نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استاد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در این تحقیق، مدل‌سازی سینتیک شار و مقاومت هیدرولیکی کل دیافیلتراسیون شیرشتر در شرایط مختلف pH (6/3 ،5/8 و 6/8) و غلظت نمک (0، 75 و 150 میلی‌مولار) با استفاده از 6 مدل سینتیکی انجام شد و درنهایت مدل سینتیک هموگرافیک برای مدل‌سازی سینتیکی شار و مدل سینتیک نمایی برای مقاومت هیدرولیکی کل باتوجه‌به معیارهای ضریب تبیین (R2) و ریشۀ میانگین مربعات خطا (RMSE) انتخاب و پارامترهای آنها مورد بحث‌وبررسی قرار گرفتند. نتایج آنالیز واریانس پارامترهای مدل سینتیک هموگرافیک نشان داد که اثر خطی pH بر تمامی پارامترهای آن (شار اولیه (J0)، شار پایا (J)، زمان کاهش شار (b/1) و اندازۀ کاهش شار (a)) و اثر خطی غلظت نمک بر میزان b/1 ،J0 و a در سطح 95 درصد و اثر متقابل pH- غلظت نمک بر a در سطح 99 درصد معنی‌دار بودند. نتایج آنالیز واریانس پارامترهای مدل سینتیک نمایی نیز نشان داد که در میان اثرات خطی و متقابل اثر خطی pH بر مقاومت پایا (R) و اثر خطی غلظت نمک بر مقاومت اولیه (R0)، R، درجۀ افزایش مقاومت (k) و اثر متقابل pH- غلظت نمک بر k نمونه‌ها در سطح 95 درصد معنی‌دار بودند. نتایج آنالیز تحلیل حساسیت مدل‌های به‌دست‌آمده نیز نشان داد که به ‌ازای افزایش هر 0/1، pH حدود 1 درصد از R نمونه‌ها کاسته شد و به ‌ازای افزایش هر 10 میلی‌مولار غلظت نمک نیز حدود 2/75 درصد به R0 نمونه‌ها و 9 درصد به  1/b نمونه‌ها اضافه گردید. 
 

کلیدواژه‌ها

  1. Al-Sayyed, H. F. (2020). Historical Background and Population of Camels Handbook of Research on Health and Environmental Benefits of Camel Products (pp. 1-14): IGI Global.
  2. Attia, H., Bennasar, M., Lagaude, A., Hugodot, B., Rouviere, J., & De La Fuente, B. T. (1993). Ultrafiltration with a microfiltration membrane of acid skimmed and fat-enriched milk coagula: hydrodynamic, microscopic and rheological approaches. Journal of Dairy Research, 60(2), 161-174. doi:https://doi.org/10.1017/S0022029900027485
  3. Bacchin, P., Aimar, P., & Sanchez, V. (1995). Model for colloidal fouling of membranes. AIChE journal, 41(2), 368-376. doi:https://doi.org/10.1002/aic.690410218
  4. Bakheit, S. A., Majid, A. M., & Nikhala, A. (2008). Camels (Camelus dromedarius) under pastoral systems in North Kordofan, Sudan: Seasonal and parity effects on milk composition. J. Camelid Sci, 1, 32-36.
  5. Banks, H. T., & Tran, H. T. (2009). Mathematical and experimental modeling of physical and biological processes: CRC Press.
  6. Benmechernene, Z., Fernández-No, I., Quintela-Baluja, M., Böhme, K., Kihal, M., Calo-Mata, P., & Barros-Velázquez, J. (2014). Genomic and Proteomic Characterization of Bacteriocin-Producing Leuconostoc mesenteroides Strains Isolated from Raw Camel Milk in Two Southwest Algerian Arid Zones. BioMed research international, 2014. doi:https://doi.org/10.1155/2014/853238
  7. Chen, V., Fane, A., Madaeni, S., & Wenten, I. (1997). Particle deposition during membrane filtration of colloids: transition between concentration polarization and cake formation. Journal of Membrane Science, 125(1), 109-122. doi:https://doi.org/10.1016/S0376-7388(96)00187-1
  8. Cheryan, M. (1998). Ultrafiltration and microfiltration handbook: CRC press.
  9. Eckner, K., & Zottola, E. (1992). Modeling flux of skim milk as a function of pH, acidulant, and temperature. Journal of dairy science, 75(11), 2952-2958. doi:https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(92)78058-8
  10. El-Agamy, E. I., Nawar, M., Shamsia, S. M., Awad, S., & Haenlein, G. F. (2009). Are camel milk proteins convenient to the nutrition of cow milk allergic children? Small Ruminant Research, 82(1), 1-6. doi:https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2008.12.016
  11. Jelen, P. (1979). Physico-Chemical Properties of Milk and Whey in Membrane Processing. Journal of dairy science, 62(8), 1343-1351. doi:https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(79)83423-2
  12. Jeurnink, T. J. (1995). Fouling of heat exchangers by fresh and reconstituted milk and the influence of air bubbles. Milchwissenschaft, 50(4), 189-192.
