellulose,
fibers, etc.) is of great importance. Due to the presence of colloidal suspended solid particles and compounds that settle
over time (mold, bacteria, plant cell fragments, pectin-tannin complex), apple juice must be clarified before concentration.
Due to the high-energy consumption, time-consuming, degradation of thermo-sensitive components, and reduction of
nutritional value in traditional methods, recently, the use of membrane concentration in food and beverage production
holds great potential.. Despite all the benefits of membrane processes, one of the critical problems is permeate flux decline
due to the concentration polarization and membrane fouling. In this study, an innovative mechanical motion was
developed to remove the cake deposits on the membrane surface towards mitigating adverse effects of polarization and
fouling.
Materials and Methods
Membrane scraped surface module was designed and made with polyethylene material. The membrane was enclosed
between the lower and upper parts of the module. These two parts are connected with screws and create a cylindrical part.
Also, two caps are pressed axially to this cylindrical part by a metal frame to eliminate any unwanted leakage. The rotor
shaft was coupled with an electric motor and the rotation of the output shaft was regulated by an inverter. A pump
transferred the fresh fruit juice to the module through the inlet port and then it was divided into two output streams,
permeate and retentate. The permeate was collected from the bottom of the module for further investigation and the
retentate was returned to the juice tank. A polyethersulfone (PES) membrane with molecular weight cut-off (MWCO) of
4 kDa was used to clarify apple juice. Effects of the blade rotation speed (0, 600, 1400 and 2200 rpm), transmembrane
pressure (TMP) (0.5, 1 and 1.5 bar), feed flow rate (FFR) (10, 15 and 20 ml/s) and the distance of the blade from the
membrane surface (2 and 5 mm) on volumetric concentration factor (VCF) and fouling phenomenon were evaluated.
©2023 The author(s). This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0
International License (CC BY 4.0), which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in
any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source.
Iranian Food Science and Technology
Research Journal
Homepage: https://ifstrj.um.ac.ir

724
‫جلد‬ ،‫ایران‬ ‫غذایی‬ ‫صنایع‬ ‫و‬ ‫علوم‬ ‫پژوهشهای‬ ‫نشریه‬
19
‫شماره‬ ،
5
،
‫آذر‬
-
‫دی‬
1402
Hermia model was used to study the main fouling mechanism and it was verified by scanning electron microscopy (SEM)
images.
Results and Discussion
Results showed that rotating the blade with speed of 600 rpm at TMP of 0.5 bar, FFR of 10 ml/s and 2 mm distance
from the membrane surface had the best performance in VCF and reducing fouling. The main mechanism of fouling was
cake formation. Rotation of the blade decreases the intensity of cake formation and its thickness on the membrane surface
and enhances the standard pore blocking. Also increasing the blade rotation speed changes the main fouling mechanism
to the standard pore blocking due to the cake disintegration on the membrane surface and the penetration of fine particles
into the membrane pores. As a result, the rotation of blade had a significant positive effect on increasing the VCF. On the
other hand, the total resistance decreased with the rotation of the blade and by increasing the distance of blade from the
membrane surface, the intensity of cake formation reduced. Also, the SEM images showed that in without blade rotation
mode, the accumulation of cake particles on the membrane surface is thicker and denser than in with blade rotation mode.
On the other hand, the low thickness of the cake layer formed on the membrane surface in the process of blade rotation
is due to the turbulences resulting from the rotating blade. These observations confirm the results of the Hermia model in
the previous sections.
Conclusion
In conclusion, the TMP 0.5 bar, FFR of 10 ml/s, blade rotation speed of 600 rpm with a distance of 2 mm from
membrane surface were considered as the best conditions for ultrafiltration of apple juice using scraped-surface membrane
unit.
Keywords: Apple juice, Concentration polarization, Fouling, Membrane clarification, Scraped surface, VCF

725
‫پژوهشی‬ ‫مقاله‬
‫جلد‬
19
‫شماره‬ ،
5
‫آذر‬ ،
-
‫دی‬
1402
.‫ص‬
743
-
723
‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫غشایی‬ ‫سامانه‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫سازی‬
‫سیما‬
‫یساری‬
1
-
‫حسین‬
‫میرسعیدقاضی‬
2
*
-
‫لیال‬
‫رزوبه‬
‫نصیرایی‬
3
-
‫علی‬
‫فدوی‬
4
:‫دریافت‬ ‫تاریخ‬
08
/
09
/
1401
:‫پذیرش‬ ‫تاریخ‬
28
/
01
/
1402
‫چکیده‬
‫شفاف‬
‫دلیل‬ ‫به‬ .‫است‬ ‫مهم‬ ‫بازارپسندی‬ ‫و‬ ‫فیزیکوشیمیایی‬ ‫خواص‬ ‫بهبود‬ ‫جهت‬ ‫میوه‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫زمان‬ ،‫انرژی‬ ‫باالی‬ ‫مصرف‬
‫ب‬ ‫حساس‬ ‫ترکیبات‬ ‫تخریب‬ ،‫بودن‬ ‫بر‬
‫ه‬
‫تغذیه‬ ‫ارزش‬ ‫کاهش‬ ‫و‬ ‫حرارت‬
‫روش‬ ‫در‬ ‫ای‬
‫شفاف‬ ‫برای‬ ‫امروزه‬ ،‫سنتی‬ ‫های‬
‫فرآیند‬ ‫میوه‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫فرآیندهای‬ ‫مهم‬ ‫مشکالت‬ ‫از‬ ‫یکی‬ .‫است‬ ‫شده‬ ‫گرفته‬ ‫کار‬ ‫به‬ ‫غشایی‬ ‫های‬
‫می‬ ‫غشا‬ ‫گرفتگی‬ ‫و‬ ‫غلظتی‬ ‫قطبش‬ ‫از‬ ‫ناشی‬ ‫تراوه‬ ‫شار‬ ‫کاهش‬ ،‫غشایی‬
‫باشد‬
‫به‬ ‫جریان‬ ‫در‬ ‫تالطم‬ ‫ایجاد‬ ‫برای‬ ‫جدید‬ ‫مکانیکی‬ ‫روش‬ ‫یک‬ ،‫مطالعه‬ ‫این‬ ‫در‬ .
‫کاهش‬ ‫منظور‬
‫پلی‬ ‫جنس‬ ‫با‬ ‫اولترافیلتر‬ ‫غشا‬ ‫از‬ ،‫منظور‬ ‫بدین‬ .‫شد‬ ‫ایجاد‬ ‫غشا‬ ‫گرفتگی‬ ‫و‬ ‫غلظتی‬ ‫قطبش‬ ‫نامطلوب‬ ‫اثرات‬
( ‫سولفون‬ ‫اتر‬
4
PES
‫مولکولی‬ ‫وزن‬ ‫حد‬ ‫و‬ )
(
MWCO
5
)
4
‫کیلو‬
‫تیغه‬ ‫با‬ ‫غشایی‬ ‫سامانه‬ ‫درون‬ ‫دالتون‬
‫شفاف‬ ‫جهت‬ ‫سطح‬ ‫تراشنده‬ ‫های‬
‫تیغه‬ ‫دوران‬ ‫سرعت‬ ‫شامل‬ ‫عملیاتی‬ ‫پارامترهای‬ ‫اثر‬ .‫شد‬ ‫استفاده‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
( ‫ها‬
0
،
600
،
1400
‫و‬
2200
‫فشار‬ ،)‫دقیقه‬ ‫بر‬ ‫دور‬
)
6
TMP
(
(
5
/
0
،
1
‫و‬
5
/
1
‫جریان‬ ‫سرعت‬ ،)‫بار‬
7
)
FFR
(
(
10
،
15
‫و‬
20
‫میلی‬
‫و‬ )‫ثانیه‬ ‫بر‬ ‫لیتر‬
( ‫غشاء‬ ‫سطح‬ ‫از‬ ‫تیغه‬ ‫فاصله‬
2
‫و‬
5
‫میلی‬
)‫متر‬
( ‫حجمی‬ ‫غلظت‬ ‫فاکتور‬ ‫بر‬
8
VCF
‫مکانیسم‬ ‫از‬ ‫کدام‬ ‫هر‬ ‫وقوع‬ ‫زمان‬ ،‫گرفتگی‬ ‫مقاومت‬ ،)
‫در‬ ‫فرایند‬ ‫انجام‬ ‫نتایج‬ ‫طبق‬ .‫شد‬ ‫بررسی‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫مورفولوژی‬ ‫و‬ ‫گرفتگی‬ ‫های‬
‫فشار‬
5
/
0
‫جریان‬ ‫سرعت‬ ،
10
‫میلی‬
‫دوران‬ ‫سرعت‬ ،‫ثانیه‬ ‫بر‬ ‫لیتر‬
‫تیغه‬
‫ها‬
600
‫د‬ ‫بر‬ ‫دور‬
‫فاصله‬ ‫و‬ ‫قیقه‬
2
‫میلی‬
‫تیغه‬ ‫متری‬
‫ت‬ ‫بهترین‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫از‬ ‫ها‬
‫أ‬
‫بر‬ ‫را‬ ‫ثیر‬
VCF
‫کاهش‬ ‫و‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ .‫بود‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫تشکیل‬ ،‫فرآیند‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬ ‫اصلی‬ ‫مکانسیم‬ .‫داشت‬ ‫گرفتگی‬
‫داد‬ ‫کاهش‬ ‫را‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫بر‬ ‫آن‬ ‫ضخامت‬ ‫و‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫تشکیل‬ ‫شدت‬ ‫ها‬
‫و‬ ‫ه‬
‫سهم‬ ‫افزایش‬ ‫به‬ ‫منجر‬
‫گرفتگی‬
‫استاندارد‬
.‫شد‬
‫واژه‬
‫های‬
:‫کلیدی‬
‫شفاف‬ ،‫سیب‬ ‫آب‬
‫حجمی‬ ‫غلظت‬ ‫فاکتور‬ ،‫گرفتگی‬ ،‫غلظتی‬ ‫قطبش‬ ،‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫سامانه‬ ،‫غشایی‬ ‫سازی‬
‫مقدمه‬
‫به‬ ‫ایران‬
‫تولید‬ ‫بزرگترین‬ ‫از‬ ‫یکی‬ ‫عنوان‬
‫تولید‬ ‫با‬ ‫سیب‬ ‫کنندگان‬
‫بیش‬
‫از‬
5
%
‫حدود‬ ‫ساالنه‬ ،‫جهان‬ ‫سیب‬
2096749
‫ت‬ ‫را‬ ‫سیب‬ ‫تن‬
‫أ‬
‫می‬ ‫مین‬
‫کند‬
(FAO, 2017)
‫سیب‬ .
(Malus domestica)
‫به‬
‫مفید‬ ‫میوه‬ ‫یک‬ ‫عنوان‬
‫انسان‬ ‫سالمت‬ ‫برای‬
‫آنتی‬ ‫از‬ ‫غنی‬ ‫منابع‬ ‫حاوی‬ ‫ها‬
‫اکسیدان‬
‫معدن‬ ‫مواد‬ ،‫ها‬
،‫ی‬
1
‫و‬
3
-
‫به‬
‫ترتیب‬
‫غذایی‬ ‫صنایع‬ ‫مهندسی‬ ‫و‬ ‫علوم‬ ‫تخصصی‬ ‫دکترای‬ ‫دانشجوی‬
‫و‬
‫استادیار‬
‫ایران‬ ،‫نور‬ ،‫نور‬ ‫واحد‬ ‫آزاد‬ ‫دانشگاه‬ ،‫غذایی‬ ‫صنایع‬ ‫مهندسی‬ ‫و‬ ‫علوم‬ ‫گروه‬ ،
2
‫و‬
4
-
‫دانشیار‬
‫ان‬
‫گروه‬
‫فناوری‬
‫صنایع‬
،‫غذایی‬
‫دانشکده‬
‫فناوری‬
‫کشاورزی‬
(
‫ابوریحان‬
)
،
‫دانشکدگان‬
‫کشاورزی‬
‫و‬
‫منابع‬
،‫طبیعی‬
‫دانشگاه‬
،‫تهران‬
،‫پاکدشت‬
‫ایران‬
*(
-
:‫مسئول‬ ‫نویسنده‬
Email: mirsaeed@ut.ac.ir
)
4- Polyether sulfone
5- Molecular weight cut off
6- Trans membrane pressure
7- Feed flow rate
8- Volumetric concentration factor
‫ویتامین‬ ،‫آسکوربیک‬ ‫اسید‬
‫پلی‬ ،‫ها‬
‫فنل‬
‫فیبر‬ ،‫ها‬
‫ض‬ ‫عناصر‬ ‫سایر‬ ‫و‬ ‫ها‬
‫روری‬
‫هست‬ ‫دارویی‬ ‫خواص‬ ‫با‬
)
Candrawinata et al., 2013 Khanali
et al., 2020;
)
‫پایداری‬ ‫حفظ‬ ‫و‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫انبارداری‬ ‫زمان‬ ‫مدت‬ ‫بهبود‬ .
‫عصاره‬
‫ذخیره‬ ‫و‬ ‫نقل‬ ‫و‬ ‫حمل‬ ‫(طی‬ ‫باال‬ ‫بریکس‬ ‫ارزش‬ ‫با‬ ‫ها‬
‫و‬ )‫سازی‬
،‫کدورت‬ ‫کاهش‬ ‫همچنین‬ ‫باقیمانده‬ ‫آب‬ ‫حذف‬ ‫طریق‬ ‫از‬ ،‫آن‬ ‫بازارپسندی‬
‫ایران‬ ‫غذایی‬ ‫صنایع‬ ‫و‬ ‫علوم‬ ‫پژوهشهای‬ ‫نشریه‬
https://ifstrj.um.ac.ir

