Способ осветления жидкости и установка для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A23L2/30 

Изобретение касается способа осветления жидкостей, в частности, сока-сырца из овощей, ягод, винограда и т.п. путем ультра- или микрофильтрации.

Целью изобретения является повышение выхода продукта при осуществлении процесса вышеуказанного типа.

Поставленная цель достигается в соответствии с изобретением за счет того, что повышают содержание твердых веществ (ретентэта) в удерживаемой субстанции посредством повышения концентрации в течение времени разгона и после достижения максимальной фильтрационной мощности поддерживается на постоянном уровне.

При этом сначала уменьшающаяся, а затем вновь увеличивающаяся при дальнейшем повышении доли содержания твердых веществ фильтрационная мощность может поддерживаться на уровне значительно выше исходной величины.

Для определения доли содержания твердого вещества и для регулирования состояния удерживаемой субстанции ретен- тат подвергают циркулированию, при котором осуществляют измерение доли содержания твердого вещества или другой, зависимой от доли содержания твердого вещества величины, и величину измерения используют для регулирования количества

00

ю о ю

&

го

со

отводимого ретентата или количества подводимого свежего сока,

По другому варианту выполнения изобретения производят измерение количества отводимой проходящей субстанции или измеряют фильтрационную мощность и регулируют количество отводимой части удерживаемой субстанции (ретентата) или количество подводимого сырцового сока в зависимости от величины измерения. Измерение доли твердых веществ можно при этом производить, потому что уровень ретентата в значительной степени зависит также от фильтрационной мощности.

Другой предпочтительный пример выполнения изобретения предусматривает для регулирования уровня остатка измерение как доли твердых веществ или другую, зависящую от доли твердых веществ величину удерживаемой субстанции (остатка), так и количество отводимой проходящей субстанции или фильтрационную мощность, причем заданная величина доли содержания твердого вещества определяется посредством максимальной величины фильтрационной мощности, которая может быть достигнута в начале процесса. Регулирование состояния удерживаемой субстанции осуществляется при этом в зависимости от доли содержания твердого вещества, заданное значение которой не является, однако, заданным в качестве определенной опытным путем величины, а определяется посредством текущего измерения фильтрационной мощности.

Чтобы достичь в течение разгона максимально высокой концентрации доли твердых веществ в остатке за максимально короткое время, удерживаемую субстанцию (остаток) приводят в циркулирование. В течение разгона подводят только часть конечного проходящего количества сырцового сока в циркуляционный контур удерживаемой субстанции (остатка) лишь после достижения заданной величины доли твердых веществ.

Установка для осуществления способа согласно изобретению включает резервуар для партии материала и ультра- или микрофильтрационное устройство, циркуляционный контур для ретентата с циркуляционным насосом, причем резервуар для партии материала через линию подвода сырцового сока с подающим насосом соединен с циркуляционным контуром для ретентата.

Новым в установке является то, что установка содержит измерительное устройство для измерения доли твердых веществ, которое установлено в линиях контура циркуляции ретентата и которое через измерительную линию соединено, для регулирования остатка, с регулирующим устройстзом. Установка предпочтительно снабжена измерительным устройством для измерения

фильтрационной мощности, которое установлено в линии для отвода проходящей субстанции и соединено через измерительную линию с регулирующим устройством. Предпочтительно, на линии для слива

удерживаемой субстанции установлен регулировочный вентиль, соединенный с регулирующим устройством.

Кроме того, регулирующий вентиль может быть желательно установлен на линии

5 подвода свежего сока в резервуар, и соединен через управляющую линию с регулирующим устройством.

Достигаемые с помощью изобретения преимущества заключаются в том, что за

0 счет поддержания доли содержания твердого вещества в удерживаемой субстанции на определенной постоянной величине достигаются весьма высокие величины фильтрационной мощности. Количество

5 фильтрационных модулей может быть уменьшено, так как экономия фильтрационной поверхности составляет около 50%. Это позволяет использовать ультра- и микрофильтрационные установки с высокой про0 изводительностью при незначительной потребной площади и уменьшенных расходах. За счет этого достигается высокая рен- табельность установки. Потери фильтрационной мощности при разгонетак5

же являются существенно меньшими по

сравнению с обычными способами, так как при использовании малого количества удерживаемой субстанции в течение непродолжительного времени осуществляется разгон

0 до высокого коэффициента концентрации. Циркуляционный объем является относительно малым и возможно использование линий с малой длиной. Потери давления и энергии также являются незначительными.

