Способ разрушения пены

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик и 980762(22) Заявлено 24. 09. 80 (21) 2988471/23-26с присоединением заявки Йо(511 М. Кп.з В 01 0 19/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088. 8) лдой физ АН Молдавской нститут) Заявите 4) СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ПЕНЫ ают боль собам ся усользовавиноо ковых пе шой вязкЦель процесса ескойьтатуоб разеление и их тому нем переп ия 1 дейст ствие 0 5 дараэИзобретение относится к споразрушения обильно образующихтойчивых пен и может быть испно в пищевой, преимущественнодельческой промышленности.Наиболее близким по техничсущности и достигаемому резулк предлагаемому является спосрушения пены, включающий раздее на составляющие компонентыудаление. Разрушение пены по эспособу произвоится под вцентробежной силы, вследда давления и пристенного трен Однако этот способ разрушения пены не позволяет разрушить пену, он не применим на больших по объему технологических аппаратах, низкоэффективен при образовании большого объема вязкой пены с прочными газовыми пузырьками, например, при образовании биологических пенопродуктов в результате электрофлотации. Кроме того, происходит забивание перфорации барабана, окисление жидкой и твердой фаэ пенопродукта, а также некоторый унос мельчайших частиц, что загрязняет атмосферу. Этот способ совершенно не пригоден при разрушении белн, так как они бладостью.изобретения - интенсификацияразрушения пены, реализация его в непрерывном режиме и сокращение энергозатрат без изменения качест ва и количества твердой и жидкой фаз,Эта цель достигается тем, что в способе разрушения пены вклйчающем разделение ее на составляющие компоненты и их удаление, разделение осуществляют в слое магнитотвердых частиц, помещенных в переменное электромагнитное поле, причем удаление газа ведут путем отсасывания одновременно с разделением.При осуществлении разрушения пены в одном этапе эффект разрушения достигает 60-70 от первоначального значения. Даже увеличение времени обработки в 2-3 раза на первом этапе не дает какие-либо результаты, происходит только расход электроэнергии. Осуществление процесса разрушения пены в двух этапах с выдержкой в течение 1-3 мин от одного этапа к другому, связанного, например, в установке с переходом пены из одной секции в другую приводит к у лению избытка воздуха и полномурушению пены, так как происходит полная дегазация, Выдержка пены между этапами связана со снижением поверх" костного натяжения пузырьков газа и частичного движения состояния равновесия трехкомпонентной системы - жид кость-газ - твердая фаза, Поскольку выдержку осуществляют под вакуумом, т.е. с непрерывным отсосом газа, то это приводит к удалению того количе,ства воздуха, которое не удаляется на 10 первом этапе обработки и затрудняет процесс дегазации пены иэ-эа воэникновения обратного процесса - газонасыщения.Обработку на 1-ом этапе ведут при 15 толщине пенного продукта 0,02"0,8 м Ферромагнитными частицами диаметром 8-16 мм (0,008-0,016 м), покрытыми полимерной оболочкой толщиной 0,0001 объемная концентрация которых сос тавляет 0,4-0,74 при высоте магнитоожиженного слоя 0,01-0,2 м, движущимися хаотически во вращающемся внешнем переменном магнитном поле с индукцией 0,08-0,15 Тл, 25На втором этапе разрушенный пенопродукт обезвоживают ферромагнитными частицами диаметром 0,01-0,02 м, покрытыми изолирующим материалом, например, стеклоэмалью толщиной до 0,0005 м и обладающими низким коэффициентом трения, объемная концентрация. которых составляет 0,2-0,4, вращающимися с частотой до 50 с при индукции магнитного поля 0,1-0,15 Тл. Затем жидкую часть пенного продукта на третьем этапе подвергают дополнительной дегазации ферромагнитными частицами диаметром 0,002-0,01 м, покрытыми полимерной оболочкой толщиной до 0,0001 м, объемная концентрация ф которых составляет 0,6-0,74, движущимися хаотически во вращающемся внешнем переменном электромагнитном поле с индукцией 0,02-0,08 Тл.45Такой трехэтапный способ разрушения пены обеспечивает быстрое ее гашение с разделением составляющих Фаз при воздействии