  13. Kalantari, D., & Tropea, C. (2014). Liquid spray impact onto flat and rigid walls: Formation and spreading of accumulated wall film. Fluid Dyn. Mater. Process, 10, 37-61.
  14. Karlsson, A. O., Ipsen, R., Schrader, K., & Ardö, Y. (2005). Relationship Between Physical Properties of Casein Micelles and Rheology of Skim Milk Concentrate. Journal of dairy science, 88(11), 3784-3797. doi:https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(05)73064-2
  15. Kim, K., Lee, K., Cho, K., & Park, C. (2002). Surface modification of polysulfone ultrafiltration membrane by oxygen plasma treatment. Journal of Membrane Science, 199(1-2), 135-145. doi:https://doi.org/10.1016/S0376-7388(01)00686-X
  16. Luo, J., & Wan, Y. (2013). Effects of pH and salt on nanofiltration-a critical review. Journal of Membrane Science, 438, 18-28. doi:https://doi.org/10.1016/j.memsci.2013.03.029
  17. Mistry, V., & Hassan, H. (1991). Delactosed, high milk protein powder. 2. Physical and functional properties. Journal of dairy science, 74(11), 3716-3723. doi:https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(91)78562-7
  18. O’Donnell, S., & Butler, F. (1996). Rheology of milk protein concentrate solutions as a function of concentration, temperature and shear. Irish Journal of Agricultural and Food Research, 35, 194.
  19. Patel, R., & Reuter, H. (1985). Fouling of hollow fibre membrane during ultrafiltration of skim milk. Milchwissenschaft, 40(12), 731-733.
  20. Petsev, D. N., Starov, V. M., & Ivanov, I. B. (1993). Concentrated dispersions of charged colloidal particles: Sedimentation, ultrafiltration and diffusion. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 81, 65-81. doi:https://doi.org/10.1016/0927-7757(93)80235-7
  21. Rajca, M., Bodzek, M., & Konieczny, K. (2009). Application of mathematical models to the calculation of ultrafiltration flux in water treatment. Desalination, 239(1-3), 100-110. doi:https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.03.010
  22. Ramachandra Rao, H. G. (2002). Mechanisms of flux decline during ultrafiltration of dairy products and influence of pH on flux rates of whey and buttermilk. Desalination, 144(1), 319-324. doi:https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00336-3
  23. Razavi, S. M., Alghooneh, A., & Behrouzian, F. (2017). Kinetic Modelling of Hydraulic Resistance in Colloidal System Ultrafltration: Effect of Physiochemical and Hydrodynamic Parameters. Journal of Membrane Science and Research, 3(4), 296-302. doi:https://doi.org/10.22079/JMSR.2017.47339.1097
  24. Razavi, S. M., Alghooneh, A., & Behrouzian, F. (2018). Kinetic of permeate flux decline and fouling mechanism characterization of colloidal system ultrafiltration: Experimental and modeling study. Desalination and Water Treatment, 102, 38-48.
  25. Razavi, S. M. A., Mousavi, S. M., & Mortazavi, S. A. (2003). Dynamic prediction of milk ultrafiltration performance: A neural network approach. Chemical Engineering Science, 58(18), 4185-4195. doi:https://doi.org/10.1016/S0009-2509(03)00301-4
  26. Saltelli, A. (2002). Sensitivity analysis for importance assessment. Risk analysis, 22(3), 579-590. doi:https://doi.org/10.1111/0272-4332.00040
  27. Suki, A., Fane, A., & Fell, C. (1984). Flux decline in protein ultrafiltration. Journal of Membrane Science, 21(3), 269-283. doi:https://doi.org/10.1016/S0376-7388(00)80218-5
  28. Tong, P., Barbano, D., & Rudan, M. (1988). Characterization of proteinaceous membrane foulants and flux decline during the early stages of whole milk ultrafiltration. Journal of dairy science, 71(3), 604-612. doi:https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(88)79597-1
  29. Vela, M. C. V., Blanco, S. Á., García, J. L., & Rodríguez, E. B. (2008). Analysis of membrane pore blocking models applied to the ultrafiltration of PEG. Separation and Purification Technology, 62(3), 489-498. doi:https://doi.org/10.1016/j.seppur.2008.02.028
  30. Wang, K. Y., & Chung, T.-S. (2005). The characterization of flat composite nanofiltration membranes and their applications in the separation of Cephalexin. Journal of Membrane Science, 247(1-2), 37-50. doi:https://doi.org/10.1016/j.memsci.2004.09.007
  31. Yu, Y.-X., Gao, G.-H., & Li, Y.-G. (2000). Surface tension for aqueous electrolyte solutions by the modified mean spherical approximation. Fluid phase equilibria, 173(1), 23-38. doi:https://doi.org/10.1016/S0378-3812(00)00396-4
  32. Zhang, W., Luo, J., Ding, L., & Jaffrin, M. Y. (2015). A review on flux decline control strategies in pressure-driven membrane processes. Industrial & Engineering Chemistry Research, 54(11), 2843-2861. doi:https://doi.org/10.1021/ie504848m