Đồ án Ứng dụng kỹ thuật membrane trong trích ly các hợp chất từ thực vật

à trên, tùy theo thành phần hóa học của nguyên liệu mà chúng ta cần chọn membrane với bản chất hóa học phù hợp. Các thông số kỹ thuật của quá trình Đặc tính của membrane và nguyên liệu là hai yếu tố khó thay đổi trong quá trình phân riêng. Yếu tố mà chúng ta có thể điều khiển được một cách dễ dàng và có hiệu quả là chế độ làm việc của quá trình phân riêng. Các nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình phân riêng chủ yếu tập trung vào các thông số kỹ thuật, bao gồm: áp suất làm việc, nhiệt độ làm việc, lưu lượng dòng nhập liệu. Một số nghiên cứu thực hiện trên membrane MF và UF thu được kết quả cho thấy khi tăng tốc độ dòng nhập liệu, lưu lượng của dòng permeate tăng theo và lưu lượng dòng permeate của membrane MF lớn hơn membrane UF . Hình 2.19. Ảnh hưởng của tốc độ nhập liệu đến lưu lượng dòng permeate Khi Roberto Ferrarini và các cộng sự (2000) nghiên cứu và so sánh hiệu quả của quá trình cô đặc dịch nho ép bằng màng RO và NF đã thu được kết quả cho thấy, đối với nguyên liệu là dịch nho ép thì hiệu quả của quá trình cô đặc bằng màng NF cao hơn màng RO. Họ đã chọn được áp suất tối ưu cho quá trình cô đặc bằng màng NF là 40bar. Về nhiệt độ làm việc, kết quả nghiên cứu cho thấy khi tăng nhiệt độ làm việc thì lưu lượng dòng permeate tăng và độ phân riêng giảm. Bảng 2.9: Ảnh hưởng của áp suất làm việc đến độ phân riêng của các cấu tử có trong nước nho ở nhiệt độ 15oC Tên các cấu tử Áp suất (bar) 32 40 45 Đường 80 87 86 Tổng Polyphenol 74 83 83 K 3 5 6 Na 97 97 97 Mg 98 99 99 (Nguồn: Roberto Ferrarini và cộng sự (2000)) Hình 2.20. Ảnh hưởng của áp suất lên lưu lượng dòng Permeate của UF Hình 2.21. Ảnh hưởng của áp suất lên trở lực của các lớp gel hình thành Bảng 2.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ phân riêng của các cấu tử trong nước nho (với p = 32bar) Tên các cấu tử Nhiệt độ làm việc (oC) 15 25 Đường 80 63 Tổng Polyphenol 74 72 K 3 2 Na 97 94 Mg 98 96 Theo công thức đã đưa ra ở phần trên ta thấy rằng lưu lượng dòng permeate sẽ tăng khi độ nhớt của dung dịch giảm. Vì thế, tốc đôï thẩm thấu có thể được cải thiện ở nhiệt độ cao hơn. Các nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độ của dòng permeate tuân theo phương trình Arrehnius: Trong đó: JT : là lưu lượng dòng permeate tại nhiệt độ T. J20 : là lưu lượng dòng permeate tại nhiệt độ so sánh 200C. s : hằng số đặc trưng bởi mỗi membrane và các nhiệt độ so sánh khác nhau. Khi tiến hành nghiên cứu ở nhiệt độ 250C, Pohland đưa ra biểu thức sau cho thấy sự phụ thuộc của lưu lượng dòng permeate vào nhiệt độ: Hình 2.22. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến lưu lượng dòng permeate Hiện tượng fouling Hình 2.23. Hiện tượng fouling Định nghĩa. Hiện tượng fouling là hiện tượng tắc nghẽn mao dẫn membrane trong quá trình vận hành do một số cấu tử trong mẫu nguyên liệu hấp phụ lên bề mặt membrane hoặc tương tác với các thành phần hóa học của membrane, khi đó lưu lượng dòng permeate giảm dần. Hiện tượng fouling là một tính chất được coi là làm thay đổi dòng chảy rất khó tránh khỏi. Tùy từng hệ thống, sự thay đổi có thể diễn ra trong một hay nhiều giai