Pivovarennaya_inzheneria_ / Глава 4

После выдавливания воздуха из полости для пермеата через штуцер 3 последний заг лушают, и снаружи капилляров создается избыточное давление Рн = 0,17 МПа, которое распределяется равномерно вдоль наружных стенок капилляров. Так как внутри ка пилляра избыточное давление отсутствует, т. е. Рв = 0, то перепад давления через стен ку капилляра ∆Р = Рн – Рв равен давлению снаружи капилляров Рн.

Заштрихованный участок на рис. 4.29, а представляет собой движущую силу про цесса этого способа мойки мембран, под действием которой промывная жидкость про сачивается через пористые стенки капилляров внутрь, смывая загрязнения с их внут ренних поверхностей.

Рис. 4.29. Способы промывки капилляров обратным током пермеата:

а — между циклами мембранного разделения; б — без остановки процесса мембранного разделе ния: 1, 4 — штуцеры для входа и выхода разделяемой смеси;

2 — штуцер для отвода пермеата; 3 — штуцер воздушник

Второй способ мойки капилляров осуществляют без остановки технологического процесса мембранного разделения. Он обусловлен следующими обстоятельствами.

Во первых, за счет гидравлического сопротивления аппарата на его входе и выходе создается перепад давлений. При длине капилляра 1 м он составляет примерно 0,1 МПа, т. е. если на входе в аппарат давление Рвх = 0,17 МПа, а на выходе — Рвых = 0,03 МПа, то среднее давление внутри капилляра будет составлять

Во вторых, толщина слоя загрязнений на внутренней поверхности капилляров не равномерна — она увеличивается в направлении движения потока вследствие измене ния физико химических свойств разделяемой среды, гидродинамических условий и движущей силы. Таким образом, вторая половина капилляра всегда более загрязнена по сравнению с первой.

236 ПИВОВАРЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

При применении второго способа промывается именно эта вторая половина мемб ранного канала, наиболее загрязненная, в то время как первая продолжает работать в режиме мембранного разделения.

Осуществляют этот способ следующим образом (рис. 4.29, б). Не останавливая технологический процесс, перекрывают штуцер 2, при этом пермеат, накапливаясь сна ружи капилляров, выдавливает воздух из аппарата через штуцер 3. Как только пермеат начнет поступать из него, его также перекрывают. После этого давление в полости пер меата Рн начинает постепенно возрастать до величины Рср, равной среднему значению рабочего давления внутри капилляров. Распределение давлений по длине капилляра

вравновесном состоянии показано на рис. 4.29, б. Давление вдоль внутренней стенки

капилляра Рв неодинаково и уменьшается по длине волокна, а давление вдоль наруж ной стенки Рн, т. е. давление в полости пермеата, — одинаково.

Так как в первой (по ходу раствора) половине аппарата давление внутри капилля

ров Рв выше, чем давление снаружи Рн (на рис. 4.29, участок I), то возникает движущая сила, соответствующая площади, заштрихованной на рисунке наклонными линиями. Таким образом, эти участки капилляров работают в режиме мембранного разделения, т. е. пермеат проникает из внутренней части капилляра через его пористую стенку

вполость пермеата.

Во второй половине аппарата давление Рв внутри капилляров ниже, чем давление Рн снаружи их (на рис. 4. 29 участок II), поэтому возникает движущая сила, соответ ствующая на рисунке площади, заштрихованной горизонтальными линиями, но на правленная в противоположную сторону. В результате пермеат проникает через стенки капилляров внутрь и смывает загрязнения с внутренних поверхностей, т. е. эта часть капилляров работает в режиме промывки обратным током жидкости. Для осуществ ления промывки первой половины капилляров изменяют направление потока в мемб ранном аппарате.

Сопоставляя между собой графические изображения движущей силы мойки мем бран для первого и второго способов, видно, что в первом случае она больше, т. е. эффективность мойки мембран обратным током жидкости, осуществляемая между рабочими циклами, гораздо выше.

К физическим способам относят очистку мембран под действием различных по лей (например, электрических, магнитных и пр.), а также разрушение осадка на мемб ранах под воздействием ультразвука. Однако физические способы широкого приме нения в промышленности пока не находят.

Наиболее широкое применение в мировой практике нашли способы очистки мем бран с помощью химических реагентов. Некоторые из них, а также условия их приме нения для регенерации наиболее распространенных полимерных мембран первого и второго поколений, приведены в табл. 4.18.

Обычно используют не отдельные реагенты, а композиции различных химических соединений (как органических, так и неорганических), что оказывается более эффек тивным при восстановлении сепарационных характеристик мембран.

К биологическим методам относят очистку мембран с применением ферментных препаратов, содержащих протеиназы или другие ферменты гидролитического действия. Эти методы весьма эффективны при удалении белковых загрязнений, поэтому

Таблица 4.18

Некоторые химические реагенты и условия их применения при регенерации полимерных мембран

* рН раствора реагента не выше 8.

** Температура раствора реагента не выше 25 °С.

наиболее предпочтительны в пивоварении. Это обусловлено тем, что полисахари ды и белки, образующиеся из зерна, сопровождают весь процесс получения пива. При этом белки вызывают помутнение пива при его охлаждении. Снизить содержа ние высокомолекулярных белков и решить проблему белкового загрязнения мемб ран можно благодаря предварительной обработке пива ферментами протеолитичес кого комплекса.

Очистку мембран от загрязнений такого типа также можно осуществлять с приме нением моющих композиций, включающих ферментные добавки. При этом используют не отдельные ферментные препараты, а композиции на их основе с включением в них органических и неорганических соединений. Концентрация биодобавок в таких ком позициях составляет 0,15–0,5%.

Контрольные вопросы для самопроверки

1 . Охарактеризуйте основные свойства воды как одной из основных технологических сред в пивоварении.

2 . Каким основным требованиям должна удовлетворять вода для производства пива и напитков? 3 . Каковы основные инженерные задачи решают в процессе водоподготовки?

4 . Какие методы и оборудование применяют для удаления из воды взвешенных частиц? 5 . Какие методы и оборудование применяют для обеззараживания воды?

6 . Какие методы и оборудование применяют для обезжелезивания воды? 7 . Какие методы и оборудование применяют для умягчения воды?

8 . Как осуществляют дехлорирование и дезодорацию воды?

9 . Какие методы и оборудование применяют для деаэрации воды?

10. Охарактеризуйте основные мембранные процессы, применяемые в технологии.