- твердые частицы (бактерии) направляются к стенкам ротора и непрерывно выгружаются через отверстия сопел с небольшим количеством жидкости;
- основная часть отсепарированной жидкости удаляется из барабана бактофуги через верхний патрубок.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что относится к оборудованию для центрифугирования суспензий?
2. Для чего применяются центрифуги в биотехнологии?
3. Какими способами производится центрифугирование жидких неоднородных систем?
4. Как классифицируются центрифуги по принципу осаждения?
5. Как классифицируются центрифуги по структуре рабочего цикла?
6. Как классифицируются центрифуги по конструктивному признаку?
7. Как классифицируются центрифуги по способу выгрузки осадка?
8. Какие существует четыре основных способа механизированной выгрузки осадка?
9. Для чего применяются вертикальные фильтрующие и осадительные центрифуги периодического действия?
10. Из чего состоит ротор фильтрующей центрифуги с ручной выгрузкой осадка?
11. Какова конструкция осадительной центрифуги с ручной выгрузкой осадка?
12. Какие бывают насосы для транспортирования пластично-вязких продуктов?
13. Для чего применяются бактофуги?
14. Что представляет собой бактофуга?
Рекомендуемая литература
1. , , Оборудование микробиологических производств М.; Агропромиздат, 1987. - 398 с.
2. , , Машины и аппараты микробиологических производств. Минск, Высшая школа, 1982. - 288 с.
3. , , Жаксыбаев оборудование. Учебное пособие. – Семипалатинск, 2006. – 296 с.
Лекция № 12. Оборудование для очистки и концентрирования растворов биологически активных веществ.
План лекции:
1) Классификация выпарных установок.
2) Однокорпусная выпарная установка с естественной циркуляцией раствора.
3) Многокорпусные выпарные установки.
1) Процесс выпаривания относятся к тепловым процессом с изменением агрегатного состояния. Служит для сгущения (или концентрирования) каких-либо растворов (материалов) (фермент; лизин, кормовых дрожжей; витаминов и антибиотиков).
Микробиологическая промышленность диктует свои условия к процессу. В отличие от пищевой более жесткими требованиями отличается максимальная температура кипения растворов в вакууме.
Так для:
- ферментов - max t = 30-350С;
- кормовых дрожжей - max t = 70-800С;
- витаминов и антибиотиков - max t = 50-550С.
Поэтому в микробиологическом производстве использует выпарные аппараты, обеспечивающие сгущение растворов при как наиболее низкой температуре в условиях вакуума.
В результате сгущения концентрации сухих веществ в растворах резко увеличивается (примерно с 2÷10% до 15÷40%)
Выпарные аппараты, применяемые в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях, можно классифицировать:
1. По расположению поверхности нагрева:
горизонтальные выпарные аппараты;
вертикальные выпарные аппараты;
наклонные выпарные аппараты.
2. по виду теплоносителя:
парообогреваемые выпарные аппараты;
газообогреваемые выпарные аппараты (фреон, аммиак);
высокотемпературными теплоносителями (масло, перегреваемые вода и т. д. )
электрообогреваемые.
3. По способу прохождения теплоносителя:
теплоноситель – в трубах (раствор в межтрубном пространстве);
теплоноситель – в межтрубном пространстве (раствор в трубках).
4. по виду греющих элементов:
4.1. выпарные аппараты с паровыми рубашками;
4.2. выпарные аппараты с вертикальными греющими трубками;
4.3. со змеевиками;
4.3. выпарные аппараты со смешиванием греющего пара с раствором.
5. по характеру циркуляции:
5.1. на выпарные аппараты с однократной циркуляцией;
5.2. выпарные аппараты с многократной циркуляцией.
6. по давлению внутри аппарата:
6.1. работающие под вакуумом;
6.2. работающие под избыточным давлением.
Надо сказать, что это схема имеет несколько недостатков, а именно, в полнее можно добавить еще ряд признаков классификации.
8. По принципу использование вторичных паров:
8.1. выпарные аппараты без использования вторичных паров;
8.2. выпарные аппараты с использованием вторичных паров (с термокомпрессией т. е. повторное его сжатие и нагрев)
9. По типу конденсаторов для конденсации вторичных паров:
9.1. с поверхностными конденсаторами;
9.2. с конденсаторами смещения.
10. по характеру распределения продукта (раствора) в аппарате:
10.1. выпарные аппараты с кипящем в большом объеме и толстом слое;
10.2. выпарные аппараты с тонкослойным кипением (мешалочные );
10.3. выпарные аппараты пленочные.
Существуют также выпарные аппараты с пластинчатыми греющими элементами, с естественной циркуляцией и с искусственной (принудительной) циркуляцией.
