Электродиализатор для выделения молочной кислоты из раствора Советский патент 1987 года по МПК C12P7/56 

кислотой. Электродиализатор для вьще- ления молочной кислоты из раствора содержит вертикально установленную цилиндрической формы анодную камеру 1. Внутри последней соосно расположена цилиндрической формы катодная камера 3, стенки которой выполнены из пористого диэлектрика, обладающего свойствами ионообменной анионитовой мембраны. Внутри катодной камеры 3 соосно ей (катодной камере) установлен с возможностью вращения вокруг своей оси металлический цилиндрической формы катод 6. В пространстве анодной камеры 1 между наружной стен. 1

Изобретение относится к микробиологии, в частности к технологии получения органических кислот, например молочной кислоты, и может быть использовано в микробиологической про- мышленности при вьщелении молочной кислоты из сброженного сахарсодержа- щего сьфья.

Цель изобретения - повьшение сте- пени очистки целевого продукта путем устранения контакта поверхности анода с молочной кислотой.

На фиг,1 изображен электродиализатор, общий вид; на фиг.2 --разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг. 1.

Электродиализатор для выделения молочной кислоты содержит вертикально установленную цилиндрической формы анодную камеру 1, стенки 2 которой выполнены из диэлектрического материала (пластмассы). Внутри анодной камеры 1 соосно ей (анодной камере) расположена цилиндрической формы катодная камера 3, стенки 4 которой выполнены из пористого диэлектрика, обладающего свойствами ионообменных мембран - анионитовой мембраны. Анио- нитовая мембрана закреппена на нескольких (не менее двух) жестких реб- pax 5, равноудаленных от оси катодной камеры 3 и являющихся об азующими цилиндра. Жесткие ребра 5 выполнены из диэлектрического материала (пластмассы) и вместе с закрепленной на них анионитовой мембраной, являющейся

кой катодной камеры 3 и внутренней стенкой 2 анодной камеры 1 соосно камерам установлена камера 7, стенки 8 которой выполнены из пористого диэлектрика, обладающего свойствами ионообменной катионитовой мембраны. Камера 7 выполнена в форме цилиндра с вертикальным вырезом боковой стенки по всей ее длине. -Внутри камеры 7 соосно камере установлен металлический анод 9 из антикоррозийного материала. Электроды - катод 6 и анод 9 подсоединены к источнику постоянного тока. 3 ил.стенкой 4 камеры 3, образуют цилиндрической формы катодную камеру 3. Внутри катодной камеры 3 соосно ей (катодной камере) установлен с возможностью вращения вокруг своей оси металлический цилиндрической формы катод 6. В пространстве анодйой камеры 1 между наружной стенкой 4 катодной камеры 3 и внутренней стенкой 2 анодной камеры 1 соосно камерам установлена камера 7, стенки 8 которой выполнены из пористого диэлектрика, обладающего свойствами ионообменной катионитовой мембраны. Камера 7 выполнена в форме цилиндра с вертикальным вырезом боковой стенки по всей ее длине. Внутри нее соосно камере установлен металлический анод 9 из антикоррозийного материала. Катод 6 и анод 9 подсоединены к источнику постоянного тока 10. Катод 6 подсоединен к вгшу электродвигателя 11, сообщающего катоду 6 вращательное движение. Анод 9 подсоединен непосредственно к источнику 10 постоянного тока, .а катод 6 подсоединен к нему через электромагнитное реле 12. Электромагнитное реле 12 соединено с блоком автоматического титрования 13, который связан с электродами 14, установленными в верхней части катодной камеры 3. На -внутренней поверхности одного из ребер 5 катодной камеры 3 закреплено устройство 13 для снятия с катода 6 осаждакицейся мине- пально-органической части сыворотки.

312

Устройство 15 выполнено в виде установленной под углом по всей длине к поверхности катода 6 пластины. Для обеспечения непрерывного процесса работы электродиализатор имеет до- полнительные емкости 16 и 17, в которых осуществляется процесс брожения молочной сыворотки. Емкости 16 и 17 связаны с катодной камерой 3 при помощи трубопроводов 18 и 19. Для при- нудительной подачи сброженной сыворотки из емкостей 16 и 17 в катодную камеру 3 электродиализатор снабжен центробежным насосом 20. Для удаления молочной кислоты из анодной камеры 1 в нижней ее части установлен отводящий патрубок 21. Для вывода отработанной молочной сыворотки из катодной камеры 3 в верхней ее части установлены выводящие трубопроводы 22.

Электродиализатор работает следующим образом.

В емкости 16 и 17 загружают молочную сыворотку и сбраживают ее арома- тообразующими молочнокислыми бактери- ями до значения рН 4,5. Сброженную молочную сыворотку выводят из емкости 16 или 17 через трубопровод 18 и при помощи центробежного насоса 20 подают по трубопроводу 19 в катодную камеру 3. В анодную камеру 1 заливают 1-2% раствор молочной кислоты для создания электропроводности раствора в начальной стадии работы электродиализатора. Затем настраивают блок автоматическо- го титрования 13 на диапазон значений рН, равный 4,5-6,0. Причем блок . автоматического титрования 13 с показанием значения рН, равное 4,5, подает сигнал через электромагнитное реле 12 на включение источника постоянного тока 10, ас показанием значения рН, равное 6,0, - на отключение источника постоянного тока 10.