совокупного влияния многих факторов, среди которых акустическое давление, индуктированное резонансной вибрацией пузырьков, турбулентность, агрегатирование и распад цепочек Ферромагнитных частиц в результате взаимных интенсивных столкновений и вращения вокруг собственной оси, колебания твердой, жидкой и газовой фаз, перепады давления, явление кавитации и др приводящих к разрушению связи между твердой жидкой и газовой фазами. Разовые пу зырьки схлопываются и удаляются в атмосферу. Оставшиеся твердая и жидкая фазы образуют вязкую суспензию, которую разделяют на фазы, Твердая фаза влажностью до 30 применяется в 65 дальнейшем для извлечения дополнительных продуктов. Жидкую часть системы в количестве 5-20 от общего объема пены используют в различных технологических операциях, например, в купаже или при раэбавлении густых осадков перед Флотацией.Принципиальное отличие предлагаемого способа разрушения пены от известных заключется в том, что процесс гашения и дегаэации пенопродукта осуществляется одновременно с образованием суспензии, которая затем подвергается разделению на твердую Фазу с низким процентом влаги и жидкую. Предлагаемый способ лишен недостатков, характерных для известных способов. Он технологически прост, высокоэффективен, высокозкономичен и дает возможность сохранить первоначальные качества твердой и жидкойфаз,Толщина пены выбрана в пределах0,2-2,0 м иэ следующих соображений:при толщине пены менее 0,2 м она непокрывает полностью слой частиц, чтосказывается на эффективности и экономичности процесса. Если поддерживатьуровень пены более 2,0 м, то столбпены над частицами, имея определенныйвес и вязкость, снижает эффект разрушения пены из-эа дополнительного давления на слой частиц, что приводит кснижению их хаотического движенияи для поддержания оптимальных параметров разрушения пены необходимо затратить дополнительную электроэнергию.Объемная концентрация магнитотвердых тел выбрана 0,4-0,74 для первого этапа из соображений максимальновозможной плотной упаковки. Болеевысокую упаковку при диаметре частиц 0,008-0,016 м нельзя получить, аболее низкая упаковка чем 0,4 приводит к снижению эффекта разрушенияпены,Объемная концентрация магнитотвердых тел для второго этапа выбрана 0,2-0,4 по соображениям максимально возможной упаковки частиц с диаметром 0,1-0,02 м при максимальном эффекте обезвоживания вязкой суспензии. При более низкой объемной концентрации ухудшается процесс обезвоживания вязкой дрожжевой суспензии, полученной на первом этапе разрушения пены.Объемная концентрация частиц на третьем этапе выбрана 0,6-0,74 при диаметре 0,002-0,01 м для обеспечения максимальной дегазации жидкости при мягких режимах. Снижение объемной концентрации приводит к падению эффекта дегазации, а более плотную упаковку практически достичь невозможно.П р и м е р осуществления способа. Разрушение пены, полученной в результате разделения винных дрожжей от вина путем электрофлотации на мембранном аппарате при 200 С с влажностью 50-60 проводится на первом этапе ферромагнитными частицами, из гексаферита бария, диаметром 0,015 м, покрытых полимерной оболочкой, полиэтиленом высокого давления, толщиной 0,0001 м, объемная концентрация которых составляет 0,6 приводимых в хаотическое движение внешним переменныммагнитным полем с индукцией 0,10 Тл, Толщина непрерывно подаваемого пенопродукта над слоем ферромагнитных частиц поддерживается постоянной в пределах 0,5-0,6 м при высоте магнитоожиженного слоя 0,15 м. Ферромагнитные частицы зоны разрушения пены разделяются от эоны обезвоживания полученной вязкой суспензии перфорированной перегородкой. В результате разрушения и дегазации пены на первом этапе получают вязкую суспензию винных дрожжевых клеток с содержанием 40-50 вина, которая содержит еще10 электролитических газовых пузырьков водорода. После разрушения пеныи дегазации полученная вязкая суспензия с содержанием 50 вина на втором этапе подается на фиксированные частицы из того же материала, диаметром 0,02 м, покрытыми стеклозмалью толщиной 0,0002 м, объемная концентрация которых составляет 0,3 частицы,Явращаются со скоростью 50 с при индукции магнитного поля 0,12 Тл, В результате такой обработки вязкая дрожжевая суспензия разделяется на две фазы - вино и винные дрожжевые клетки с влажностью 10. Вино под действием центробежной силы в количестве 40 проходит через каскадно расположенную перфорированную перегородкув третью зону обработки. Твердая фазавинных дрожжевых клеток удаляется из второй зоны одним из известных способов и направляется на дальнейшую перегородку, например, для разбавления и отгонки спирта-сырца.