726
19
‫شماره‬ ،
5
،
‫آذر‬
-
‫دی‬
1402
‫قهوه‬ ‫رنگ‬ ‫و‬ ‫ویسکوزیته‬
‫جام‬ ‫مواد‬ ‫از‬ ‫ناشی‬ ‫تیره‬ ‫ای‬
‫کلوییدی‬ ‫معلق‬ ‫د‬
‫رنگدانه‬ ،‫پروتوپکتین‬ ،‫(پکتین‬ ‫بزرگ‬
‫کربوهیدرات‬ ،‫ها‬
‫پلیم‬ ‫های‬
،‫ریک‬
‫زیادی‬ ‫اهمیت‬ ‫از‬ ).... ‫و‬ ‫فیبرها‬ ،‫سلولز‬ ‫همی‬ ،‫سلولز‬ ،‫نشاسته‬ ،‫تانن‬
( ‫است‬ ‫برخوردار‬
Onsekizoglu et al., 2010
Bhattacharjee et
al., 2017a;
.)
‫و‬ ‫کلوییدی‬ ‫معلق‬ ‫جامد‬ ‫ذرات‬ ‫چنین‬ ‫وجود‬ ‫دلیل‬ ‫به‬
‫ته‬ ‫زمان‬ ‫گذر‬ ‫با‬ ‫که‬ ‫ترکیباتی‬
‫می‬ ‫نشین‬
‫(همی‬ ‫شوند‬
‫پروتئ‬ ،‫سلولز‬
‫قطعات‬ ،‫ین‬
‫پکتین‬ ‫کمپلکس‬ ،‫گیاهی‬ ‫سلول‬
-
‫تغلی‬ ‫از‬ ‫قبل‬ ‫باید‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ )‫تانن‬
،‫ظ‬
‫شفاف‬
‫شود‬ ‫سازی‬
.(Massini et al., 2018; Ahmad et al., 2020)
‫روش‬
‫شفاف‬ ‫مرسوم‬ ‫های‬
‫میوه‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫تبخیر‬ ،‫آنزیمی‬ ‫تیمار‬ ‫پیش‬ ‫ها‬
‫پکتین‬ ‫و‬ ‫کمکی‬ ‫مواد‬ ‫توسط‬ ‫لخته‬ ‫تشکیل‬ ‫و‬ ‫حرارتی‬
( ‫است‬ ‫زدایی‬
Gulec
et al., 2017; Onsekizoglu et al., 2010; Ahmad et al.,
2020
‫زمان‬ ،‫انرژی‬ ‫باالی‬ ‫مصرف‬ ،‫حال‬ ‫این‬ ‫با‬ .)
،‫کار‬ ‫سختی‬ ،‫بودن‬ ‫بر‬
،‫رنگدانه‬ ‫و‬ ‫فنولی‬ ‫ترکیبات‬ ‫نظیر‬ ‫حرارت‬ ‫به‬ ‫حساس‬ ‫اجزای‬ ‫تخریب‬
‫روش‬ ‫اصلی‬ ‫معایب‬ ‫از‬ ‫غذایی‬ ‫ارزش‬ ‫کاهش‬ ‫و‬ ‫طعم‬ ‫و‬ ‫عطر‬ ‫تغییرات‬
‫های‬
‫می‬ ‫فوق‬
‫باشد‬
(Bahçeci, 2012)
‫سال‬ ‫در‬ .
‫فن‬ ‫از‬ ،‫اخیر‬ ‫های‬
‫آوری‬
‫شفاف‬ ‫جهت‬ ‫غشایی‬ ‫جداسازی‬
‫موفقیت‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫ها‬
‫شده‬ ‫استفاده‬ ‫آمیزی‬
‫باالی‬ ‫کیفیت‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ‫غشایی‬ ‫جداسازی‬ .‫است‬
‫بهره‬ ،‫محصول‬
‫می‬ ‫محیط‬ ‫دمای‬ ‫در‬ ‫آن‬ ‫عملکرد‬ ‫و‬ ‫باال‬ ‫وری‬
‫تاثیر‬ ‫تواند‬
‫داش‬ ‫عملیاتی‬ ‫هزینه‬ ‫کاهش‬ ‫و‬ ‫انرژی‬ ‫مصرف‬ ‫بر‬ ‫مثبتی‬
‫باشد‬ ‫ته‬
(
Castro-
Muñoz et al., 2018
.)
( ‫فراپاالیش‬
1
UF
)
‫فن‬ ‫از‬ ‫یکی‬
‫آوری‬
‫محرکه‬ ‫نیروی‬ ‫با‬ ‫غشایی‬ ‫های‬
‫می‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫فشار‬
‫به‬ ‫تواند‬
‫شفاف‬ ‫منظور‬
‫شود‬ ‫استفاده‬ ‫میوه‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
(
Cai et al., 2020
)
.
‫فرآیند‬ ‫اصلی‬ ‫محدودیت‬
UF
‫به‬ ‫تراوه‬ ‫شار‬ ‫کاهش‬
‫می‬ ‫غشا‬ ‫گرفتگی‬ ‫و‬ ‫غلظتی‬ ‫قطبش‬ ‫دلیل‬
( ‫باشد‬
Ilame and Singh,
2015;
Castro-Muñoz et al., 2018
)
.
‫کاهش‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫گرفتگی‬
‫غشا‬ ‫مکرر‬ ‫تعویض‬ ‫و‬ ‫کردن‬ ‫تمیز‬ ‫به‬ ‫نیاز‬ ‫همچنین‬ ‫و‬ ‫غشا‬ ‫نفوذپذیری‬
‫می‬
‫نتیجه‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫گردد‬
‫بهره‬ ‫کاهش‬ ‫یا‬ ‫عملیاتی‬ ‫هزینه‬ ‫افزایش‬
‫د‬ ‫را‬ ‫وری‬
‫ر‬
( ‫داشت‬ ‫خواهد‬ ‫پی‬
Lu et al., 2021 Dornier et al., 2018; Castro-
Muñoz et al., 2019;
.)
‫دهه‬ ‫چند‬ ‫طول‬ ‫در‬
‫تالش‬ ،‫گذشته‬ ‫ی‬
‫ک‬ ‫بهبود‬ ‫برای‬ ‫متعددی‬ ‫های‬
‫ارای‬
‫ی‬
‫شفاف‬ ‫در‬ ‫غشا‬ ‫گرفتگی‬ ‫کاهش‬ ‫و‬
‫روش‬ ‫جمله‬ ‫از‬ ‫میوه‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫های‬
‫شیمیایی‬
-
‫اکسیدانی‬/‫قلیایی‬
(Cheng et al., 2021)
‫پیش‬ ،
‫تیمار‬
‫میوه‬ ‫آب‬ ‫پکتینولیتیک‬ ‫آنزیمی‬
( ‫ها‬
Gokmen and Cetinkaya, 2007
Echavarrı´a et al., 2011;
‫روش‬ ،)
‫مکانیکی‬ ‫و‬ ‫فیزیکی‬ ‫های‬
‫انجام‬
‫شده‬
( ‫است‬
Zhang et al., 2017;
Zarouk et al., 2020
.)
‫غشایی‬ ‫فرآیندهای‬ ‫تاثیر‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫انجام‬ ‫متعددی‬ ‫مطالعات‬
‫مدول‬ ‫با‬ ‫مختلف‬
‫بررسی‬ ‫را‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫فراوری‬ ‫بر‬ ‫گوناگون‬ ‫غشایی‬ ‫های‬
1- Ultrafiltration
2- Microfiltration
3- Nanofiltration
‫داده‬ ‫قرار‬ ‫ارزیابی‬ ‫مورد‬ ‫را‬ ‫گرفتگی‬ ‫پدیده‬ ‫و‬ ‫عملیاتی‬ ‫پارامترهای‬ ‫و‬ ‫نموده‬
( ‫است‬
‫جدول‬
1
‫به‬ .)
،‫مثال‬ ‫عنوان‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫فوکوموتو‬
(Fukumoto et
al., 1998)
‫منافذ‬ ‫اندازه‬ ‫با‬ ‫غشا‬ ‫با‬ ‫میکروفیلتراسیون‬ ‫فرآیندهای‬ ‫از‬
2
/
0
‫منافذ‬ ‫اندازه‬ ‫با‬ ‫سرامیکی‬ ‫جنس‬ ‫از‬ ‫غشاهایی‬ ‫با‬ ‫فراپاالیش‬ ‫و‬ ‫میکرومتر‬
02
/
0
‫لوله‬ ‫ماژول‬ ‫در‬ ‫میکرومتر‬
‫شفاف‬ ‫برای‬ ‫ای‬
‫استفاده‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫غشاهای‬ ‫که‬ ‫کردند‬ ‫گزارش‬ ‫و‬ ‫نمودند‬
UF
‫(فشار‬ ‫بهینه‬ ‫شرایط‬ ‫تحت‬
414
‫سرعت‬ ،‫کیلوپاسکال‬
8
‫دمای‬ ‫و‬ ‫ثانیه‬ ‫بر‬ ‫متر‬
50
‫منجر‬ )‫سلسیوس‬ ‫درجه‬
‫غشاهای‬ ‫با‬ ‫مقایسه‬ ‫در‬ ‫کمتر‬ ‫غشایی‬ ‫گرفتگی‬ ‫و‬ ‫بیشتر‬ ‫شار‬ ‫به‬
2
MF
.‫شد‬ )‫(میکروفیلتراسیون‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫والدیساولیویچ‬
(Vladisavljević
et al., 2003
)
‫ت‬
‫أ‬
‫ثیر‬
‫جریان‬ ‫سرعت‬ ‫مانند‬ ‫عملیاتی‬ ‫پارامترهای‬
(
FFR
)
،
‫فشار‬
(TMP)
‫شفاف‬ ‫طی‬ ‫گرفتگی‬ ‫مقاومت‬ ‫بر‬ ‫را‬ ‫دما‬ ‫و‬
‫سیب‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫سرامیکی‬ ‫غشاهای‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬
UF
‫هر‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫نتایج‬ .‫کردند‬ ‫ارزیابی‬
‫افزایش‬ ‫با‬ ‫گرفتگی‬ ‫مقاومت‬ ‫و‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫دو‬
FFR
‫زیرا‬ ‫یافت؛‬ ‫کاهش‬
‫افزایش‬
FFR
‫اف‬ ‫را‬ ‫جرم‬ ‫انتقال‬ ‫ضریب‬
‫و‬ ‫غلظتی‬ ‫قطبش‬ ‫و‬ ‫داده‬ ‫زایش‬
‫با‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫تغلیظ‬ .‫داد‬ ‫کاهش‬ ‫را‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫در‬ ‫باقیمانده‬ ‫رسوب‬ ‫تجمع‬
‫نانوفیلتراسیون‬ ‫مختلف‬ ‫غشاهای‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
)
3
NF
(
‫لوله‬ ‫ماژول‬ ‫در‬
‫و‬ ‫ای‬
‫صفحه‬
( ‫پایین‬ ‫فشارهای‬ ‫در‬ ‫ای‬
8
-
12
‫توسط‬ )‫بار‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫وارچوک‬
Warczok et al., 2004)
)
‫داد‬ ‫نشان‬ ‫نتایج‬ .‫گرفت‬ ‫قرار‬ ‫بررسی‬ ‫مورد‬
.‫است‬ ‫کم‬ ‫نسبتا‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫برگشت‬ ‫قابل‬ ‫غیر‬ ‫گرفتگی‬ ‫که‬
‫دب‬
‫و‬ ‫روین‬
‫همکاران‬
(de Bruijn et al., 2006)
‫مطالعه‬
‫تحلیل‬ ‫و‬ ‫تجزیه‬ ‫برای‬ ‫را‬ ‫ای‬
‫مکانیسم‬
‫فرایند‬ ‫طی‬ ‫گرفتگی‬ ‫های‬
UF
‫آنها‬ .‫دادند‬ ‫انجام‬ ‫سیب‬ ‫آب‬
‫فرآیند‬ ‫وقتی‬ ‫که‬ ‫دریافتند‬
UF
‫تحت‬
TMP
150
‫و‬ ‫کیلوپاسکال‬
FFR
7
‫می‬ ‫انجام‬ ‫ثانیه‬ ‫بر‬ ‫متر‬
‫اما‬ .‫است‬ ‫همراه‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫تدریجی‬ ‫کاهش‬ ‫با‬ ‫شود‬
‫مورد‬ ‫این‬ ‫در‬
TMP
‫شار‬ ‫همچنین‬ .‫کند‬ ‫تجاوز‬ ‫بحرانی‬ ‫فشار‬ ‫از‬ ‫نباید‬
‫از‬ ‫بیشتر‬ ‫نباید‬ ‫بحرانی‬
1
-
h
2
-
Lm
250
‫ش‬ ‫این‬ ‫در‬ .‫باشد‬
‫نوع‬ ‫محققان‬ ‫رایط‬
‫منافذ‬ ‫شدن‬ ‫مسدود‬ ‫آن‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫کردند‬ ‫توصیف‬ ‫را‬ ‫گرفتگی‬ ‫از‬ ‫جدیدی‬
‫دهانه‬ ‫در‬ ‫غشایی‬
‫بطور‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫در‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫تشکیل‬ ‫و‬ ‫منافذ‬ ‫ی‬
‫می‬ ‫اتفاق‬ ‫همزمان‬
‫پیش‬ ‫گرفتگی‬ ‫مدل‬ ‫نوع‬ ‫این‬ .‫افتد‬
‫می‬ ‫بینی‬
‫ک‬
‫که‬ ‫ند‬
‫در‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫تشکیل‬
FFR
4
/
7
‫و‬ ‫ثانیه‬ ‫بر‬ ‫متر‬
TMP
150
‫پاسکال‬ ‫کیلو‬
‫یا‬
FFR
7
‫و‬ ‫ثانیه‬ ‫بر‬ ‫متر‬
TMP
120
‫پاسکال‬ ‫کیلو‬
‫نمی‬ ‫انجام‬
‫تحت‬ .‫شود‬
‫نفوذی‬ ‫شار‬ ‫که‬ ‫بود‬ ‫مکانیزمی‬ ‫تنها‬ ‫غشا‬ ‫داخلی‬ ‫گرفتگی‬ ‫شرایطی‬ ‫چنین‬
‫می‬ ‫کاهش‬ ‫را‬
.‫داد‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫ژائو‬
(Zhao et al., 2014)
‫فرآیند‬
‫منافذ‬ ‫اندازه‬ ‫و‬ ‫سرامیکی‬ ‫غشا‬ ‫یک‬ ‫با‬ ‫فراپاالیش‬
05
/
0
‫میکرومتر‬
‫همراه‬
‫باال‬ ‫فشار‬ ‫فرایند‬ ‫روش‬ ‫با‬
)
4
HPP
(
‫فشار‬ ‫در‬
500
‫مگا‬
‫به‬ ‫پاسکال‬
‫مدت‬
6
‫باال‬ ‫دمای‬ ‫روش‬ ‫و‬ ‫دقیقه‬
-
‫کوتاه‬ ‫زمان‬
(
5
HTST
‫دمای‬ ‫در‬ )
C
°
110
‫به‬
‫مدت‬
6
/
8
‫آنها‬ .‫دادند‬ ‫قرار‬ ‫ارزیابی‬ ‫مورد‬ ‫را‬ ‫تازه‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫برای‬ ‫ثانیه‬
4- High-pressure processing
5- High-temperature short time

