Глава 6. Оборудование для разделения жидких и твердых фаз
Для эффективного выделения балластных веществ из растворов биологически активных веществ, разделения смесей жидкостей или суспензий успешно используют центробежное поле. Аппараты, в которых осуществляют разделение неоднородных систем в центробежном поле, называются центрифугами и сепараторами. Такие аппараты широко используются в биотехнологической и пищевой промышленности.
Оборудование для центрифугирования суспензий
Метод центрифугирования основан на воздействии центробежного силового поля на неоднородную систему, состоящую из двух и более фаз. Центробежное разделение позволяет отделять частицы с размером от 25 мм до 0,5 мкм. Разделение под действием центробежных сил происходит гораздо быстрее и полнее по сравнению с другими способами.
В промышленности используют центрифуги: осадительные, разделяющие (сепарирующие), фильтрующие и комбинированные. Работают центрифуги в периодическом или непрерывном режимах. При выборе центрифуг необходимо учитывать как их технологические характеристики, так и физические свойства обрабатываемого материала (дисперсность твердой фазы, вязкость жидкой фазы, концентрацию суспензии и др.).
Движущей силой процесса центрифугирования является цен-тробежная сила, которую можно рассчитать по формуле 6.1.
Рц = m · υ2 /R = G · Ω2 · R / g = G · R · ω2 / 900, (6.1)
где: Рц – центробежная сила, Н; т - масса центрифуги с жидкостью, кг; υ— окружная скорость вращения, м/с; R - внутренний радиус барабана, м; G - вес вращающегося тела, Н; ω - частота вращения барабана, мин-1; Ω - угловая скорость вращения барабана, рад/с (Ω = π · ω /30); g - ускорение свободного падения м/с2.
Одним из основных критериев для выбора типа центрифуги или сепаратора является фактор разделения. Он показывает во сколько раз ускорение центробежного поля, развиваемое в центрифуге, больше ускорения силы тяжести. Фактор разделения можно определить по формуле 6.2:
ƒр = Ω2 · R / g ≈ ω2 · R / 900. (6.2)
Фактор разделения ƒрчисленно равен центробежной силе, возникающей при вращении тела весом 1 Н. Чем выше фактор разделения, тем выше разделяющая способность центрифуги. С увеличением частоты вращения ротора фактор разделения значительно возрастает.
Центрифуги вертикальные малолитражные относятся к отстойным центрифугам периодического действия. Центрифуга состоит из корпуса, внутри которого расположен вал с посаженным на него сплошным барабаном, отсосной трубки с механизмом для ее передвижения, тормоза и привода. Работает центрифуга циклично. Цикл состоит из трех операций: пуск и наполнение суспензией; вращение барабана с постоянной скоростью и разделение суспензии на осадок и фугат; торможение и разгрузка аппарата. Наполнение барабана суспензией проводят после набора барабаном скорости вращения. По окончании отделения осадка в барабан вводится отсосная труба для удаления осветленной жидкости. Затем центрифугу останавливают и вручную удаляют осадок, образовавшийся на стенках барабана.
Недостатком этих центрифуг является:
- периодичность процесса;
- низкая производительность;
- много ручного труда;
- большие потери в процессе разделения (до 5-10 %).
Центрифуги осадительные горизонтальные со шнековой выгрузкой осадка типа ОГШ используют для разделения суспензий с объемным содержанием твердой фазы от 1 до 40 %. Размер выделяемых частиц должен быть не менее 2-5 мкм, а разность плотностей твердой и жидкой фаз более 200 кг/м3. По технологическому назначению центрифуги подразделяют на три группы: осветляющие и классифицирующие, универсальные осадительные и обезвоживающие осадительные.
Осветляющие центрифуги применяются для предварительной очистки суспензии с высокодисперсной твердой фазой от частиц размером более 5 мкм. После этого, частично осветленная суспензия подается на сепараторы или суперцентрифуги. Фактор разделения осветляющих центрифуг более 2500, а отношение рабочей длины ротора к диаметру 1,6—2,2.