/

Блок автоматического титрования 13, связанный с катодной камерой 3, в которой находится сброженная молоч- нАя сыворотка со значением рН, равным 4,5, подает сигнал через элек- тромагнитное реле 12 на включение источника постоянного тока 10. При включении источника постоянного тока 10 на электроды 6 и 9 подается ток с плотностью 15-20 мА/см и напряжением 20 В. При этом в электродиалиэаторе начинается процесс электродиализа. Под действием электрического поля, создаваемого электродами 6 и 9, осу184

ществляется перемещение молочной кислоты, содержащейся в сброженной молочной сыворотке, из катодной камеры 3 через стенки 4 камеры, выполненные из анионитовой мембраны, в анодную камеру 1, где она концентрируется. Оставшаяся минерально-органическая часть молочной сыворотки в катодной камере 3 осаждается на поверхности вращающегося катода 6, получающего вращательное движение вокруг своей оси от электродвигателя 11, При вращении катода 6 осаждающаяся на его поверхности минерально-органическая часть молочной сыворотки снимается устройством 15, выполненным в виде установленной под углом по всей длине к поверхности катода 6 пластины.

В результате постоянного перемещения под действием электрического поля молочной кислоты, содержащейся в молочной сыворотке, из катодной камеры 3 в анодную камеру 1 через анио- нитовую мембрану, из которой выполнены стенки 4 катодной камеры 3, значение рН в катодной камере 3 постепенно повышается до 6,0. При достижении значения рН, равного 6,0, в катодной камере 3 через электроды 14 подается сигнал на блок автоматического титрования 13. Блок автоматического титрования 13 при получении сигнала о значении рН, равного 6,0, подает сигнал через электромагнитное реле 12 на отключение источника постоянного тока 10. После отключения источника постоянного тока 10 прекращается процесс электродиализа в электродиализаторе и в катодной камере 3 начинается ускоренный процесс накопления молочной кислоты в молочной сьторотке за счет роста молочнокислых бактерий, в результате чего значение рН постепенно падает до значения 4,5. При достижении значения рН в катодной камере 3, равного 4,5, подается сигнал через электроды 14 на блок автоматического титрования 13. Блок.автоматического титрования через электромагнитное реле 12 подает сигнгш на включение источника постоянного тока 10, в результате чего вновь начинается процесс электродиализа в электродиализаторе.

В процессе работы электродиализатора в катодной камере 3 периодически происходит замена части молочной сыворотки на свежую, поступающую из

51293218

емкости 16 или 17 через трубопровод 19. Отработанная молочная сыворотка ,вьшодится из катодной камеры 3 по трубопроводу 22 и поступает в накопительный бункер (не показан),

В процессе электродиализа на анод 9 образуется кислород в виде пузырьков газА. Выделенная из молочной сыворотки молочная кислота, концентрируясь в анодной камере 1 не контактирует с поверхностью анода 9, а следовательно, и не вступает в реакцию с кислородом, образующимся йа аноде 9 в процессе электродиализа, ввиду того, что анод 9 установлен внутри камеры 7, стенки 8 которой выполнены из катионообменной мембраны, препятствующей перемещению молочной кислоты в зону контакта с анодом 9, а еле довательно, и с обра.зовавшимся там кислородом, ограниченной камерой 7. Чистый целевой продукт - молочная кислота вьюодится из анодной камеры 1 через отводящий патрубок 21.

Установка камеры 7, внутри которо расположен анод 9, препятствует вступлению в реакцию выделенной молочной кислоты с кислородом, образо

0

5

0

5

вавшимся на аноде в процессе элек- тродиализа и, Следовательно, повышает степень очистки вьщеленной молочной кислоты, находившейся в анодной камере 1.

Таким образом, вьщеление молочной кислоты в предлагаемом электродиализаторе прзволяет получить химически чистую молочную кислоту без дополнительной очистки целевого продукта, что дает значительное преимущество перед известньш злектродиализатором.

Формула изобретения

Электродиализатор для вьщеления молочной кислоты из раствора, содержащий катодную и анодную камеры, разделенные между собой ионообменной мембраной, и размещенные внутри камер соответственно катод и анод-, о т- л.ичающийся тем, что, с целью повышения степени очистки целевого продукта путем устранения контакта поверхности анода с мблочной кислотой, в анодной камере установлена камера, стенки которой вьшолнены из катионйтовой мембраны, а анод расположён внутри этой камеры.

Изобретение относится к области микробиологии, в частности к технологии получения органических кислот, например молочной кислоты, и может быть использовано в микробиологической промышленности при выделении молочной кислоты из сброженного сахар- содержащего сырья. Целью изобретения является повышение степени очистки целевого продукта путем устранения контакта поверхности анода с молочной to со оо го 00

43utJ

S-5

15

Редактор А.Долинич Заказ 348/28

Составитель Г.Лошкарева

ТехредМ.Ходанич Корректор М.Пожо

Тираж 500Подписное

ВНИИПИ Государственного коьштета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Риг.З