727
‫که‬ ‫کردند‬ ‫گزارش‬
UF+HPP
‫می‬
‫به‬ ‫تواند‬
‫برای‬ ‫بهتری‬ ‫تیمار‬ ‫عنوان‬
‫فراوری‬
.‫شود‬ ‫استفاده‬ ‫سیب‬ ‫آب‬
‫سرکار‬
(Sarkar, 2015)
‫سیستم‬ ‫یک‬ ‫از‬
‫غشا‬ ‫با‬ ‫فراپاالیش‬
‫پلی‬
‫مولکولی‬ ‫وزن‬ ‫حد‬ ‫با‬ ‫سولفون‬ ‫اتر‬
30
‫دالتون‬ ‫کیلو‬
‫جریان‬ ‫الکتریکی‬ ‫میدان‬ ‫اثر‬ ‫بررسی‬ ‫برای‬ ‫الکتریکی‬ ‫میدان‬ ‫کمک‬ ‫با‬
‫مستقیم‬
)
1
DC
(
‫اس‬ ‫آنزیم‬ ‫با‬ ‫شده‬ ‫تیمار‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫نفوذی‬ ‫شار‬ ‫بر‬
‫تف‬
.‫کرد‬ ‫اده‬
% ‫شار‬ ‫افزایش‬ ‫آنها‬
8
/
35
‫الکتریکی‬ ‫میدان‬ ‫اعمال‬ ‫با‬ ‫را‬
400
‫متر‬ ‫بر‬ ‫ولت‬
‫جریان‬ ‫سرعت‬ ‫ثابت‬ ‫مقادیر‬ ‫برای‬
75
/
0
‫ثانیه‬ ‫بر‬ ‫متر‬
.‫کردند‬ ‫مشاهده‬
‫انتقال‬ ‫فشار‬ ‫در‬ ‫همچنین‬
‫غشایی‬
52
/
5
‫بار‬
‫قابل‬ ‫بطور‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫شفافیت‬
.‫یافت‬ ‫افزایش‬ ‫توجهی‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫زروک‬
(Zarouk et al., 2020)
‫به‬
‫طی‬ ‫گرفتگی‬ ‫مکانیسم‬ ‫و‬ ‫بازده‬ ‫بر‬ ‫مغناطیسی‬ ‫میدان‬ ‫اثر‬ ‫بررسی‬
‫شفاف‬
.‫پرداختند‬ ‫انار‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫سازی‬
‫سامانه‬ ‫ترکیب‬ ‫از‬ ‫روش‬ ‫این‬ ‫در‬
‫غشا‬ ‫گرفتگی‬ ‫کاهش‬ ‫جهت‬ ‫میکروفیلتراسیون‬ ‫و‬ ‫مغناطیسی‬ ‫میدان‬ ‫تولید‬
‫شد‬ ‫استفاده‬
‫م‬ ،‫داد‬ ‫نشان‬ ‫آنها‬ ‫نتایج‬ .
‫می‬ ‫مغناطیسی‬ ‫یدان‬
‫میز‬ ‫تواند‬
‫ان‬
‫حدود‬ ‫تا‬ ‫را‬ ‫غشا‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬
50
%
‫و‬ ‫تجزیه‬ ‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬ .‫دهد‬ ‫کاهش‬
‫میدان‬ ‫شدت‬ ‫افزایش‬ ‫با‬ ،‫فرآیند‬ ‫ابتدای‬ ‫در‬ ‫غشا‬ ‫گرفتگی‬ ‫مکانیسم‬ ‫تحلیل‬
‫گرفتگی‬ ‫مغناطیسی‬
‫با‬ ‫اما‬ ‫بودند‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ‫استاندارد‬ ‫و‬ ‫میانی‬ ‫های‬
.‫شد‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫تشکیل‬ ‫زمان‬ ‫گذر‬
‫فن‬ ‫از‬ ‫محققان‬
‫دوار‬ ‫دیسکی‬ ‫ماژول‬ ‫کمک‬ ‫با‬ ‫فراپاالیش‬ ‫آوری‬
)
2
(RDM
‫تغلیظ‬ ،‫یونجه‬ ‫آب‬ ،‫قند‬ ‫چغندر‬ ‫آب‬ ،‫کاسنی‬ ‫آب‬ ‫فراوری‬ ‫برای‬
‫نوشیدنی‬ ،‫مخمر‬ ‫بازیابی‬ ،‫شیر‬ ‫پروتئین‬ ،‫قهوه‬ ‫عصاره‬
،‫الکلی‬ ‫های‬
‫تولید‬
( ‫کردند‬ ‫استفاده‬ ‫لبنیات‬ ‫فاضالب‬ ‫و‬ ‫آشامیدنی‬ ‫آب‬
Laurio et al., 2021;
Szerencsés et al., 2021; Zhu et al., 2013, 2016; Zhang et
al., 2017
)
.
‫مکانیکی‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫غشا‬ ‫نگهدارنده‬ ‫الیه‬ ‫که‬ ‫روش‬ ‫این‬ ‫در‬
‫می‬ ‫داده‬ ‫حرکت‬
‫مای‬ ‫در‬ ،‫شود‬
‫سرعت‬ ‫ایجاد‬ ‫باعث‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫نزدیک‬ ‫عات‬
‫می‬ ‫باالتر‬ ‫برشی‬
‫روش‬ ‫این‬ ،‫مرسوم‬ ‫غشایی‬ ‫فرآیندهای‬ ‫با‬ ‫مقایسه‬ ‫در‬ .‫شود‬
‫می‬
‫از‬ ‫آنها‬ ‫حذف‬ ‫و‬ ‫گرفتگی‬ ‫عوامل‬ ‫برداشتن‬ ‫با‬ ‫را‬ ‫جداسازی‬ ‫شدت‬ ‫تواند‬
‫پالریزاسیون‬ ‫الیه‬ ‫موثر‬ ‫کاهش‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫و‬ ‫دهد‬ ‫افزایش‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬
‫شود‬ ‫غشا‬ ‫گرفتگی‬ ‫و‬ ‫غلظتی‬
(Szerencses et al., 2021)
‫و‬ ‫ژو‬ .
(Zhu et al., 2014)
‫روش‬
RDM
‫ته‬ ‫فیلتراسیون‬ ‫کمک‬ ‫به‬
‫(مخزن‬ ‫بسته‬
180
‫روش‬ ‫با‬ ‫را‬ )‫لیتر‬ ‫میلی‬
RDM
‫غشا‬ ‫کمک‬ ‫به‬
UF
50
‫شفاف‬ ‫برای‬ ‫دالتون‬ ‫کیلو‬
‫اول‬ ‫روش‬ ،‫کردند‬ ‫مقایسه‬ ‫کاسنی‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫بهینه‬ ‫شرایط‬ ‫تحت‬
TMP
34
/
3
‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫و‬ ‫بار‬
2000
‫در‬ ‫دور‬
‫خلوص‬ ‫نظیر‬ ‫مزایایی‬ ‫و‬ ،‫است‬ ‫کرده‬ ‫عمل‬ ‫بهتر‬ ‫فیلتراسیون‬ ‫لحاظ‬ ‫از‬ ‫دقیقه‬
‫تراوه‬ ‫شار‬ ‫با‬ ‫بیشتر‬
1
-
h
2
-
L.m
9
/
167
‫ویژه‬ ‫انرژی‬ ،
3
-
kwh.m
4
/
169
،
( ‫حجم‬ ‫کاهش‬ ‫نسبت‬
3
VRR
)
‫کمتر‬ ‫کدورت‬ ‫و‬
)
NTU
4
/
2
‫و‬ ‫داشت‬ )
‫دری‬ ‫آنها‬ ‫همچنین‬ .‫شد‬ ‫غشا‬ ‫گرفتگی‬ ‫کاهش‬ ‫به‬ ‫منجر‬
‫روش‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫افتند‬
RDM
‫مرحله‬ ‫دو‬ ‫گرفتگی‬ ‫فراپاالیش‬ ‫کمک‬ ‫به‬
‫در‬ ‫گرفتگی‬ ،‫بود‬ ‫ای‬
‫داشته‬ ‫باالتری‬ ‫سرعت‬ ‫دوم‬ ‫مرحله‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫داشت‬ ‫پایینی‬ ‫سرعت‬ ‫اول‬ ‫مرحله‬
‫میان‬ ‫در‬ ‫نتیجه‬ ‫در‬ .‫رفت‬ ‫پیش‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫تشکیل‬ ‫سمت‬ ‫به‬ ‫و‬
‫فن‬
‫آوری‬
‫سامانه‬ ،‫یافته‬ ‫توسعه‬ ‫های‬
‫کمک‬ ‫با‬ ‫فراپاالیش‬ ‫های‬
RDM
‫تکنو‬ ‫بقیه‬ ‫به‬ ‫نسبت‬
‫لوژی‬
‫عملیاتی‬ ‫هزینه‬ ‫چون‬ ،‫بوده‬ ‫بهتر‬ ‫ها‬
UF
‫را‬
‫می‬ ‫کم‬ ‫را‬ ‫غشایی‬ ‫گرفتگی‬ ‫نامطلوب‬ ‫اثرات‬ ‫و‬ ‫داده‬ ‫کاهش‬
‫کند‬
(Luo et
al., 2013)
.
‫برابر‬ ‫در‬ ‫چالش‬ ‫مهمترین‬ ‫غشا‬ ‫گرفتگی‬ ‫پدیده‬ ‫شد‬ ‫اشاره‬ ‫که‬ ‫همانگونه‬
‫شفاف‬ ‫فرایند‬ ‫شدن‬ ‫صنعتی‬
‫میوه‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫سازی‬
‫و‬ ‫است‬ ‫ها‬
‫علی‬
‫رغم‬
‫استفاده‬ ،‫پذیرفته‬ ‫صورت‬ ‫آن‬ ‫کاهش‬ ‫راستای‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫مختلفی‬ ‫مطالعات‬
.‫است‬ ‫شده‬ ‫پدیده‬ ‫این‬ ‫از‬ ‫جلوگیری‬ ‫برای‬ ‫مکانیکی‬ ‫فنون‬ ‫از‬ ‫محدودی‬
‫سامانه‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬ ‫مشکل‬ ‫مشابهت‬
‫در‬ ‫گرفتگی‬ ‫معظل‬ ‫و‬ ‫غشایی‬ ‫های‬
‫مبدل‬
‫از‬ ‫استفاده‬ ‫فکر‬ ‫به‬ ‫حاضر‬ ‫مقاله‬ ‫نویسندگان‬ ‫شد‬ ‫باعث‬ ‫حرارتی‬ ‫های‬
‫است‬ ‫مورد‬ ‫ایده‬
‫مبدل‬ ‫در‬ ‫فاده‬
‫کاهش‬ ‫منظور‬ ‫به‬ ‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫حرارتی‬ ‫های‬
‫سامانه‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬
‫سامانه‬ ‫ساخت‬ ‫و‬ ‫طراحی‬ ‫به‬ ‫اقدام‬ ‫و‬ ‫افتاده‬ ‫غشایی‬ ‫های‬
‫ورودی‬ ‫نظیر‬ ‫سامانه‬ ‫متفاوت‬ ‫ماهیت‬ ‫البته‬ .‫بنمایند‬ ‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫غشایی‬
‫خروجی‬
‫آب‬ ‫لزوم‬ ‫و‬ ‫متفاوت‬ ‫های‬
‫نصب‬ ‫از‬ ‫پس‬ ‫شده‬ ‫طراحی‬ ‫سامانه‬ ‫بندی‬
‫را‬ ‫آن‬ ‫ساخت‬ ‫و‬ ‫طراحی‬ ،‫غشا‬
‫مبدل‬ ‫خصوص‬ ‫در‬ ‫آنچه‬ ‫از‬
‫حرارتی‬ ‫های‬
‫می‬ ‫متمایز‬ ،‫شد‬ ‫انجام‬ ‫تراش‬ ‫سطح‬
‫از‬ ‫الهام‬ ‫با‬ ،‫تحقیق‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫لذا‬ .‫نمود‬
‫مبدل‬
‫و‬ ‫طراحی‬ ‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫غشایی‬ ‫سامانه‬ ،‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫حرارتی‬ ‫های‬
‫تیغه‬ ‫یکسری‬ ‫داشتن‬ ‫جهت‬ ‫به‬ ‫سامانه‬ ‫این‬ .‫شد‬ ‫ساخته‬
‫تراشنده‬ ‫های‬
‫برای‬
‫پالریزاسیون‬ ‫کاهش‬ ‫جهت‬ ‫جریان‬ ‫آشفتگی‬ ‫افزایش‬
‫گرفت‬ ‫و‬ ‫غلظتی‬
‫گی‬
‫شفاف‬ ‫فرآیند‬ ‫بهبود‬ ‫نهایت‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫غشا‬
‫ش‬ ‫استفاده‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫سازی‬
‫د‬
.‫گرفت‬ ‫قرار‬ ‫بررسی‬ ‫و‬ ‫ارزیابی‬ ‫مورد‬ ‫فرایند‬ ‫حین‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬ ‫پدیده‬ ‫و‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫مانند‬ ‫مختلف‬ ‫پارامترهای‬ ‫عملیاتی‬ ‫اثر‬ ‫همچنین‬
‫ه‬
،‫ا‬
FFR
،
TMP
‫مقاومت‬ ‫بر‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫از‬ ‫تیغه‬ ‫فاصله‬ ‫و‬
‫و‬ ‫گرفتگی‬ ‫های‬
‫م‬
.‫گرفت‬ ‫قرار‬ ‫بررسی‬ ‫مورد‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫فراپاالیش‬ ‫طول‬ ‫در‬ ‫آنها‬ ‫کانیسم‬
‫روش‬ ‫و‬ ‫مواد‬
‫ها‬
‫آماده‬
‫و‬ ‫شد‬ ‫تهیه‬ ‫تهران‬ ‫محلی‬ ‫بازار‬ ‫از‬ )‫اسمیت‬ ‫گرانتی‬ ‫(واریته‬ ‫تازه‬ ‫سیب‬
‫کامل‬ ‫شستشوی‬ ‫از‬ ‫پس‬
‫پوست‬ ‫و‬
‫آبمیوه‬ ‫دستگاه‬ ‫توسط‬ ‫آن‬ ‫آب‬ ،‫گیری‬
‫خانگی‬ ‫گیری‬
(Parskhazar, model Tiger, Iran)
.‫شد‬ ‫استخراج‬
1- Direct current
2- Rotating disk module
3- Volume reduction ratio

728
19
‫شماره‬ ،
5
،
‫آذر‬
-
‫دی‬
1402
‫جدول‬
1
-
‫فرآیند‬ ‫مورد‬ ‫در‬ ‫شده‬ ‫انجام‬ ‫مطالعات‬
‫سیب‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫های‬
Table 1- Literature review on the membrane processing of apple juice
Membrane
system
‫غشایی‬ ‫سیستم‬
Membrane type
‫غشا‬ ‫نوع‬
Optimal operating parameters
Fouling
resistance
Fouling
mechanism
Ref.
‫منبع‬
TMP
‫فشار‬
(bar)
FFR
‫دبی‬
(m/s)
Temperature
‫دما‬
(°C)
‫مقاومت‬
‫گرفتگی‬
‫گرفتگی‬
Tubular
‫لوله‬
‫ای‬
Ceramic, 50 & 300 kDa
2 0.5 20 √ ×
Vladisavljevic
et al. (2003)
Tubular
‫لوله‬
‫ای‬
PVDF, 18 kDa
2.5 1 50 × ×
Yazdanshenas et
al. (2005)
Tubular
‫لوله‬
‫ای‬
Ceramic, 15 & 50 kDa
1.5 7 55 × √
Bruijn et al.
(2006)
Plate & frame
‫صفحه‬ ‫و‬ ‫قاب‬
PES, 50 kDa
1-3 2.5 50 × × He et al. (2007)
Flat plate
‫صفحه‬
‫ای‬
PES, 10 & 100 kDa
1-3 0.1 25 × ×
Onsekizoglu et
al. (2010)
Plate & frame
‫صفحه‬ ‫و‬ ‫قاب‬
, UF 10
2
PES 200 cm
kDa 3 - 40 √ × Bahçeci (2012)
Tubular ceramic
UF-membrane
‫سرامیکی‬ ‫فراپاالیش‬ ‫غشا‬
‫لوله‬
‫ای‬
100 (1-channel)
–300 (3-channels)
Zirconium dioxide
)
2
(ZrO
3.5 13.5 L/h 50 × ×
Echavarría
et al. (2012)
Tubular
‫لوله‬
‫ای‬ Polymeric, 0.3 μm 2 - - × ×
Aguiar et al.
(2012)
Dead-end
filtration
‫بسته‬ ‫انتها‬ ‫فیلتراسیون‬
Polyamide, 0.2-0.45
µm, mix of cellulose
acetate and cellulose
nitrate, 0.45 µm
0.69-3.45 - - √ ×
Fuenmayor et
al. (2014)
Eectro-
Ultrafiltration
‫الکترو‬
-
‫فراپاالیش‬
Plasma modified
membrane
ultrafiltration
‫بهبود‬ ‫غشا‬ ‫با‬ ‫فراپاالیش‬
‫پالسما‬ ‫توسط‬ ‫یافته‬
, 30 kDa
2
PS, 228 cm
, 100
2
PS, 0.0140 cm
kDa
2.76-6.9
2.5
0.6-1.0
-
55
-
√
√
×
×
Sarkar (2015)
Gulec et al.
(2018)
UF system
‫فراپاالیش‬ ‫سامانه‬ PES-10 kDa 7.5 10 L/h 25 × × Cai et al. (2020)
Scraped surface
ultrafiltration
‫سامانه‬ ‫با‬ ‫فراپاالیش‬
‫تراش‬ ‫سطح‬
PES-4 kDa 0.5 10 ml/s 25 √ √
Current study
‫حاضر‬ ‫حال‬ ‫مطالعه‬

