SU1746991A1 - Способ электродиализа биологической жидкости - Google Patents

Abstract

Область использовани : молочна  промышленность. Сущность: молочную сыворотку пропускают через камеры с периодическим изменением направлени  потоков на противоположное, при этом врем  периодичности изменени  потоков выбирают из услови : 30 мин Гпер 7труб + Тап, где Гпер врем  периодичности изменени  потоков; Гтруб - врем  пребывани  раствора в трубопроводах; Гап врем  пребывани  раствора в аппарате. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к диминерали- зации и концентрации молочной сыворотки и может быть использовано в молочной промышленности .

При электродиализной переработке молочной сыворотки часть взвешенных веществ , содержащихс  в ней, оседает в виде пленки на поверхности мембран. Это приводит к снижению массопереноса, росту электрического сопротивлени  электродиализатора , увеличению энергозатрат на процесс . При наличии в рабочих камерах турбулизирующих элементов, например, в виде поперечных мостков лабиринта, за этими мостиками образуютс  застойные зоны, в которых происходит накопление и уплотнение осадка. Осадки блокируют активную поверхность мембран, снижа  тем самым массоперенос.

Известен способ электродиализа, согласно которому с целью предотвращени  осадка на мембранах через рабочие камеры электродиализатора прокачивают диализат

с введенными в него твердыми частицами различных размеров из материалов с раз- ичным удельным весом, например резины, полиэтилена, пенопласта, или используют ионообменные материалы.

При реализации известного способа трудно достигнуть равномерного распределени  твердых частиц по поверхности мембран в услови х движени  жидкости, возможно накопление твердых частиц у входных отверстий рабочих камер. Кроме того, в процессе соприкосновени  твердых частиц ионообменного материала с поверхностью мембран и друг с другом происходит их истирание. Это загр зн ет продукт и не позвол ет использовать известный способ при переработке пищевых продуктов, в частности молочной сыворотки Кроме того, известный способ не может быть использован дл  электродиализных аппаратов, в рабочих камерах которых установлены тур- булизирующис элементы.

w

Ё

5

О

ю о

Известен также способ электодиализа молочной сыворотки, при котором ее прокачивают через рабочие камеры электродиализатора и одновременно (или периодически ) в камеры ввод т пузырьки воздуха, предотвращающие обрастание мембран взвешенными частицами, содержащимис  в сыворотке.

Недостатком данного способа  вл етс  уменьшение площади поперечного сечени  проводника за счет введени  воздуха, увеличение электрического сопротивлени  электродиализатора, а следовательно, и энергозатрат на процесс электродиализа сыворотки, что снижает эффективность процесса .

Цель изобретени  - интенсификаци  процесса электродиализа молочной сыворотки .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу электродиализа молочной сыворотки, предусматривающему пропускание ее через рабочие камеры электродиализатора , пропускание молочной сыворотки через камеры провод т с периодическим изменением направлени  потоков на противоположное, при этом врем  периодичности изменени  потоков выбирают из услови 

30 МИН Гпер труб + Tan. где Тпер - врем  периодичности изменени  потоков;

Ттруб - врем  пребывани  раствора сыворотки в трубопроводах;

Гап врем  пребывани  раствора сыворотки в аппарате.

Предложенный способ электродиализа молочной сыворотки отличаетс  от известного периодическим изменением направлени  потоков подачи сыворотки в рабочие камеры электродиализатора, причем врем  периодичности должно быть больше суммарного времени пребывани  сыворотки в аппарате и трубопроводах, но при этом не превышать 30 мин.

При периодической схеме направлени  потока подачи сыворотки в рабочие камеры электродиализатора на противоположное возникает эффект взбалтывани , трубули- зирующий поток и преп тствующий отложе- нию взвесей в виде пленочного осадка на поверхности мембран, а также обеспечивающий промывку застойных зон и удаление из них осадка, что приводит к интенсификации процесса электродиализа молочной сыворотки .

Пример. Электродиализу подверглась сыворотка с концентрацией сухих веществ 20 - 25% и содержанием минеральных солей 15-20 г/л. Переработка сыворотки осуществл лась в электродиализаторе, включающем по 10 камер обессоливани  и концентрировани . В аппарате использо- вались ионопроницаемые мембраны марок МА-40 и МК-40 с единичной эффективностью площадью 0,0175 м .

На первом этапе определ лось вли ние

накоплени  осадка в рабочих камерах аппарата на его электрическое сопротивление через изменени  величины плотности тока во времени. При посто нном напр жении на электродах аппарата 40 В через тракты

обессоливани  и концентрировани  пропускали исходную молочную сыворотку. Дл  исключени  вли ни  на плотность тока изменени  концентрации сыворотки выходы обоих трактов замыкались на общую циркул ционную емкость. Эксперименты проводились в четырех режимах: без изменени  направлени  потока в рабочих камерах с изменением направлени  потока через каждые 8,16 и 24 мин. На указанных временных

интервалах определились средние значени  плотности тока.

Изменение направлени  потока на противоположное осуществл лось путем переключени  клапанов на входе и выходе

злектродиализатора.

На следующем этапе при полученных средних значени х плотностей тока определ лись значени  величин удельного массо- переноса солей через мембраны в процессе

обессоливани  сыворотки. Это позволило получить сравнительные данные по величинам удельного массопереноса в различных режимах.

Полученные данные представлены в

таблице. Буквенные обозначени  в таблице: I - плотность тока, текущее значение; G - среднее значение величины удельного массопереноса на указанном временном интервале.

Подстрочные цифровые индексы соответствуют: 1 - процесс без изменени  направлени  потока в рабочих камерах элекгродиализатора; 2 - направление потока измен лось на противоположное через

каждые 8 мин; 3 - то же, через 16 мин; 4 -то же, через 24 мин.

Сравнение полученных значений удельного массопереноса при посто нном направлении потока и при периодической

смене направлений потока в рабочих камерах электродиализатора приводит к следующим результатам.

При изменении направлени  потока через каждые 8 мин величина удельного массопереноса повышаетс  в среднем на 18,3%,

через 16 мин - на 7,8% и через 24 мин - на 3,9%.

Рост эффективности массопереноса посто нно снижаетс  при увеличении временного интервала между переключени ми направлени  потока. Анализ тенденции изменени  этого параметра показывает, что при временном интервале между двум  переключени ми , равном 35 - 40 мин, рост эффективности будет в пределах 1-2%. Эт не скомпенсирует затраты на реализацию данного способа. Поэтому врем  между двум  переключени ми направлени  потока в рабочих камерах электродиализатора не должно превышать 30 мин.

Минимальное врем  между переключени ми направлени  потока должно быть больше суммарного времени пребывани  раствора сыворотки в аппарате и подвод щих и отвод щих трубопроводах. В против- ном случае перерабатываемые растворы сыворотки или часть их не будет выводитьс 

из электродиализатора, что приведет либо к прекращению процесса электродиализа, либо к росту энергозатрат и снижению эффективности процесса.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ электродиализа биологической жидкости, предпочтительно молочной сыворотки , предусматривающий пропускание ее через рабочие камеры электролизера, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса, пропускание молочной сыворотки через камеры провод т с периодическим изменением направлени  потоков на противоположное, при этом врем  thep периодичности изменени  потоков выбирают из услови 

   30 МИН Гпер Ттруб + fan,

   где Ттруб - врем  пребывани  раствора в трубопроводах;

   Тал - врем  пребывани  раствора в аппарате .

   Продолжение таблицы