đoạn, thường diễn ra ở tốc độ nhanh trong môït vài phút đầu, sau đó sự thay đổi giảm dần. Các phương pháp khắc phục có thể chỉ làm tăng dòng chảy một cách tạm thời hay đó chỉ là loại bỏ sự ảnh hưởng trong một giai đoạn ngắn mà thôi, chứ không hoàn toàn loại bỏ được hiện tượng này. Việc ta có thể làm được là tối ưu hoá hệ thống để dòng chảy không giảm mạnh trong thời gian vận hành. Nguyên nhân gây ra fouling. Sự tích lũy nguyên liệu trong membrane làm tăng trở lực của membrane theo thời gian. Lớp gel hay các bánh nguyên liệu tích tụ trên bề mặt của membrane và lớp tập trung nồng độ của nguyên liệu làm tăng trở lực cho dòng permeate. Độ lớn trở lực sẽ khác nhau khi thành phần hoá học và độ dày của các lớp tích tụ khác nhau, điều này được quyết định bởi chất lượng của nguyên liệu và tính chất truyền khối trong mô hình membrane. Sự hình hành các “bánh” (cake formation). Các bánh nồng độ hình thành, bít các lỗ, và sự hấp thụ các foulants lên thành mao quản xuất hiện là các nguyên nhân dễ nhận thấy trong sự giảm dòng permeate theo thời gian đối với membrane. Thông thường thì trở lực gây ra do sự tập trung nồng độ nhỏ hơn rất nhiều so với trở lực do các bánh nồng độ tạo nên. Do đó nếu có sự hình thành các bánh nồng độ này thì trở lực do tập trung nồng độ thường được bỏ qua. Trở lực do các bánh nồng độ tạo ra sẽ tăng khi các phần tử cấu thành lên các bánh đó giảm kích thước. Các lớp gel của các nguyên liệu có thành phần là các phân tử lớn sinh ra trở lực khá đáng kể. Các bánh nồng độ và các lớp gel đóng vai trò như những thiết bị lọc hay là một membrane thứ hai loại đi những phân tử chất tan trong dòng lưu chất. Hình 2.24. Sự hình thành lớp gel theo thời gian Hình 2.25. Trở lực do lớp gel gây ra khi độ dày của lớp gel thay đổi ở các áp suất khác nhau Fouling do sự kết tủa. Sự hình thành kết tủa và các cáu cặn trên membrane có thể xuất hiện khi các muối trong nguyên liệu có nồng độ quá khả năng hòa tan của chúng. Trong quá trình phân riêng, dưới tác động của áp lực, các chất hòa tan, các chất keo, các chất có khối lượng phân tử lớn có khuynh hướng tập trung ở bề mặt membrane. Sự tập trung này đã dẫn đến sự hình thành lớp keo sát bề mặt màng và kế đến là lớp biên nồng độ. Trong quá trình phân riêng, lớp keo này hầu như không thể tách ra khỏi màng. Ngược lại, các cấu tử ở lớp biên nồng độ vừa bị dòng permeate kéo theo qua màng vừa khuếch tán ngược trở lại vùng ngoại biên do sự chênh lệch nồng độ. Fouling do sự hấp thụ. Sự hấp thụ hay sự tích tụ của các nguyên liệu theo thời gian trong các mao quản dẫn tới giảm kích thước mao quản rpore và tăng trở lực Rm , đây là điều thường khó được khắc phục một cách triệt để. Sự hấp thụ các vật liệu lên bề mặt membrane là khác nhau khi các vật liệu làm membrane khác nhau. Tính chất của các vật liệu hữu cơ có mối liên quan đến sự tắc nghẽn membrane bao gồm: sự tương đồng của chúng với membrane, khối lượng phân tử, các nhóm chức và hình dạng. Sự tắc nghẽn membrane cũng liên quan chặt chẽ với tương tác kỵ nước của các vật liệu làm membrane. Theo đó, mambrane chế tạo từ các vật liệu có tính ưa nước thì thường ít gây tắc membrane hơn các membrane được chế tạo từ các vật liệu có tính kỵ nước. Fouling do vi