Способ разрушения пены

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик пв980762 (63) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 24. 09. 80 (2t) 2988471/23-26 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.82. Бюллетень Ко 46

Дата опубликования описания 15. 12.82 (51) М. Кп.з

В 01 D 19/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий ОЗ1УДК б6.066 ° 8 (088. 8) Институт прикладной физики AH Молдавской С

Г

/ (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ПЕНЫ

Изобретение относится к способам разрушения обильно образующихся vcтойчивых пен и может быть использова но в пищевой, преимущественно винодельческой промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ разрушения пены, включающий разделение ее на составляющие компоненты и их удаление. Разрушение пены по этому способу произвоится под действием центробежной силы, вследствие перепада давления и пристенного трения (1).

Однако этот способ разрушения пены не позволяет разрушить пену, он не применим на больших по объему технологических аппаратах, низкоэффективен при образовании большого объема вязкой пены с прочными газовыми пузырьками, например, при образовании биологических пенопродуктов в результате электрофлотации. Кроме того, происходит забивание перфорации барабана, окисление жидкой и твердой фаэ пенопродукта, а также некоторый унос мельчайших частиц, что загрязняет атмосферу. Этот способ совершенно не пригоден при разрушении белковых пен, так как они обладают большой вя зкостью.

Цель изобретения — интенсификация процесса разрушения пены, реализация его в непрерывном режиме и сокращение энергозатрат без изменения качест ва и количества твердой и жидкой фаз °

Эта цель достигается тем, что в (и способе разрушения пены вклйчающем разделение ее на составляющие компоненты и их удаление, разделение осуществляют в слое магнитотвердых частиц, помещенных в переменное электромагнитное поле, причем удаление гаэа ведут путем отсасывания одновременно с разделением.

При осуществлении разрушения пены в одном этапе эффект разрушения достигает 60-70% от первоначального значения. Даже увеличение времени обработки в 2-3 раза на первом этапе не дает какие-либо результаты, происходит только расход электроэнергии. Осуществление процесса раз25 рушения пены в двух этапах с в,ержкой в течение 1-3 мин от одного этапа к другому, связанного, например, в установке с переходом пены из одной секции в другую приводит к удалению избытка воздуха и полному раэ9 80762 рушению пены, так как происходит полная дегазация. Выдержка пены между зтапами связана со снижением поверхкостного натяжения пузырьков газа и частичного движения состояния равновесия трехкомпонентной системы - жид- 5 кость-газ — твердая фаза. Поскольку выдержку осуществляют под вакуумом, т.е. с непрерывным отсосом газа, то это приводит к удалению того количе,ства воздуха, которое не удаляется на10 первом этапе обработки и затрудняет процесс дегазации пены иэ-эа воэникновения обратного процесса — газонасыщени я.

Обработку на 1-ом этапе ведут при 15 толщине пенного продукта 0,02-0,8 м ферромагнитными частицами диаметром

8-16 мм (0,008-0,016 м), покрытыми полимерной оболочкой толщиной 0,0001 объемная концентрация которых сос- 20 тавляет 0,4-0,74 при высоте магнитоожиженного слоя 0,01-0,2 м, движущимися хаотически во вращающемся внешнем переменном магнитном поле с индукцией 0,08-0,15 Тл. 25

На втором этапе разрушенный пенопродукт обезвоживают ферромагнитными частицами диаметром 0,01-0,02 м, покрытыми изолирующим материалом, например, стеклоэмалью толщиной до

0,0005 м и обладающими низким коэффициентом трения, объемная концентрация. которых составляет 0,2-0,4, вращающимися с частотой до 50 с при индукции магнитного поля 0,1-0,15 Тл. Затем жидкую часть пенного продукта на третьем этапе подвергают дополнительной дегазации ферромагнитными частицами диаметром 0,002-0,01 м, покрытыми полимерной оболочкой толщиной до 0,0001 м, объемная концентрация @ которых составляет 0,6-0,74, движущимися хаотически во вращающемся внешнем переменном электромагнитном поле с индукцией 0,02-0,08 Тл.

