Аппаратура для конечной стадии биотехнологических производств и получения готового продукта (сепараторы, фильтрующие установки, ультрацентрифуги).
Сепарация— (от лат. separatio — отделение) сепарирование в технике, процессы разделения смесей разнородных частиц твёрдых материалов, смесей жидкостей разной плотности, эмульсий; взвесей твёрдых частиц или капелек в газе или паре.
Использование сепараторов позволяет обрабатывать большие объемы трудно фильтрующих суспензий, интенсифицировать выделение и концентрирование микроорганизмов размером более 0,5 мкм. По конструкции сепараторы разделяют на тарельчатые и камерные.
Тарельчатые сепараторы предназначены для непрерывного разделения твёрдых веществ и жидкости или двух жидкостей под действием центробежной силы.
Камерные сепараторы используются в основном для осветления жидкостей.
По технологическому назначению сепараторы делятся на три основных класса:
сепараторы-разделители для разделения смеси жидкостей, не растворимых одна в другой, и для концентрирования суспензий и эмульсий;
сепараторы-осветлители для выделения твердых частиц из жидкости;
комбинированные сепараторы для выполнения двух или более операций переработки жидких смесей.
Комбинированные сепараторы называют универсальными. К ним относятся сепараторы, в которых процесс разделения совмещается с каким-либо другим процессом (сепараторы-экстракторы, сепараторы-реакторы).
Ротор тарельчатых сепараторов укомплектован пакетом конических тарелок, которые делят поток суспензии на параллельные ламинарные слои.
|
|
|
Ротор камерных сепараторов имеет цилиндрические вставки. В сепаратореразделителе исходная смесь по центральной трубке поступает в тарелку держатель, откуда по каналам, образованным отверстиями в тарелках, поднимается вверх через тарелки и растекается в зазорах, образованных между ними. Под действием центробежной силы легкая фракция оседает на верхнюю поверхность нижележащей тарелки. По этой поверхности легкая фракция движется к центру барабана, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимается вверх барабана и отводится по коммуникациям.
Ротор - вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела.
Фильтрующие центрифуги применяют для обработки волокнистых материалов и суспензий, содержащих более 10 % мелкозернистой, преимущественно растворимой твердой фазы, когда допускается дробление частиц осадка. Осадительные центрифуги используют для разделения мало концентрированных суспензий с нерастворимой твердой фазой (размер частиц 5-40 мкм). Наиболее восстребованными машинами непрерывного действия являются: с пульсирующей и вибрационной выгрузкой осадка, шнековые.
|
|
|
Ультрацентрифуга — прибор для разделения частиц размером менее 100 нм (коллоидов, субклеточных частиц, макромолекул белков, нуклеиновых кислот, липидов, полисахаридов, синтетических полимеров и пр.), взвешенных или растворенных в жидкости. Это достигается вращением ротора, создающего центробежное поле с ускорением, на много порядков превышающим ускорение силы тяжести.
Виды типов фильтрации. Особенности процесса тангенциальной фильтрации.
Фильтрация - разделение твердой и жидкой фаз суспензии при пропускании ее через пористую перегородку. Жидкость вступает в контакт с поверхностью фильтра и под действием разности давлений жидкая среда проходит через поры и собирается в виде фильтрата, а твердые частицы задерживаются. В зависимости от свойств перегородки и взвесей различают задерживание частиц в глубине или на поверхности фильтрующего материала.
Для увеличения поверхности адсорбции и электростатического взаимодействия при фильтровании добавляют вспомогательные вещества в количестве от 0,1 до 2%. В качестве таких веществ используют глину белую, уголь активированный, кизельгур и т.д.
|
|
|
В биотехнологическом производстве применяют следующие виды фильтров: барабанные; дисковые; ленточные; тарельчатые; карусельные вакуум-фильтры; фильтры-прессы; мембранные.
Фильтрование может осуществляться в двух режимах:
1. Режим тангенциального фильтрования (проточный режим);
2. Тупиковый режим
Режим тангенциального фильтрования (с циркуляцией фильтруемой среды) используется для предотвращения чрезмерного роста отложений на поверхности мембраны.
Высокие скорости тангенциального потока создают турбулентности в канале подачи воды, обеспечивая высокую эффективность очистки поверхности от накопленных загрязнений, что особенно эффективно для воды с высоким содержанием нерастворимых взвесей. Основным недостатком такой системы является необходимость использования дополнительного мощного насоса для обеспечения требуемой скорости потока и трубопроводов обвязки, что приводит к увеличению капитальных и энергозатрат.
В тупиковом режиме фильтрования вся подающаяся в ультрафильтр вода (или бóльшая ее часть) фильтруется через мембрану. Загрязнения удаляются с потоком дренажа и при промывке обратным током фильтрата.
|
|
|
Чтобы избежать быстрого загрязнения мембраны, ультрафильтрацию в тупиковом режиме обычно проводят при меньших значениях трансмембранного давления, чем в случае тангенциальной фильтрации. Это приводит к уменьшению производительности аппарата по фильтрату. Тупиковый режим применяется в большинстве случаев, относящихся к водоподготовке, т.к. содержание взвесей в основной массе источников водоснабжения значительно ниже, чем в таких традиционных областях применения тангенциального режима фильтрования, как концентрирование крахмала и белков.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1153; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!