Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 7 )

Барабанный вращающийся фильтр состоит из медленно вращающегося цилиндра, разделенного на два или более продольных отсека, которые накрыты фильтровальной тканью. При вращении нижняя часть барабана погружается в фильтруемую жидкость. В это время в нижнем отсеке создается пониженное давление. Фильтрат проходит через фильтровальную ткань погруженного отсека. Когда отсек поднимается над поверхностью жидкости, с осадка на фильтре отсасывается жидкость, и он промывается и осушается. При дальнейшем вращении в отсек подают воздух с повышенным давлением, что приводит к отделению осадка от фильтровальной ткани, окончательное удаление твердой фазы производится с помощью грязесъемника. После этого отсек снова погружается в жидкость и цикл повторяется.

Вращающиеся вакуумные дисковые фильтры состоят из ряда вертикальных дисков, которые медленно вращаются в ванне с жидкостью. Принцип их действия аналогичен работе барабанных фильтров. Каждый диск разделен на сегменты, в каждом сегменте имеется выход к центральному валу. Диски оснащены скребками, благодаря этому твердый осадок непрерывно устраняется.

5.5.4.6 Баро - и электромембранные методы обработки жидкостей

5.5.4.6.1 Назначение

Мембранная фильтрация предназначена для выборочного выделения воды, растворенных веществ и/или взвешенного материала из раствора с помощью полупроницаемых мембран.

5.5.4.6.2 Область применения

Мембранная фильтрация также применяется для концентрирования жидкостей, например, подсырной сыворотки, для удаления солей из сыворотки или воды, выделения белковой фракции сыворотки, а также очистки воды.

5.5.4.6.3 Описание технологий, методов и оборудования

Существует два технологических метода мембранного разделения сред, используемых в секторе ППНМ, а именно: боромембранная фильтрация и электродиализ.

Баромембранная фильтрация представляет собой способ фильтрации под давлением, при котором раствор нагнетается через пористую мембрану. Часть растворенных твердых веществ задерживается, так как их размер слишком велик для их прохождения через мембрану. Селективность процесса (минимальный размер задерживаемых частиц) зависит от типа используемой мембраны. В ходе процесса жидкость разделяется на две части, то, что остается над мембраной, называется концентратом или ретенатом. Более мелкие молекулы проходят через мембрану с потоком фильтруемой жидкости. Эта часть раствора называется фильтратом или пермеатом.

Различные технологии мембранной сепарации можно характеризовать по размеру пор мембран. Тангенциальная микрофильтрация может применяться для удаления бактерий из обезжиренного молока или для разделения обезжиренного молока на ретенат, богатый казеином, и молочную сыворотку (так называемая «идеальная сыворотка») без казеина; размеры пор мембраны составляют от 0,1 до 5 нм. Ультрафильтрация применяется и для обезжиренного молока, и для сыворотки, с целью концентрирования соответствующих белковых фракций; размер пор мембраны составляет от 10 до 10 нм. Мембраны для нанофильтрации обладают селективной проницаемостью для минералов и некоторых низкомолекулярных органических и неорганических соединений. Нанофильтрация используется преимущественно для концентрирования и предварительной деминерализации (обессоливания) сыворотки; размеры пор мембран для нанофильтрации составляют приблизительно от 1 до 10 нм. Мембраны для фильтрации обратного осмоса являются проницаемыми для воды, но не для минералов, и поэтому используются для обезвоживания, концентрирования сыворотки или обезжиренного молока или для финишной очистки фильтрата, полученного при нанофильтрации или конденсата соковых паров, полученных при вакуумном сгущении пищевых сред, а также в очистке воды, например, для умягчения и обессоливания. Размер пор мембраны составляет приблизительно от 0,1 до 1 нм.

Электродиализ представляет собой электромембранный процесс, протекающий под действием постоянного электрического поля. Ионы с малой молекулярной массой перемещаются в электрическое поле через катионные и анионные мембраны. Эти мембраны располагаются поочередно между катодом и анодом в блоке. В молочной промышленности этот способ применяется для обессоливания сыворотки.

5.5.4.7 Кристаллизация

5.5.4.7.1 Назначение

Задачей кристаллизации является выделение растворенного вещества из раствора.

5.5.4.7.2 Область применения

Кристаллизация используется в молочной промышленности, при производстве лактозы (молочного сахара) из подсырной или казеиновой сыворотки, а также в сахарной промышленности. Кроме того, эта технология применяется в производстве пищевого масла, для изменения свойств пищевых масел и жиров, в данном случае она называется рафинация.

5.5.4.7.3 Описание технологии, методов и оборудования

Кристаллизация представляет собой процесс образования твердых кристаллов из раствора. Кристаллы затвердевают в определенной геометрической форме, характерной для данного вещества. Их рост обычно инициируется с помощью введения затравки (центров кристаллизации) в перенасыщенный раствор. Как правило, примеси в жидкости не включаются в структуру кристаллической решетки. Таким образом, кристаллизация является также процессом очистки.

5.5.4.8 Удаление свободных жирных кислот (ffa) нейтрализацией

5.5.4.8.1 Назначение

Задача процесса химической нейтрализации состоит в удалении свободных жирных кислот и фосфатидов из растительных масел, с использованием каустической соды и фосфорной кислоты или, в некоторых случаях лимонной кислоты.