Универсальные осадительные центрифуги применяют для разделения суспензий с малой и средней концентрацией твердой фазы. Фактор разделения этих центрифуг 2000-3000.. При оптимальных режимах работы получают чистый фугат и осадок небольшой влажности.
Обезвоживающие осадительные центрифуги применяют для разделения высококонцентрированных грубых суспензий. Фактор разделения этих центрифуг менее 2000, а отношение рабочей длины ротора к диаметру не более 2. Для них характерна высокая производительность по осадку, который содержит сравнительно небольшое количество влаги.
Устройство такой центрифуги типа ОГШ показано на рис. 6.1.
Основным узлом центрифуги является горизонтально расположенный цилиндроконический ротор 8, внутри которого установлен шнек 7с полым валом. Шнек и ротор вращаются в одном направлении, но с различными скоростями. Это позволяет шнеку транспортировать осадок вдоль ротора к разгрузочным окнам 2, расположенным в узкой части ротора. Ротор приводится во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу. Привод шнека осуществляется от ротора центрифуги через редуктор 11. Ротор закрыт кожухом с перегородками. Перегородкиотделяют камеры для выгрузки осадка и отвода фугата. Центрифуга имеет защитное устройство от перегрузки.
Суспензия при работе центрифуги подается по питающей трубе во внутреннюю полость шнека, а из него через окна поступает в ротор. Под действием центробежной силы в роторе суспензия разделяется: твердая фаза осаждается и на стенках ротора, а осветленная жидкость через сливные окна поступает в камеру для фугата и отводится.
Работа центрифуги регулируется частотой вращения ротора (замена шкивов), изменением скорости подачи суспензии, а также величиной сливного порога.
Центрифуги трубчатые (суперцентрифуги) используют для осветления суспензий с незначительным количеством высокодиеперсных твердых примесей и стойких эмульсий. При осветлении суспензий с содержанием высокодисперсной твердой фазы более 1 % суперцентрифуги работают в периодическом режиме с ручной выгрузкой осадка, а при разделении эмульсий - в непрерывном режиме.
Устройство суперцентрифуги показано на рис. 6.2.
Суперцентрифуга имеет литую чугунную станину, которая одновременно выполняет и роль защитного кожуха. Трубчатый ротор размещен внутри этого кожуха. Верхний конец ротора через гибкий вал соединен с приводной головкой. Нижний конец ротора входит в свободно сидящую направляющую втулку. Это позволяет центру вращения ротора свободно следовать за центром тяжести, что снижает до минимума дисбаланс, уменьшает опасность перегрузки подшипников и устраняет вибрацию. Внутри ротора расположена трехлопастная крыльчатка, которая придает разделяемой жидкости угловую скорость ротора.
Привод центрифуги осуществляется от индивидуального электродвигателя через плоскоременную передачу с натяжным устройством в виде прижимного ролика. Частота вращения ротора трубчатых суперцентрифуг может изменяться от 8000 до 45 000 мин-1.
При работе центрифуги суспензия через штуцер питающей трубы подается в нижнюю часть ротора. Она начинает вращаться вместе с ротором и продвигается вдоль его стенок в осевом направлении. По мере продвижения суспензии идет её расслоение. Твердые частицы выделяются из жидкости и оседают на стенках ротора. Фугат через верхнее отверстие в головке ротора выводится в приемную камеру и удаляется. По окончании разделения центрифугу останавливают с помощью тормоза.Ротор с осадком вынимают, устанавливают на его место запасной и цикл повторяют. Из первого ротора в это время удаляют осадок.
Центрифугирование эмульсий осуществляется следующим образом. Подаваемая по питающей трубе в нижнюю часть ротора эмульсия по мере продвижения вверх разделяется на тяжелый и легкий компоненты. Тяжелый компонент проходит через отверстия в головке, расположенные у стенки ротора, поступает, в нижнюю сливную тарелку и через патрубок выводится из центрифуги.
Суперцентрифуги занимают мало места, удобны в эксплуатации, имеют большое число оборотов при малом диаметре ротора. К недостаткам суперцентрифуг относятся:
- цикличность работы;
- необходимость частой разборки и сборки;
- ручная выгрузка осадка и промывка ротора;
- наличие ременной передачи.
