Валоризиране на ценни биоактивни вещества и етанол от гроздови продукти чрез иновативни нано- и ултрафилтрационни мембранни процеси
Проекти КП-06-Н47/1:
Ръководител:
проф. д-р Даринка Христова
Базова организация:
Институт по полимери, Българска академия на науките
Партньорски организации:
Институт по инженерна химия – БАН и Институт по физика на твърдото тяло „Акад. Г. Наджаков“ – БАН
Начало:
26 ноември 2020 г.
Продължителност:
36 месеца
Резюме на проекта:
Мембранното разделяне спада към доказалите ефективност и икономически изгодни сепарационни методи с потенциал за разнообразни приложения. В световен план очакванията са мембранните процеси да бъдат предпочитаните методи за деалкохолизация при условия на висока селективност спрямо етанол, мек температурен режим, енергийна ефективност и висока производителност. Темата на проекта акцентира върху актуални за качественото мембранно разделяне проблеми: изследване и подобряване селективността на конвенционални и/или модифицирани полимерни мембрани по отношение на системата вода-алкохол от една страна и възможността за разделяне/концентриране на биологично активни вещества от групата на полифенолите и флавоноидите от друга. Предвижда се прилагането на различни конвенционални и модифицирани мембрани, както и на различни мембранни процеси, включително ултрафилтруване, обратна осмоза и нанофилтруване.
Предлаганият проект решава следните основни задачи: 1) анализ на разделителната способност на конвенционални полимерни мембрани спрямо етанол и ценни биоактивни компоненти от групата на полифенолите и флавоноидите; 2) изследване на потенциала на мембрани, химично модифицирани с подходящи температурночувствителни полимери, при разделяне на водно-етанолни смеси и/или извличане на съдържащи се във виното биоактивни вещества; 3) предлагане на методи и подходи за подобряване на разделянето чрез многостепенен мембранен процес с периодично (диафилтруване) или непрекъснато действие. Експериментите ще се провеждат с моделни системи и с подходящи реални гроздови продукти.
Проектът си поставя амбициозни задачи за разширяване на компетентността и издигане на научната репутация на членовете на колектива чрез пълноценно взаимодействие по време на интердисциплинарните изследвания в рамките на проекта, за подкрепа за научното израстване на младите учени и постдокторанти в екипа, както и за широко разпространение на придобитите нови знания сред научната общност и сред потенциално заинтересувани производители, инвеститори и НПО. Очаква се да бъдат получени нови знания и фундаментални научни резултати в областта на материалознанието, изясняване на факторите, влияещи върху селективността на мембраната, процесите на пренос през мембраната и оптимизиране на мембранния процес. В рамките на проекта ще се инициира получаването на нови/модифицирани полимерни мембрани с подобрена/контролирана селективност, което е от фундаментален интерес за изследователи от целия свят.
Project Valorization of valuable bioactive substances and ethanol from grape products through innovative nano- and ultrafiltration membrane processes
Project КП-06-Н-47/1
Coordinator:
Prof. Dr. Darinka Christova
Base organization:
Institute of Polymers, Bulgarian Academy of Sciences
Partner organizations:
Institute of Chemical Engineering – Bulgarian Academy of Sciences and Georgi Nadjakov Institute of Solid State Physics – Bulgarian Academy of Sciences
Start:
November 26, 2020
Duration:
36 months
Summary:
Membrane separation is a proven efficiency and cost-effective method with potential for variety of applications. Worldwide, membrane processes are expected to be preferred as methods for dealcoholization under conditions of high ethanol selectivity, mild temperature, energy saving and high productivity.
The project focuses on the up-to-date problem of the quality of membrane separation: investigating and improving the selectivity of conventional and/or modified polymer membranes towards water-alcohol on the one hand and the possibility for separation/concentration of biologically active compounds such as polyphenols and flavonoids on the other. The analysis includes a number of conventional and modified membranes, as well as several membrane processes including ultrafiltration, reverse osmosis and nanofiltration.
The following main tasks are addressed in the project: 1) Analysis of the separation ability of conventional polymer membranes towards ethanol and valuable bioactive components such as polyphenols and flavonoids; 2) Investigating the potential of chemically modified with suitable temperature-sensitive polymer membranes to separate water-ethanol mixtures and/or bioactive substances contained in wine; 3) Providing a process engineering approach for improving the separation through multistage membrane process operating in batch diafiltration or continuous mode. The experiments will be performed on model systems as well as on chosen real grape products.
The project sets ambitious objectives to expand the competence and enhance the scientific reputation of the team members through full interaction during interdisciplinary research within the project, to support the scientific advancement of young scientists and postdoctoral researchers in the team, and widespread the acquired new knowledge among the scientific community and among potentially interested producers, investors and NGOs. It is expected new knowledge and fundamental scientific results to be obtained in the field of material science, elucidation of the factors affecting the selectivity of the membrane, the processes of transfer through the membrane and optimization of the membrane process. The project will initiate the preparation of new/modified polymer membranes with improved/controlled selectivity, which is of fundamental interest to researchers worldwide.