sinh vật (Biofouling) Khi dung dịch nguyên liệu có chứa vi sinh vật, chúng sẽ bám trên bề mặt membrane và làm tắc nghẽn membrane. Trong quá trình phân riêng, trên bề mặt membrane có thể có đến 106CFU/cm2, bao gồm vi khuẩn, nấm mốc và nấm men (Baker và Dudley, 1998). Fouling do các nguyên nhân khác. Ngoài các yếu tố trên, hiện tượng fouling còn chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác trong quá trình phân riêng: Protein: là chất gây ra fouling chính trong quá trình membrane. Với vô số nhóm chức năng khác nhau, mức độ kỵ nước khác nhau, cấu trúc phức tạp bậc 2 và bậc 3... cho phép protein tương tác với các thành phần khác trong dòng nhập liệu. Hình 2.26. Mối quan hệ giữa sự hấp thụ protein lên bề mặt màng đến lưu lượng dòng ở các nhiệt độ khác nhau Muối: muối khoáng có một ảnh hưởng sâu rộng đến fouling. Chúng có thể kết tủa trên membrane vì tính tan kém hay nó có thể làm bít membrane bởi các tương tác tĩnh điện. pH: nhìn chung dòng chảy sẽ kém nhất tại pH đẳng điện của protein. Thay đổi pH ảnh hưởng đến tính tan và cấu tạo của các thành phần dòng nhập liệu. Hình 2.27. Aûnh hưởng của pH lên lưu lượng. Lipid, dầu, mỡ: với các loại màng có tính kỵ nước, các chất béo tự do sẽ bao lấy màng, kết quả là giảm dòng chảy. Các chất phá bọt: được sử dụng để ngăn bọt trong quá trình bốc hơi và lên men. Rất nhiều chất phá bọt trên thị trường gây nghẽn rất xấu đến membrane có tính kỵ nước. Các membrane có tính ưa nước ít bị ảnh hưởng hơn bởi các chất này. Các chất mùn: đây là các chất điện ly có tính axit yếu. Chúng trở nên kỵ nước hơn khi pH giảm vì vậy sẽ tăng khả năng gây nghẽn những membrane có tinh kỵ nước ở pH thấp. (Jucker và Clark, 1994). Các thành phần khác bị cho là có gây nên fouling bao gồm các chất nhớt do vi khuẩn, các hợp chất thơm và các polysaccharide ( Defrise và Gekas , 1988). Các thông số kỹ thuật Bên cạnh các tương tác hóa lý phức tạp của các thành phần nguyên liệu, các thông số của quá trình như nhiệt độ, vận tốc dòng, áp suất, nồng độ nguyên liệu, và thiết bị có ảnh hưởng lớn đến sự tắc nghẽn membrane. Nhiệt độ: nhiệt độ ảnh hưởng không rõ ràng lên hiện tượng fouling. Tăng nhiệt độ cũng có thể làm tăng lưu lượng dòng nhưng cũng có thể làm giảm lưu lượng dòng, tùy thuộc vào nguyên liệu. Ví dụ đối với cheese whey, tại nhiệt độ 300C, dòng giảm khi tăng nhiệt bởi vì tính tan của CaSO4 giảm. Tuy nhiên khi nhiệt độ tiếp tục tăng xa điểm 300C thì các hiệu ứng có lợi (độ nhớt giảm, khả năng khuếch tán tăng) sẽ làm giảm các ảnh hưởng bất lợi và dòng chảy tăng. Tất nhiên về mặt sinh học thì ở nhiệt độ quá cao protein sẽ bị biến tính và sẽ làm giảm lưu lượng dòng. Sự hấp thụ của các phân tử protein trong khoảng nhiệt độ 30 - 600C nhìn chung là tăng khi nhiệt độ tăng. Hình 2.28. Ảnh hưởng của tốc độ dòng Cross-flow và nhiệt độ đến fouling Tốc độ dòng và sự xáo trộn dòng: vâïn tốc dòng trên bề mặt membrane cao nhìn chung có khuynh hướng kéo đi các nguyên liệu lắng đọng, do đó giảm trở lực nước của lớp fouling. Tuy nhiên điều này không luôn luôn xảy ra nếu áp suất quá cao so với tốc độ dòng permeate. Khi đó các phân tử lớn sẽ có khuynh hướng bị đẩy ngược trở lại và các phân tử nhỏ tập trung trên bề mặt màng, gây ra sự tắc nghẽn. Hình 2.29. Fouling khi các phân tử có kích thước không đồng đều Áp suất: lưu lượng dòng tăng khi áp suất tăng, nhưng không theo quy luật tuyến tính. Khi áp suất tăng quá cao, lớp tập trung nồng độ tiến tới một nồng độ tới hạn và dòng trở nên không phụ thuộc vào áp suất. Ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật membrane. Ưu điểm: Hạn chế được sự biến đổi của các cấu tử nhạy cảm với nhiệt độ, đặc biệt là trong công nghệ chế biến thực phẩm và công nghệ sinh học. Tiết kiệm năng lượng hơn so với các kỹ thuật truyền thống. Ít tốn nhiều chi phí cho thiết bị phụ trợ. Khả năng tái sử dụng cao. Bên cạnh đó, kỹ thuật membrane cũng còn một số mặt còn hạn chế như sau: Nồng độ chất khô của dòng retentate tối đa thường vào khoảng 30% (w/w). Đây là nồng độ tương đối thấp trong quá trình cô đặc. Chi phí đầu tư thiết bị tương đối cao so với kỹ thuật truyền thống. Hiện tượng fouling trong quá trình vận hành. ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MEMBRANE TRONG TRÍCH LY CÁC HỢP CHẤT TỪ THỰC VẬT. Kỹ thuật phân riêng bằng membrane đã trở thành phương pháp hiệu quả trong việc tiết kiệm năng lượng, hạn chế những biến đổi làm giảm chất lượng bán thành phẩm và thành phẩm. Kỹ thuật membrane ra đời, không ngừng được nghiên cứu, cải tiến và áp dụng ngày càng rộng trong thực tế. Kỹ thuật membrane được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, công nghệ sinh học và xử lí môi trường. Trong nhiều trường hợp, áp dụng kỹ thuật membrane sẽ giúp cho quá trình sản xuất nhanh hơn, đạt hiệu quả kỹ thuật và kinh tế cao hơn so với các kỹ thuật phân riêng truyền thống. Với membrane quá trình phân riêng thường được thực hiện ở nhiệt độ môi trường vì vậy cho phép các cấu tử nhạy cảm với nhiệt độ được xử lí tốt mà ít ảnh hưởng đến tính chất của chúng. Ứng dụng kỹ thuật membrane trong việc trích ly cô đặc các hợp chất ngày càng phổ biến. Kỹ thuật membrane có các loại màng với những đường kính mao quản khác nhau nên ta có thể sử dụng trích ly cô đặc nhiều hợp chất hay các sản phẩm khác nhau như cô đặc nước quả dùng màng RO, cô đặc protein từ động vật, cô đặc whey protein, sữa gầy và cô đặc các hợp chất từ thực vật như lipit, chất màu, protein, các hợp chất chống oxi hóa. Các hợp chất từ thực vật có vai trò quan trọng trong nghành công nghệ thực phẩm, việc khai thác các chất này là điều cần thiết. Có nhiều phương trích ly các hợp chất từ thựïc vật trong đó có ứng dụng kỹ thuật membrane đã được nghiên cứu và ứng dụng, để hiểu rõ hơn thì tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật này nhằm biết được các yếu tố ảnh hưởng của quá trình xử lý bằng membrane lên khả năng trích ly cô đặc các hợp chất từ thực vật như bản chất của nguyên liệu, các phương pháp cô đặc bằng kỹ thuật membrane, dạng thiết bị, vật liệu màng, các thông số kỹ thuật… cũng như chất lượng của thành phẩm và khả năng ứng dụng vào các sản phẩm trong công nghệ thực phẩm. Đối tượng mà các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu nhiều nhất là protein, hợp chất chống oxi hĩa và ngồi ra cịn nghiên cứu ứng dụng membrane trong trích ly lipit. Ứng dụng kỹ thuật membrane trong trích ly protein từ thực vật Protein từ các hạt có dầu và đi