Фильтрующие центрифуги типа ФПД используют для разделения суспензий, твердая фаза которых не может быть выделена механизированным способом. Максимальная загрузка центрифуги 450 кг, максимальный фактор разделения - 670.
Общий вид центрифуги ФПД – 120 показан на рис. 6.3.
Суспензия загружается при закрытой верхней крышке кожуха, опущенном запорном конусе и частоте вращения ротора 333 мин-1. Суспензия попадает на распределительный диск или запорный конус. Это способствует равномерному распределению её в роторе. После удаления жидкой фазы частоту вращения ротора увеличивают до 1000 мин-1. Отжатый осадок можно промыть. По окончании процессов отжима и промывки осадка центрифугу останавливают. Выгрузка осадка из таких центрифуг проводят через днище ротора, для чего поднимают запорный конус и осадок выгружают.
Сепараторы
Жидкостные тарельчатые сепараторы или просто сепараторы – машины для разделения эмульсий и суспензий под действием центробежных сил в тонком слое. Основными узлами любого сепаратора являются: сепарирующее устройство или барабан, где происходит разделение системы; станина, на которой крепятся все составные части; приводное устройство для передачи вращающего движения барабану и приемно-отводящее устройство для приема исходной системы и отвода фракций после разделения. Отличительной особенностью сепаратора является наличие в барабане пакета тарелок, разделяющих поток сепарируемого продукта на большое число тонких слоев и обеспечивающих ламинарный режим течения жидкости, а также уменьшение пути выделения частиц.
Различают сепараторы-осветлители, предназначенные для разделения суспензий (выделение тяжелой дисперсной фазы), сепараторы-разделители, для разделения эмульсий (выделение лёгкой дисперсной фазы) и комбинированные сепараторы, имеющие двойной пакет тарелок (для разделения и осветления).
По технологическому назначению жидкостные центробежные сепараторы можно подразделить на пять групп:
- разделители для разделения двух взаимно нерастворимых жидкостей (вода и жир);
- очистители для выделения взвешенного компонента (клеток микробиологических суспензий);
- очистители - разделители для работы в качестве очистителей и разделителей в зависимости от сбора ротора;
- сгустители для повышения концентрации взвешенных или коллоидных компонентов микробиологических суспензий с одновременным разделением продукта в случае эмульсии;
- классификаторы (для классификации взвешенных компонентов суспензии по размеру или плотности частиц).
По способу удаления осадка из ротора сепараторы делятся на сепараторы с центробежной пульсирующей выгрузкой (саморазгружающиеся), центробежной непрерывной выгрузкой осадка (сопловые) и сепараторы с ручной выгрузкой осадка при остановке ротора.
Движущей силой процесса сепарирования является центробежная сила. Скорость выделения частиц в сепараторе (м/с):
| Vc = [d2 * w2 * R * (rт - rл)] / (18 * m), | (6.3) |
где d – диаметр частиц суспензии или эмульсии, м;
w – угловая скорость барабана, с-1;
R – радиус барабана, м;
rт, rл – плотность тяжелой и легкой фаз, кг/м3;
m – динамическая вязкость дисперсионной среды, Па·* с.
Производительность сепаратора зависит от физико-химических свойств обрабатываемого продукта, а также от требуемой степени концентрации вещества. Для характеристики влияния физико-химических свойств молока на эффективность процесса сепарирования Бремер ввел понятие разделяемости молока Е:
| Е = [(rп - rж) * r2] / m, | (6.4) |
где r – радиус жирового шарика, м;
rп, rж – плотность плазмы молока и молочного жира, кг/м3;
m – динамическая вязкость молока, Па·* с.
Фактор разделения сепаратора зависит от его конструктивных особенностей. По Бремеру, под разделяющим фактором сепаратора F понимают комплекс величин, определяемых его конструкцией:
| F = [z * (RБ2 - RМ2) * p * H * w2] / [4,6 * М * lg (RБ / RМ)], | (6.5) |
где z – число тарелок сепаратора;
RБ, RМ – соответственно больший и меньший радиусы тарелки, м;
Н – высота тарелки, м;
М – производительность сепаратора, л/ч.