5 На фиг. 1 схематически показана соответствующая изобретению установка с долей содержания твердого вещества в качестве величины измерения и количеством отводимой удерживаемой субстанции в

0 качестве регулировочной величины.

На фиг. 2 - другая форма исполнения соответствующей изобретению установки с долей содержания твердого вещества в качестве величины измерения и количеством

5 подводимого свежего сока в качестве регулировочной величины.

На фиг. 3 - следующая форма исполнения соответствующей изобретению установки к количествам отводимой проходящей субстанции (фильтрационная

мощность) в качестве величины измерения и количеством отводимой удерживаемой субстанции в качестве регулировочной величины.

Установка по фиг. 1 состоит из ультра- или микрофильтрационной установки 1 с контуром циркуляции удерживаемой субстанции, который образован подводящей линией 2, расположенной на стороне удерживаемой субстанции фильтрующей поверхностью 3 и отводящей линией 4. На стороне проходящей субстанции ультра- или миркофильтрационной установки 1 прошедший фильтрацию осветленный сок отводится через линию 5 для отвода проходящей субстанции. К контуру циркуляции удерживаемой субстанции от резервуара 6 партии материала через линию 7 подводится подлежащий фильтрации сырцовой сок. В линии 7 предусмотрен подающий насос 8, а в подводящей линии 2 контура циркуляции удерживаемой субстанции - циркуляционный насос 9. От отводящей линии 4 ответвляется линия 10 для отвода удерживаемой субстанции, которая ведет к неизображенному сборному резервуару для удерживаемой субстанции. В подводящей линии 2 контура циркуляции удерживаемой субстанции расположено измерительное устройство 11, с помощью которого осуществляется измерение доли содержания твердого вещества в удерживаемой суб- станции. Определенная величина измерения постоянно передается по измерительной линии 12 к регулирующему устройству 13. От регулирующего устройства 13 управляющая линия 14 ведет к регулирующему вентилю 15, который расположен в линии 10 для отвода удерживаемой субстанции.

В резервуар 6 партии материала первоначально вводится лишь незначительное количество подлежащего фильтрации сырцового сока. Сырцовый сок поступает через линию 7 в контур циркуляции удерживаемой субстанции и направляется с помощью циркуляционного насоса 9 с часто повторяющимся циклом циркуляции мимо фильтрующей поверхности 3, которая отделяет осветленный сок от сырцового сока. С возрастанием концентрации удерживаемой субстанции фильтрационная мощность уменьшается сначала до половины исходной величины и вновь возрастает при следу- ющем увеличении доли содержания твердого вещества до величины, которая лежит существенно выше исходной величины. Это установленное опытным путем, существенное улучшение фильтрационной мощности следует объяснять тем, что повышении

концентрации доли содержания твердого вещества в удерживаемой субстанции изменяется характеристика потока. Предполагается, что начиная с определенной

концентрации твердого вещества поток изменяется от вида потока с ньютоновой характеристикой к виду блокового потока. Граничный слой потока в области стенки фильтра существенно увеличивается в ско0 рости и его толщина существенно уменьшается. При помощи этого эффекта свежая удерживаемая субстанция поступает к фильтрационной поверхности существенно быстрее и обуславливает улучшенную чист5 ку фильтрационного слоя с помощью доли твердого вещества в удерживаемой субстанции. В результате этого предотвращаются дальнейшие отложения, которые могут обусловить снижение фильтрационной

0 мощности.

Если, однако, доля содержания твердого вещества в удерживаемой субстанции продолжает увеличиваться, то в этом случае достигается лишь незначительное дальней5 шее увеличение фильтрационной мощности, а при дальнейшем увеличении доли содержания твердого вещества циркуляция прерывается вследствие слишком высокой доли содержания твердого вещества. Опре0 деленная опытным путем величина доли содержания твердого вещества, при которой фильтрационная мощность достигает своего максимума, составляет в сухом состоянии, без растворимых в воде частиц,

5 приблизительно 5% для яблочных соков. Эта или зависимая от нее величина задается в качестве заданной величины для регулирующего устройства 13. С помощью измерительного устройства 11 осуществляется

