Способ электродиализа биологической жидкости
Область использования: молочная промышленность. Сущность: молочную сыворотку пропускают через камеры с периодическим изменением направления потоков на противоположное, при этом время периодичности изменения потоков выбирают из условия: 30 мин Гпер 7труб + Тап, где Гпер время периодичности изменения потоков; Гтруб - время пребывания раствора в трубопроводах; Гап время пребывания раствора в аппарате. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) . (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ CCCP
Р1 "1 09Щ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ
- : ",ъ. ю4ЙМ Й Й @ 4АЯНМО Ф
%4@ЙЩфф (21) 4814955/13 (22) 14.02,90 (46) 15.07.92, Бюл. ¹26 (71) Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии (72) А.M.Êóçàâcêèé (53) 637.344 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 422425, кл. В 01 D 13/02, 1974, Обессоливание солоноватых вод в электродиализаторе с воздушным барботированием. — Desallnatlon; 1977; 22, с.515 — 524, Изобретение относится к .диминерализации и концентрации молочной сыворотки и может быть использовано в молочной промышленности.
При электродиализной переработке молочной сыворотки часть взвешенных веществ, содержащихся в ней, оседает в виде пленки на поверхности мембран. Это приводит к снижению массопереноса, .росту электрического сопротивления электродиализатора, увеличению энергозатрат на процесс. При наличии в рабочих камерах турбулизирующих элементов, например, в виде поперечных мостков лабиринта, за этими мостиками образуются застойные зоны, в которых происходит накопление и уплотнение осадка. Осадки блокируют активную поверхность мембран, снижая тем самым массоперенос.
Известен способ электродиализа, согласно которому с целью предотвращения осадка на мембранах через рабочие камеры электродиализатора прокачивают диализат (5t)5 А 23 С 21/00, В 01 0 61/42 (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ (57) Область использования: молочная промышленность, Сущность: молочную сыворотку пропускают через камеры с периодическим изменением направления потоков на противоположное, при этом время периодичности изменения потоков выбирают
ИЗ уСЛОВИя: 30 МИН > 7пер > отруб+ Гап, ГДЕ инпар время периодичности изменения потоков; Г,руд — время пребывания раствора в трубопроводах; гап — время пребывания раствора в аппарате. 1 табл. с введенными в него твердыми частицами различных размеров из материалов с разДЙ1чным удельным весом, например резины, :полиэтилена, пенопласта, или используют ионообменные материалы.
При реализации известного способа трудно достигнуть равномерного распределения твердых частиц по поверхности мембран в условиях движения жидкости, возможно накопление твердых частиц у входных отверстий рабочих камер, Кроме того, в процессе соприкосновения твердых частиц ионообменного материала с поверхностью мембран и друг с другом происходит их истирание. Это загрязняет продукт и не позволяет использовать. известный способ при переработке пищевых продуктов, в частности молочной сыворотки. Кроме того, известный способ не может быть использован для электродиализных аппаратов. в рабочих камерах которых установлены турбулизирующие элементы, 1746991
20
Известен также способ электодиализа молочной сыворотки, при котором ее прокачивают через рабочие камеры электродиализатора и одновременно (или периодически) в камеры вводят пузырьки воздуха, предотвращающие обрастание мембран взвешенными частицами. содержащимися в сыворотке.
Недостатком данного способа является уменьшение площади поперечного сечения проводника за счет введения воздуха, увеличение электрического сопротивления электродиализатора, а следовательно, и энергозатрат на процесс электродиализа сыворотки, что снижает эффективность и роцесса.
Цель изобретения — интенсификация процесса электродиализа молочной сыворотки.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электродиализа молочной сыворотки, предусматривающему .пропускание ее через рабочие камеры электродиализатора, пропускание молочной сыворотки через камеры проводят с периодическим изменением направления потоков на противоположное, при этом время периодичности изменения потоков выбирают из условия
30 мин > хпер > хтруб+ хап, ГДЕ Хпер ВРЕМЯ ПЕРИОДИЧНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ потоков; хтруб — время пребывания раствора сыворотки в трубопроводах; х,л — время пребывания раствора сыворотки в аппарате, Предложенный способ электродиализа молочной сыворотки отличается от известного периодическим изменением направления потоков подачи сыворотки в рабочие камеры электродиализатора, причем время периодичности должно быть больше суммарного времени пребывания сыворотки в аппарате и трубопроводах, но при этом не превышать 30 мин.
При периодической схеме направления потока подачи сыворотки в рабочие камеры электродиализатора на противоположное возникает эффект "взбалтывания", трубулизирующий поток и препятствующий отло>кению взвесей в виде пленочного осадка на поверхности мембран, а также обеспечивающий промывку застойных зон и удаление из них осадка, что приводит к интенсификации процесса электродиалиэа молочной сыворотки.
Пример. Электродиализу подверглась сыворотка с концентрацией сухих веществ
20 — 25% и содержанием минеральных солей 15 — 20 г/л. Переработка сыворотки осуществлялась в электродиализаторе, включающем по 10 камер обессоливания и концентрирования. В аппарате использовались ионопроницаемые мембраны марок
ViA-40 и MK-40 с единичной эффективностью площадью 0,0175 м .