từ bột đã tách béo chứa hàm lượng các acid amin không thay thế cần thiết, để cô đặc protein bằng kỹ thuật membrane. Protein là nguồn dinh dưỡng cần thiết cho nhu cầu sống của con người, protein thực vật được xem là nguồn nguyên liệu thay thế cho protein động vật trong công nghệ thực phẩm bởi khả năng bảo quản dễ dàng, nguồn nguyên liệu phổ biến, đa dạng và khả năng ứng dụng vào các sản phẩm thực phẩm thay thế nguồn protein động vật mà không mất đi giá trị. Việc cô đặc protein bằng phương pháp truyền thống là kết tủa protein bằng acid đã làm cho protein mất đi nhiều tính chất chức năng. Để cải thiện tính chất chức năng người ta sử dụng kỹ thuật siêu lọc hoặc kết hợp siêu lọc với các phương pháp khác để cô đặc protein. Các sản phẩm protein thu được gồm protein isolate và protein concentrate có vai trò ngày càng quan trọng và được ứng dụng nhiều trong thực phẩm như thức ăn dinh dưỡng, sữa, các sản phẩm thịt… nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng cho thực phẩm như tận dụng các tính chất chức năng của protein: khả năng hòa tan, khả năng tạo nhũ, khả năng tạo bọt, khả năng tạo gel...Một số nguyên liệu thực vật để sản xuất protein isolate và protein concentrate đã được nghiên cứu như hạt lupin, hạt Rosa rubiginasa, đậu nành. Hạt lupin chứa khoảng 50% protein và 11% chất béo. Protein lupin chứa cân bằng lượng acid amin cần thiết. Vì thế hạt lupin là nguyên liệu tiềm năng để chế biến thực phẩm. Để thực hiện quá trình cô đặc protein từ bột lupin bằng membrane ta cũng sử dụng bột lupin đã tách béo. Bột lupin tách béo còn khoảng 0.2-0.3% béo. Nhược điểm của hạt lupin là chứa hàm lượng alkaloid cao và bột lupin sẽ tạo độ nhớt cao hơn bột đậu nành khi hòa tan trong nước. Ngoài ra từ các hạt có dầu khác là Rosa rubiginasa, cashew, đậu nành…, cũng cô đặc bằng membrane từ bột đã khử chất béo. Năm 2005, sản lượng hạt có dầu trên thế giới đạt khoảng 380 triệu tấn thì sản lượng bôt protein từ hạt có dầu cũng đạt đến 207 triệu tấn. Đậu nành, hạt cải dầu, hạt bông, hạt hướng dương và đậu phộng là những nguồn nguyên liệu chính sản xuất bột protein lần lượt cung cấp 69%, 12.4%, 5.3%, 2.8% lượng bột trên thế giới, dựa vào số liệu trên thì sản xuất bột protein bằng đậu nành là cao nhất, điều đó nói lên nguồn protein đậu nành chính là nguồn protein được các nhà nghiên cứu quan tâm nhiều nhất. Có nhiều phương pháp trích ly protein đậu nành trong đó ứng dụng kỹ thuật membrane trong trích ly protein thực vật từ đậu nành trên nguyên liệu là bột đậu nành đã khử béo đã đạt được nhiều thành tựu và triển vọng Nguyên liệu: Bột đậu nành tách béo. Bột đậu nành tách béo được sản xuất bằng cách nghiền và rây bánh đậu nành sau khi đã tách béo thành phần có trong bột đậu nành gồm protein, chất béo, hydrocacbon và khoáng, lượng protein nằm trong khoảng 40-56% so với tổng chất khô. Đây là nguyên liệu để sản xuất Soy protein concentrate (protein đậu nành cô đặc SPC) và Soy protein isolate (protein đậu nành tinh khiết SPI). Để thực hiện quá trình cô đặc protein từ bột đậu nành bằng kỹ thuậtmembrane thì sử dụng bột đậu nành đã tách béo, lượng béo còn sót lại khoảng 0.5-1% sẽ thực hiên quá trình cô đặc bằng membrane hiệu quả giảm hiẹân tượng fouling Bảng 