Use of osmotic membranes for concentration of proteins in a sustainable biorefinery
Author
Fernando Foncillas, Clara
Term
4. term
Education
Publication year
2017
Pages
74
Abstract
Denne afhandling undersøger brugen af fremadgående osmosemembraner til at koncentrere proteiner som en ekstra separationsproces i den grønne bioraffinaderi-koncepthverdag OrganoFinery, med målet at øge proteingenvinding fra en spildstrøm og dermed styrke den økonomiske bæredygtighed. To membraner, Porifera og Aquaporin, blev først benchmarket med deioniseret vand som føde og 1 M NaCl som trækvæske; Porifera opnåede højere vandflux (cirka 16 L/m2·h) og lavere omvendt saltflux (cirka 7,14 g/m2·h). Porifera blev derefter anvendt til at koncentrere bovint serumalbumin (BSA) ved forskellige startkoncentrationer, hvilket gav sammenlignelige vandfluxer (cirka 12 L/m2·h) og en berigelsesfaktor omkring 1,7 over 3 timer; BSA-koncentrationen påvirkede ikke vandfluxen væsentligt, hvilket indikerer begrænset membrantilsmudsning. Ekstra tilsætning af salt ændrede ikke fluxen, og selve FO-koncentreringen medførte ikke proteinudfældning, hvorfor ammoniumsulfat blev brugt til udfældning. Ved koncentration af brun saft fra OrganoFinery blev der observeret lave vandfluxer, sandsynligvis på grund af fødens osmotiske tryk. Diafiltrering reducerede sukker- og indholdet af organiske syrer med cirka 50 %, med 63 % rejektion af proteiner, men lave fluxer vedblev selv med nye membranstykker. Samlet set var vandflux stærkt afhængig af fødens sammensætning, og yderligere arbejde er nødvendigt for at forbedre afvanding og øge proteingenvindingen i komplekse bioraffinaderistrømme.
This thesis investigates the use of forward osmosis membranes to concentrate proteins as an additional separation step in the OrganoFinery green biorefinery, aiming to increase protein recovery from a waste stream and improve economic feasibility. Two membranes, Porifera and Aquaporin, were first benchmarked using deionized water as feed and 1 M NaCl as draw solution; Porifera achieved higher water flux (about 16 L/m2·h) and lower reverse salt flux (about 7.14 g/m2·h). Porifera was then applied to concentrate bovine serum albumin (BSA) at different initial concentrations, yielding similar water fluxes (about 12 L/m2·h) and an enrichment factor around 1.7 over 3 hours; feed BSA concentration did not markedly influence water flux, suggesting limited membrane fouling. Extra salt addition did not change flux, and concentration by FO did not trigger protein precipitation, so ammonium sulfate was used for precipitation when needed. When applied to brown juice from the OrganoFinery, low water fluxes were observed, likely due to the feed’s osmotic pressure. Diafiltration reduced sugars and organic acids by approximately 50% with 63% protein rejection, yet low fluxes persisted even with fresh membrane pieces. Overall, water flux was strongly influenced by feed composition, and further work is required to enhance dewatering and increase protein recovery from complex biorefinery streams.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Documents