45 Такой трехэтапный способ разрушения пены обеспечивает быстрое ее гашение с разделением составляющих фаз при воздействии совокупного влияния многих факторов, среди которых акустическое давление, индуктированное резонансной вибрацией пузырьков, турбулентность, агрегатирование и распад цепочек ферромагнитных частиц в результате взаимных интенсивных столкновений и вращения вокруг собственной оси, колебания твердой, жидкой и газовой фаз, перепады давления, явление кавитации и др., приводящих к разрушению связи между твердой жидкой и газовой фазами. Разовые пу- 60 зырьки схлопываются и удаляются в атмосферу. Оставшиеся твердая и жидкая фазы образуют вязкую суспензию, которую разделяют на фазы. Твердая фаза влажностью до ЗОВ применяется в 65, дальнейшем для извлечения дополнительных продуктов. Жидкую часть системы в количестве 5-20% от общего объема пены используют в различных технологических операциях, например, в купаже или при раэбавлении густых осадков перед флотацией.

Принципиальное отличие предлагаемого способа разрушения пены от известных заключется в том, что процесс гашения и дегаэации пенопродукта осуществляется одновременно с образованием суспензии, которая затем подвергается разделению на твердую азу с низким процентом влаги и жидкую. Предлагаемый способ лишен недостатков, характерных для известных способов. Он технологически прост, высокоэффективен, высокозкономичен и дает возможность сохранить первоначальные качества твердой и жидкой фаз.

Толщина пены выбрана в пределах

О, 2-2, О м иэ следующих соображений: при толщине пены менее 0,2 м она не покрывает полностью слой частиц, что сказывается на эффективности и экономичности процесса. Если поддерживать уровень пены более 2,0 м, то столб пены над частицами, имея определенный вес и вязкость, снижает эффект разрушения пены из-эа дополнительного давления на слой частиц, что приводит к снижению их хаотического движения и для поддержания оптимальных параметров разрушения пены необходимо затратить дополнительную электроэнергию.

Объемная концентрация магнитотвердых тел выбрана 0,4-0,74 для первого этапа из соображений максимально возможной плотной упаковки. Более высокую упаковку при диаметре частиц 0,008-0,016 м нельзя получить, а более низкая упаковка чем 0,4 приводит к снижению эффекта разрушения пены.

Объемная концентрация магнитотвердых тел для второго этапа выбрана

0,2-0,4 по соображениям максимально возможной упаковки частиц с диаметром

0,1-0,02 м при максимальном эффекте обезвоживания вязкой суспензии. При более низкой объемной концентрации ухудшается процесс обезвоживания вязкой дрожжевой суспенэии, полученной на первом этапе разрушения пены.

Объемная концентрация частиц на третьем этапе выбрана 0,6-0,74 при диаметре 0,002-0,01 м для обеспечения максимальной дегазации жидкости при мягких режимах. Снижение объемной концентрации приводит к падению эффекта дегазации, а более плотную упаковку практически достичь невозможно, Пример осуществления способа.

Разрушение пены, полученной в резуль980762 тате разделения винных дрожжей от вина путем электрофлотации на мембранном аппарате при 200 С с влажностью

50-60% проводится на первом этапе ферромагнитными частицами, из гексаферита бария, диаметром 0,015 м, покрытых полимерной оболочкой, полиэтиленом высокого давления, толщиной

0,0001 м, объемная концентрация которых составляет 0,6 приводимых в хаотическое движение внешним переменным магнитным полем с индукцией 0,10 Тл.

Толщина непрерывно подаваемого пенопродукта над слоем ферромагнитных частиц поддерживается постоянной в пределах 0,5-0,6 м при высоте магнитоожиженного слоя 0,15 м. Ферромагнитные частицы зоны разрушения пены разделяются от эоны обезвоживания полученной вязкой суспензии перфорированной перегородкой. В результате разрушения и дегазации пены на первом этапе получают вязкую суспензию винных дрожжевых клеток с содержанием 40-50% вина, которая содержит еще

10% электролитических газовых пузырьков водорода. После разрушения пены и дегазации полученная вязкая суспензия с содержанием 50% вина на втором этапе подается на фиксированные частицы из того же материала, диаметром

0,02 м, покрытыми стеклозмалью толщиной 0,0002 м, объемная концентрация которых составляет 0,3 частицы, Я вращаются со скоростью 50 с при индукции магнитного поля 0,12 Тл. B peзультате такой обработки вязкая дрожжевая суспензия разделяется на две фазы — вино и винные дрожжевые клетки с влажностью 10. Вино под действием центробежной силы в количестве

40% проходит через каскадно расположенную перфорированную перегородку в третью зону обработки. Твердая фаза винных дрожжевых клеток удаляется из второй зоны одним из известных способов и направляется на дальнейшую перегородку, например, для разбавления и отгонки спирта-сырца.

