Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 139

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Решая последнее уравнение относительно о, найдем удельную производительность фильтра (в м3/м2)

V —

Rnep

(86)

 

ГХ

Скорость промывки осадка wщ, определяется по уравнению, аналогичному уравнению (84), т. е.

^ПР --

,

ДРпр

О Ч »

(87)

.

 

Iх (гпр x v "т" °пер)

 

где Арпр— перепад давлений при промывке, Па;

 

гпр— удельное сопротивление

осадка

при промывке;

 

 

г пр

и-пр г

 

(87а)

 

 

 

Н-ф

где |inp и Цф — абсолютная вязкость промоя и фильтрата, Па-с.

Обозначив через L расход воды (в м3) на 1 м3 влажного осадка, объем промоя Кдр (в м3/м2), получаемого с единицы фильтрующей поверхности фильтра, можно определить по фор­ муле

^пр — Lxo.

Продолжительность промывки тПр (в с) при этом будет равна

Упр Lxv\x пр XV -f- R ;u : p )

(88)

шпр ^Рпр

Из уравнений (84) и (86) видно, что скорость фильтрования

ипроизводительность фильтра выше при меньшем слое осадка на фильтрующей перегородке, поэтому для повышения произ­ водительности фильтров непрерывного действия необходимо стремиться к тому, чтобы слой осадка на ткани был небольшим

ипо возможности регулярно удалялся в нее.

Для получения высокой производительности фильтров пери­ одического действия целесообразно чаще повторять циклы его работы, однако это увеличение достигается при условии, когда продолжительность основных операций (фильтрования и про­ мывки) будет превышать продолжительность вспомогательных операций (подготовка фильтра, загрузка его суспензией и уда­ ление осадка).

б)

Устройство и работа фильтров

 

Применяемые

в промышленности

фильтры подразделяют:

по технологическому назначению — на фильтры для

очистки

жидкостей и фильтры для очистки воздуха и газов;

непре­

по режиму работы — на фильтры

периодического и

рывного действия;

 

 

 

68


по способу

создания

рабочего давления — на вакуум-фильт­

ры и фильтры,

работающие под давлением;

 

в зависимости

от

рода фильтрующей перегородки — на

фильтры

с несжимаемой

зернистой

перегородкой

(песочные,

угольные

и др.),

фильтры

с тканевой

перегородкой

и фильтры

Рис. 30.

Песочный фильтр:

Рис.

31.

Патронный

/ ♦ и 2 — сетки,

3 — мелкий

песок,

 

фильтр:

4 — фланель,

 

5 — крупный

песок,

/ —■решетка,

2 — корпус,

6 — вход водки,

7 — вата, 8 — воздуш­

3 — вход воды,

4 — патрубок

ник,

9 — выход водки.

 

для

промывки, 5 — выход

 

 

 

 

чистой

воды, 6 — воздушник.

с жесткой перегородкой (металлической сеткой, пористой кера­ микой и др.).

Из фильтров периодического действия

широко применяются

песочные, патронные, дисковые, а также

рамные

и

камерные

фильтр-прессы.

 

для

фильтро­

П е с о ч н ы й ф и л ь т р (рис. 30) применяют

вания воды и водок и в тех случаях, когда содержание твердой фазы в суспензии невелико, а образующийся осадок не являет­ ся ценностью.

В цилиндрическом корпусе песочного фильтра между метал­ лическими сетками 1 и 2 имеется два слоя песка (крупного вверху и мелкого внизу), разделенных суконной или фланеле­ вой прокладкой. Ткань, помещают также на нижнюю сетку,

чтобы песок не попадал в фильтрат, и на

верхнюю .сетку

для

предотвращения

быстрого

загрязнения

песка.

Фильтрование

проводят под давлением (0,2ч-0,6) 105 Па.

По мере загрязнения

песка его периодически промывают водой, подаваемой в

на­

правлении, обратном перемещению фильтрата.