729
‫شکل‬
1
-
‫قسمت‬ ‫انفجاری‬ ‫نقشه‬
،‫شده‬ ‫طراحی‬ ‫ماژول‬ ‫مختلف‬ ‫های‬
1
)
،‫رتور‬
2
،‫پوش‬ ‫در‬ )
3
،‫محور‬ )
4
،‫ماژول‬ ‫باالیی‬ ‫پوسته‬ )
5
‫پایینی‬ ‫پوسته‬ )
‫سوراخ‬
،‫ماژول‬ ‫دار‬
6
،‫تیغه‬ )
7
،‫غشا‬ )
8
،)‫(سرشلنگی‬ ‫درگاه‬ )
9
‫آب‬ )
،)‫نمد‬ ‫(کاسه‬ ‫بند‬
10
،‫ُرینگ‬‫ا‬ )
11
‫آب‬ )
،‫طولی‬ ‫بند‬
12
،‫پیچ‬ )
13
‫کننده‬ ‫تحکیم‬ ‫قاب‬ )
Fig. 1- The exploded parts of designed module 1) Rotor, 2) Cap, 3) Shaft, 4) Upper part of module, 5) Lower meshed part of
module, 6) Blade, 7) Membrane, 8) Port, 9) Packing, 10) O ring, 11) Longitudinal sealing, 12) Bolt, 13) Pressurized frame
‫شده‬ ‫ساخته‬ ‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫ماژول‬
‫ماژول‬
‫غشا‬
‫یی‬
‫سطح‬
‫تراش‬
‫با‬
‫پل‬ ‫جنس‬
‫ی‬
‫ات‬
‫ی‬
‫لن‬
‫طراح‬
‫ی‬
‫شد‬ ‫ساخته‬ ‫و‬
(
‫شکل‬
1
‫ب‬ ‫غشاء‬ .)
‫ی‬
‫ن‬
‫پوسته‬
‫پا‬
‫یی‬
‫ن‬
‫باال‬ ‫و‬
‫یی‬
‫مدول‬
‫محصور‬
‫گردید‬
.
‫ا‬
‫ی‬
‫ن‬
‫پ‬ ‫با‬ ‫قسمت‬ ‫دو‬
‫ی‬
‫چ‬
‫شده‬ ‫متصل‬ ‫هم‬ ‫به‬
‫استوانه‬ ‫قسمت‬ ‫و‬
‫ا‬
‫ی‬
‫ِیل‬‫ک‬‫تش‬ ‫را‬
‫دادند‬
.
‫آب‬ ،‫قسمت‬ ‫دو‬ ‫این‬ ‫بین‬
‫از‬ ‫مایع‬ ‫نشت‬ ‫از‬ ‫تا‬ ‫گرفت‬ ‫قرار‬ ‫طولی‬ ‫بندی‬
‫بین‬
.‫گردد‬ ‫جلوگیری‬ ‫دوقطعه‬ ‫این‬
‫و‬ ‫استوانه‬ ‫این‬ ‫انتهای‬ ‫دو‬ ‫بستن‬ ‫برای‬
،‫بسته‬ ‫محفظه‬ ‫تشکیل‬
‫دو‬
‫درپوش‬ ‫این‬ ‫بدنه‬ ‫روی‬ ‫و‬ ‫درپوش‬
‫ُرینگ‬‫ا‬ ‫ها‬
‫حرکت‬ ‫از‬ ‫جلوگیری‬ ‫برای‬ .‫شد‬ ‫گرفته‬ ‫نظر‬ ‫در‬ ‫نشتی‬ ‫از‬ ‫جلوگیری‬ ‫برای‬
‫درپوش‬ ‫طولی‬
‫آب‬ ‫و‬ ‫ها‬
،‫بهتر‬ ‫بندی‬
‫دو‬
‫فلز‬ ‫قاب‬
‫دیگری‬ ‫و‬ ‫باال‬ ‫(یکی‬ ‫ی‬
)‫محور‬ ‫پائین‬
‫صورت‬ ‫به‬
‫محور‬
‫ی‬
‫به‬ ‫پیچ‬ ‫چهار‬ ‫توسط‬ ‫را‬ ‫درپوش‬ ‫دو‬ ‫این‬
‫استوانه‬
‫فشرده‬
‫کرد‬
‫هرگونه‬ ‫تا‬
‫درپوش‬ ‫محوری‬ ‫حرکت‬
‫و‬ ‫ها‬
‫نشت‬
‫ی‬
‫ب‬ ‫از‬ ‫را‬ ‫ناخواسته‬
‫ی‬
‫ن‬
.‫ببرد‬
‫محور‬
‫روتور‬
‫با‬
‫جفت‬ ‫یک‬
‫کننده‬
1
‫با‬
‫الکتروموتور‬
(Motogen, Tabriz, Iran)
‫درگیر‬
‫خروجی‬ ‫محور‬ ‫دوران‬ ‫سرعت‬ .‫شد‬
‫موتور‬
‫توسط‬
‫ی‬
‫ک‬
‫ا‬
‫ی‬
‫نورتر‬
(SV004ic5-1, Korea)
‫ی‬ .‫گردید‬ ‫تنظیم‬
‫ک‬
‫پره‬ ‫پمپ‬
‫ا‬
‫ی‬
‫دوار‬
(PROCON, Series 2, Milano, Italy)
،
‫آب‬
‫میوه‬
‫طر‬ ‫از‬ ‫را‬ ‫تازه‬
‫ی‬
‫ق‬
‫ورود‬ ‫درگاه‬
‫ی‬
‫ب‬ ‫درپوش‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫واقع‬
‫ه‬
‫درون‬
‫م‬
‫اژول‬
‫منتقل‬
‫ناشی‬ ‫فشار‬ ‫و‬ ‫روتور‬ ‫دوران‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫ورودی‬ ‫میوه‬ ‫آب‬ ‫از‬ ‫مقداری‬ .‫نمود‬
1- Coupling
‫تیغه‬ ‫دورانی‬ ‫اثر‬ ‫از‬
‫پوس‬ ‫از‬ ‫سپس‬ ‫و‬ ‫غشا‬ ‫از‬ ،‫پمپ‬ ‫و‬ ‫ها‬
‫سوراخ‬ ‫ته‬
‫پای‬ ‫دار‬
‫ینی‬
‫می‬ ‫ایجاد‬ ‫را‬ ‫فرایند‬ ‫تراوه‬ ‫که‬ ‫نموده‬ ‫گذر‬ ‫ماژول‬
‫با‬ ‫خوراک‬ ‫مابقی‬ .‫نمود‬
‫ناتراوه‬ ‫عنوان‬ ‫به‬ ،‫ساختار‬ ‫به‬ ‫توجه‬
‫دیگر‬ ‫درگاه‬ ‫از‬
‫آب‬ ‫مخزن‬ ‫به‬
‫میوه‬
‫بازگردانده‬
.‫شد‬
‫تراو‬
‫ه‬
‫برا‬
‫ی‬
‫بررس‬
‫ی‬
‫ب‬
‫ی‬
‫شتر‬
‫و‬ ‫توزین‬
‫جمع‬
‫آور‬
‫ی‬
‫شد‬
.
‫شفاف‬ ‫سامانه‬
‫غشایی‬ ‫سازی‬
‫در‬ ‫سامانه‬ ‫اجزا‬ ‫کل‬ ‫شماتیک‬
‫شکل‬
2
.‫است‬ ‫شده‬ ‫داده‬ ‫نمایش‬
‫غشا‬
‫صفحه‬
‫ای‬
‫پل‬
‫ی‬
‫سولفون‬ ‫اتر‬
)
PES
(
‫منفذ‬ ‫اندازه‬ ‫با‬
4
‫دالتون‬ ‫کیلو‬
‫با‬
‫سطح‬
‫فعا‬
‫ل‬
2
-
10
×
12
/
1
‫متر‬
‫مربع‬
‫در‬
‫ی‬
‫ک‬
‫م‬
‫اژ‬
‫و‬
‫ل‬
‫سطح‬
‫تراش‬
‫مق‬ ‫در‬
‫ی‬
‫اس‬
‫آزما‬
‫ی‬
‫شگاه‬
‫ی‬
.‫شد‬ ‫استفاده‬
‫ا‬ ‫در‬
‫ی‬
‫ن‬
‫س‬
‫امانه‬
،
‫جر‬
‫ی‬
‫ان‬
‫ماژول‬ ‫از‬ ‫خروجی‬
‫با‬
‫ی‬
‫ک‬
‫ش‬
‫ی‬
‫ر‬
‫دست‬
‫ی‬
‫تنظ‬
‫ی‬
‫م‬
‫اندازه‬ ‫فلومتر‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫و‬
‫گ‬
‫ی‬
‫ر‬
‫ی‬
‫شد‬
‫و‬
‫ف‬
‫استفاده‬ ‫با‬ ‫شار‬
‫از‬
‫ی‬
‫ک‬
‫ا‬
‫ی‬
‫نورتر‬
‫ترانسمیتر‬ ‫به‬ ‫شده‬ ‫کوپل‬
‫تنظ‬
‫ی‬
‫م‬
.‫شد‬
‫ی‬
‫ک‬
‫پمپ‬
‫پره‬
‫ا‬
‫ی‬
‫دوار‬
(PROCON, Series 2, Milano, Italy)
‫برا‬
‫ی‬
‫انتقال‬
‫میوه‬ ‫آب‬
‫به‬
‫م‬
‫اژول‬
‫غشا‬
‫یی‬
‫و‬ ‫شد‬ ‫استفاده‬
‫ناتراوه‬
‫تغذ‬ ‫مخزن‬ ‫به‬
‫ی‬
‫ه‬
‫داده‬ ‫برگشت‬
‫ش‬
.‫د‬
‫ی‬
‫ک‬
‫ترازو‬
‫ی‬
‫د‬
‫ی‬
‫ج‬
‫ی‬
‫تال‬
(A&D CO., LTD, EK-2000, Japan)
‫با‬
‫دقت‬
1
/
0
‫گرم‬
‫برا‬
‫ی‬
‫اندازه‬
‫گ‬
‫ی‬
‫ر‬
‫ی‬
‫تراو‬ ‫وزن‬
‫ه‬
‫و‬ ‫خوراک‬ ‫فشار‬ .‫شد‬ ‫استفاده‬
‫ناتراوه‬
‫اندازه‬ ‫فشارسنج‬ ‫دو‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬
‫گ‬
‫ی‬
‫ر‬
‫ی‬
.‫شد‬

730
19
‫شماره‬ ،
5
،
‫آذر‬
-
‫دی‬
1402
‫شکل‬
2
-
( ‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫فراپاالیش‬ ‫سامانه‬ ‫از‬ ‫شماتیکی‬
1
-
‫تغذیه‬ ‫مخزن‬
2
-
‫پمپ‬
3
-
‫اینورتور‬
4
-
‫ترانسمیتر‬
5
-
‫ورودی‬ ‫فشارسنج‬
6
-
‫الکتروموتور‬
7
-
‫جفت‬
‫کننده‬
8
-
‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫ماژول‬
9
-
‫تراوه‬ ‫مخزن‬
10
-
‫ترازو‬
11
-
‫خروجی‬ ‫فشارسنج‬
12
-
)‫جریان‬ ‫دبی‬ ‫تنظیم‬ ‫شیر‬
Fig. 2- Shem of scraped-surface membrane ultrafiltration system: 1- Feed tank, 2- Pump, 3- Inverter, 4- Transmitter, 5-Input
pressure gauge, 6- Electromotor, 7- Shaft, 8- Scraped surface module, 9- Permeate tank, 10- Balance, 11- Output pressure
gauge, 12- Flow control valve
‫آزمون‬ ‫در‬ ‫بررسی‬ ‫مورد‬ ‫متغیرهای‬
‫ها‬
:‫از‬ ‫عبارتند‬ ‫شده‬ ‫انتخاب‬ ‫متغیرهای‬

( ‫سطح‬ ‫سه‬ ‫در‬ ‫جریان‬ ‫فشار‬
5
/
0
،
1
‫و‬
5
/
1
)‫بار‬

( ‫سطح‬ ‫سه‬ ‫در‬ ‫جریان‬ ‫دبی‬
10
،
15
‫و‬
20
‫میلی‬
)‫ثانیه‬ ‫بر‬ ‫لیتر‬

( ‫سطح‬ ‫چهار‬ ‫در‬ ‫مرکزی‬ ‫تیغه‬ ‫دوران‬ ‫سرعت‬
0
،
600
،
1400
‫و‬
2200
‫دقی‬ ‫بر‬ ‫دور‬
‫نوری‬ ‫سنج‬ ‫سرعت‬ ‫یک‬ .)‫قه‬
-
‫مکانیکی‬
2236, Taiwan)
-
(Lutron, DT
‫روتور‬ ‫سرعت‬ ‫تعیین‬ ‫برای‬
.‫شد‬ ‫استفاده‬

( ‫سطح‬ ‫دو‬ ‫در‬ ‫غشاء‬ ‫سطح‬ ‫تا‬ ‫تیغه‬ ‫نوک‬ ‫فاصله‬
2
‫و‬
5
‫میلی‬
)‫متر‬
‫تئور‬
‫ی‬
( ‫حجمی‬ ‫غلظت‬ ‫فاکتور‬
VCF
)
VCF
‫تکنولوژیکی‬ ‫کاربرد‬ ‫جهت‬ ‫مهم‬ ‫بسیار‬ ‫عملیاتی‬ ‫پارامتر‬ ‫یک‬
‫می‬ ‫صنعتی‬
‫باشد‬
(Echavarría et al., 2011)
‫فرآیند‬ ‫کلی‬ ‫بازده‬ ‫که‬
‫شفاف‬ ‫حین‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫فراپاالیش‬
‫می‬ ‫نشان‬ ‫میوه‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫فاکتور‬ ‫این‬ .‫دهد‬
‫به‬
‫زمان‬ ‫در‬ ‫ناتراوه‬ ‫حجم‬ ‫بر‬ ‫تقسیم‬ ‫میوه‬ ‫آب‬ ‫اولیه‬ ‫حجم‬ ‫صورت‬
‫های‬
( ‫معادله‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫تعریف‬ ‫مختلف‬
1
‫می‬ ‫محاسبه‬ )
.‫شود‬
𝑉𝐶𝐹 = 1 +
𝑉
𝑝
𝑉
𝑟
=
𝑉𝑓
𝑉
𝑟
(
1
)
‫رابطه‬ ‫این‬ ‫در‬
𝑉𝑓
،
𝑉𝑃
‫و‬
𝑉
𝑟
‫به‬
‫و‬ ‫تراوه‬ ،‫تغذیه‬ ‫اولیه‬ ‫حجم‬ ‫ترتیب‬
‫حسب‬ ‫بر‬ ‫ناتراوه‬
𝑚3
‫می‬
‫باشند‬
(Echavarría et al., 2011)
.
‫مقاومت‬ ‫محاسبه‬
‫غشا‬ ‫مختلف‬ ‫های‬
‫از‬ ‫غشاء‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬
‫مقاومت‬
‫ها‬
‫در‬ ‫که‬ ‫شده‬ ‫تشکیل‬ ‫مختلفی‬ ‫ی‬
‫آن‬ ‫به‬ ‫زیر‬ ‫رابطه‬
:‫است‬ ‫شده‬ ‫اشاره‬ ‫ها‬
(
2
)
𝑅 𝑡 = 𝑅𝑚 + 𝑅 𝑐 + 𝑅𝑓𝑖𝑟𝑟 + 𝑅𝑓𝑟𝑒𝑣
‫آن‬ ‫در‬ ‫که‬
R
m
‫م‬
،‫تازه‬ ‫غشاء‬ ‫قاومت‬
c
R
،‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫مقاومت‬
frev
R
‫برگشت‬ ‫قابل‬ ‫گرفتگی‬ ‫مقاومت‬
‫و‬
firr
R
‫قابل‬ ‫غیر‬ ‫گرفتگی‬ ‫مقاومت‬
‫مقاومت‬ ‫همه‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫برگشت‬
‫حسب‬ ‫بر‬ ‫ها‬
1
-
m
.‫شدند‬ ‫گزارش‬ ‫و‬ ‫محاسبه‬
‫محاسبه‬ ‫برای‬
‫مقاومت‬ ‫از‬ ‫هرکدام‬ ‫ی‬
‫ها‬
‫ب‬ ،
‫به‬ ‫فرآیند‬ ‫از‬ ‫عد‬
‫مراحل‬ ‫ترتیب‬
‫آب‬ ‫با‬ ‫شستشو‬
،
‫سود‬ ‫با‬ ‫شستشو‬
5
/
0
‫درصد‬
‫و‬
‫با‬ ‫شستشو‬
‫اس‬
‫ی‬
‫د‬
‫استیک‬
1
/
0
‫درصد‬
‫دبی‬ ‫بیشترین‬ ‫و‬ ‫فشار‬ ‫کمترین‬ ‫در‬ ‫همگی‬
‫س‬ ‫نیم‬ ‫مدت‬ ‫به‬
‫اعت‬
‫مقدار‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫انجام‬
‫مقاومت‬
‫ها‬
‫شیوه‬ ‫به‬
.‫شد‬ ‫محاسبه‬ ‫زیر‬ ‫ی‬
( ‫غشاء‬ ‫داخلی‬ ‫مقاومت‬
m
R
‫در‬ ‫غشاء‬ ‫خود‬ ‫توسط‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫مقاومتی‬ )
‫اعمال‬ ‫ترکیبات‬ ‫عبور‬ ‫برابر‬
‫م‬
‫ی‬
‫محاسبه‬ ‫زیر‬ ‫رابطه‬ ‫از‬ ‫و‬ ‫شود‬
‫م‬
‫ی‬
‫شود‬
:
(
3
)
𝑅𝑚 =
1
µ𝑤𝐿𝑝
0
w