0 определение состояния удерживаемой субстанции или доли содержания твердого вещества в удерживаемой субстанции и величина измерения передается через измерительную линию 12 далее и сравнивает5 ся с заданным значением в регулирующем устройстве 13. В случае регистрации совпадения осуществляется отпирание регулирующего вентиля 15 через управляющую линию 14 и определенное количество удер0 живаемой субстанции отводится через линию 10 для отвода удерживаемой субстанции из контура циркуляции удерживаемой субстанции. Одновременно с отпиранием регулирующего вентиля 15

5 остальная часть количества партии сырцового сока вводится в резервуар бис помощью подающего насоса 8 подводится в качестве свежего сока к контуру циркуляции удерживаемой субстанции. Посредством дальнейшего регулирования количества отводимой удерживаемой субстанции заданная величина доли содержания твердого вещества и, следовательно, максимальная фильтрационная мощность поддерживаются на постоянной величине.

Вследствие незначительного выходного количества сырцового сока в начале способа обеспечивается возможность достижения в течение кратчайшего времени соответствующей заданной величины доли содержания твердого вещества концентрации удерживаемой субстанции и, следовательно, максимальной мощности фильтрации. Этот промежуток времени может составлять в зависимости от величин различны влияющих факторов приблизительно от 8 до 20 мин.

Вместо измерения доли содержания твердого вещества с помощью измерительного устройства 11 может осуществляться измерение другой, зависимой от доли содержания твердого вещества величины, например, мутности, вязкости, удельной плотности, давления, температуры или профиля потока удерживаемой субстанции. При этом для определения состояния удерживаемой субстанции могут использоваться также несколько величин измерения.

Следующий пример исполнения изобретения изображен на фиг. 2. При этом количество перемешанной удерживаемой субстанции является более значительным по сравнению с исполнением по фиг. 1. За счет этого обеспечивается возможность достижения более инерционной цепи регули- рования. Регулирование состояния удерживаемой субстанции или поддержание доли содержания твердого вещества на постоянном уровне осуществляется в случае этой формы исполнения не посредством количества отводимой удерживаемой субстанции, а посредством количества подводимого свежего сока. От регулирующего устройства 13 управляющая линия 16 проходит к регулирующему вентилю 17, который расположен в линии 18 для подвода свежего сока. Линия 18 для подвода свежего сока, в которой расположен подающий насос 19, проходит от резервуара 20 со свежим соком к резервуару 6 партии материала. При нача- ле процесса, аналогично случаю исполнения по фиг. 1, доля содержания твердого вещества в удерживаемой субстанции резко возрастает и измеряется с помощью измерительного устройства 11 в контуре 2,3,4 циркуляции удерживаемой субстанции. Одновременно с помощью следующего, распо- ложенного в линии 5 для отвода проходящей субстанции измерительного устройства 21 осуществляется измерение

объемного потока проходящей субстанции, который соответствует фильтрационной мощности. Величина измерения передается через измерительную линию 22 к регулирующему устройству 13. Регулирование доли содержания твердого вещества осуществляется, таким образом, не с помощью заданной, полученной опытным путем величины аналогично исполнению по фиг. 1, а с помощью наблюдения за характеристикой фильтрационной мощности в начале процесса. Как только будет достигнута максимально возможная фильтрационная мощность или начнется снижение фильтрационной мощности, достигнутая к этому моменту времени доля содержания твердого вещества в удерживаемой субстанции поддерживается на постоянной величине. С этой целью регулирующее устройство 13 через управляющую линию 16 отпирает регулирующий вентиль 17, в результате чего свежий сок может поступать от резервуара 20 в резервуар б партии материала и оттуда по линии 7 в контур 2,3,4 циркуляции. Поддержание доли содержания твердого вещества на постоянной величине в течение всей длительности процесса осуществляется в данном случае вновь с помощью измери- тспьного устройства 11, которое осуществляет текущую передачу измеренной доли содержания твердого вещества к регулирующему устройству 13.