Сепараторы – осветлители в микробиологической промышленности применяют для осветления жидкости или разделения суспензий. Устройство сепаратора-осветлителя типа АСЭ-Б показано на рис. 6.4.
Сепаратор состоит из станины, приводного механизма, барабана, приемно-выводного устройства, гидроузлаи тормоза. Внутри корпуса станины размещены: приводной механизм, тахометр, тормоз и гидроузел. Барабан является основным рабочим органом, в котором под действием центробежной силы в межтарелочном пространстве происходит выделение взвешенных частиц из культуральной жидкости. В корпусе барабана расположены тарелкодержатель, комплект тарелок, поршеньи клапана.
Барабан приводится во вращение от индивидуального электродвигателя. Электродвигатель соединен с горизонтальным валом через муфту, которая сглаживает резкие изменения крутящего момента. Постоянная и плавная передача вращения достигается с помощью фрикционно-центробежной муфты.
Культуральная жидкость по центральной питающей трубе поступает во внутреннюю полость тарелкодержателя, а затем - в шламовое пространство барабана. Под действием центробежной силы наиболее крупные и тяжелые частицы биомассы отбрасываются к периферии барабана, а жидкость с более мелкими частицами биомассы направляется в пакет конических тарелок. Тонкослойность и ламинарность потока обеспечивает выделение мельчайших частиц биомассы в межтарелочном пространстве, которые по поверхности тарелок соскальзывают в шламовое пространство барабана. Осветленная жидкость поднимается по наружным каналам тарелкодержателя в камеру напорного диска и выводится из барабана.
При полном заполнении шламового пространства биомассой подачу культуральной жидкости прекращают. Биомассу с помощью механизма разгрузки выбрасывают в приемник шлама. После прекращения подачи буферной воды в полость над поршнем барабан закрывают и технологический цикл повторяется.
Схема движения жидкости в барабане сепаратора-осветлителя показана на рисунке 6.5. Исходный продукт по центральной трубе 1 поступает в тарелкодержатель 2 и по его каналам на периферию пакета тарелок 3. Затем жидкость распределяется по межтарелочным пространствам, где и происходит отделение тяжелых дисперсных частиц. Частицы, перемещаясь на периферию барабана, образуют в шламовом пространстве 4 осадок. Осветленная жидкость вдоль тарелок барабана поднимается в верхнюю часть барабана и отводится из него.
Сепараторы-разделители используются для разделения эмульсий. Они нашли широкое применение в молочной промышленности для выделения из молочного сырья жировой фазы. Общий вид сепаратора-разделителя с пульсирующей выгрузкой осадка показан на рис. 6.6. Основными узлами сепаратора являются: станина с приводным механизмом, приемно-отводящее устройство, барабан, гидроузел, чаша станины с приемником осадка. В комплект сепаратора входят: пульт управления, магнитный пускатель и кнопочный пост управления.
Молоко по трубопроводу и центральной трубке приемно-отводящего устройства направляется в барабан сепаратора. Через отверстия в тарелкодержателе и вертикальные каналы пакета тарелок оно распределяется в межтарелочных пространствах, где и происходит его разделение на сливки и обезжиренное молоко. Сливки, как более легкая фракция, движутся к центру барабана, поступают в напорную камеру для сливок и выводятся из сепаратора.
Обезжиренное молоко, как более тяжелая фракция, движется к периферии барабана и через пространство между крышкой барабана и верхней разделительной тарелкой поступает в напорную камеру для обезжиренного молока и выводится из сепаратора.
Схема движения жидкости в барабане сепаратора-разделителя показана на рисунке 6.7.
Исходный продукт по центральной трубе 1 поступает в тарелкодержатель 2 и по вертикальным каналам 3, образованным отверстиями в тарелках 4, распределяется по межтарелочным пространствам. Из-за расположения канала 3 ближе к центру такую подачу называют центральной.