‫آب‬ ‫ویسکوزیته‬
)
Pa.s
(
‫و‬
𝐿p
0
‫هیدرولیک‬ ‫نفوذپذیری‬
‫تازه‬ ‫غشاء‬
)
1
-
s
1
-
m Pa
(
‫معادله‬ ‫از‬ ‫که‬ ‫است‬
4
‫بدست‬
‫م‬
‫ی‬
.‫آید‬
(
4
)
𝐿 𝑝
0
=
𝐽 𝑤
∆ 𝑷
w
J
‫تازه‬ ‫غشاء‬ ‫در‬ ‫آب‬ ‫شار‬
)
1
-
m s
(
‫و‬
P
Δ
‫انتقال‬ ‫فشار‬
‫حسب‬ ‫بر‬ ‫غشائی‬
Pa
‫م‬
‫ی‬
.‫باشد‬
( ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫مقدار‬
t
R
(
:‫آمد‬ ‫بدست‬ ‫زیر‬ ‫رابطه‬ ‫از‬
(
5
)
𝑅𝑡 =
1
𝜇 𝑤×𝐿 𝑃
1

731
𝐿𝑝
1
‫سیب‬ ‫آب‬ ‫با‬ ‫فرآیند‬ ‫از‬ ‫بعد‬ ‫غشاء‬ ‫هیدرولیک‬ ‫نفوذپذیری‬
‫از‬ ‫و‬ ‫است‬
‫رابطه‬
‫بدست‬ ‫زیر‬ ‫ی‬
‫م‬
‫ی‬
:‫آید‬
(
6
)
𝐿𝑝
1
=
𝐽𝑤
1
∆𝑃
𝐽𝑤
1
‫می‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫با‬ ‫فرآیند‬ ‫از‬ ‫بعد‬ ‫آب‬ ‫شار‬
.‫باشد‬
‫برگشت‬ ‫قابل‬ ‫غیر‬ ‫گرفتگی‬ ‫مقاومت‬ ‫مقدار‬
)
firr
R
(
‫بدست‬ ‫زیر‬ ‫رابطه‬ ‫از‬
‫آمد‬
:
(
7
)
𝑅𝑚 + 𝑅𝑓𝑖𝑟𝑟 =
1
µ 𝑤𝐿 𝑃
4
(
8
)
𝐿𝑃
4
=
𝐽𝑤
4
∆𝑃
𝐿𝑃
4
‫اندازه‬ ‫هیدرولیک‬ ‫نفوذپذیری‬
‫از‬ ‫بعد‬ ‫شده‬ ‫گیری‬
‫ش‬
‫ستشو‬
‫است‬ ‫اسید‬ ‫با‬
𝐽𝑤
4
‫می‬ ‫اسید‬ ‫با‬ ‫شستشو‬ ‫از‬ ‫بعد‬ ‫آب‬ ‫شار‬
.‫باشد‬
( ‫برگشت‬ ‫قابل‬ ‫گرفتگی‬ ‫مقاومت‬ ‫مقدار‬
frev
R
‫م‬ ‫بدست‬ ‫زیر‬ ‫رابطه‬ ‫از‬ )
‫ی‬
‫آید‬
:
(
9
)
𝑅𝑚 + 𝑅𝑓𝑟𝑒𝑣 + 𝑅𝑓𝑖𝑟𝑟 =
1
𝜇𝑤𝐿𝑝
2
2
p
L
‫نفوذ‬
‫اندازه‬ ‫هیدرولیک‬ ‫پذیری‬
‫از‬ ‫بعد‬ ‫شده‬ ‫گیری‬
‫شستشو‬
.‫است‬ ‫آب‬ ‫با‬
‫مجموع‬ ‫نمودن‬ ‫کم‬ ‫از‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫کیک‬ ‫مقاومت‬ ‫باقیمانده‬ ‫مقاومت‬ ‫تنها‬
‫مقاومت‬
‫ها‬
‫برگشت‬ ‫قابل‬ ‫گرفتگی‬ ،‫غشاء‬ ‫داخلی‬ ‫ی‬
‫گرفتگ‬ ‫و‬
‫غی‬ ‫ی‬
‫رقابل‬
‫بدست‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫از‬ ‫برگشت‬
‫م‬
‫ی‬
‫آید‬
(Mirsaeedghazi et al.,
2010)
.
𝑅𝑐 = 𝑅𝑡 − 𝑅𝑓𝑟𝑒𝑣 − 𝑅𝑓𝑖𝑟𝑟 − 𝑅𝑚 (
10
)
‫گرفتگی‬ ‫های‬
‫بلوکه‬ ‫شامل‬ ‫که‬ ‫دارد‬ ‫وجود‬ ‫غشا‬ ‫گرفتگی‬ ‫برای‬ ‫اصلی‬ ‫مکانیسم‬ ‫چهار‬
‫استاندارد‬ ‫شدن‬ ‫بلوکه‬ ‫و‬ ‫کیک‬ ‫تشکیل‬ ،‫میانی‬ ‫شدن‬ ‫بلوکه‬ ،‫کامل‬ ‫شدن‬
‫م‬
‫ی‬
.‫باشند‬
‫هرمیا‬
(Hermia, 1982)
‫آن‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫که‬ ‫نمود‬ ‫ایجاد‬ ‫را‬ ‫قانونی‬
‫م‬
‫ی‬
‫از‬ ‫کدامیک‬ ‫که‬ ‫داد‬ ‫تشخیص‬ ‫توان‬
‫مکان‬
‫یسم‬
‫بر‬ .‫است‬ ‫غالب‬ ‫باال‬ ‫های‬
‫تراوه‬ ‫حجم‬ ‫تغییرات‬ ‫منحنی‬ ‫ساختار‬ ‫از‬ ‫قانون‬ ‫این‬ ‫طبق‬
(
v
)
‫زمان‬ ‫به‬ ‫نسبت‬
(
t
)
‫م‬
‫ی‬
‫بدین‬ .‫برد‬ ‫پی‬ ‫فرآیند‬ ‫در‬ ‫غالب‬ ‫گرفتگی‬ ‫مکانیسم‬ ‫به‬ ‫توان‬
‫صورت‬
:‫که‬
‫منحنی‬ ‫که‬ ‫صورتی‬ ‫در‬ )‫الف‬
t
v
‫به‬ ‫نسبت‬
v
‫مکانیسم‬ ‫باشد‬ ‫خطی‬
.‫است‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ‫کیک‬ ‫تشکیل‬
‫منحنی‬ ‫که‬ ‫صورتی‬ ‫در‬ )‫ب‬
t
v
t
‫مکانیسم‬ ‫باشد‬ ‫خطی‬
.‫است‬ ‫غالب‬ ‫استاندارد‬ ‫شدن‬ ‫بلوکه‬
)‫ج‬
‫زمان‬
‫ی‬
‫که‬
‫منحنی‬ ‫است‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ‫میانی‬ ‫شدن‬ ‫بلوکه‬
( )
Ln t
v
.‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫خطی‬
‫نشان‬ ‫فرآوری‬ ‫کل‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫غالب‬ ‫گرفتگی‬ ‫مکانیسم‬ ‫باال‬ ‫قانون‬ ‫سه‬
‫م‬
‫ی‬
‫تمامی‬ ‫فرآیند‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫اما‬ ‫دهد‬
‫مکان‬
‫یسم‬
‫ها‬
‫م‬
‫ی‬
‫تأ‬ ‫توانند‬
‫ثیر‬
‫و‬ ‫باشند‬ ‫گذار‬
‫است‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ،‫مکانیسم‬ ‫یک‬ ‫زمان‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫شرایط‬ ‫به‬ ‫بسته‬
(Mirsaeedghazi et al., 2010; Sarlaki et al., 2020)
‫برای‬ .
‫رابطه‬ ‫هرمیا‬ ‫است‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ‫کدام‬ ‫زمان‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫بدانیم‬ ‫اینکه‬
‫ای‬
‫به‬ ‫را‬
:‫است‬ ‫نموده‬ ‫ارائه‬ ‫زیر‬ ‫شکل‬
(
11
)
𝑑2𝑡
𝑑𝑣2 = 𝑘 (
𝑑𝑡
𝑑𝑣
)
𝑖
‫باال‬ ‫رابطه‬ ‫در‬
t
‫زمان‬
،
k
،‫گرفتگی‬ ‫ضریب‬
i
‫و‬ ‫شدن‬ ‫بلوکه‬ ‫اندیس‬
v
‫مقدار‬ .‫است‬ ‫تراوه‬ ‫حجم‬
i
‫نشان‬
.‫است‬ ‫شدن‬ ‫بلوکه‬ ‫مکانیسم‬ ‫دهنده‬
‫بدین‬
:‫که‬ ‫صورت‬
‫اگر‬ )‫الف‬
i=0
.‫است‬ ‫کیک‬ ‫تشکیل‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ،‫باشد‬
‫اگر‬ )‫ب‬
i=1
‫مکانیسم‬ ،‫باشد‬
.‫است‬ ‫میانی‬ ‫شدن‬ ‫بلوکه‬ ‫غالب‬
‫صورتی‬ ‫در‬ )‫ج‬
‫که‬
i = 1.5
‫مکانیسم‬ ‫استاندارد‬ ‫شدن‬ ‫بلوکه‬ ،‫باشد‬
.‫است‬ ‫غالب‬
‫زمانی‬ )‫د‬
‫که‬
i=2
‫است‬ ‫کامل‬ ‫شدن‬ ‫بلوکه‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ،‫باشد‬
(Hermia, 1982)
‫روبشی‬ ‫الکترونی‬ ‫میکروسکوپ‬ ‫توسط‬ ‫ریزساختار‬ ‫مطالعه‬
(
SEM
)
‫مطالعه‬
‫ر‬
‫یز‬
‫ساختا‬
‫ری‬
‫ب‬ ‫غشا‬
‫ــ‬
‫ه‬
‫منظ‬
‫ــ‬
‫و‬
‫ر‬
‫بر‬
‫ر‬
‫س‬
‫ــ‬
‫ی‬
‫الی‬
‫ــ‬
‫ه‬
‫گرفتگ‬
‫ــ‬
‫ی‬
‫روی‬
‫غش‬
‫ــ‬
‫ا‬
‫در‬ ‫و‬
‫ع‬
‫ــ‬
‫ر‬
‫ض‬
‫آن‬
.‫شد‬ ‫انجام‬
‫عکس‬
‫هایی‬
‫از‬
‫سطح‬
‫یا‬
‫بر‬
‫ش‬
‫عرضی‬
‫غشا‬
‫ء‬
‫قبل‬
‫و‬
‫بع‬
‫ـ‬
‫د‬
‫از‬
‫فر‬
‫آ‬
‫ین‬
‫ـ‬
‫د‬
‫توس‬
‫ـ‬
‫ط‬
‫میکر‬
‫و‬
‫سکو‬
‫پ‬
‫ا‬
‫لکتر‬
‫و‬
‫نی‬
‫ن‬
‫ـ‬
‫و‬
‫ع‬
SEM
‫(م‬
‫ـ‬
‫د‬
‫ل‬
XL30
‫ساخت‬
‫شرکت‬
‫فیلیپس‬
‫از‬
‫کشو‬
‫ر‬
)‫هلند‬
‫تهیه‬
‫شد‬
‫روش‬ .
‫نشاند‬
‫ن‬
‫ترسیب‬ ‫طال‬
‫بخا‬
‫ر‬
‫فیزیکی‬
‫بو‬
‫د‬
.
‫نا‬
‫م‬
‫د‬
‫ستگا‬
‫ه‬
‫الیه‬
‫نشانی‬
‫طال‬
‫ی‬
‫مو‬
‫رد‬
‫ا‬
‫ستفا‬
‫ده‬
‫سریع‬ ‫دهنده‬ ‫روکش‬
‫(با‬
‫ل‬
‫تکنولو‬
‫ژی‬
،
‫مدل‬
SCDOOS
،
‫س‬
‫ـ‬
)‫وئیس‬
‫بو‬
‫د‬
.
‫آماری‬ ‫آزمون‬
‫آزمون‬ ‫تمام‬
‫شده‬ ‫گزارش‬ ‫میانگین‬ ‫مقادیر‬ ‫و‬ ‫شد‬ ‫انجام‬ ‫تکرار‬ ‫سه‬ ‫در‬ ‫ها‬
‫داده‬ ‫آماری‬ ‫تحلیل‬ ‫و‬ ‫تجزیه‬ .‫است‬
‫یک‬ ‫واریانس‬ ‫تحلیل‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫ها‬
‫طرفه‬
(ANOVA)
‫نرم‬ .‫شد‬ ‫انجام‬
‫افزار‬
Minitab 15
‫مقایسه‬ ‫برای‬
‫داده‬
‫آزمون‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫ها‬
‫دامنه‬ ‫چند‬ ‫های‬
‫شد‬ ‫استفاده‬ ‫دانکن‬ ‫ای‬
.
‫بحث‬ ‫و‬ ‫نتایج‬
( ‫حجمی‬ ‫غلظت‬ ‫فاکتور‬ ‫آنالیز‬
VCF
)
( ‫فشار‬ ‫عملیاتی‬ ‫پارامترهای‬ ‫اثرات‬
TMP
( ‫جریان‬ ‫سرعت‬ ،)
FFR
،)
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬
‫فاکتور‬ ‫بر‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫از‬ ‫تیغه‬ ‫فاصله‬ ‫و‬ ‫ها‬
‫غلظ‬
‫ت‬
‫حجمی‬
(VCF)
‫شفاف‬ ‫فرآیند‬ ‫طی‬
‫ماژول‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫در‬ ‫تراش‬ ‫سطح‬
‫شکل‬
3
‫شده‬ ‫داده‬ ‫نشان‬
‫میزان‬ ‫که‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫نتایج‬ .‫است‬
VCF
‫تا‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫افزایش‬ ‫با‬
2200
‫مقدار‬ ‫تا‬ ،‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
63
/
1
( ‫یافت‬ ‫افزایش‬
‫شکل‬
3
-
‫الف‬
‫در‬ ‫جریان‬ ‫باالتر‬ ‫تالطم‬ ‫از‬ ‫ناشی‬ ‫که‬ )
‫پایین‬ ‫غلظتی‬ ‫قطبش‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫ماژول‬ ‫داخل‬
‫نتیجه‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫تر‬

