Материал: 69.24

Рис. 5.24.Центрифуга автоматична горизонтальна фільтруюча типа АГ

Рис. 5.25. Центрифуга НОГШ: безперервної дії, відстійна, горизонтальна зі шнековим вивантаженням осаду

Вибір типорозміру центрифуги по продуктивності

116

5.4.2.4. Осадження в сепараторах

Швидкість осадження частинок твердої фази зростає із збільшенням частоти обертання ротора центрифуги, радіусу обертання частинок, їх розміру, а також із зростанням різниці щільності твердої і рідкої фаз. Ефективність процесу центрифугування знижується із збільшенням в’язкості середовища.

Один з найбільш поширених видів центрифуг, вживаних в мікробіологічній промисловості, - сепаратори.

Сепаратори використовують для розділення, концентрування, очищення, прояснювання, для постадійної обробки рідини, наприклад, послідовного відділення грубодисперсного осаду з тонкодисперсних суспензій, для виконання двох або більше операцій по переробці рідких сумішей.

При виборі типу сепаратора необхідно визначати в першу чергу його технологічне призначення.

На відміну від інших центрифуг в сепараторові є пакет конічних тарілок, закріплених на валу ротора. Суспензія, що розділяється, через розподільну трубу і внутрішню порожнину тарілкотримача подається до нижньої(периферичною) частини міжтарільчатого простору барабана. При цьому важчі частинки твердої фази відкидаються до нижніх поверхонь тарілок, сповзають вниз і накопичуються на стінці барабана у вигляді твердого осаду або суспензії, що згущує. Освітлена рідка фаза відводиться з верхньої частини барабана.

По технологічному призначенню сепаратори поділяються на 4 групи:

·сепаратори-роздільники - для розділення суміші взаємонерозчинних рідин;

·сепаратори-згущувачі - для концентрування або згущення суспензій і емульсій (наприклад, відділення кашалотовою жиру, застосовуваного для піногасіння, від культуральної рідини);

·сепаратори-прояснювачі - для виділення твердих суспензій з рідини (наприклад, відділення ферментів після висалювання, осадження розчинниками й т.д.);

·комбіновані сепаратори (однеабо багатосекційні) - для одночасного або послідовного виконання двох або більше операцій переробки рідкої -су міші.

Нині найбільше застосування у мікробіологічній промисловості одержали сепаратори-прояснювачі, оскільки, наприклад, при глибинному методі культивування, коли для піногасіння використовують різні жири, необхідно відділяти отриману КР від жиру перед подальшою її обробкою, тому що часточки жиру будуть перешкоджати нормальному технологічному процесу, особливо при концентруванні, осіданні та розпиленні.

При виборі сепаратора-прояснювача можуть бути використані два типи сепараторів залежно від типу барабана:

·сепаратори тарілчасті - для розділення суспензій з невеликою різницею у відносній густині поділюваних фаз(при цьому можна виділяти частки розміром від 0,01 мкм);

117

·сепаратори багатокамерні з циліндричними вставкамидля розділення суспензій зі значною різницею у відносній густині фаз.

Сепаратори із циліндричними вставками мають більший обсяг шламового простору, ніж тарілчасті сепаратори, однак менший фактор розділення.

Залежно від об'ємного вмісту зважених часток у суспензії можуть бути використані сепаратори з різною системою видалення осаду.

Сепаратори з ручним вивантаженням осадучерез порівняно невелику ємність шламового простору й необхідності зупинки сепаратора для очищення від шламу можна використовувати при прояснюванні тонкодисперсних суспензій з вмістом зважених часток не більше 0,5%.

Сепаратори з відцентровим періодичним вивантаженнямосаду мають великий шламовий простір для нагромадження осаду і періодичне відцентрове вивантаження його на ходу.

Сепаратори з відцентровим періодичним вивантаженням осаду дозволяють прояснювати тонкодисперсні суспензії або розділяти стійкі емульсії з вмістом у них зважених часток 0,5—5% об. при різниці відносних густин не менш

3%.

Тривалість робочого циклу сепарації залежить від концентрації зважених часток у вихідному продукті та продуктивності сепаратора по даному продукту. Сепаратори з відцентровим періодичним вивантаженням осаду можна успішно застосовувати для обробки продуктів, тверда фаза яких несхильна до сильного ущільнення під дією інтенсивного поля відцентрових сил.