Возможен, однако, также и тот случай, когда регулирование доли содержания твердого вещества в удерживаемой субстанции осуществляется непосредственно на основании фильтрационной мощности, которая в широкой мере зависит от состояния удерживаемой субстанции, без измерения доли содержания твердого вещества. Как показано на фиг. 3, измерительное устройство 11 в контуре циркуляции 2,3,4 удерживаемой субстанции при этом отпадает. Измерительное устройство 21, которое расположено в линии 5 для отвода проходящей субстанции, осуществляет постоянное измерение фильтрационной мощности с самого начального момента и величина измерения через измерительную линию 22 вводится в регулирующее устройство 13. К началу процесса установка разгоняется до повышенной величины фильтрационной мощности. Как только будет достигнута максимально возможная фильтрационная мощность или начнется снижение фильтрационной мощности, через управляющую линию 14 осуществляется отпирание регулирующего вентиля 15 и фильтрационная мощность или доля содержания твердого вещества в удерживаемой субстанции поддерживаются в течение всей длительности процесса на постоянной величине посредством регулируемого отвода удерживаемой субстанции, Вместо отвода удерживаемой субстанции регулирование может осуществляться так- же посредством подвода свежего сока, как это показано в примере исполнения по фиг. 2.

Формула изобретения

1.Способ осветления жидкости, пред- почтительно сырцового сока из овощей, винограда, ягод или других фруктов и овощей путем ультра-или микрофильтрации, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода, повышают содержание твердых ве- ществ (ретентата) в удерживаемой субстанции посредством повышения концентрации

в течение времени разгона и по достижении максимальной фильтрационной мощности поддерживают на постоянном уровне.

2.Способ поп. 1,отличающийся тем, что в цепи циркуляции удерживаемой субстанции осуществляют измерение доли твердых веществ или другой, зависимой от доли твердых веществ величины, и регули- руют количество отвода удерживаемой субстанции или подвода свежего сока в зависимости от измеренной величины.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что измеряют количество отводимой проходящей субстанции или фильтрационной мощности и регулируют количество отводимой задерживаемой субстанции или количество подводимого свежего сока в зависимости от измеренных величин.

4.Способ по пп. 1-3, отличающий- с я тем, что измеряют как долю содержания твердых веществ или другой зависимой от доли твердых веществ величины, так и количество отводимой проходящей субстанции или фильтрационной мощности, причем заданную величину доли содержания твердых веществ определяют на основании максимально возникающей в начале процесса величины фильтрационной мощности.

5.Способ по пп. 1-4, отличающий- с я тем, что в течение времени разгона процесса используют часть количества удерживаемой субстанции и по достижении заданной величины доли содержания твердых веществ подводят остальную часть удерживаемой субстанции к контуру циркуляции этой субстанции.

6.Установка для осветления жидкости, содержащая резервуар для партии материала, ультра- или микрофильтрационную установку, циркуляционный контур удерживаемой субстанции с циркуляционным насосом, соединенный с резервуаром для партии материала через линию подвода сырцового сока с подающим насосом, и линию для отвода проходящей субстанции, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода, она снабжена измерительным устройством доли содержания твердых веществ, установленным в линии контура циркуляции удерживаемой субстанции и соединенным через измерительную линию с регулирующим устройством, служащим для регулирования уровня.

7.Установка поп. 6, отличающая- с я тем, что она снабжена измерительным устройством, служащим для измерения фильтрационной мощности, установленным в линии для отвода проходящей субстанции и соединенным через измерительную линию с регулирующим устройством.

8.Установка по пп. 6-7, отличающаяся тем, что она снабжена регулировочным вентилем, расположенным на линии для слива удерживаемой субстанции и соединенным с регулирующим устройством.

9.Установка по пп. 6-7, отличающаяся тем, что она снабжена регулирующим вентилем, установленным на линии подвода свежего сока в резервуар, соединенным через управляющую линию с регулирующим устройством.

Ю/5

Использование: в способах осветления жидкости, в частности сока-сырца из овощей, ягод, винограда и т.п. путем ультра-или микрофильтрации. В течение времени разгона осуществляется быстрое повышение доли содержания твердого вещества в контуре (2,3,4) циркуляции удерживаемой субстанции ультра- или микрофильтрационной установки (1). С повышением доли содержания твердого вещества фильтрационная мощность сначала значительно уменьшается, а затем вновь увеличивается до величи- ны, которая лежит выше исходной величины. При достижении максимально возможной величины фильтрационной мощности доля содержания твердого вещества и, следовательно, фильтрационная мощность поддерживаются на постоянной величине посредством регулирования количества отводимой удерживаемой субстанции или количества подводимого свежего сока. За счет этого может быть существенно улучшена фильтрационная мощность. 2 с.п. 7 з.п. ф-лы. 3 ил. СП

Ю

Фиг.З