ホエイのナノろ過濃縮時の透過流束変化に関する理論的解析 Analysis of Flux Change on Nanofiltration of Dairy Whey

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著者

    • 関 信夫 SEKI Nobuo
    • 森永乳業(株)食品基盤研究所 食品技術研究部 Food Science & Technology Institute, Morinaga Milk Industry Co., Ltd.
    • 木下 貴絵 KINOSHITA Kie
    • 森永乳業(株)食品基盤研究所 食品技術研究部 Food Science & Technology Institute, Morinaga Milk Industry Co., Ltd.
    • 越智 浩 OCHI Hiroshi
    • 森永乳業(株)食品基盤研究所 食品技術研究部 Food Science & Technology Institute, Morinaga Milk Industry Co., Ltd.
    • 岩附 慧二 IWATSUKI Keiji
    • 森永乳業(株)食品基盤研究所 食品技術研究部 Food Science & Technology Institute, Morinaga Milk Industry Co., Ltd.
    • 伊東 章 ITO Akira
    • 東京工業大学大学院理工学研究科 化学工学専攻 Department of Chemical Engineering, Graduate School of Science and Engineering, Tokyo Institute of Technology

抄録

市販ホエイ粉末を固形濃度5.34%に溶解した還元ホエイ溶液0.1 tonを有効膜面積7.4 m<sup>2</sup>のエレメントを装着したナノろ過装置に供給流量1 m<sup>3</sup>/hで通液し,操作温度10℃,操作圧力1.2 MPaでホエイ重量比で約2.2倍まで回分濃縮し透過流束の変化を測定した.この透過流束の変化の予測を目的として,ホエイのナノろ過濃縮工程に関して新規な理論的解析を試みた.<br>解析に当たりホエイ中の溶質量<i>A</i>を,ナノろ過膜(NF膜)を透過する画分量<i>A<sub>p</sub></i>(透過溶質量:Na,K,Clなどのイオン性低分子物質が主体となって構成する溶質量)とNF膜を透過しない画分量<i>A<sub>r</sub></i>(非透過溶質量:タンパク質,乳糖などの高分子物質が主体となって構成する溶質量)に分けられるものとした.透過溶質は,NF膜を挟む濃度差による浸透圧差はあるが,濃度分極層を形成しないものとし,非透過溶質は濃度分極層を形成するものとして解析した.浸透圧πは,凝固点降下法により測定された水基準溶質mol濃度<i>C</i>′を用い,これにガス定数<i>R</i>,絶対温度<i>T</i>および水の密度<i>G</i>を乗じて求めた.濃度分極式と輸送方程式から非透過溶質の物質移動係数を求めて濃縮倍率ごとの透過流束の変化を予測できることが判明した.

Theoretical approach is tried to predict flux changes in nanofiltration of dairy whey. Solute quantities (<i>A</i>) in whey are considered to classify into two parts namely one part is membrane permeable solute (<i>A<sub>p</sub></i>) and another part is membrane non-permeable solute (<i>A<sub>r</sub></i>).<br>Whey solution (0.1 ton of weight and solids concentration 5.34%) to solve the commercial whey powder, was concentrated by means of nanofiltration unit (Element's effective membrane area is 7.4 m<sup>2</sup>) up to 2.2 folds by weight in batch concentration system. The flux changes were measured during nanofiltration concentration under the operating conditions of 10°C, 1.2 MPa and feed rate of whey solution to nanofiltration element 1 m<sup>3</sup>/h.<br>The analytical results show that total solute in the initial whey solution are 20.92 mol, and 0.391 of molar ratio of total solute is the permeable solute and residual 0.609 of molar ratio is the non-permeable solute. The permeability coefficient of permeable solute was determined 0.737 from it's concentration per water. A permeable solute will show some osmotic pressure difference through membrane, but it is considered that a permeable solute does not show concentration-polarization phenomena, and a non-permeable solute is considered to form concentration-polarization phenomena.<br>In this concept, nanofiltration of whey can be analyzed as reverse osmosis concentration of non-permeable solute in whey regarding flux changes.<br>To calculate osmotic pressure using freezing-point depression analysis, Morse and Frazer's equation showed better coincidence with data than van't Hoff's equation.

収録刊行物

  • 化学工学論文集 = Kagaku kogaku ronbunshu

    化学工学論文集 = Kagaku kogaku ronbunshu 38(1), 90-101, 2012-03-20

    The Society of Chemical Engineers, Japan

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10030160511
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    023619078
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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