В межтарелочном пространстве происходит отделение лёгкой дисперсной фазы, которая в виде жидкого концентрата вдоль тарелкодержателя поднимается в верхнюю часть барабана и выводится из него. Более тяжелая фракция (жидкость после отделения лёгких дисперсных частиц) по периферии барабана и вдоль наружной поверхности разделительной тарелки 5 поднимается также в верхнюю часть барабана и выводится из него. Самые тяжелые дисперсные частицы, которые имеются во всех пищевых жидкостях, оседают в шламовом пространстве 6 барабана, образуя осадок.
Конструктивные отличия барабанов сепараторов-осветлителей и сепараторов-разделителей приведены в таблице 6.1.
Таблица 6. 1 – Конструктивные отличия различных сепараторов.
| Конструктивный признак (элемент) | Особенности для сепараторов | |
| осветлителей | разделителей | |
| Подача исходного продукта | периферийная | центральная |
| Тарелки | без отверстий с планками | с отверстиями и шипиками |
| Межтарелочный зазор | 0,7 - 1,0 мм | 0,4 - 0,5 мм |
| Шламовое пространство | больше | меньше |
| Разделительная тарелка | отсутствует | имеется |
| Количество выводимых из сепаратора жидких фракций | одна | две |
Комбинированные сепараторы имеют двухпакетную компоновку: верхний пакет – разделительный, нижний – осветлительный. Такие сепараторы используются для одновременного выделения как лёгких фракций (жир), так и более тяжелых (белки). Схема движения жидкости в барабане комбинированного (двухсекционного) сепаратора показана на рисунке 6. 8.
Поступающая по центральной трубке 1 исходная жидкость по каналам тарелкодержателя 2 поступает на периферию барабана (периферийная подача). Распределившись по межтарелочным пространствам осветлительного пакета 3, жидкость проходит стадию выделения тяжелых дисперсных частиц. Образующийся при этом осадок по наклонной поверхности, ограничивающей шламовое пространство 4, перемещается к периферии барабана.
Специфический конструктивный элемент двухсекционных сепараторов – межсекционная разделительная тарелка 5, выполняет две функции. Через зазор с поверхностью шламового пространства она обеспечивает перемещение осадка на периферию. При заполнении зазора осадком она предотвращает переток по периферии сепарируемой жидкости. Очищенная от тяжелой фракции жидкость (эмульсия) по вертикальным каналам (отверстия в этом случае имеют тарелки обоих пакетов) поступает в межтарелочное пространство разделительного пакета 6 (центральная подача). После разделения в межтарелочных пространствах на две жидкие фракции движение продуктов осуществляется как в сепараторе-разделителе. Для этих целей в верхней части пакета имеется разделительная тарелка 7.
Разгрузочные устройства саморазгружающихся сепараторов. Особый интерес у саморазгружающихся сепараторов представляет разгрузочное устройство. При непрерывной центробежной выгрузке осадка используют периферийные сопла, наклонные каналы или регулируемый отвод концентрата под давлением. Схема барабана с периферийными соплами приведена на рисунке 6.9.
Подаваемая на сепарирование суспензия поступает в пакет тарелок 2, где происходит выделение осадка. При наличии сопел (каналов) 4 осадок не отлагается на стенках шламового пространства, а под действием центробежной силы выбрасывается в приемник 5. Количество каналов должно быть достаточным, чтобы на периферии барабана не образовывались застойные зоны. При наличии таких зон гребни накапливаемого осадка достигают наружной кромки пакета тарелок, и процесс сепарирования будет нарушен. Расстояние между соплами определяется углом естественного откоса осадка в поле действия центробежных сил. Внутренний диаметр сопла устанавливается в пределах 0,6 – 2,5 мм. Он зависит от производительности сепаратора, требования к степени сгущения, от свойств осадка, его структуры и возможности попадания примесей в сепарируемый продукт.
Основным недостатком сопловых сепараторов является невозможность получения высококонцентрированных осадков. В процессе работы сепаратора через сопла вместе с осадком неизбежно выходит значительное количество жидкой фазы.
Часть саморазгружающихся сепараторов работают с периодической (пульсирующей) выгрузкой осадка. Особенностью таких сепараторов является наличие разгрузочных каналов (щелей) на периферии барабана. В период накопления осадка в шламовом пространстве каналы перекрываются подвижным элементом и открываются для центробежного удаления осадка на ходу машины. Перемещение подвижного элемента осуществляется за счет изменения гидростатических давлений, действующих на него. Принцип действия разгрузочного устройства можно понять из рисунка 6.10.