3.1: Thành phần trong bột đậu nành tách béo Thành phần Tỉ lệ phần trăm (%) Độ ẩm 6-8 Protein tổng 40-56 Chất béo 0.5-1 Chất xơ hòa tan 2 Chất xơ không hòa tan 1-6 Tro 5-6 Hydrocacbon 30-32 Protein Protein trong bột đậu nành tách béo chiếm khoảng 40-56% so với tổng chất khô. Protein đậu nành có những tính chất chức năng quan trọng trong chế biến thực phẩm. Ngoài ra protein đậu nành còn chứa những acid amin không thay thế cần thiết cho nhu cầu dinh dưỡng của con người. Bảng 3.2: Thànnh phần các acid amin có trong bột đậu nành tách béo Acid amin Thành phần (mg/100g bột) Tryptophan 683 Threonine 2042 Isoleucine 2281 Leucine 3828 Lysine 3129 Methionine 634 Cystine 757 Phenylalanine 2453 Tyrosine 1778 Valine 2346 Arginine 3647 Histidine 1268 Alanine 2215 Aspartic acid 5911 Glutamic acid 9106 Glycine 2174 Proline 2750 Serine 2725 Chất béo. Dù đã tách béo nhưng thành phần chất béo còn lại chiếm 0.5-1% so với tổng chất khô. Đây là thành phần không mong muốn trong qúa trình cô đặc dung dịch protein bằng membrane bởi vì chúng bao bọc bề mặt membrane và làm cho màng bị tắt nghẽn, dẫn đến hiện tượng fouling. Hydrocacbon. Hydrocacbon chiếm khoảng 30-32% so với tổng chất khô. Hydrocacbon bao gồm các loại đường (sucrose, glucose, frutose...) chiếm khoảng 14%, Xơ không tan chiếm 16% và xơ hòa tan chiếm 2%. Thành phần các loại đường tan và xơ tan sẽ hòa tan vào nước và đi qua màng membrane trong qúa trình cô đặc bằng membrane. Thành phần cần quan tâm là xơ không hòa tan. Chúng được giữ lại trên màng và có thể gây hiện tượng fouling. Vì thế giảm hàm lượng xơ không tan trước khi thực hiện qúa trình cô đặc bằng membrane là điều cần thiết. Khóang Khoáng là thành phần không mong muốn trong qúa trình cô đặc protein bằng membrane. Các loại khoáng tan có thể qua màng nhưng cũng có thể kết hợp với protein để gây hiện tượng fouling như các loại khoáng không tan. Thành phần khoáng mà quan tâm nhiều nhất là Na, Ca, K, P Quy trình sản xuất soy protein Quá trình thay thế và phát triển cho tinh chế protein thực vật và loại bỏ nhiều hợp chất không mong muốn sử dụng công nghệ màng. Chúng ta có thể loại bỏ các thành phần không mong muốn như oligosaccharides, acid phytic và một số của các chất ức chế trypsin có kích thước nhỏ hơn so với phân tử protein và các thành phần chất béo, bằng cách lựa chọn cẩn thận các thông số màng và điều chỉnh, để chọn lọc tạo ra một protein tinh khiết isolate hay concentrate với tính năng vượt trội. Quy trình sản xuất soy protein isolate Phương pháp trích ly protein bằng membrane Theo M. Cheryan (2004) trong phương pháp thông thường, protein được chiết xuất với rượu hoặc kiềm, xử lý nhiệt, lượng acid hoặc ly tâm. Kết quả là, protein đậu nành truyền thống đôi khi nghèo tính chất tập trung và một số chức năng của các protein bị mất với các dòng thải như whey. Việc sử dụng phân tách màng trong sản xuất các protein đậu nành tạo ra lợi ích đáng kể được quan tâm trong những năm qua bằng chứng là một số bằng sáng chế gần đây và các ứng dụng bằng sáng chế. Sử dụng công nghệ màng la xu hướng hiện đại ngoài ra áp dụng công nghệ màng kết hợp với các phương pháp khác, đó là kết hợp với diafiltration và điên-acid nhằm nâng cao hiệu quả trích