2) Однокорпусная выпарная установка с естественной циркуляцией раствора состоит из греющей камеры (калоризатор или корпуса или нагревательная камера), сепаратора-пароотделителя, кипятильных труб, внутренней, центральной циркуляционной трубы.
Камера и сепаратор могут быть объединены в одном корпусе, а иногда и вынесены в резине стороны и соединены трубами.
Греющая камера обогревателя насыщен паром, в межтрубном пространстве кипятильных трубах кипит раствор.
В результате - образуется вторичный пар, т. е. лишняя влага выкипает из продукта и с частичками упаренного раствора попадает (выбрасывается) в сепаратор.
В сепараторе освобожденный от брызг и капель продукта вторичный пар удаляется из сепаратора по двум направлениям (если аппарат с термокомпрессором) или по одному без термокомпрессора (об этом позже). Упаренный же продукт (т. е. уже в какой то степени подгустивши раствор) по центр циркуляционной трубе опускается под нижнею трубную решетку. Затем вновь попадает в кипятильный трубы, и процесс повторяется, т. е. происходят естественная циркуляция.
Вакуум создает с помощью вакуум насоса (вначале) и затем в процессе работы поддерживается с помощью конденсатора.
Упаренный (т. е. сгущенный) раствор удаляется из конического днища аппарата.
3) Расход пара на выпаривание можно значительно снизить, если проводить процесс в многокорпусной выпарной установке.
Принцип действия ее сводится к многократному использованию тепла пара, поступающего в первый корпус установки, путем обогрева каждого последующего корпуса (кроме первого) вторичным паром из предыдущего корпуса.
Схема многокорпусной вакуум-выпарной установки, работающей при прямоточном движении греющего пара и раствора.
Установка состоит из нескольких (в данном случае трех) корпусов. Исходный раствор, обычно предварительно нагретый до температуры кипения, поступает в первый корпус, обогреваемый свежим (первичным) паром.
Вторичный пар из этого корпуса направляется в качестве греющего во второй корпус, где вследствие пониженного давления раствор кипит при более низкой температуре, чем в первом.
Ввиду более низкого давления во втором корпусе раствор, частично сгущенный в первом корпусе, перемещается самотеком во второй корпус и здесь охлаждается до температуры кипения в этом корпусе.
За счет выделяющегося при этом тепла образуется дополнительно некоторое количество вторичного пара. Такое явление, происходящее во всех корпусах установки, кроме первого, носит название самоиспарения раствора.
Аналогично сгущенный раствор из второго корпуса перетекает самотеком в третий корпус, который обогревается вторичным паром из второго корпуса.
Предварительный нагрев исходного раствора до температуры кипения в первом корпусе производится в отдельном подогревателе, что позволяет избежать увеличения поверхности нагрева в первом корпусе.
Вторичный пар из последнего корпуса (в данном случае из третьего) отводится в барометрический конденсатор, в котором при конденсации пара создается требуемое разрежение.
Воздух и неконденсирующиеся газы, попадающие в установку с паром и охлаждающей водой (в конденсаторе), а также через не плотности трубопроводов, отсасываются через ловушку-брызгоулавливатель вакуум-насосом.
С помощью вакуум-насоса поддерживается также устойчивый вакуум, так как остаточное давление в конденсаторе может изменяться с колебанием температуры воды, поступающей в конденсатор.
Необходимым условием передачи тепла в каждом корпусе должно быть наличие некоторой полезной разности температур, определяемой разностью температур греющего пара и кипящего раствора.
Вместе с тем, давление вторичного пара в каждом предыдущем корпусе должно быть больше его давления в последующем. Эти разности давлений создаются
· либо при избыточном давлении в первом корпусе,
· либо вакууме в последнем корпусе,
· или же при том и другом одновременно.
Применяемые схемы многокорпусных выпарных установок различаются по давлению вторичного пара в последнем корпусе.
В соответствии с этим признаком установки делятся
· на работающие под разрежением
· и под избыточным давлением.
Наиболее распространены выпарные установки первой группы. Помимо этого применяют установки, обладающие повышенной экономичностью за счет использования тепла пара низкого потенциала.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что такое процесс выпаривания?
2. Для чего служит процесс выпаривания?
3. Как классифицируются выпарные аппараты, применяемые в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях?
4. Из чего состоит однокорпусная выпарная установка с естественной циркуляцией раствора?
5. Каков принцип действия многокорпусной выпарной установки?
6. Из чего состоит многокорпусная выпарная установка?
Рекомендуемая литература
1. , , Оборудование микробиологических производств М.; Агропромиздат, 1987. - 398 с.
2. , , Машины и аппараты микробиологических производств. Минск, Высшая школа, 1982. - 288 с.
3. , , Жаксыбаев оборудование. Учебное пособие. – Семипалатинск, 2006. – 296 с.
Лекция № 13. Оборудование для мембранного разделения растворов биологически активных веществ.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 |