Для окончательной дегазации вина от газовых пузырьков водорода, жидкая фаза на третьем этапе подвергается дополнительно обработке ферромагнит50 сравнительных опытов сведены в таблицу. йыми частицами, например, из гекса ферита бария, диаметром 0,004 м, покрытыми полиэтиленом высокого давления, толщиной 0,0001 м, объемная концентрация которых 0,7 при высоте магнитоожиженного слоя 0,2 м, и движущимися хаотически под действием вращающегося внешнего магнитного поля с индукцией 0,04 Тл. В результате такой обработки вино получается прозрачным и без газовых пузырьков. Кроме того, хаотическое движение магнитотвердых частиц в Ш зоне очищает перфорацию от дрожжевых клеток, предохраняя ее забивание своими беспорядочными, ха15 отическими ударами пс перфорации.

Данный способ разрушения пены позволяет по сравнению с известными (х:,;— мическими, механическими, комбиниро.— ванными) снизить расход потребляемой

2п мощности от 3 до 10 раз, повысить эффективность разрушения rl-:.ны от 20 до 80% и получить твердую фазу с более низким содержанием влаги.

Использование предлагаемого способа разрушения пены обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: возможнос ь получения разделенных фаз разрушенной пены беэ изменения качества и количества, т.е. исключается окисление твердой и жидкой фаз, а также унос мельчайших частиц твердой фазы в атмосферу; возможность создания безотходнсй технологии переработки продуктов за счет дальнейшего применения твердой фазы, а также многократного использования жидкой фазы; извлечение дополнительного количества жидкой фазы из твердой и тем самым, снижение энергозатрат при дальнейшей переработке тнер4 дой фазы; получение продуктов повышенного качества по сравнению с исходными; снижение, а в большинстве случаев исключение применения химических реагентов-пеногасителей, электроэнергии при разрушении пены, ускорение процесса разрушения пены в

5-10 раз по сравнению с известными способами.

Данные, полученные в результате

980762

Режим работы

Объет применения

Разрушитель пены

ВлажРасход газа, м /с

Число оборотов или частота звука, Гц

Потребл яемая мощность, кВт

Химический: олеиновая кислота

Сливки, молоч ная пена

70 Да

50-60

55"65

62 Нет

50-55 65 Да

25-47 с

2,8-3,0

25-47 с

8-15 кГц

70-80

Пенопро- 10-20 дукт иэ дрожжей

40 Да

80 Да

2,8 -3,0

0,1-0,2 дж/с см

6 кВт

0 5-1,0

35 Да

30 Нет

70-85

100 или 35 м/час.

Формула изобретения

Способ разрушения пены, включающий разделение ее на состоящие компоненты и их удаление, о т л и ч а ю- 40 шийся тем, что, с целью интенсификации процесса, разделение осуществляют в слое магнитотвердых частиц, помещенных в переменное электромагнит. ное поле, причем удаление газа ведут 45 путем отсасывания одновременно с раэд елен ием.

Источники информации, принятые во Внимание при экспертизе

1. Хавский Н.И., Шайхутдинов А.З., Ибрагимов P.È., Брешицкий А.А. Разрушение флотационной пены с помощью роторно-пульсационных гидродинамических аппаратов. В сб. Московского института стали и сплавов Применение ультразвука в металлургических процессах . N. Металлургия, 1972.

Составитель О. Колякина

Редактор И. Касарда Техред T.Маточка Корректор В. Бутяга

Заказ 9538/7 Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 талловое масло силиконовая жидкость

ПГЖ-891

Механический: вращающееся лопастное устройство

Ультразвуковой

Комбинированный: полый ротор с лопастями, заполненный телами неправильной формы

Предлагаемый способ раэруше н ия и ены

50 с

0,1 м /ч 50 с в в случае случае примене- применения инерт-ния фикного газа сированных частиц

Эффективность разрушешения пены м /ч или в % ность твердой фазы, окисляемость фаэ /