Optimization of nanofiltration process of lactic acid solutions employing statistical experimental design

• Autorzy: Połom E. , Szaniawska D.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja procesu nanofiltracji roztworów kwasu mlekowego z zastosowaniem metody planowanego eksperymentu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ultrafiltration of whey is used to obtain whey protein concentrate, for food and feed formulations. However, wide implementation of this separation method for the recovery of proteins is considerably limited by environmental regulations on whey permeate disposal. One of the possibilities of utilizing whey permeate is to use it for the production of lactic acid by fermentation. Membrane techniques can be employed successfully for this purpose. The separation process using nanofiltration dynamically formed zirconium(IV) hydrous oxide-polyacrylate membranes can be used for concentration of dilute lactic acid solutions. The optimization of membrane processes through conventional investigation of the effects of several parameters at the same time is very inefficient and time consuming. In addition, the combined effects of different variables remain unnoticed. In this work, a 2 4- factorial experimental design was applied to optimize lactic acid rejection by nanofiltration zirconium(IV) hydrous oxide-polyacrylate membrane (Zr(IV)/PAA). Polynomial models were employed for choosing the optimal levels of operating parame-ters from the point of view of possible application in concentration of dilute solution of lactic acid using nanofiltration process and dynamically formed Zr(IV)/PAA membrane.

PL

Obecnie systematycznie zaostrza się te kryteria ochrony środowiska, które mają uniemożliwić odprowadzanie serwatki, odpadu z przemysłu mleczarskiego, bezpośrednio do środowiska. Serwatka jako ściek jest bardzo uciążliwa; z drugiej jednak strony może być traktowana jako źródło wielu cennych składników, m.in. laktozy, z której można w wyniku fermentacji otrzymać kwas mlekowy. Istnieją dwie główne metody biochemicznej produkcji kwasu mlekowego: fermentacja cukru w warunkach albo ustalonego, albo zmiennego pH. W warunkach zmiennego pH kwas mlekowy jest selektywnie wydzielany z roztworu fermentacyjnego dzięki zastosowaniu odpowiedniego procesu membranowego. Otrzymuje się wtedy rozcieńczone roztwory kwasu mlekowego (1-2%). Nanofiltracja przez membrany cyrkonowo-poliakrylowe formowane dynamicznie może być stosowana zarówno do wydzielania rozcieńczonego kwasu mlekowego w procesie fermentacji, jak i do jego koncentracji. Optymalizacja procesów membranowych dzięki użyciu tradycyjnych badań wpływu kilku parametrów po kolei jest bardzo czasochłonna. Ponadto łączny wpływ różnych zmiennych pozostaje niezauważony. W tej pracy do optymalizacji procesu nanofiltracji roztworów kwasu mlekowego został zastosowany czynnikowy eksperyment planowany typu 24. Otrzymane modele wielomianowe wykorzystano do wybrania optymalnych poziomów parametrów, biorąc pod uwagę ich przydatność do zagęszczania rozcieńczonych roztworów kwasu mlekowego z użyciem procesu nanofiltracji i dynamicznie uformowanej membrany Zr(IV)/PAA.

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Environment Protection Engineering
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 29, nr 3-4
• Strony: 69--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Połom E.

• Technical University of Szczecin, Chemical Engineering and Environmental Protection Institute, al. Piastów 42, 71-065 Szczecin, Poland,

autor

Szaniawska D.

• Agricultural University of Szczecin, Department of Environmental Science, ul. Kazimierza Królewicza 4B, 71-550 Szczecin, Poland

Bibliografia

• [1] SZANIAWSKA D., POŁOM E., Chemical and Processing Engineering (in Polish), 2001, 22, ЗE, 1345-1350.
• [2] SZANIAWSKA D., Proceedings of IV Scientific Conference. Membrane and Membrane Processes in Environmental Protection (in Polish), Zakopane, Poland, 2002.
• [3] SZANIAWSKA D., POLOM E., Proceedings of the 15th International Symposium of Physicochemical Methods of the Mixtures Separation "Ars Separatoria 2000", Borówno-Bydgoszcz, 2000, 232-234.
• [4] SZANIAWSKA D., Study on transport properties of dynamically finned zirconium(JV) hydrous oxide polyacrylate membranes (in Polish), 526, Technical University of Szczecin Publisher, Szczecin, 1996.
• [5] BENETT C.A., FRANKLIN N.R., Statistical Analysis in Chemistry and the Chemical Industry, New York, John Wiley & Sons, Inc., 1954.
• [6] HUJANEN M., LINKO M., LINKO Y.Y., Biotechnology Techniques, 1994, 8, 5, 325-330.