732
19
‫شماره‬ ،
5
،
‫آذر‬
-
‫دی‬
1402
‫می‬ ‫باالتر‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫کمتر‬ ‫غشایی‬ ‫گرفتگی‬
‫ن‬ ‫مطالعات‬ .‫شود‬
‫شان‬
‫شفاف‬ ‫در‬ ‫تراوه‬ ‫شار‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫داده‬
‫سامانه‬ ‫توسط‬ ‫ها‬
UF
‫ت‬ ‫تحت‬
‫أ‬
‫ثیر‬
VCF
‫می‬ ‫قرار‬
.‫گیرد‬
VCF
‫م‬ ‫را‬ ‫باال‬ ‫های‬
‫ی‬
‫آب‬ ‫در‬ ‫توان‬
‫میوه‬
‫به‬ ‫انگور‬ ‫آب‬ ‫و‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫مانند‬ ‫کمتر‬ ‫پالپ‬ ‫با‬ ‫هایی‬
‫بدس‬ ‫راحتی‬
.‫آورد‬ ‫ت‬
‫میوه‬ ‫آب‬ ‫برای‬
‫میوه‬ ‫مانند‬ ،‫باال‬ ‫پالپ‬ ‫با‬ ‫هایی‬
‫مقایر‬ ‫استوایی‬ ‫های‬
VCF
‫پایین‬
‫شده‬ ‫بازیابی‬ ‫میوه‬ ‫آب‬ ‫بازده‬ .‫است‬ ‫تر‬
(1 −
1
𝑉𝐶𝐹
)
‫پارامتر‬ ‫یک‬
‫است‬ ‫صنایع‬ ‫در‬ ‫اقتصادی‬
(Cassano et al., 2018)
.
‫نشان‬ ‫اخیر‬ ‫مطالعه‬
‫ماژول‬ ‫ساخت‬ ‫و‬ ‫طراحی‬ ‫که‬ ‫داد‬
‫می‬ ‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫های‬
‫افزایش‬ ‫در‬ ‫تواند‬
VCF
.‫بنماید‬ ‫شایانی‬ ‫کمک‬
( ‫فشار‬ ‫اثر‬ ‫بررسی‬
TMP
‫سامانه‬ ‫در‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫بخشی‬ ‫اثر‬ ‫میزان‬ ‫بر‬ )
‫در‬ ‫که‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫فرایند‬ ‫راندمان‬ ‫بر‬ ‫تراش‬ ‫سطح‬
TMP
( ‫پایین‬
5
/
0
‫با‬ )‫بار‬
‫چرخش‬ ‫سرعت‬
600
‫تیغه‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
،‫ها‬
VCF
‫توجهی‬ ‫قابل‬ ‫بطور‬
‫در‬ ‫تفاوت‬ ‫این‬ .‫است‬ ‫یکسان‬ ‫شرایط‬ ‫در‬ ‫چرخش‬ ‫بدون‬ ‫حالت‬ ‫از‬ ‫باالتر‬
( ‫نشد‬ ‫مشاهده‬ ‫باالتر‬ ‫فشارهای‬
‫شکل‬
3
-
‫ب‬
‫دبی‬ ‫اثر‬ ‫مطالعه‬ ‫همچنین‬ .)
‫داد‬ ‫نشان‬ ‫سامانه‬ ‫بخشی‬ ‫اثر‬ ‫میزان‬ ‫بر‬ ‫جریان‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫که‬
‫س‬ ‫در‬ ‫ها‬
‫امانه‬
( ‫است‬ ‫بیشتر‬ ‫باشد‬ ‫پایین‬ ‫جریان‬ ‫دبی‬ ‫که‬ ‫مواقعی‬ ‫در‬ ‫شده‬ ‫طراحی‬
‫ش‬
‫کل‬
3
-
‫ج‬
‫می‬ ‫را‬ ‫نتیجه‬ ‫این‬ ‫دلیل‬ .)
‫واسطه‬ ‫به‬ ‫جریان‬ ‫تالطم‬ ‫افزایش‬ ‫در‬ ‫توان‬
‫دبی‬
‫می‬ ‫که‬ ‫دانست‬ ‫حجمی‬ ‫باالی‬ ‫های‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫اثربخشی‬ ‫تواند‬
‫در‬ ‫ها‬
‫کا‬ ‫را‬ ‫شده‬ ‫طراحی‬ ‫سامانه‬
‫سطح‬ ‫با‬ ‫تیغه‬ ‫لبه‬ ‫فاصله‬ ‫اثر‬ ‫بررسی‬ ‫با‬ .‫دهد‬ ‫هش‬
‫می‬ ‫فاصله‬ ‫این‬ ‫کاهش‬ ‫که‬ ‫شد‬ ‫مشاهده‬ ‫غشا‬
‫در‬ ‫آن‬ ‫بخشی‬ ‫اثر‬ ‫تواند‬
‫افزایش‬
VCF
‫سامانه‬ ‫در‬ ‫دیگر‬ ‫عبارت‬ ‫به‬ .‫بخشد‬ ‫بهبود‬ ‫را‬
‫فاص‬ ‫که‬ ‫هایی‬
‫له‬
‫راندمان‬ ‫بر‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫بخشی‬ ‫اثر‬ ‫است‬ ‫کمتر‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫با‬ ‫تیغه‬ ‫لبه‬
‫می‬ ‫بیشتر‬ ‫سامانه‬
‫مشاه‬ ‫این‬ ‫دلیل‬ .‫شود‬
‫می‬ ‫را‬ ‫ده‬
‫جر‬ ‫تالطم‬ ‫تمرکز‬ ‫توان‬
‫یان‬
‫الیه‬ ‫به‬ ‫نزدیکتر‬ ‫البته‬ ‫و‬ ‫محدودتر‬ ‫کنترل‬ ‫حجم‬ ‫در‬ ‫تیغه‬ ‫توسط‬ ‫شده‬ ‫ایجاد‬
( ‫دانست‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫مرزی‬
‫شکل‬
3
-
‫د‬
.)
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫لو‬
(Lou et al., 2013)
‫چرخشی‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫دریافتند‬
2000
‫و‬
1500
‫فرآیند‬ ‫طی‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
UF
‫کمک‬ ‫به‬ ‫کاسنی‬ ‫آب‬
RDM
‫میزان‬ ،
VCF
‫حالی‬ ‫در‬ .‫یافت‬ ‫افزایش‬ ‫منافذ‬ ‫اندازه‬ ‫با‬
‫شرای‬ ‫در‬ ‫که‬
‫ط‬
500
‫پدیده‬ ‫این‬ ‫داشتند‬ ‫اظهار‬ ‫آنها‬ .‫بود‬ ‫غشا‬ ‫از‬ ‫مستقل‬ ‫تقریبا‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
‫می‬ ‫را‬
‫مکانیسم‬ ‫با‬ ‫توان‬
‫نرخ‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬ ‫های‬
‫های‬
‫توض‬ ‫مختلف‬ ‫برشی‬
‫یح‬
‫ناچیز‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫که‬ ‫آنجایی‬ ‫از‬ ،‫باال‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫اساس‬ ‫این‬ ‫بر‬ .‫داد‬
‫تراوه‬ ‫شار‬ ‫است‬
‫تأ‬ ‫تحت‬
‫آب‬ ،‫منافذ‬ ‫(اندازه‬ ‫هست‬ ‫غشا‬ ‫نفوذپذیری‬ ‫ثیر‬
‫حالی‬ ‫در‬ )‫دوستی‬
،‫پکتین‬ ‫مانند‬ ‫رسوبات‬ ‫پایین‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫که‬
‫به‬ ‫معلق‬ ‫جامد‬ ‫مواد‬ ‫و‬ ‫پروتئین‬
‫می‬ ‫رسوب‬ ‫غشا‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫راحتی‬
‫کنند‬
‫و‬
‫در‬
‫عمدتا‬ ‫تراوه‬ ‫شار‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫ایجاد‬ ‫کیک‬ ‫فشرده‬ ‫و‬ ‫ضخیم‬ ‫الیه‬ ‫یک‬ ‫نتیجه‬
‫می‬ ‫کنترل‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫توسط‬
‫نفوذ‬ ‫از‬ ‫مستقل‬ ‫و‬ ‫شود‬
‫اس‬ ‫غشا‬ ‫پذیری‬
‫بنابر‬ .‫ت‬
‫نرخ‬ ‫این‬
‫می‬ ‫باالتر‬ ‫برشی‬ ‫های‬
‫کاهش‬ ‫را‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫در‬ ‫امالح‬ ‫تجمع‬ ‫تواند‬
‫می‬ ‫این‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫که‬ ‫دهد‬ ‫کاهش‬ ‫را‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫نتیجه‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫دهد‬
‫شود‬
‫شار‬ ‫که‬
‫در‬ ‫تراوه‬
TMP
‫این‬ ‫با‬ .‫شود‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫با‬ ‫متناسب‬ ‫ثابت‬
‫به‬ ‫را‬ ‫تجهیزات‬ ‫سایش‬ ‫و‬ ‫انرژی‬ ‫رفت‬ ‫هدر‬ ،‫حد‬ ‫از‬ ‫بیش‬ ‫برش‬ ‫نرخ‬ ‫حال‬
‫دارد‬ ‫همراه‬
.
‫بررسی‬ ‫طبق‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫کسانو‬
‫یک‬
‫بین‬ ‫خطی‬ ‫رابطه‬
VCF
‫میوه‬ ‫آب‬ ‫در‬ ‫بازیافتی‬ ‫زیستی‬ ‫فعال‬ ‫ترکیبات‬ ‫و‬
‫همچنین‬ .‫دارد‬ ‫وجود‬ ‫شده‬ ‫شفاف‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫اچاواریا‬
(Echavarría et
al., 2012)
‫باالترین‬
VCF
‫میزان‬ ‫به‬ ‫را‬
58
/
1
‫فراپاالیش‬ ‫فرآیند‬ ‫برای‬
‫از‬ ‫که‬ ‫دادند‬ ‫گزارش‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫معکوس‬ ‫اسمز‬ ‫و‬
VCF
‫تحقیق‬ ‫در‬ ‫حاصل‬
‫در‬ ‫حاضر‬
‫مطالعه‬ ‫در‬ .‫بود‬ ‫کمتر‬ ‫تیغه‬ ‫باالی‬ ‫دور‬
‫دیگر‬ ‫ای‬
‫و‬ ‫باتاچارجی‬
(Bhattacharjee et al., 2017b)
‫نشان‬ ‫هندوانه‬ ‫آب‬ ‫روی‬ ‫بر‬
‫رسیدن‬ ‫از‬ ‫پس‬ ‫که‬ ‫دادند‬
VCF
‫به‬ ‫نهایی‬
2
‫از‬ ‫اولیه‬ ‫تراوه‬ ‫شار‬ ،
-
h
2
-
L.m
1
18
‫به‬
1
-
h
2
-
L.m
5
/
7
(
42
%
‫مطال‬ ‫این‬ ‫در‬ .‫یافت‬ ‫کاهش‬ )
‫باالترین‬ ‫عه‬
‫میزان‬
VCF
63
/
1
‫تحت‬
TMP
5
/
0
‫تیغه‬ ‫دوران‬ ‫سرعت‬ ‫و‬ ‫بار‬
‫ها‬
2200
‫فرآیند‬ ‫زمان‬ ‫با‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
1
‫به‬ ‫ساعت‬
‫بیشتر‬ ‫مقدار‬ .‫آمد‬ ‫دست‬
VCF
‫نشان‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫مطالعات‬ ‫سایر‬ ‫با‬ ‫مقایسه‬ ‫در‬ ‫مطالعه‬ ‫این‬ ‫در‬
‫دهنده‬
‫که‬ ‫بوده‬ ‫فرآیند‬ ‫در‬ ‫کمتر‬ ‫گرفتگی‬ ‫و‬ ‫کمتر‬ ‫غلظتی‬ ‫پالریزاسیون‬ ‫ی‬
‫ع‬
‫شفاف‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫غشایی‬ ‫واحد‬ ‫خوب‬ ‫ملکرد‬
‫می‬ ‫ثابت‬
.‫کند‬
‫مقاومت‬ ‫آنالیز‬
‫مقاومت‬ ‫بررسی‬
‫مقاومت‬ ‫تمامی‬ ‫که‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫مختلف‬ ‫های‬
‫در‬ ‫ها‬
‫فرآیند‬
UF
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫با‬
‫پایین‬ ‫چرخش‬ ‫بدون‬ ‫شرایط‬ ‫با‬ ‫مقایسه‬ ‫در‬
‫ت‬
‫ر‬
( ‫است‬ ‫بوده‬
‫شکل‬
4
‫مقاومت‬ ‫تغییرات‬ ‫بر‬ ‫فشار‬ ‫اثربخشی‬ ‫مطالعه‬ .)
‫ن‬ ‫ها‬
‫شان‬
‫با‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫بدون‬ ‫شرایط‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫داد‬
FFR
‫ثابت‬
1
-
ml s
10
‫مقاومت‬
‫برگشت‬ ‫مقاومت‬ ،‫کل‬
‫غیرقابل‬ ‫مقاومت‬ ‫و‬ ‫پذیر‬
‫افزایش‬ ‫با‬ ‫برگشت‬
TMP
‫از‬
5
/
0
‫به‬ ‫بار‬
1
‫افزایش‬ ‫با‬ ‫اما‬ .‫یافت‬ ‫کاهش‬ ،‫بار‬
TMP
‫از‬
1
5
/
1
‫مقاومت‬ ‫تمامی‬ ،‫بار‬
‫های‬
.‫یافت‬ ‫افزایش‬ ‫کیک‬ ‫مقاومت‬ ‫همراه‬ ‫به‬ ‫شده‬ ‫ذکر‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫اعمال‬ ‫با‬ ‫اما‬
‫میزان‬ ‫به‬
600
‫در‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
TMP
5
/
0
‫اندازه‬ ‫به‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ،‫بار‬
78
/
71
%
.‫یافت‬ ‫کاهش‬

