Устройство для коагуляции белка Советский патент 1982 года по МПК A23J1/04 

( УСТРОЙСТВО для КОАГУЛЯЦИИ БЕЛКА

1

Изобретение относится к устройствам для коагуляции и отделения белка, содержащегося в жидких средах, и может быть использовано в пищевой промышленности, в рыбной промышленности при обработке морепродуктов, а также в тех случаях, когда необходимо извлечение с целью утилизации относительно небольших количеств белка, содержащегося в сточных водах различных производств.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для коагуляции белка, содержащее корпус цилиндрической формы с патрубками для подвода белоксодержащей жидкости и отвода бульона и белка, коаксиально расположенные электроды, один из которых представляет собой пружину, укрепленную с возможностью осевого поджатия, и накопитель белка, выполненный в виде диэлектрического наполнителя, размещенного между электродами И 1.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая эффективность коагуляции белка, особенно при полидисперсных частицах белка в широком диапазоне их размеров, что имеет место в реальных белоксодержащих жидкостях, например в сточных водах произёодств.

Недостаточная эффективность коагуляции объясняется тем, что накопи10тель белка выполнен из моноволокон, имеющих постоянную толщину, что. исключает возможность создания между волокнами зон с большим и меньшим рг.змером щелей при условии их плот1.5 ной упаковки.

Этот недостаток не позволяет дифференцированно извлекать вначале 20 более крупные частицы белка, а это снижает эффективность извлечения наиболее мелких частиц и в результате - эффективность работы устройства в целом. К недостаткам известного устройства относится также недостаточно высокая эффективность выгрузки белк из накопителя. Этот недостаток обус ловлен тем, что накопитель выполнен из натянутых нитей, закрепленны в корпусе. При выгрузке белка такая конструкция не позволяет до необходимых размеров увеличить щели между нитями, особенно в местах их крепления. Кроме того, жесткое закрепле ние вЬлокон снижает эффективность использования взаимного трения ослабленных нитей одна о другую в цик ле выгрузки белка. Недостаточно качественная выгруз ка снижает эффективность последующего рабочего цикле устройства. Целью изобретения является повышение эффективности процесса коагул ции путем дифференцированного извле чения частиц белка и улучшения усло вий выгрузки последнего. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для коагуляци белка, содержащем корпус цилиндрической формы с патрубками для подвода белоксодержащей жидкости и отвода бульона и белка, коаксиально расположенные электроды, один из которых представляет собой пружину, репленную с возможностью осевого поджатия, и накопитель белка, выполненный в виде диэлектрического наполнителя размещенного между электродами, корпус имеет V-образную форму, в месте изгиба его установлен съемный сетчатый патрон, а диэлектрический наполнитель состоит из двух частей, расположенных в соответствующих ветвях корпуса, при этом одна часть наполнителя образована полидисперсным зернистым плавающим материалом, а другая - монодисперсным зернистым плавающим материалом. На фиг, 1 изображена схема устрой ства для коагуляции белка, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1 с изображением характерного вида силовых линий электрического поля и степени его неоднородности; на фиг, 3 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. k схема сгущения силовых линий между зернами загрузки. Устройство для коагуляции белка сострит из корпуса 1 из диэлектричес кого материала, шйполненного в виде трубы V-обравной формы, подвижных крышек 2 с уплотнительными кольцами 3 патрубков с клапаном k для подвода белоксодержащей жидкости и с клапаном 5 для отвода бульона. В месте изгиба корпуса установлен цилиндрический стакан 6 со съемным сетчатым патроном 7 и патрубком с клапаном 8 для отвода белка. Сетчатый патрон в цикле белка служит дренажным устройством и одновременно разделяет корпус на две ветви 9 и 10, В ветвях корпуса размещен диэлектрический наполнитель для накопления белка, причем в ветви 9 наполнитель образован полидисперсным зернистым плавающим материалом 11 (с удельным весом меньше единицы), например вспененным полистиролом, а в ветви 10 - монодисперсным зернистым плавающим материалом 12, например, полистиролом невспененным с размером зерен 0,1-1,0 мм. В ветвях 9 и 10 корпуса размещены пружинные электроды 13, а по оси пружин расположен центральный электрод Т, выполненный в виде струны. Электрод 14 может быть выполнен в виде пружины. Электроды соединены с источником постоянного или переменного тока. Для отвода газов предусмотрены патрубки с клапанами 15. Для ограничения уровня плавающего наполнителя по высоте и предотвращения его выноса установлены сетки 16. Устройство работает следующим образом. Открываются клапаны 4 и 5, а клапан 8 закрывается, корпус заполняется исходной белоксодержащей жидкостью, наполнитель в ветвях 9 и 10 всплывает, причем в ветви 9 полидисперсный материал 11 самопроизвольно фракционируется по размерам зерен (вверху образуется слой более крупных зерен, а внизу - -мелких). В ветви 10 фракционирования практически не происходит из-за монодисперсности материала 12. Подается электропитание на элекроды 13 и И из расчета обеспечения напряженности поля в загрузке 50-80 В/см, а через клапан 4 проолжает подаваться исходная жидкость. оследовательно проходя через крупые и мелкие зерна полидисперсного аполнителя в ветви 9, а затем через онодисперсный наполнитель в ветви 0, белоксодержащая жидкость механически освобождается вначале от кру ных, а затем от мелких частиц белка При этом одновременно с механически отделением частиц белка идет процесс электрокоагуляции (укрупнение) и электрофильтрования (отделение) частиц белка под действием внешнего электрического поля. Сущность электрокоагуляции своди ся к действию на заряженные частицы белка сил диполь-дипольного взаимодействия, а электрофильтрования - к действию сил электрофореза (транспортирование частиц белка к электро дам) и диполофореза. Неоднородное электрическое поле образуется между электродами 13 и Н в объеме диэлектрического наполнителя где сило вые линии электрического поля сгущаются между зернами наполнителям образуют зоны локальной неоднородно ти поля (фиг. . На частицы белка, оказавшиеся вблизи этих зон неоднородности, действует диполофоретичес кая сила, направленная в сторону максимальной неоднородности, т.е. в зазоры между зернами. В результате под действием диполофореза в зазорах между зернами происходит извлечение, концентрирование коагуляции и задержание части белка, в том числе особо мелких (менее 10 см) и их равномерное ра пределение в объеме наполнителя. S Причем в ветви 10 размер зерен ма териала 12 значительно меньше, чем зерен материала 11, а следовательно, щели между зернами материала 12 уже и неоднородность поля в щели выше (на фиг. 3 силовые пинии поля 17 изображены более плотными, чем на фиг. 2). Благодаря большей неоднород ности поля в ветви 10, происходит окончательное отделение наиболее мелких частиц белка, которые не смог ли отфильтроваться в предыдущих слоях наполнителя. При необходимости регулирование эффективности процесса коагуляции белка производится посредством поджатия или ослабления пружинных электродов 13 и соответственно изменения h и напряженности поля в рабочем объеме (фиг. 1) с помощью завинчивания или отвинчивания подвиж ных крышек 2. Выгрузка белка из устройства производится следующим образом: отключается электропитание, открывается клапан 8 и промывочная жидкость дается одновременно сверху в ветви 9 и 10 через клапаны и 5 и скоагулированный белок вместе с промывочной жидкостью, например чистой водой, отводится из устройства через сетчатый патрон 7 и клапан 8. Причем размер, ячеек сетки в патроне 7 подбирается так, чтобы обеспечивался беспрепятственный проход частиц скоагули рованного белка при выгрузке, но не было выноса из устройства материала 11 и 12. Расход пробивочной жидкости должен обеспечивать условие псевдоожижения (растягивание) слоя наполнителя. Улучшение выгрузки белка в предлагаемом устройстве достигается благодаря исключению закрепления наполнителя в корпусе, Мто позволяет, при растягивании слоя, в несколько десятков раз увеличить расстояние I между зернами. Кроме того, так как ;загрузка выполнена зернистой и плавающей, максимально (эастянутый слой наполнителя с потоком промывочной жидкости деформируется и закручивается как в изогнутых частях V-образного корпуса, так и в спиральном канале между втулками пружин 13. Такой характер выгрузки способствует быстрому и эффективному вымыванию . из загрузки частиц скоагулированного белка. По окончании цикла выгрузки белка лапан 9 закрывается и устройство ереводится на рабочий цикл. Для подтверждения преимуществ редложенного решения были проведеы сравнительные лабораторные испыания модели предлагаемого и известого устройств. . В качестве зернистого диэлектрического наполнителя в предлагаемом стройстве использован полистирал марки пев производства объединения Пластполимер. Частицы товарой фракции имели размер зёрен ,1 - 1,0 мм. При диаметре /-образой трубы 50 мм и высоте наполнитепя 500 мм устройство обеспечивало, бработку 25 л/ч имитата белоксоержащей воды, содержащей около 5 об. рыбного белка. В фильтрате статочное содержание белка было енее О,1 о6.%.

