Конструкции флотаторов

Пневматический одноступенчатый флотатор (рис.31а) V=160 м³, D=7м, n=1460об/м. Состоит из цилиндрического корпуса, внутреннего стакана, механического пеногасителя с электроприводом. Жидкость протекает в кольцевом пространстве аппарата, разделенном на 5 секций несплошными перегородками (щель 0,2 м от дна для прохода жидкости). Объем секций уменьшается от первой (2/3 объема аппарата и 80% пены) к пятой. Производительность по КЖ 140-180 м³/час.

Пневматический флотатор для производств БВК конструкции ВНИИ "Синтезбелок" - конструктивно схож со струйным ферментером: имеет циркуляционный контур с насосом и эжектором. Меньшие размеры и производительность. Основное достоинство - в замкнутости цикла по воздуху (эжектор засасывает отсепарированный воздух из аппарата).

Механический флотатор (рис.31б) - использует самовсасывающие мешалки и представляет многоступенчатый аппарат. Недостаток - большой размер пузырей - 1-4 мм. Используется обычно для флотации крупных частиц.

Рис.31. а) Пневматический флотатор: 1 - корпус; 2 - стакан; 3 - привод; 4 - барботер; 5 - проницаемая перегородка; 6 - сплошная перегородка. б) Механический флотатор: 1 - приемный карман; 2 - переливной карман; 3 - статор; 4 - мешалка (импеллер).

Рис.32. а) Схема установки напорной флотации: 1 - резервуар с суспензией; 2 - всасывающий трубопровод; 3 - насос; 4 - напорный бак; 5 - регулятор давления; 6 - флотационная камера; 7 - гребковый транспортер. б) Электрофлотатор: 1,2 - электроды (анод и катод); 3 - флотационная камера; 4 - карман; 5 - гребковое устройство; 6 - сливной штуцер; 7 - карман; 8 - камера дополнительной очистки; 9 - штуцер для выгрузки осадка.

Аппараты для флотации растворенными газами представляют емкость с распределительным устройством для ввода рабочей жидкости, которая насыщается растворенными газами в предшествующем аппарате высокого давления. Давление в газовом пространстве над жидкостью создается компрессором. Возможен вариант насыщения жидкости воздухом за счет насоса с эжекцией.

Выпаривание

Выпаривание - процесс концентрирования растворов и суспензий путем частичного удаления растворителя (воды) испарением при кипении жидкости.

Этот способ концентрирования экономичен при рациональном использовании греющего агента и широко распространен в МБ промышленности. В технологической цепи обычно следует после флотации или сепарации. Общая концентрация сухих веществ в упаренной среде обычно составляет 20-40%, а в некоторых случаях достигает 85%.

Целевые продукты МБ синтеза в основном термолабильны и поэтому процессы выпаривания должны протекать при температурных режимах, обеспечивающих минимальные потери продукта. Для каждого продукта МБ синтеза время пребывания в выпарном аппарате при соответствующей температуре установлено опытным путем.

Для ряда конкретных сред определены максимальные температуры их нагрева:

- кормовые дрожжи и биомассы других микроорганизмов - 70-80 ⁰С;

- растворы аминокислот без углеводов - 70-80 ⁰С;

- КЖ, содержащие углеводы и целевые аминокислоты - до 60 ⁰С;

- КЖ, содержащие витамины и антибиотики - 50-60 ⁰С;

- КЖ и экстракты, содержащие ферменты - 30-40 ⁰С.

Температура кипения ниже 100 ⁰С достигается путем создания разряжения в выпарных аппаратах. Поэтому из известных способов выпаривания наибольшее распространение в МБ промышленности получила вакуум-выпарка.

Выпаривание может производиться в однокорпусных или многокорпусных аппаратах. В однокорпусную установку входит один выпарной аппарат. В этих установках тепло, затрачиваемое на выпаривание, используется однократно или многократно при использовании теплового насоса. При однократном использовании тепла расходуется примерно 1 кг греющего пара на кг выпаренной воды. В установках с тепловым насосом вторичный пар сжимается до давления соответствующего температуре греющего пара, смешивается со свежим греющим паром и используется повторно. Наличие теплового насоса позволяет снизить расход греющего пара до 0,5-0,6 кг на 1 кг воды.

В многокорпусных вакуум-выпарных аппаратах происходит многократное упаривание среды, поступающей последовательно из одного аппарата в другой. При этом для нагрева среды в первом корпусе используется свежий греющий пар, а в последующих корпусах вторичный пар предыдущих. Разность температур между греющим вторичным паром и выпариваемой средой в последующем корпусе создается за счет понижения давления и соответственно более низкой температуры кипения среды в последующих корпусах.

Выпаривание различных сред в МБ производствах производят в основном в двух или трехкорпусных установках с использованием в качестве теплоносителя водяного пара низкого давления. Расход пара на выпаривание 1 кг воды в 2-х корпусной установке - 0,6-0,7 кг, а в 3-х корпусной - 0,4-0,5 кг.

В выпарных установках предусмотрены подогреватели среды, где ее нагревают перед подачей в аппарат до температуры близкой температуре кипения. В этом случае выпарной аппарат выполняет свои прямые функции, а благодаря предварительному нагреву до выпаривания удаляется значительное количество растворенных газов и уменьшается пенообразование.

Кроме того, нагрев микробной суспензии в сочетании с выдержкой (плазмолизом) нагретой среды в течение часа при температуре 70-80 ⁰С позволяет разрушить вегетативные клетки микроорганизмов и гомогенизировать суспензию, что благоприятно для выпаривания и сушки.

Сравнительные показатели выпарных аппаратов

Показатели	Ап-ты циркуляционного типа		Тонкослойные ап-ты		Пленочные аппараты				ЕЕмкостные выпарные ап-ты
	с естеств. цирку-ляцией	с искусств. цирку-ляцией	пластинчатые	тарельчатые	с восходящей пленкой	со стекающей пленкой	с перемешиванием пленки	ц.б. испарители
мах.пр-ть по испаряемой влаге, т/ч	120	250	8	7	250	250	0,5	2,5	1
коэф-т теплопередачи, Вт/м2К	900-1800	1500-2400	1800-2500	1800-2500	1700-2700	2000-3200	2000-3600	10000	1400-2500
мах вязкость концентрируемой среды, Па*c	0,6	1,5	0,4	0,4	1	1	15	15	20
время пребывания среды в ап-те, мин	60-150	30-90	3-6	1-3	4-6	2-6	0,1-0,4	0,01-0,1	неогр
целесообразное кол-во ступеней выпаривания	2-3	1-3	2-3	2-3	1-2	2-4	1	1	1
концентрируемые продукты биосинтеза	кормовые биомассы		ферменты, витамины, антибиотики		корм.биомассы, Ф, В, А, аминокислоты		Ф, В, А, микробные клетки и др.		Пищ. продукты