733
( ‫الف‬
a
)
( ‫ب‬
b
)
( ‫ج‬
c
)
( ‫د‬
d
)
‫شکل‬
3
-
‫ت‬
‫أ‬
( ‫حجمی‬ ‫غلظت‬ ‫فاکتور‬ ‫بر‬ ‫مختلف‬ ‫پارامترهای‬ ‫ثیر‬
VCF
‫سرعت‬ )‫الف‬ :‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫سامانه‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫فراپاالیش‬ ‫فرآیند‬ ‫طی‬ ‫در‬ )
‫تیغه‬ ‫چرخش‬
‫تیغه‬ ‫فاصله‬ )‫د‬ ،‫جریان‬ ‫سرعت‬ )‫ج‬ ،‫فشار‬ )‫ب‬ ،‫ها‬
‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫از‬ ‫ها‬
Fig. 3- Effect of different parameters on volumetric concentration factor (VCF) during UF-processing of apple juice with
scraped-surface system; a: blade speed, b: TMP, c: FFR and d: blade distance from membrane surface
‫همچنین‬
‫برگشت‬ ‫مقاومت‬
‫و‬ ‫برگشت‬ ‫غیرقابل‬ ‫مقاومت‬ ،‫پذیر‬
‫به‬ ‫کیک‬ ‫مقاومت‬ ‫همچنین‬
‫ترتیب‬
48
/
81
،
3
/
86
‫و‬
87
/
34
‫کاهش‬ ‫درصد‬
‫دادند‬ ‫نشان‬
‫مقاومت‬ ‫و‬ ‫کیک‬ ‫مقاومت‬ ،‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫است‬ ‫ذکر‬ ‫به‬ ‫الزم‬ .
‫در‬ ‫برگشت‬ ‫غیرقابل‬
TMP
5
/
1
‫مالحظه‬ ‫قابل‬ ‫طور‬
‫از‬ ‫باالتر‬ ‫ای‬
TMP
5
/
0
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫حالت‬ ‫در‬ ‫بار‬
600
‫این‬ ‫دلیل‬ .‫بود‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
‫افزایش‬ ‫با‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫این‬ ‫پدیده‬
TMP
‫در‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫بیشتر‬ ‫محرکه‬ ‫نیروی‬
‫می‬ ‫حرکت‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫سمت‬ ‫به‬ ‫بیشتری‬ ‫ذرات‬ ‫نتیجه‬
‫باعث‬ ‫که‬ ‫کنند‬
‫افزایش‬ ‫نتیجه‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫از‬ ‫حاصل‬ ‫تالطم‬ ‫بخشی‬ ‫اثر‬ ‫کاهش‬
‫مقاومت‬
‫می‬ ‫فوق‬ ‫های‬
‫نتا‬ ‫این‬ .‫شود‬
‫نتایج‬ ‫با‬ ‫مطابق‬ ‫یج‬
‫و‬ ‫نوربخش‬
(Nourbakhsh et al., 2014)
،
‫حجت‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫پناه‬
(Hojjatpanah et al., 2011)
،
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫میرسعیدقاضی‬
(Mirsaeedghazi et al., 2010)
.‫بود‬
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
0 10 20 30 40 50 60
VCF
‫حجمی‬
‫غلظت‬
‫فاکتور‬
‫زمان‬
(
‫دقیقه‬
) Time (min)
Without rotating
600 rpm
1400 rpm
2200 rpm
1
1.05
1.1
1.15
1.2
1.25
1.3
0 10 20 30 40 50 60
VCF
‫حجمی‬
‫غلظت‬
‫فاکتور‬
‫زمان‬
(
‫دقیقه‬
)
Time (min)
Without rotating (0.5 bar, 10 ml/s)
Without rotating (1 bar, 10 ml/s)
With 600 rpm (0.5 bar, 10 ml/s)
With 600 rpm (1 bar, 10 ml/s)
1
1.05
1.1
1.15
1.2
1.25
0 20 40 60
VCF
‫حجمی‬
‫غلظت‬
‫فاکتور‬
‫زمان‬
(
‫دقیقه‬
)
Time (min)
1
1.05
1.1
1.15
1.2
1.25
1.3
0 10 20 30 40 50 60
VCF
‫حجمی‬
‫غلظت‬
‫فاکتور‬
‫زمان‬
(
‫دقیقه‬
)
Time (min)
With 600 rpm (0.5 bar, 10 ml/s, 2 mm)
With 600 rpm (0.5 bar, 10 ml/s, 5 mm)

734
19
‫شماره‬ ،
5
،
‫آذر‬
-
‫دی‬
1402
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫نوربخش‬
‫اثرات‬
TMP
‫هندوانه‬ ‫و‬ ‫قرمز‬ ‫آلوی‬ ‫میکروفیلتراسیون‬ ‫طی‬ ‫گرفتگی‬ ‫مقاومت‬ ‫بر‬ ‫را‬
‫مقاومت‬ ‫که‬ ‫شدند‬ ‫متوجه‬ ‫و‬ ‫کردند‬ ‫ارزیابی‬
‫برگشت‬ ،‫کیک‬ ‫های‬
‫و‬ ‫پذیر‬
‫برگشت‬
‫افزایش‬ ‫با‬ ‫ناپذیر‬
TMP
‫مالحظه‬ ‫قابل‬ ‫بطور‬
‫می‬ ‫افزایش‬ ‫ای‬
‫یا‬
.‫بند‬
‫مطالعه‬ ‫در‬
،‫دیگر‬ ‫ای‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫کاسانو‬
‫برگشت‬ ‫مقاومت‬ ‫سهم‬ ‫که‬ ‫کردند‬ ‫مشاهده‬
‫مقاومت‬ ‫با‬ ‫مقایسه‬ ‫در‬ ‫پذیر‬
‫مهم‬ ‫بسیار‬ ‫کیوی‬ ‫آب‬ ‫فراپاالیش‬ ‫در‬ ‫برگشت‬ ‫غیرقابل‬
‫است‬ ‫بوده‬ ‫تر‬
.
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫گولک‬
(Gulec et al., 2018)
‫میزان‬ ‫که‬ ‫کردند‬ ‫گزارش‬
‫شفاف‬ ‫در‬ ‫پذیر‬
‫توسط‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫سازی‬
UF
‫زیاد‬
‫که‬ ‫کردند‬ ‫بیان‬ ‫آنها‬ .‫است‬
86
%
‫برگشت‬ ‫مقاومت‬ ‫به‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫از‬
‫پذیر‬
‫حالی‬ ‫در‬ ‫بوده‬ ‫مربوط‬
‫که‬
6
%
‫برگشت‬ ‫غیرقابل‬ ‫مقاومت‬ ‫به‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫از‬
‫رس‬ ‫کمتر‬ ‫جذب‬ ‫میزان‬ ‫دهنده‬ ‫نشان‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫مربوط‬
‫وب‬
‫منافذ‬ ‫داخل‬ ‫در‬ ‫ها‬
.‫است‬ ‫غشا‬
‫مقاومت‬ ‫در‬ ‫کاهش‬ ‫بیشترین‬ ‫که‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫نتایج‬ ‫حاضر‬ ‫مطالعه‬ ‫در‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫کل‬
‫ها‬
2200
‫میزان‬ ‫به‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
96
/
70
%
‫و‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫در‬ ‫کاهش‬ ‫میزان‬ ‫کمترین‬
‫ها‬
1400
66
/
66
%
‫بیشترین‬ ‫همچنین‬ .‫شد‬ ‫دیده‬
‫در‬ ‫کاهش‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫پذیر‬
‫ها‬
2200
‫به‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
‫میزان‬
8
/
98
%
‫برگشت‬ ‫مقاومت‬ ‫در‬ ‫کاهش‬ ‫کمترین‬ ‫و‬
‫سرعت‬ ‫در‬ ‫پذیر‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬
‫ها‬
600
46
%
‫کاهش‬ ‫بیشترین‬ .‫بود‬
‫برگشت‬ ‫مقاومت‬ ‫در‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫ناپذیر‬
‫ها‬
600
‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
‫میزان‬ ‫به‬
69
/
81
%
‫برگشت‬ ‫گرفتگی‬ ‫کاهش‬ ‫میزان‬ ‫کمترین‬ ‫و‬
‫در‬ ‫ناپذیر‬
‫ها‬
2200
47
/
66
%
.‫بود‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫کیک‬ ‫مقاومت‬ ‫در‬ ‫کاهش‬ ‫بیشترین‬
‫ها‬
600
‫دور‬
‫میزان‬ ‫به‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬
86
/
65
%
‫در‬ ‫کیک‬ ‫مقاومت‬ ‫در‬ ‫کاهش‬ ‫کمترین‬ ‫و‬
‫ها‬
1400
‫به‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
‫میزان‬
66
/
38
%
( ‫بود‬
‫شکل‬
4
-
‫ج‬
.‫یافت‬ ‫کاهش‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫اعمال‬ ‫با‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫خالصه‬ ‫بطور‬ .)
‫می‬ ‫امر‬ ‫این‬ ‫دلیل‬
‫برگشت‬ ‫مقاومت‬ ‫از‬ ‫بخشی‬ ‫پایداری‬ ‫تواند‬
‫داخل‬ ‫در‬ ‫پذیر‬
‫چرخش‬ ‫توسط‬ ‫شده‬ ‫اعمال‬ ‫نیروی‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫روی‬ ‫و‬ ‫منافذ‬ ‫دیوار‬
.‫باشد‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫تیغه‬
‫یافته‬
‫توسط‬ ‫نیز‬ ‫حاضر‬ ‫مطالعه‬ ‫های‬
‫گ‬
‫ولک‬
‫همکاران‬ ‫و‬
(Gulec et al., 2018)
،
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫کاسانو‬
(Cassano et
al., 2018)
،
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫میرسعیدقاضی‬
(Mirsaeedghazi et al.,
2010)
،
‫صالحی‬
‫همکارا‬ ‫و‬ ‫نیا‬
‫ن‬
(Salehinia et al., 2021)
‫شفاف‬ ‫در‬
‫غشا‬ ‫سازی‬
‫تأ‬ ‫انار‬ ‫و‬ ‫خونی‬ ‫پرتقال‬ ،‫سیب‬ ‫آب‬ ‫یی‬
.‫شد‬ ‫یید‬
‫جریان‬ ‫سرعت‬ ‫اثر‬
‫اثر‬ ‫میزان‬ ‫بر‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫بخشی‬
‫سرعت‬ ‫سه‬ ‫در‬ ،‫ها‬
( ‫جریان‬
1
-
ml s
10
،
1
-
ml s
15
،
1
-
ml s
20
‫فشار‬ ‫و‬
5
/
0
‫حالت‬ ‫دو‬ ‫در‬ )‫بار‬
‫میزان‬ ‫به‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫اعمال‬ ‫و‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫بدون‬
600
‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
‫نشان‬ ‫سامانه‬ ‫بخشی‬ ‫اثر‬ ‫میزان‬ ‫بر‬ ‫جریان‬ ‫سرعت‬ ‫اثر‬ ‫مطالعه‬ .‫شد‬ ‫بررسی‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫اثر‬ ‫که‬ ‫داد‬
‫سرعت‬ ‫که‬ ‫مواقعی‬ ‫در‬ ‫شده‬ ‫طراحی‬ ‫سامانه‬ ‫در‬ ‫ها‬
‫داد‬ ‫نشان‬ ‫نتایج‬ .‫است‬ ‫بیشتر‬ ‫باشد‬ ‫پایین‬ ‫جریان‬
‫س‬ ‫کاهش‬ ‫با‬ ،‫که‬
‫رعت‬
،‫کیک‬ ‫مقاومت‬ ،‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫کاهش‬ ‫در‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫کارایی‬ ،‫جریان‬
‫برگشت‬ ‫مقاومت‬ ‫و‬ ‫پذیر‬
‫می‬ ‫افزایش‬ ‫ناپذیر‬
‫این‬ ‫بنابر‬ .‫یابد‬
‫جریان‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫اثربخشی‬ ‫عملکرد‬ ‫بهترین‬
1
-
ml s
10
‫به‬
‫می‬ ‫را‬ ‫نتیجه‬ ‫این‬ ‫دلیل‬ .‫آمد‬ ‫دست‬
‫ب‬ ‫جریان‬ ‫تالطم‬ ‫افزایش‬ ‫در‬ ‫توان‬
‫ه‬
‫جریان‬ ‫سرعت‬ ‫واسطه‬
‫می‬ ‫که‬ ‫دانست‬ ‫باال‬ ‫های‬
‫چرخش‬ ‫اثربخشی‬ ‫تواند‬
‫تیغه‬
( ‫دهد‬ ‫کاهش‬ ‫را‬ ‫شده‬ ‫طراحی‬ ‫سامانه‬ ‫در‬
‫شکل‬
4
-
‫ب‬
.)
‫اثر‬
FFR
‫در‬ ‫که‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫بر‬
TMP
( ‫ثابت‬
5
/
0
‫در‬ )‫بار‬
‫افزایش‬ ‫با‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫ابتدا‬ ،‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫بدون‬ ‫و‬ ‫چرخش‬ ‫با‬ ‫حالت‬ ‫دو‬ ‫هر‬
FFR
‫تا‬
1
-
ml s
15
‫حالی‬ ‫در‬ ،‫یافت‬ ‫کاهش‬
‫افزایش‬ ‫با‬ ‫که‬
FFR
‫از‬
-
ml s
1
15
‫به‬
1
-
ml s
20
( ‫یافت‬ ‫افزایش‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬
‫شکل‬
4
-
‫ب‬
‫ممکن‬ ‫این‬ .)
‫رسوب‬ ‫ذرات‬ ‫توجهی‬ ‫قابل‬ ‫مماسی‬ ‫نیروهای‬ ‫که‬ ‫باشد‬ ‫دلیل‬ ‫این‬ ‫به‬ ‫است‬
‫می‬ ‫جارو‬ ‫را‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫شده‬
‫را‬ ‫مطلب‬ ‫این‬ .‫کنند‬
‫میرسعید‬
‫قاض‬
‫و‬ ‫ی‬
‫صالحی‬ ‫و‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫نیا‬
(Salehinia et al., 2021)
‫گزارش‬ ‫انار‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫سازی‬
.‫کردند‬
‫بر‬ ‫شده‬ ‫طراحی‬ ‫سامانه‬ ‫در‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫اثر‬ ‫بررسی‬
‫مقاومت‬
‫داد‬ ‫نشان‬ ‫مختلف‬ ‫های‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫که‬
‫مقاومت‬ ‫کاهش‬ ‫باعث‬ ‫ها‬
‫مقاومت‬ ‫اکثر‬ ‫و‬ ‫کل‬
‫تفاوت‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫افزایش‬ ‫اما‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫ها‬
‫معنی‬
( ‫نداد‬ ‫نشان‬ ‫کل‬ ‫مقاومت‬ ‫در‬ ‫داری‬
‫شکل‬
4
-
‫ج‬
‫مشابهی‬ ‫رفتار‬ ‫قاعدتا‬ .)
‫مقاومت‬ ‫از‬ ‫کدام‬ ‫هر‬ ‫بر‬
‫در‬ ‫که‬ ‫بود‬ ‫این‬ ‫امر‬ ‫این‬ ‫دلیل‬ .‫بود‬ ‫حاکم‬ ‫ها‬
‫پایین‬
‫سر‬ ‫ترین‬
‫تیغه‬ ‫دوران‬ ‫عت‬
‫آن‬ ‫چرخش‬ ‫بخشی‬ ‫اثر‬ ‫کفایت‬ ‫ها‬
‫ب‬ ‫ها‬
‫ر‬
.‫شد‬ ‫حاصل‬ ‫غلظتی‬ ‫پالریزاسیون‬ ‫کاهش‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫لو‬
(Lou et al.,
2013)
‫فرآیند‬ ‫در‬ ‫دیسک‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫افزایش‬ ‫که‬ ‫کردند‬ ‫گزارش‬
RDM
‫کمک‬ ‫به‬
UF
‫شفاف‬ ‫برای‬
‫افزایش‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ،‫کاسنی‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫و‬ ‫شده‬ ‫تراوه‬ ‫شار‬
‫که‬ ‫دریافتند‬ ‫آنها‬ .‫کرد‬ ‫کنترل‬ ‫را‬ ‫گرفتگی‬ ‫و‬ ‫پالریزاسیون‬
‫چرخش‬ ‫سرعت‬
1000
‫برای‬ ‫و‬ ‫بوده‬ ‫صرفه‬ ‫به‬ ‫انرژی‬ ‫نظر‬ ‫از‬ ‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
‫به‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫افزایش‬ ‫ولی‬ ‫است‬ ‫الزم‬ ‫رسوب‬ ‫کنترل‬
2000
‫می‬ ‫گرفتگی‬ ‫الیه‬ ‫حذف‬ ‫باعث‬ ‫دقیقه‬
.‫شود‬
‫با‬ ‫که‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫تا‬ ‫تیغه‬ ‫لبه‬ ‫فاصله‬ ‫اثر‬ ‫مطالعه‬
‫اف‬
‫این‬ ‫زایش‬
‫مقاومت‬ ‫سایر‬ ‫اما‬ ‫شد‬ ‫افزایش‬ ‫دچار‬ ‫کیک‬ ‫مقاومت‬ ‫فاصله‬
‫تغییر‬ ‫ها‬
‫معنی‬
‫چرخش‬ ‫از‬ ‫حاصل‬ ‫تنش‬ ‫تمرکز‬ ‫امر‬ ‫این‬ ‫دلیل‬ .‫ندادند‬ ‫نشان‬ ‫را‬ ‫داری‬
‫نزدیک‬ ‫تیغه‬ ‫با‬ ‫فرایند‬ ‫در‬ ‫کوچکتری‬ ‫کنترل‬ ‫حجم‬ ‫در‬ ‫تیغه‬
‫به‬ ‫تر‬
‫غشا‬ ‫سطح‬
( ‫بود‬
‫شکل‬
4
-
‫د‬
.)

