7. Обладнання для проведення сорбційних процесів

У багатьох галузях харчових виробництв отримуються і використовуються газоподібні продукти, що являють собою однорідні газові суміші. З таких сумішей часто доводиться виділяти який-небудь продукту чистому вигляді або відділяти із суміші компоненти.

Процес поглинання певним тілом газів, пари або розчинених речовин з навколишнього середовища називається сорбцією. Окремими випадками сорбції, що застосовуються в харчовій промисловості, є процеси абсорбції і адсорбції.

Абсорбція - це процес поглинання речовини, що супроводжується дифузією її з поверхні в глибину тіла і утворенням розчину. Поглинаючою речовиною у цьому процесі є рідина, що зветься абсорбентом. Прикладом абсорбції може бути поглинання сірчаного газу водою з утворенням розчину сірчаної кислоти. Цей процес застосовується в цукровій промисловості та при виробництві кукурузного крохмалю.

Адсорбція - це процес поглинання поверхнею твердого тіла окремого компонента з суміші газу або рідини. У цьому випадку поглинаюча речовина зветься адсорбентом і повинна мати занадто велику поверхню поглинання. Як адсорбент застосовується спеціально приготовлене дерев'яне, кам'яне або кісткове вугілля, силікагель, глинозем та інші речовини. У харчовій промисловості адсорбція застосовується для очищення водноспиртових розчинів і для обезбарвлення паток та цукрових розчинів.

Абсорбція

Рушійною силою процесу абсорбції є різниця концентрацій речовин, що поглинаються в газі і в розчині. Для з'ясування цього процесу розглянемо газову суміш, що включає два компоненти А і Б, і адсорбент, який легко поглинає компонент А і не поглинає компонента Б. Якщо таку суміш привести в контакт з абсорбентом, то компонент А буде увібраний і газова суміш розділиться на складові частини шляхом виділення компоненту А з отриманого розчину.

Практичні дослідження показують, що кількість абсорбованої речовини прямо пропорціональна поверхні контакту фаз, тому абсорбційні апарати повинні мати розгалужену поверхню контактування компонентів. Для цього необхідне постійне оновлення поверхні контакту між рідкою і газовою фазами.

Контакт між рідиною і газом утворюється такими методами:

-пропусканням газу над поверхнею рідини;

-проходженням газу через башню з насадкою, яка зрошується рідиною, що покриває насадку у вигляді тоненької плівки;

-пропусканням дрібних пузирків газу через шар рідини;

-пропусканням газу через простір, заповнений розпиленою рідиною.

Конструкції абсорберів

За конструкцією абсорбери діляться на: плівкові, поверхневі, барботажні, з киплячим шаром і механічні.

Насадкові абсорбери отримали широке розповсюдження у промисловості і відрізняються простотою конструкції та досить високою ефективністю.

На рис.8.33 показаний насадковий абсорбер, що зібраний з окремих царг 1, між якими розміщені решітки 2. На решітки вкладається насадка 3, що має вигляд кілець або фасонних керамічних елементів.

Газ підводиться в абсорбер через нижній штуцер 4 дещо вище від днища для запобігання попадання рідини у трубопровід. Поглинаюча рідина підводиться зверху через штуцер 5 і, зрошуючи насадки, стікає в нижню частину колони. Очищений газ виходить через штуцер 6.

Абсорбційні колони з псевдозріджувальним шаром. Такі установки дозволяють значно інтенсифікувати процес абсорбції і зменшити габаритні розміри колони. На рис.8.34 подана конструктивна схема абсорбера з псевдо­зріджувальним шаром насадки. У цьому абсорбері на колосниковій решітці знаходиться шар куль. У верхній частині колони встановлена решітка для обмеження підйому куль. Зріджувальним агентом служить газ або пара, що піднімається в апараті. Псевдо-зріджена насадка сприяє турбулізації газового або рідинного потоку і обновленню поверхні контакту фаз. Насадка виготовляється у вигляді суцільних або порожнистих куль діаметром від 7 до 75 мм. Матеріалом для виготовлення береться поліетилен, фторопласт, скло, гума або сталь.

Густина матеріалу куль не повинна перевищувати густини рідини, що подається в колону.

У переточних колонах при відстані між решітками 500мм висота шару куль приймається 100-200мм.

К олони із псевдозріджувальним шаром насадки мають високий к.к.д. і можуть використовуватись не тільки для проведення процесу абсорбції, але і для ректифікації.