Для окончательной дегазации винаот газовых пузырьков водорода, жидкаяфаза на третьем этапе подвергаетсядополнительно обработке ферромагнит 50 сравнительных опытов сведены в таблицу. йыми частицами, например, из гекса Ферита бария, диаметром 0,004 м, покрытыми полиэтиленом высокого давления, толщиной 0,0001 м, объемная концентрация которых 0,7 при высоте магнитоожиженного слоя 0,2 м, и движущимися хаотически под действием вращающегося внешнего магнитного поля синдукцией 0,04 Тл. В результате такойобработки вино получается прозрачными без газовых пузырьков, Кроме того,хаотическое движение магнитотвердыхчастиц в Ш зоне очищает перфорациюот дрожжевых клеток, предохраняя еезабивание своими беспорядочными, ха 15 отическими ударами пс перфорации,Данный способ разрушения пены позволяет по сравнению с известными (х:,; -мическими, механическими, комбнкнрс. -ванными) снизить расход потребляемойд) мощности от 3 до 10 раз, повыситьэффективность разрушения и:ны от 20до 80 и получить твердую Фазу с бо"лее низким содержанием влаги,Использование предлагаемого способа разрушения пены обеспечивает посравнению с известными следующие преимущества: возможнось получения разделенных фаз разрушенной пены беэ изменения качества и количества, т.е.исключается окисление твердой и жидкой Фаз, а также унос мельчайших частиц твердой фазы в атмосферу; возможность создания безотходнсй технологии переработки продуктов за счетдальнейшего применения твердой фазы,а также многократного использованияжидкой фазы; извлечение дополнительного количества жидкой фазы из твеодой и тем самым, снижение энергозатрат при дальнейшей переработке тнер 4) дой фазы; получение продуктов повышенного качества по сравнению с исходными; снижение, а в большинствеслучаев исключение применения химических реагентов-пеногасителей, электроэнергии при разрушении пены, ускорение процесса разрушения пены в 5-10 раз по сравнению с известными способами.Данные, полученные в результате980762 Режим работы Объетприменения Разрушитель пеныВлажРасходгаза, м /с Числооборотовили частота звука, Гц Потребляемая мощность, кВт Химический: олеиновая кислота Сливки,молочнаяпена 70 Да 50-60 55"65 62 Нет 50-55 65 Да 25-47 с 2,8-3,0 25-47 с8-15 кГц 70-80 Пенопро-20 дукт иэ дрожжей 40 Да .80 Да 2,8-3,0 0,1-0,2 жж/с см 6 кВт0,5-1,0 35 Да30 Нет 70-85100или 35 м/час,Формула изобретенияСпособ разрушения пены, включающий разделение ее на состоящие компоненты и их удаление, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса, разделение осуществляют в слое магнитотвердых частиц,помещенных в переменное электромагнитное поле, причем удаление газа вежут 45путем отсасывания одновременно с разделением,Источники информации,принятые во Внимание при экспертизе1. Хавский Н,И., Шайхутдинов А.З., Ибрагимов Р.И., Брешицкий А.А. Разрушение флотационной пены с помощью роторно-пульсационных гидродинамических аппаратов. В сб, Московского института стали и сплавов Применение ультразвука в металлургических процессах. М Металлургия, 1972. Составитель О. КолякинаРедактор И. Касаржа Техред Т,Маточка Корректор В. Бутяга Заказ 9538/7 Тираж 734 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., ж, 4/5Филиал ППП Патент, г. УжгоРод, ул. Проектная, 4 талловоемаслосиликоноваяжидкостьПГЖ Механический:вращающеесялопастноеустройствоУльтразвуковой Комбинированный:полый ротор с лопастями, заполненный теламинеправильной Формы Предлагаемыйспособ разрушения пены 450 с 0 1 м/ч 50 с в в случае случае примене- применения инерт-ния фикного газа сированных частиц Эффективностьразрушешенияпеным /чили в % ностьтвердой фазы,окисляемостьфаэ ф/