Способ разрушения пены Советский патент 1982 года по МПК B01D19/02 

Изобретение относится к способам разрушения обильно образукзщихся устойчивых 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 перепа да давления и пристенного трения 1 Однако этот способ разрушения пе ны не позволяет разрушить пену, он не применим на больших по объему те нологических аппаратах, низкоэффект вен при образовании большого объема вязкой пены с прочными газовыми пузырьками, например, при образовании биологических пенопродуктов в резул тате электрофлотации. Кроме того, происходит забивание перфорации барабана, окисление жидкой и твердой фаз пенопродукта, а также некоторый унос мельчайших частиц, что загрязняет атмосферу. Этот способ совершенно не пригоден при разрушении бе ковых пен, так как они обладают большой вязкостью. 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 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 газа 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 разрушения пены в двух этапах с выдержкой 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 разрушению пены, так как происходит пол ная дегазация. Выдержка пены между этапами связана со снижением поверхкостного натяжения пузырьков газа и частичного движения состояния равновесия трехкомпонентной системы - жид 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 н первом этапе обработки и затрудняет процесс дегазации пены из-за.возникновения обратного процесса - газонасыще ни я, Обработку на 1-ом этапе ведут при 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 соетавляет 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. 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 коэффи циантом трения, объемная концентраци которых составляет 0,2-0,4, вращающимисй с частотой до SO с при индук ции магнитного поля 0,1-0,15 Тл, Затем жидкую часть пенного продукта на третьем этапе подвергают дополнитель ной 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. 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, тур булентность, агрегатирование и распа 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. Газовые пузырьки охлопываются и удаляются в атлюсферу. Оставшиеся твердая и жидкая фазы образуют вязкую суспензию, которую разделяют на фазы. Твердая фаза влажностью до 30% применяется в |:;алькейшем 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 разбавлении густых осадков перед флотацией. Принципиальное отличие предлагаемого способа разрушения пены от известных заключется в том, что процесс гашения и дегазации 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, высокоэкономичен и дает возможность сохранить первоначальные качества твердой и жидкой фаз.; Толщина пены выбрана в пределах 0,2-2,0 м из следующих соображений: при толщине пены менее 0,2м 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-за 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 суспензии, 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 результате разделения винных дрожжей от вина путем электрофлотации на мембранном аппарате при 200С 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. Ферромаг(Нитные частицы зоны разрушения пены разделяются от зоны 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 газовьох 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 стеклоэмалью толщиной 0,0002 м, объемная концентрация которых составляет 0,3 частицы, вращаются со скоростью 50 с при индукции магнитного поля 0,12 Тл. В результате 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 фаз 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, жидка фаза на третьем этапе подвергается дополнительно обработке ферромагнитными 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

0 и без газовых пузырьков. Кроме того, хаотическое движение магкитотвердых частиц в Ш зоне очищает перфорацию от дрожжевых клеток, предохраняя ее забивание своими беспорядочными, ха5отическими ударами по перфорации.

Данный способ разрушения пены позволяет по сравнению с известными (х:,;мическими, механическими, комбк;-;ирс-ванными) снизить расход потребляемой мощности от 3 до 10 раз, повьгсить

0 эффективность разрушения пекы от 20 до 80% и получить тверл то фазу с бо-лее низким содержанием влаги.

Использование предлагаемого способа разрушения пены обеспечивает по

5 сравнению с известными следующие преимущества: возможность получения разделенных фаз разрушенной пены без изменения качества и количества, т.е. исключается окисление твердой и жид0кой фаз, а также унос мельчайших часгиц твердой фазы в атмосферу; возг.южность создания безотходной технологии переработки продуктов за счет дальнейшего применения твердой фазы,

5 а также многократного использования жидкой фазы; извлечение дополнительного количества жидкой фазы из твеодой и тем самым, снижение энергозатрат при дальнейшей переработке твер0дой фазы; получение продуктов повышенного качества по сравнению с исходными; снижение, а в большинстве случаев исключение применения химических реагентов-пеногасителей, элек5троэнергии при разрушении пены, ускорение процесса разрушения пены в 5-10 раз по сравнению с известными способами.

Данные, полученные в результате сравнительных опытов сведены в таб0лицу.

Химический: олеиновая кислота

талловое

масло

силиконовая

жидкость

ПГЖ-891 еханический:

25-47 с

вращающееся

лопайтное

25-47 с

устройство льтразвуковой 8-15 кГц

омбинированный: полый ротор с лопастями, заполненный телами непраИвильной формы

- ,, 50 с,

редлагаемый 0,1 м/ч 50 с в способ разв случае случае рушения пены примене- применения инерт-ния фикного газа сированных частиц

Формула изобретения Способ разрушения пены, включающий разделение ее на состоящие компоненты и их удаление, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса, разделение осуществляют в слое магнитотвердых частиц, помещенных в переменное электромагнитное поле причем удаление газа ведут путем отсасывания одновременно с разделением.

,

70 Да

50-60

55-65 62 Нет 65 Да

50-55

2,8-3,0

70-80

40 Да

Пенопро-10-20

80 Да дукт из - дрожжей

35 Да

70-85 30 Нет 100 или 35 м/час,

Источники информации, принятые во йнимание при экспертизе

1. Хавский Н,И., Шайхутдинов А.З., Ибрагимов Р.И., Брещицкий А.А. Разрушение флотационной пены с помощью роторно-пульсационных гидродинамических аппаратов. В сб. Московского инПрименение

ститута стали и сплавов

ультразвука в металлургических процесМ., Металлургия, 1972.

сах