производстве

П а т р о н н ы е

ф и л ь т р ы

применяют в

безалкогольных напитков

для

окончательного

освобождения

69



исходной воды от взвешенных частиц и микроорганизмов. Эле­ мент такого фильтра изготовляют из пористой керамики или прессованного кизельгура в виде патрона диаметром 50 мм, вы­

сотой 270 мм и толщиной стенки 4—5 мм. Пористость

патрона

 

 

30—40%.

 

Элементы

за­

 

 

крепляют

 

в

отверстиях

 

 

решетки 1 (рис. 31), уста­

 

 

новленной

в

корпусе 2.

 

 

Очищаемая вода под дав­

 

 

лением

(2-р 2,5)-105

Па

 

 

подается в нижнюю часть

 

 

корпуса,

проходит

через

 

 

капилляры

 

внутрь

эле­

 

 

мента, а затем выливает­

 

 

ся из него

в

верхнюю

 

 

часть фильтра и отводит­

 

 

ся через патрубок 5 за

 

 

пределы устройства.

 

 

 

Представляют практи­

 

 

ческий интерес для филь­

 

 

трования

тонких

суспен­

 

 

зий металлокерамические

 

 

патронные фильтры. Пат­

 

 

роны этих

фильтров

по­

 

 

лучают спеканием

сталь­

 

 

ных или

медных

гранул

Рис. 32. Рамный фильтр-пресс:

размером

 

от

60 мкм

до

а — общий вид

установки, б — рама и плита

0,5 мм. Длина патрона до

пресса,

в —.схема фильтрования.

700 мм, диаметр его око­

ло 60 мм, толщина стенки от 1 до 3 мм, пористость его до 40% при размере пор около 5— 6 мкм. Задерживающая способность такого фильтра около 99% для частиц размером до 3 мкм. Патроны собирают в корпусе аналогично керамическим.

Р а м н ы е ф и л ь т р - п р е с с ы

различных

конструкций

применяются в

дрожжевом, масло-жировом,

пивоваренном

и других производствах.

 

 

Фильтр-пресс

(рис. 32) состоит

из чередующихся плит 1

и рам 2, установленных боковыми ручками на два параллель­ ных бруса 3. На каждую плиту надевают фильтрующую ткань (салфетку). Рамы и плиты, уплотненные по периметру салфет­ кой, прижимаются к неподвижной плите 4 при помощи подвиж­ ной плиты 5, на которую действует давление (90-7-100) 102 кПа плунжера гидравлического устройства 6.

Суспензия для фильтрования, или вода для промывки осад­ ка, поступает по штуцеру 7, а фильтрат, или промывная жид­ кость, отводится через каналы в приливах.


Края 1 плит и рам (рис. 32, б) имеют гладкую поверхность; в средней части рама полая, а плита имеет рифленую поверх­ ность с желобками 2. Во всех рамах и плитах имеется прилив 3 с отверстием 4; при сборке фильтра эти отверстия образуют сквозной канал, который через отверстия 5 сообщается с внут­ ренним пространством рам. Желобки 6 с обеих сторон плиты сообщаются с каналом 7, через который отводится фильтрат.

Схема фильтрования показана на рис. 32, в. Суспензия под давлением (2ч-3)-105Па по каналу 1 и через отверстия 2 по­ ступает в полость 3 рамы, ограниченной двумя салфетками 4,

надетыми на плиты 5. Фильтрат одновременно проходит через обе салфетки, после чего по желобкам 6 и каналу 7 в приливе плиты отводится за пределы фильтра. Когда полость рамы за­ полнится осадком, а выход фильтрата станет очень малым, по­ дачу суспензии прекращают и подают по каналу 1 воду для промывки осадка. После промывки подвижную плиту отодви­ гают, раздвигают плиты и рамы и выгружают осадок в бункер, установленный под фильтр-прессом.