При вращении барабана в жидкости возникает гидростатическое давление. Величина его зависит от размеров барабана, частоты вращения и плотности продукта. Для перекрытия каналов на периферии имеется поршень. Если в полости под поршнем создать давление более высокое, которое возникло в жидкости, то поршень надежно перекроет каналы, и осадок будет накапливаться в шламовом пространстве. Опустив поршень можно провести выгрузку накопившегося осадка. Осуществить это можно двумя способами.
Первый способ заключается в следующем. Открывается канал 7, жидкость из полости Б удаляется и под действием давления в барабане поршень опустится. Такой способ получил название “от продукта”. Второй способ предусматривает подачу воды по каналу 8 в полость А, создание там давления, превышающего давление в полости Б, что и обеспечить опускание поршня. Такой способ получил название “от буферной жидкости”.
Первый способ заключается в следующем. Открывается канал 7, жидкость из полости Б удаляется и под действием давления в барабане поршень опустится. Такой способ получил название “от продукта”. Второй способ предусматривает подачу воды по каналу 8 в полость А, создание там давления, превышающего давление в полости Б, что и обеспечить опускание поршня. Такой способ получил название “от буферной жидкости”.
Принцип разгрузочного устройства “от продукта” нашел практическое применение в барабанах сепараторов с подвижным днищем. Схема такого барабана приведена на рисунке 6.11.
Управление процессом выгрузки осадка осуществляется с помощью двух клапанов 10, расположенных на периферийной части барабана. После набора барабаном сепаратора рабочей частоты вращения в полость барабана под подвижным днищем подается буферная вода, которая создает гидростатическое давление. Под давлением днище поднимается, плотно прижимается к прокладке 4 и перекрывает разгрузочные каналы. Для осуществления выгрузки осадка вода из полости под подвижным днищем удаляется, днище опускается и происходит выгрузка осадка. При возобновлении подачи воды в полость под днище оно поднимается и начинается новый цикл сепарирования.
Принцип разгрузочного устройства “от жидкости” нашел практическое воплощение в барабанах сепараторов с внутренним поршнем. Схема такого барабана показана на рисунке 6.12.
В процессе сепарирования поршень 6 находится в поднятом положении, плотно прижимается к прокладке 4 и перекрывает разгрузочные щели за счет давления под поршнем буферной воды. При разгрузке давление воды над поршнем превышает давление воды под поршнем и он перемещается вниз, открывая разгрузочные отверстия. Одновременно открывается отверстие для слива воды над поршнем и он начинает подниматься вверх, перекрывая разгрузочные отверстия. Начинается новый цикл сепарирования.
Приемно-отводящие устройства сепараторов. Конструкция приемно-отводящих устройств (ПОУ) определяется типом сепаратора и его назначением. Следует различать три типа ПОУ: открытые, полугерметичные и герметичные. Самое простое по устройству приемно-отводящее устройство открытого типа (рисунок 6.13 а). Исходный продукт подается в приемную чашу и выводится из барабана свободными струями в приемники, установленные на крышке сепаратора. Количество приемников соответствует числу выводимых фракций. В сепараторах полузакрытого типа продукт подается через штуцер, а отвод жидких фракций осуществляется при помощи напорных дисков, неподвижно установленных в напорных камерах.
Схема действия напорных дисков приведена на рисунке 6.13. б. Эффект движения жидкости в напорных дисках можно считать обратным центробежному насосу. Как и в роторе центробежного насоса, диски имеют криволинейные ребра. Жидкость, поступающая в камеру, образует вращающееся кольцо (для лучшего вращения в камере имеются ребра). Жидкость за счет давления, создаваемого в барабане и направляющих ребер поступает в отводные патрубки. Эффективность такого напорного устройства определяется профилем каналов, соответствием проходного сечения требуемой производительности и конструкцией камеры.