5.5.4.8.2 Область применения

Химическая нейтрализация используется в процессе рафинирования растительных масел, таких как соевое, подсолнечное, рапсовое, или животных жиров, таких как сало или рыбий жир.

5.5.4.8.3 Описание технологий, методов и оборудования

Масло подогревается с помощью пара, после чего с ним смешивается фосфорная или лимонная кислота, чтобы повысить растворимость фосфатидов в воде. Затем этого подкисленное масло, с содержанием гидратирующего агента от 0,05 до 0,5 % от массы сырого масла [4], смешивается с каустическим раствором, который нейтрализует и свободные жирные кислоты, и фосфорную или лимонную кислоту, и дополнительно повышает растворимость фосфатидов в воде. Водная смесь мыла и фосфатидов, называемая соапстоком, отделяется от масла с помощью центрифугирования. Масло смешивается с водой с целью вымывания остатка мыла. После этого вода снова удаляется из масла с помощью центрифугирования. Окончательное удаление влаги может быть проведено в условиях вакуума. Как правило, процесс осуществляется непрерывно, как показано на рисунке 1, однако он может проводиться полунепрерывным или периодическим способом, с использованием оборудования перемешивания и отстаивания [4].

1- Емкость для нерафинированного масла; 2 - Смеситель для перемешивания масла с фосфорной кислотой; 3 - Миксер для нейтрализации; 4 - Сепаратор (центрифуга);

5 - Миксер для рафинации; 6 - Смеситель для промывки водой. 7- Вакуум-сушильный аппарат.

Рисунок 5.1 - Схема последовательности технологических операций непрерывной нейтрализации темных и высококислотных масел и жиров

Отделяемая в сепараторе промывная вода и соапстоки объединяются и обрабатываются далее в системе расщепления соапстока. Для выделения свободных жирных кислот используется процесс подкисления концентрированной кислотой, как правило, серной кислотой или иногда соляной кислотой, и нагревания паром. После этого выделенные свободные жирные кислоты извлекаются в декантирующей центрифуге. Кислый жир (масло) откачивается в сборную емкость и далее передается на мыловарение или используется для других технических целей. Кислые воды после отстаивания направляются на повторное использование для разбавления соапстока и концентрированной серной кислоты [4].

Фосфолипидную эмульсию, образовавшуюся в результате обработки масла фосфорной кислотой, сушат под вакуумом (5,5 кПА) при температуре от 80 до 90 °С для получения фосфатидных концентратов, которые широко применяются в различных отраслях пищевой, медицинской и комбикормовой промышленности [5].

5.5.4.9 Отбеливание

5.5.4.9.1 Назначение

Задачей отбеливания является извлечение из масла или жира пигментов, металлов, например, никеля или железа, остатков мыла и фосфолипидов [5].

5.5.4.9.2 Область применения

Отбеливание применяется в рафинации пищевых масел и жиров.

5.5.4.9.3 Описание технологий, методов и оборудования

Пищевые масла и жиры смешиваются с отбеливающей землей, имеющей свойство адсорбирования выше указанных нежелательных компонентов. Масло смешивается в условиях вакуума с (0,1 – 3) % отбеливающей земли. Это глинистый минерал, такой как бентонит или монтмориллонит, который был активирован с помощью термической и/ или кислотной или другой обработки. Такая земля, иногда смешанная с небольшим количеством активированного угля, обладает высокой адсорбирующей способностью. После отбеливания в течение (30 – 90) мин масло отделяется от отбеливающей земли с помощью фильтров. Отработавшая земля содержит большой объем масла, до 30 %. Часть масла или жира можно выделить с помощью процесса отгонки паром. Использованную отбеливающую землю можно добавлять к муке, которая образуется при дроблении побочных продуктов, или использовать в производстве бетона или биогаза. К оборудованию, применяемому для отбеливания, относятся смешивающие сосуды, генераторы вакуума и фильтры.

5.5.4.10 Дезодорация отгонкой паром

5.5.4.10.1 Назначение

Задачей дезодорации является удаление из масел и жиров одорирующих и других летучих веществ путем отгонки под вакуумом с перегретым паром.

5.5.4.10.2 Область применения

Дезодорация применяется в рафинации пищевых масел и жиров.

5.5.4.10.3 Описание технологий, методов и оборудования

Дезодорация представляет собой применение паровой дистилляции для десорбции свободных жирных кислот и других летучих веществ, в условиях вакуума, из масел и жиров. К оборудованию, используемому для дезодорации, относится колонна паровой дистилляции (дезодоратор), пароэжекторный вакуумный насос, состоящий из пароэжекторов, барометрических конденсаторов смешения и барометрической емкости, скруббер для сбора паролетучей смеси. Пар вводится в масло, нагретое до температуры свыше 200 °C, в нижней части колонны дистилляции, в условиях вакуума. Пар десорбирует свободные жирные кислоты и другие летучие вещества масел и жиров. После этого пар конденсируется с помощью барометрического конденсатора либо прямоточной конструкции, либо замкнутого цикла (см. 5.2.9.4). Сепарацию испаряющихся компонентов из этого пара можно улучшить с помощью одноступенчатой или двухступенчатой системы газоочистки конденсата и с помощью туманоуловителей. Дезодорация может проводиться в сосудах непрерывного или периодического действия.