Сепаратори з безперервним вивантаженням осадумають для цієї мети спеціальні сопла. Сепаратори зі соплами дозволяють прояснювати тонкодисперсні суспензії або розділяти стійкі емульсії з концентрацією твердої фази 6-12%. Застосування сопел з отворами різного діаметра дозволяє регулювати концентрацію згущеної твердої фракції.

За способом подачі вихідної суміші й способу відводу отриманих рідких фракцій розрізняють сепаратори: відкриті, закриті й герметичні.

Увідкритих сепараторах подача в барабан рідкої суміші та відвід отриманих рідких фракцій йде відкритим потоком, не ізольованим від доступу повітря.

Унапівзакритих сепараторах рідина подається в барабан(відкритим потоком, а відвід однієї або обох фракцій— під тиском по закритих трубопроводах. Процес сепарації в напівзакритих сепараторах також не ізольований від доступу повітря.

Угерметичних сепараторах подача в барабан рідкої суміші й відвід рідкої фракції відбуваються під тиском по закритих трубопроводах, герметично з'єднаним із впускним і випускним патрубками. Процес сепарації ізольований

від доступу повітря з виробничого. Застосування сепарування дозволяє з високою швидкістю обробляти -бі

льші обсяги важкофільтруємих суспензій, значно інтенсифікувати виділення й концентрування мікроорганізмів без істотних втрат і змін цільових продуктів.

118

Рушійною силою процесу сепарування є відцентрова сила. Швидкість осадження часток у сепараторі визначається за рівнянням

де d — діаметр твердої частки, м; n — частота обертання барабана, хв-1; R — радіус барабана, м; ρ1 — щільність твердої частки, кг/м3; ρ2 — щільність рідкої фази, кг/м3; μc — динамічна в'язкість, Па • с.

З рівняння видно, що ефективність сепарації в значній мірі збільшується із ростом частоти обертання барабана і його діаметра, розміру часток і величини різниці густин твердої й рідкої фаз. Зі збільшенням в'язкості середовища ефективність сепарації зменшується. У ряді випадків в'язкість середовища можна зменшувати шляхом її нагрівання, якщо це не впливає на якість цільового

міжтарільчатого простору механічними включеннями й мертвими дріжджами. Тривалість роботи сепараторів без чищення залежить від якості вихідної

суспензії й правильної експлуатації й становить12...24 години. Позитивний вплив на роботу сепараторів робить стадія флотації, при якій сепарируєма суспензія звільняється від ряду механічних домішок, що засмічують міжтарільчатий простір і отвори в мундштуках. Для більш ефективної роботи сепараторів вхідна дріжджова суспензія попередньо пропускається через сітчасті фільтри.

Продуктивність сепаратора по живленню дріжджовою суспензією визначається як

де ηб = 0,25 — ККД барабана сепаратора; Kкон — коефіцієнт концентрації; ω - кутова швидкість барабана, рад/с; z — кількість тарілок; α = 45—60° — кут нахилу утворюючої тарілки; Rmax і Rmin — максимальні та мінімальний розрахункові радіуси тарілки; ρ1 і ρ2 — густини дисперсійного середовища й дисперсної фази, кг/м8; μ — в'язкість дисперсійного середовища, Па• с; r — наведений радіус твердої частинки, м; Cн і Ск — об'ємна частка твердих часток (дріжджових кліток) у вихідній суспензії та у концентраті, %.

119

Наведена формула використовується для розрахунку сепараторів із соплами. Коефіцієнт концентрації Kкон враховує вплив вмісту твердої або квазітвердої фази (наприклад, дріжджових кліток) у вихідній суспензії на процес сепарування, що протікає в пакеті тарілок.

Діаметр отворів сопел сепаратора

де Q — продуктивність сепаратора, м3/год; zc — кількість сопел; Kист — коефіцієнт витікання, для осадів звичайно дорівнює0,7; R — відстань від осі обертання барабана до вихідного отвору сопла, м; r — відстань від осі обертання барабана до поверхні рідини в ньому, м.

Із цього рівняння можна визначити концентрацію дріжджів у згущеній суспензії

У виробництві згущення суспензій до вмісту дріжджів11-12 % АСБ здійснюється шляхом послідовного сепарування у 2-3 ступені.

Технічна характеристика сепараторів

120