735
(a)
‫الف‬
(b)
‫ب‬

736
19
‫شماره‬ ،
5
،
‫آذر‬
-
‫دی‬
1402
(c)
‫ج‬
(d)
‫د‬
‫شکل‬
4
-
‫مقاومت‬ ‫بر‬ ‫غشا‬ ‫سطح‬ ‫از‬ ‫تیغه‬ ‫فاصله‬ )‫د‬ ،‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫سرعت‬ )‫ج‬ ،‫جریان‬ ‫سرعت‬ )‫ب‬ ،‫فشار‬ )‫الف‬ ‫اثرات‬
‫در‬ ‫مختلف‬
‫شفاف‬
‫تراش‬ ‫سطح‬ ‫سامانه‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫سازی‬
Fig. 4- Effects of a: TMP, b: FFR, c: blade speed and d: blade distance from membrane surface on different fouling
resistances during membrane clarification of apple juice with scraped surface unit
‫گرفتگی‬ ‫غالب‬ ‫های‬
‫مکانیسم‬ ‫برررسی‬ ‫منظور‬ ‫به‬
‫رابطه‬ ‫فرایند‬ ‫کل‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬ ‫غالب‬ ‫های‬
( ‫تراوه‬ ‫حجم‬ ‫بین‬
v
‫شفاف‬ ‫زمان‬ ‫و‬ )
( ‫سازی‬
t
.‫گرفت‬ ‫قرار‬ ‫مطالعه‬ ‫مورد‬ )
‫منحنی‬ ‫موارد‬ ‫اکثر‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫نتایج‬
t/v
‫به‬
v
‫خطی‬ ،
‫منحنی‬ ‫از‬ ‫تر‬
t/v
‫به‬
t
‫و‬
Ln(t)
‫به‬
v
‫می‬
( ‫باشد‬
‫جدول‬
2
‫اصلی‬ ‫مکانیسم‬ ‫رو‬ ‫این‬ ‫از‬ .)
‫می‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫تشکیل‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫فراپاالیش‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬
‫باش‬
‫همچنین‬ .‫د‬
‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫با‬ ‫چرخان‬ ‫تیغه‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
600
‫مکانیسم‬ ،‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
‫شفاف‬ ‫طی‬ ‫گرفتگی‬ ‫غالب‬
‫ندا‬ ‫چندانی‬ ‫تغییر‬ ‫را‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫سازی‬
‫د‬
.

737
‫مقادیر‬ ‫است‬ ‫ذکر‬ ‫قابل‬ ‫البته‬
2
R
‫شده‬ ‫رسم‬ ‫منحنی‬ ‫همبستگی‬ ‫با‬ ‫مرتبط‬
‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫حالت‬ ‫در‬ ‫خطی‬ ‫منحنی‬ ‫یک‬ ‫با‬
‫سرعت‬ ‫با‬ ‫ها‬
600
‫نشان‬ ‫امر‬ ‫این‬ ‫که‬ ‫یافت‬ ‫کاهش‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫بدون‬ ‫حالت‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫دقیقه‬
‫مطالعه‬ .‫است‬ ‫گرفتگی‬ ‫در‬ ‫کیک‬ ‫تشکیل‬ ‫مکانیسم‬ ‫شدت‬ ‫کاهش‬ ‫دهنده‬
‫چرخش‬ ‫سرعت‬ ‫در‬ ‫داد‬ ‫نشان‬
( ‫باالتر‬ ‫تیغه‬
1400
‫و‬
2200
)‫دقیقه‬ ‫در‬ ‫دور‬
‫نوع‬ ‫از‬ ‫گرفتگی‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬
‫می‬ ‫نشان‬ ‫که‬ ‫بود‬
‫دهد‬
‫س‬
‫رعت‬
‫تشکیل‬ ‫از‬ ‫ممانعت‬ ‫و‬ ‫جریان‬ ‫باالی‬ ‫تالطم‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫زیاد‬
.‫است‬ ‫شده‬ ‫غشاء‬ ‫داخل‬ ‫به‬ ‫ریز‬ ‫ذرات‬ ‫نفوذ‬ ‫و‬ ‫غشاء‬ ‫روی‬ ‫کیک‬
‫جدول‬
2
-
‫سطح‬ ‫سامانه‬ ‫از‬ ‫بااستفاده‬ ‫سیب‬ ‫آب‬ ‫فراپاالیش‬ ‫فرآیندهای‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ‫تعیین‬ ‫برای‬ ‫فرآیند‬ ‫زمان‬ ‫و‬ ‫تراوه‬ ‫حجم‬ ‫بین‬ ‫رابطه‬
‫تراش‬
Table 2- Relation between permeate volume (v) and process time (t) to determine the dominant fouling mechanisms in
scraped-surface membrane unit during UF processing of apple juice
Blade
distance
(mm)
‫تیغه‬ ‫فاصله‬
‫ها‬
TMP
(bar)
‫فشار‬
FFR
(ml/s)
‫سرعت‬
‫جریان‬
Blade
speed
(rpm)
‫دور‬ ‫میزان‬
‫تیغه‬
to fit each chart with linear line
2
R
‫همبستگی‬ ‫ضریب‬
Type of fouling
mechanism
‫مکانیسم‬ ‫نوع‬
‫گرفتگی‬
t/v vs. v (cake
formation)
t/v vs. t
(standard pore
blocking)
Ln(t) vs. v
(intermediate pore
blocking)
2
0.5
10
No
rotation
‫بدون‬
‫چرخش‬
0.929267 0.816267 0.876467
Cake formation
‫کیک‬ ‫تشکیل‬
15 0.8339 0.7527 0.8043
20 0.9966 0.8448 0.9489
1
10
0.9816 0.8184 0.929
1.5 0.9862 0.8287 0.9316
0.5
600
0.83005 0.7686 0.7865
Cake formation
15 0.8862 0.7792 0.834
20 0.9198 0.814 0.8498
1
10
0.7795 0.7539 0.7436
1.5 0.946 0.8063 0.8832
0.5
1400 0.3351 0.7107 0.3399 Standard pore
blocking
2200 0.6983 0.7392 0.6814
5 0.5 10 600 0.9817 0.8362 0.919
Cake formation
‫مدل‬ ‫براساس‬ ‫شرایط‬ ‫اکثر‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬ ‫غالب‬ ‫مکانسیم‬ ‫نتیجه‬ ‫در‬
‫توسط‬ ‫آمده‬ ‫بدست‬ ‫نتایج‬ ‫مشابه‬ ‫که‬ ‫بود‬ ‫کیک‬ ‫الیه‬ ‫تشکیل‬ ‫هرمیا‬
‫ژ‬
‫و‬ ‫و‬
(Zhu et al., 2013)
‫کمک‬ ‫به‬ ‫کاسنی‬ ‫آب‬ ‫فراپاالیش‬ ‫برای‬
RMD
،
‫سرکار‬ ‫و‬ ‫وارما‬
(Verma and Sarkar, 2015)
‫فراپاالیش‬ ‫برای‬
،‫سیب‬ ‫آب‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫نوربخش‬
‫برای‬
‫شفاف‬
،‫قرمز‬ ‫آلو‬ ‫آب‬ ‫سازی‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫داولیویرا‬
(de Oliveira et al.,
2012)
،‫فروت‬ ‫پشن‬ ‫آبمیوه‬ ‫ریزپاالیش‬ ‫برای‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫نادی‬
(Nadi
et al., 2012)
‫تحت‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫سانتریفیوژ‬ ‫پرتقال‬ ‫آب‬ ‫فیلتراسیون‬ ‫در‬
،‫گرفته‬ ‫قرار‬ ‫تیمارآنزیمی‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫رای‬
(Rai et al., 2007)
‫در‬
‫موسا‬ ‫آب‬ ‫عرضی‬ ‫جریان‬ ‫با‬ ‫فراپاالیش‬
‫پکتین‬ ‫مبی‬
،‫شده‬ ‫زدایی‬
‫و‬ ‫دباروس‬
(De Barros et al., 2003)
‫پیش‬ ‫آناناس‬ ‫آب‬ ‫فراپاالیش‬ ‫طی‬
‫توخالی‬ ‫فیبر‬ ‫غشاء‬ ‫توسط‬ ‫آنزیم‬ ‫با‬ ‫شده‬ ‫تیمار‬
PS
،
‫و‬ ‫میرسعیدقاضی‬
‫آب‬ ‫فراپاالیش‬ ‫برای‬
‫و‬ ‫انار‬
‫علی‬
‫همکاران‬ ‫و‬ ‫اقدم‬ ‫اصغری‬
(Aliasghari Aghdam et al., 2015)
‫شفاف‬ ‫طی‬
.‫بود‬ ‫فراصوت‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫انار‬ ‫آب‬ ‫غشایی‬ ‫سازی‬
‫شدن‬ ‫بلوکه‬ ‫اندیس‬ ‫مطالعه‬
‫ا‬
‫آنجا‬ ‫ز‬
‫یی‬
‫سر‬ ‫کاهش‬ ‫که‬
‫ی‬
‫ع‬
‫تراو‬ ‫شار‬
‫ه‬
‫توانا‬ ‫فراپاالیش‬ ‫طول‬ ‫در‬
‫ی‬
‫ی‬
‫کارخانه‬
‫تجار‬ ‫سطح‬ ‫در‬ ‫را‬
‫ی‬
‫ساز‬
‫ی‬
‫م‬ ‫آب‬
‫ی‬
‫وه‬
‫م‬ ‫محدود‬ ‫ها‬
‫ی‬
‫کند‬
(
Onsekizoglu, 2010
‫با‬ ،)
‫ی‬
‫د‬
‫تالش‬
‫ی‬
‫برا‬
‫ی‬
‫مدل‬ ‫و‬ ‫درک‬
‫ساز‬
‫ی‬
‫مکان‬
‫ی‬
‫سم‬
‫کاهش‬
‫فرآ‬ ‫عملکرد‬ ‫بهبود‬ ‫و‬ ‫شود‬ ‫انجام‬ ‫شار‬
‫ی‬
‫ند‬
‫باید‬
‫گونه‬ ‫به‬
‫ا‬
‫ی‬
‫باشد‬
‫که‬
‫اقتصاد‬ ‫لحاظ‬ ‫به‬ ‫را‬ ‫آن‬ ‫بتوان‬
‫ی‬
‫در‬
‫خط‬
‫تول‬
‫ی‬
‫د‬
‫م‬ ‫آب‬
‫ی‬
‫وه‬
‫پ‬
‫ی‬
‫اده‬
‫ساز‬
‫ی‬
‫کرد‬
.
‫شدن‬ ‫بلوکه‬ ‫اندیس‬
‫هر‬ ‫در‬ ‫گرفتگی‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ‫نوع‬ ‫مطالعه‬ ‫برای‬
‫چرخش‬ ‫بدون‬ ‫فرایند‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫نتایج‬ .‫شد‬ ‫محاسبه‬ ‫فرآیند‬ ‫از‬ ‫نقطه‬
‫تشکیل‬ ‫مکانیسم‬ ‫آن‬ ‫زمان‬ ‫طول‬ ‫کل‬ ‫در‬ ‫فرایند‬ ‫بر‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬ ‫تیغه‬
‫سرعت‬ ‫افزایش‬ ‫با‬ ‫بخصوص‬ ‫و‬ ‫تیغه‬ ‫چرخش‬ ‫شروع‬ ‫با‬ ‫اما‬ ‫است‬ ‫کیک‬
‫فرایند‬ ‫ابتدایی‬ ‫دقایق‬ ‫همان‬ ‫در‬ ‫آن‬ ‫چرخش‬
‫از‬ ‫گرفتگی‬ ‫غالب‬ ‫مکانیسم‬
‫شدن‬ ‫بلوکه‬ ‫سمت‬ ‫به‬ ‫کیک‬ ‫تشکیل‬
‫پی‬ ‫کامل‬ ‫و‬ ‫استاندارد‬ ،‫میانی‬ ‫های‬
‫ش‬
‫می‬
( ‫رود‬
‫شکل‬
5
‫الف‬
-
‫د‬
‫می‬ ‫اتفاق‬ ‫این‬ .)
‫کیک‬ ‫بردن‬ ‫بین‬ ‫از‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ‫تواند‬
.‫باشد‬ ‫غشاء‬ ‫منافذ‬ ‫به‬ ‫آبمیوه‬ ‫ذرات‬ ‫نفوذ‬ ‫و‬ ‫تیغه‬ ‫دوران‬ ‫توسط‬ ‫غشاء‬ ‫روی‬
‫مخ‬ ‫فشارهای‬ ‫در‬ ‫شرایط‬
‫غشاء‬ ‫سطح‬ ‫تا‬ ‫تیغه‬ ‫متفاوت‬ ‫فواصل‬ ‫و‬ ‫تلف‬
‫مکانیسم‬ ‫و‬ ‫نکرده‬ ‫تغییری‬
‫ابتد‬ ‫در‬ ‫آنچه‬ ‫به‬ ‫شبیه‬ ‫رفتاری‬ ‫گرفتگی‬ ‫های‬
‫ا‬

Evaluation of the Fouling Phenomenon During Membrane Clarification of Apple Juice Using Scraped Surface Membrane Unit

Evaluation of the Fouling Phenomenon During Membrane Clarification of Apple Juice Using Scraped Surface Membrane Unit

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Evaluation of the Fouling Phenomenon During Membrane Clarification of Apple Juice Using Scraped Surface Membrane Unit

Similar to Evaluation of the Fouling Phenomenon During Membrane Clarification of Apple Juice Using Scraped Surface Membrane Unit (19)

More from Iranian Food Science and Technology Research Journal

More from Iranian Food Science and Technology Research Journal (17)

Evaluation of the Fouling Phenomenon During Membrane Clarification of Apple Juice Using Scraped Surface Membrane Unit