Министерство образования и науки Республики Казахстан
Семипалатинский Государственный Университет
имени Шакарима
Методические указания к лабораторной работе
«Оборудование для приема и хранения жидкостей в биотехнологии»
по дисциплине «Технологическое оборудование биотехнологии»
для студентов биотехнологов
Разработал: к. т. н. доцент Еренгалиев А. Е.
Семей, 2012
Цель работы: изучение оборудования для доставки, приема и хранения жидкостей в биотехнологии.
Оборудование для доставки жидких продуктов
Для доставки жидкого сырья и продуктов используются:
цистерны (автомобильные, железнодорожные и устанавливаемые на водном транспорте);
Рис.1 а) Автоцистерна; б) Железнодорожная цистерна
Из всех средств доставки автомобильные цистерны получили наибольшее распространение.
Внешне снаружи они выглядят как одна цельная емкость, однако, на самом деле они состоит из нескольких закрывающихся емкостей (обычно 2-3).
Емкости устанавливаются на базе грузовых машин, а также прицепах и полуприцепах. Форма емкостей малой вместимости – до 3000 л – обычно цилиндрическая.
Емкости большой вместимости имеют эллиптическую форму. Такая форма обеспечивает большую устойчивость машины, особенно на поворотах.
Максимальная вместимость автомобильных цистерн до 30000 л.
Заполнение цистерн производится:
либо посредством создания вакуума;
либо посредством специальных насосов.
Вакуум может создаваться, прежде всего:
за счет работы двигателя автомобиля.
Воздух поступает в карбюратор двигателя и используется для создания горючей смеси, в результате чего в емкости создается вакуум.
Во втором варианте в систему создания вакуума входит:
- воздушный насос и воздухопровод.
В третьем варианте вакуум может создаваться за счет работы:
воздушного тормозного компрессора автомобиля.
При любом варианте создания вакуума на воздухопроводе размещены:
натяжные муфтовые краны;
предохранительные клапаны, предупреждающие превышение в емкостях вакуума не более 50000 Па (атмосферное давление –101325 Па), во избежание деформации емкости внутрь;
заборники в горловинах люков и мановакуумметры
обратные клапаны, служащие для предотвращения засасывания выхлопных газов от работающего двигателя в емкости с жидкостью;
При заполнении цистерны с помощью насоса, он приводится в действие либо от двигателя автомобиля, либо от включения насоса в электросеть. Опорожнение цистерны на заводе производится:
либо самотеком,
либо под воздействием сжатого воздуха поступающего от компрессора.
Уровень жидкости в цистерне устанавливается контактным сигнальным устройством поплавкового типа.
Когда цистерна заполнится, поплавок устройства, всплывая, замыкает контакт. В результате в кабине водителя зажигается сигнальная лампа и включается звуковой сигнал.
Цистерны, как правило, снабжаются слоем теплоизоляции. Цель установки её – предотвратить жидкость от переохлаждения и замерзания зимой, а также перегрева летом.
В автомобильных цистернах и цистернах водного транспорта теплоизоляция изготавливается:
из мипоры (микропористой резины):
алюминиевой фольги и пенопласта;
полистирола и др.
Сама же конструкция цистерны выглядит следующим образом:
емкость эллиптической либо цилиндрической формы, выполненная из алюминия ( = 6-10 мм), или нержавеющей стали;
далее следует слой теплоизоляции, толщина которой зависит от вида цистерны ( = 40 - 50 мм – для автомобильных и водного транспорта, = до 200 мм – железнодорожных)
снаружи емкость поддерживается силовым каркасом из толстых досок;
поверх теплоизоляции и каркаса следует слой гидроизоляции из рубероида
далее, обшивка стянута проволокой и обшита листовым железом;
сверху цистерны располагается люк для санитарной чистки и мойки, а также сливные устройства.
Рис.2. Катер для доставки жидкости
Иногда цистерны снабжаются устройствами для отбора проб, дистанционными термометрами и приборами для определения рН (кислотности). В некоторых случаях цистерны комплектуются также объемными счетчиками жидкости.
Цистерны водного транспорта в обязательном порядке комплектуются мешалками пропеллерного типа. Необходимость перемешивания обуславливается тем, что при плавном движении судна по воде неоднородная жидкость, находясь в состоянии относительного покоя, способна отстаиваться.
Оборудование для хранения жидкостей.
После доставки жидкого сырья на заводы оно перекачивается в емкости хранения. Такие емкости называют резервуарами для хранения.
Оборудование для доставки, приемки и хранения пищевых жидкостей изготавливают из материалов, в минимальной степени воздействующих на сырье:
чаще всего нержавеющей стали Х18Н9Т;
пищевого алюминия;
черной луженой (т.е. покрытой пищевым оловом) стали;
пластических масс (пока еще очень редко).
Длительность хранения – относительное понятие. Ряд жидких продуктов может храниться кратковременно (до суток) другие же можно хранить действительно долго (недели, месяцы).
Конструктивные особенности резервуаров длительного хранения
Длительному хранению в биотехнологии подвергаются:
жидкие парафины, свекловичная меласса, метанол, этанол;
ацетон и др. сырье.
Резервуары длительного хранения это, как правило, резервуары большой емкости от 100 до 10000 м3.
Форма емкости – в основном, вертикальная цилиндрическая с соотношением диаметра к высоте D/H = (1,0 ÷ 2,0).
Для перемешивания жидкости, т.е. придания ей однородности резервуары снабжаются:
либо переливными трубами, расположенными внутри емкости на разных уровнях;
либо гомогенизирующими системами, расположенными вне емкости.
Для емкостей большой вместимости (70, тыс. л и более) перемешивание может, осуществляется воздухом, если это не оказывает воздействие на саму жидкость, однако воздух в этом случае:
перед подачей в резервуар, подвергается очистке от пыли на покрытых висциновым маслом лабиринтных фильтрах.
|
Резервуары снабжаются соответствующими средствами контроля и арматурой (штуцерами или патрубками):
для подачи жидкости и сжатого воздуха в емкость;
установки манометра контроля давления;
установки предохранительного клапана для стравливания избыточного давления;
установки указателя уровня жидкости в емкости;
спуска остатка жидкости из емкости;
трубой передавливания, люками и воздушником;
а также подогревателями, внутрь которых подается пар.
Диаметр данного резервуара составляет 22,8 м, высота – 12 м. В верхней части резервуара устроена кровля с перилами, ограждением штуцерами и воздушником. Сбоку установлена лестница для обслуживания. Переливные трубы установлены внутри резервуара на разных уровнях. У днища резервуара смонтирован штуцер для слива остатков жидкого сырья и трубчатый подогреватель, куда подается пар.
Слив жидкости из резервуара производится:
либо самотеком;
либо вытеснением, сжатым воздухом или инертным газом при давлении от 0,3 – 1,6 МПа.
Для охлаждения жидкости емкости могут снабжаться устройствами для охлаждения, размещенными внутри (змеевик) или снаружи (пластинчатый охладитель).