На первом этапе определялось влияние накопления осадка в рабочих камерах аппарата на его электрическое сопротивление через изменения величины плотности тока во времени. При постоянном напряжении на электродах аппарата 40 В через тракты обессоливания и концентрирования пропускали исходную молочную сыворотку. Для исключения влияния на плотность тока изменения концентрации сыворотки выходы
Обоих трактов замыкались на общую циркуляционную емкость, Эксперименты проводились в четырех режимах: без изменения направления потока в рабочих камерах. с изменением направления потока через каждые 8,16 и 24 мин, На указанных временных интервалах определились средние значения плотности тока.
Изменение направления потока на противоположное осуществлялось путем переключения клапанов на входе и выходе злектродиализатора.
На следу ощем этапе при полученных средних значениях плотностей тока определялись значения величин удельного массопереноса солей через мембраны в процессе
Обессоливания сыворотки, Это позволило получить сравнительные данные по величинам удельного массопереноса в различных режимах, Полученные данные представлены в таблице, Буквенные обозначения в таблице: (— плотность тока, текущее значение;
6 — среднее значение величины удельного массопереноса на указанном временном интервале, Подстрочные цифровые индексы соответствуют: 1 — процесс без изменения направления потока в рабочих камерах злектродиа. изатора; 2 — направление потока изменялось на противоположное через каждые 8 мин; 3 — то же, через 16 мин; 4 — то же, через 24 мин, Сравнение полученных значений удельного массопереноса при постоянном направлении потока и при периодической смене направлений потока в рабочих камерах электродиализатора приводит к следующим результатам.
При изменении направления потока через каждые 8 мин величина удельного массопереноса повышается в среднем на 18,3%, 1746991 через 16 мин — на 7,8 и через 24 мин — нэ
3,9 .
Рост эффективности массопереноса постоянно снижается при увеличении временного интервала между переключениями 5 направления потока. Анализ тенденции изменения этого параметра показывает, что при временном интервале между двумя переключениями, равном 35 — 40 мин, рост эффективности будет в пределах1 — 2%. Это l0 не скомпенсирует затраты на реализацию данного способа. Поэтому время между двумя переключениями направления потока в рабочих камерах электродиализатора не должно превышать 30 мин. 15
Минимальное время между переключениями направления потока должно быть больше суммарного времени пребывания раствора сыворотки в аппарате и подводящих и отводящих трубопроводах. В против- 20 ном случае перерабатываемые растворы сыворотки или часть их не будет выводиться
Время, мин
Параметр
8 9 12 16 17. 20 24 25 28
143,3 14 1,8
160,3 184,4
145,1 174,1
148,9138,3
168, 1
161,2
141,8
132,6
161,2
174,5 170,2 161,0 154,6
173,8 187,9 172,3 163,1
170,1 184,4 170,0 160,0
1.71,2 180,1 170,0 158,1
154,4
165,2
152,5 148,9
187,2 170,2
155,1
152,5
142,8
163,2
А/м
A/ìã
А/M2
14, A/и
G . г/м
G г/м
1001
6,5
17,7
12,5
148,5
155,7
4,5 х 1003
143,3
146,2
2,0 и 100Х (1 — --)
G<
Са
Г, r/
G, r/ì (1 - -1), G 3
G, г/м °
Gp, г/M ° (1 — — )
Са из электродиалиэатора, что приведет либо к прекращению процесса электродиализэ, либо к росту энергозатрат и снижению эффективности процесса.
Формула изобретения
Способ электродиализэ биологической жидкости, предпочтительно молочной сыворотки, предусматривающий пропускание ее через рабочие камеры электролизера, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса, пропускание молочной сыворотки через камеры проводят с периодическим изменением направления потоков на противоположное, при этом время хп р периодичности изменения потоков выбирают из условия
30 мин > Хпер > Хтруб+ Хад, ГдЕ ХтруЭ вЂ” ВрЕМя ПрЕбЫВЭНИя раСтВОра В трубопроводах; х я — время пребывания раствора в аппарате.
1746991
Продолжение таблицы
Параметр
32 33 36 40 49 52. 55
124,8
154,6
131,2
137,6!
33,3 132,6
156,0 183,0
146,4136,9 159,6
120,6 120,6
150,3 177,3
136,7125,0
117,1
148,9
121,8
120,5
26,3
24,8
22,2
115,9
129,2
128,2
140,1
10,3
8,5
118,5
125,8 (! — †),w 100K
G<
С4
5.8
Составитель А. Кузавский
Редактор T. Лазоренко Техред M.Моргентал Корректор Н. Ревская
Заказ 2449 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
i,,А/м2
А/м2 дlм
А/м2
G,,rIì2 ц
С, /M2- ц (1 - --), 100
Gf
С
Г, г/м - ч
С, г/M ч (1 " ), к 100;ь
Г 1
Г, г/м ц
Ь, гlм . q
129, 1
167. 4
140,0
145,4
123,8
160,3
124.1 122,7
181,6 163,1
163,1 150,0
130,0
117,6
156, 119,1
161,7
125,3
121,8 !
14,2
155,0