Недостатком фильтр-прессов является трудоемкость обслу­ живания и значительный износ фильтрующей ткани из-за час­ тых разборок фильтра и работы под давлением.

Более эффективным является отечественный фильтр-пресс автоматический камерный (ФПАК), широко применяемый на отечественных предприятиях и за рубежом. Этот фильтр-пресс (рис. 33) состоит из ряда горизонтально расположенных фильт­ рующих плит 1. Верхняя часть плиты имеет решетку 3, над ко­ торой периодически от общего привода перемещается бесконеч­ ная фильтрующая ткань 2. Нижняя часть плиты заканчивается коническим днищем 4, из которого выводится фильтрат. По пе­ риметру основания плиты закреплен резиновый шланг 5, в ко­

71

торый для уплотнения между плитами подают воду под давле­ нием (8-=-10) Ю5 Па. Между плитами образуются камеры, в ко­ торые подается суспензия под давлением до 6-105Па. После окончания фильтрования и образования осадка толщиной 15—

20 мм воду из

шланга спускают

и он,

сжимаясь,

открывает

щель для выхода ткани с осадком.

Осадок

снимается

с ткани

 

s

 

ножами 6 и 7, а после последней

плиты

 

 

фильтрующая ткань проходит камеру

ре­

 

X-

 

 

 

 

генерации 8,

 

где

промывается

водой и

 

 

 

очищается скребками.

 

 

 

 

 

 

на

 

 

 

Все операции

автоматизированы;

 

 

 

вспомогательные

операции

затрачивает­

 

 

 

ся около 1 мин.

 

фильтра

с намывкой

 

 

 

Схема рамного

 

 

 

слоя диатомита для

фильтрования

пива

 

 

 

показана на рис.

34.

В

цилиндрический

 

 

 

корпус 1 фильтра вставляют легкие сет­

Рис. 34. Фильтр листо­

чатые рамки 2. Контур рамки выполнен

из изогнутой трубки 3 с отверстиями;

по­

вой диатомитовый:

лость внутри

контура

образуется двумя

/—корпус, 2—рамки, 3—труб­

плотными сетками 4.

Каждая

рамка

со­

ка, 4 — сетка,

5 — коллектор,

6 — крышКа,

7 — вход

про­

единена с коллектором 5, установленным

дукта с диатомитом, 8 — вы­

ход фильтрата.

 

у основания корпуса, который на время

Мутное пиво после

фильтрования

закрывают

крышкой

6.

смешения с диатомитовым

порошком

под

давлением поступает внутрь корпуса; порошок образует на по­ верхности сеток фильтрующий слой, сквозь который пиво про­ ходит во внутренние полости рамок, а затем через коллектор оно выводится из фильтра.

Многие фильтры периодического действия являются высоко­ эффективными устройствами, однако на удаление осадка и пе­ резарядку их требуется много труда и времени. Этих недостат­ ков лишены фильтры непрерывного действия, в которых осадок удаляется непрерывно по мере его накопления.

Б а р а б а н н ы й в а к у у м - ф и л ь т р непрерывного дейст­ вия применяют в свеклосахарном и дрожжевом производствах для фильтрования концентрированных суспензий (с содержа­ нием твердой фазы 15—20%), т. к. для успешной их работы необходимо быстрое образованйе слоя осадка. Основной частью этого фильтра (рис. 35, а) является барабан 1, установленный при помощи полых цапф в подшипниках над корытом 2 с сус­

пензией так, что примерно на 35_%

его поверхность

погружена

в фильтруемую суспензию. Для

предотвращения

осаждения

твердых частиц в корыте оно оборудовано качающейся мешал­ кой 3. Барабан фильтра состоит из двух цилиндров — внутрен­ него сплошного и наружного перфорированного, обтянутого фильтрующей тканью 4 при помощи проволоки из нержавею­ щей стали. Частота вращения барабана 0,13—0,2 об/мин.

72