При аналогичных габаритах и производительности остаточное содержание белка в известном устройстве не удавалось снизить меньше 0,20,5 об Д.

Опыты по выгрузке белка из накопителя также подтверждали преимущество предлагаемого устройства: полная выгрузка белка достигалась лишь через 3 - мин.

Таким образом, опыты подтвердили существенные преимущества предлагаемого устройства: повышение эффективности процесса коагуляции белка и улучшение его выгрузки.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства, например, только на одном рыбоперерабатывающем судне типа БМРТ составит 3 тыс. руб. в год, что достигается за счет дополнитель ного извлечения белка из сборных промывных вод и сокращения затрат на регенерацию устройства.

Формула изобретения

Устройство для коагуляции белка, содержащее корпус цилиндричесМ 527/8

кой формы с патрубками для подвода белоксодержащей жидкости и отвода бульона и белка, коаксиально расположенные электроды, один из которых 5 представляет собой пружину, и накопитель белка, выполненный в виде диэлектрического наполнителя, размещенного между электродами, о т л ич а ю щ е ее я тем, что, с целью

to повышения эффективности процесса коагуляции путем дифференцированного извлечения частиц белка и улучшения условий выгрузки последнего, корпус имеет V-образную форму, в месте

1$ изгиба его установлен съемный сетчатый .патрон, а диэлектрический наполнитель состоит из двух частей, расположенных в соответствующих ветвях корпуса, при этом одна часть наполнителя образована полидисперсным зернистым плавающим материалом, а другая - монодисперсным зернистым плавающим метёриалом. . Источники информации,

2S принятые во внимание при экспертизе

г I .1