ly. Phương pháp siêu lọc Siêu lọc (UF) có nhiều lợi thế hơn các phương pháp truyền thống, chủ yếu là không cần thiết cho bất kỳ hóa chất, tính chất phi nhiệt và whey protein là một phần của sản phẩm cuối cùng. Điều này dẫn đến năng suất cao hơn và tính năng vượt trội của sản phẩm đậu nành UF, siêu lọc đem lại qúa trình ổn định cho nồng độ của protein đậu nành như các protein được giữ lại bởi các lớp màng trong khi các oligosaccharides và khoáng chất cần được loại bỏ khi chúng thấm qua màng. Một lợi thế của siêu lọc là các sản phẩm của siêu lọc đã được cải thiện tính chất hơn thông thường được sản xuất SPC và SPI có thể bởi vì không có sử dụng qúa nhiều hóa chất. Tuy nhiên, một hạn chế là permeate giảm thông lượng với thời gian là thành phần nguyên liệu tích lũy trong màng các lỗ mao quản cũng như trên bề mặt màng. Trong một số trường hợp, giảm thông lượng có thể rất quan trọng để làm cho màng không tắt nghẽn trong quy trình sản xuất protein Phương pháp siêu lọc kết hợp diafiltration Porter và Michaels (1970) là người đầu tiên đề nghị UF cho phân đoạn protein chiết xuất từ ​​đậu nành. Okubo và cộng sự (1975) sản xuất protein đậu nành isolate bằng cách sử dụng một sự kết hợp của siêu lọc và diafiltration liên tục, trong khi Lawhon và cộng sự (1978) sử dụng một qúa trình diafiltration gián đoạn. Phương pháp này dùng để cô đặc dung dịch protein lên đến nồng độ rất cao (>90%). Diafiltration là phương pháp dùng nước để pha loãng tiếp phần retentate còn lại ở trên màng sau qúa trình siêu lọc rồi cho hỗn hợp đi tiếp qua membrane. Phương pháp này giúp loại thêm những chất sót trên màng mà đáng kể ra chúng phải loại ra theo dòng permeat nhờ đó mà giảm tạp chất không mong muốn và tăng nồng độ protein. Có hai phương pháp Gián đoạn – discentinous diafiltration (DDF) Liên tục – continous diafiltration (CDF) Phương pháp diafiltration gián đoạn là dòng nước bơm một cách gián đoạn để rửa phần retentate. Phương pháp này rất linh động trong việc điều khiển nồng độ tạp chất cần giảm và hàm lượng protein mong muốn. Phương pháp diafiltration liên tục là bơm dòng nước một cách liên tục. Tốc độ dòng nước bơm vào bằng với tốc độ dòng permeat đi ra. Phương pháp siêu lọc kết hợp với điện- acid (electro acidification) Theo Francois Lamarche (2005) một cách tiếp cận mới kết hợp điện-axit hóa và siêu lọc, cho sản xuất của SPC với hàm lượng tro thấp gần đâyđđược phát triển. Khoáng chất loại bỏ trong qúa trình siêu lọc chủ yếu là kali, phốt pho (phytic acid) và calcium. Electro- acidification là kỹ thuật dựa vào sự sinh ra những proton được tạo ra trong sự tách ra phân tử nước tại bề mặt của membrane lưỡng cực. Những proton sẽ tiến về cathode và acid hóa các protein hòa tan. Sự acid từ từ protein làm protein bị kết tủa. Ưu điểm của phương pháp này là kiểm soát được quá trình acid hóa bằng cách điều chỉnh dòngđđiện đầu vào acid và base được kiểm soát, từ đó làm giảm hàm lượng tro. Nhược điểm của phương pháp này là ứng dụng trong quy mô công nghiệp còn bị hạn chế vì khi kết tủa protein từ từ trong buồng lắng thẩm tích điện sẽ làm tăng khả năng tắt nghẽn do protein kết tụ trên bề mặt membrane (khi nồng độ protein cao) gây tổn thất protein, làm tăng trở lực