Герметичный способ ПОУ реализован в ряде зарубежных сепараторов. В современном варианте подача исходного продукта проводится снизу через полый вал (рисунок 6.13 в). Продукт на сепарирование подается под давлением. Это же давление используется и для отвода продуктов (продукта).
Бактофуги фирмы «Альфа-Лаваль» работают в непрерывном режиме и имеют повышенный разделяющий фактор. Они широко используются для бактериальной очистки биологически активных растворов в производстве ферментных, витаминных, бактериальных препаратов, аминокислот и антибиотиков.
Бактофуга типа 03187М представляет собой герметичный высокоскоростной сопловой сепаратор для осветления. Бактофуга имеет рубашку для охлаждения, циклон для деаэрации концентрата. Основным узлом её является барабан с набором конических тарелок. Барабан закреплен на полом валу, через который подается обрабатываемая суспензия. Выгрузки отсепарированного концентрата производится через сопла, расположенные по периферии барабана.
Принципиальная схема работы бактофуги показана на рис. 6.14.
Исходная жидкость герметично подается в ротор снизу через полый вал и под действием центробежной силы распределяется в зазорах между тарелками. Бактериальный концентрат движется к стенкам ротора и непрерывно выгружается через сопла с небольшим количеством жидкости. По впускной трубе он попадает в циклон, где деаэрируются. Концентрат бактериальных клеток, отделенный от воздуха, удаляется через нижний патрубок циклона.
Осветленная часть жидкости удаляется из бактофуги под давлением через верхний выпуск.
Бактофуги имеют ряд преимуществ:
- непрерывность выгрузки не содержащего воздуха концентрата;
- герметичность процесса;
- охлаждение суспензии;
- очистка воздуха в циклоне.
Бактофуга типа АХ-213 относится к новейшим и прогрессивным установок для бактофугирования. Фактор разделения этой бактофуги равен 142000. Такой фактор разделения позволяет выделять частицы диаметром до 0,0005 мм. При этом производительность установки достигает 36 м3/ч.
Устройство бактофуги показано на рис. 6.15.
Отсепарированные твердые частицы скапливаются на периферии барабана — вне зоны сепарирования — и каждые 4—5 мин удаляются, не препятствуя прохождению потока. Бактофуга работает без остановок, выключения для очистки; система управления процессом, включая выгрузку твердых частиц и безразборную мойку, полностью автоматизирована.
Бактофуга установлена на станине 13 с четырьмя ножками-амортизаторами колебаний 10, что обеспечивает её устойчивость и ликвидацию вибрации при работе. Внутри корпуса расположен вертикальный рабочий вал, на котором укреплен барабан 2. Барабан снабжен карманами 3 для сбора твердых истиц. Боковые стороны карманов, расположенные под углом к разгрузочным трубкам, что облегчает выведение твердых частиц.
Верхний и нижний подшипники установлены в резиновых амортизаторах для устранения вибрации. Система смазки масляным туманом приводится в действие при вращении рабочего вала.
На станине крепится электродвигатель 12. Передача вращения на рабочий вал барабана производится с помощью одинарного плоского ремня. Магнитная муфта // обеспечивает плавный пуск и остановку вала.
Подача исходной культуральной жидкости в барабан производится сверху по неподвижной осевой трубке 1. Жидкость через распределитель поступает в набор тарелок 7, где и происходит разделение системы. Твердые частицы отбрасываются радиально в направлении действия центробежных сил и выбрасываются из межтарелочного пространства в периферийные карманы, где происходит их накопление.
Осветленная жидкость поднимается к горловине барабана и выгружается с помощью напорного диска 4.
Выброс твердых частиц из бактофуги происходит периодически каждые 4-5 мин без прерывания подачи жидкости и без остановки бактофуги. При этом вместе с твердыми частицами из барабана выбрасывается небольшое количество жидкости. Выгруженные твердые частицы поступают в циклон, откуда затем выгружаются под действием силы тяжести.
В комплект установки для бактофугирования помимо бактофуги,входит пульт управления, шкафа с коммутационной аппаратурой и клапанный блок. Схема установки с комплектующей аппаратурой показана на рис. 6.16.
Все операции осуществляются в автоматическом режиме.