Электрофильтр для осветления белоксодержащих жидкостей

, В, Н, ТимоССС6. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗС) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ЗЛЕКТРОФИЛЬТР ДЛЯ ОСВЕТЛЕНИЯБЕЛОКСОДЕРЖАЩИХ ЖИДКОСТЕЙ(57) Использование: пищевая промышленность, Сущность изобретения: электроИзобретение относится к пищевой промышленности,а точнее - к процессам и аппаратам для осветления белоксодержащих жидкостей, например, растворов желатина.В пищевой промышленности широко применяются процессы осветления белоксодержащих жидкостей с целью удаления посторонних дисперсных частиц коллоидного размера, повышения концентрации в растворе белкового вещества и улучшения потребительских свойств жидкости. Так, например, при осветлении желатинсодержащих растворов достигается более высокая прозрачность холодных заливных блюд и сокращается время их застывания.Известны устройства, принципиально пригодные для осветления белоксодержащих жидкостей, представляющие собой полимерный мембранный фильтр, работаюфильтр содержит вертикальныи диэлектрический корпус со съемной крышкой и патрубками для подвода и отвода обрабатываемой среды и установленные в корпусе два электродных блока, анодный и катодный в пространстве между электродами которых размещена упругая диэлектрическая и роницаемая насадка, Анодный блок выполнен в виде стакана, обращенного дном вверх, а катодный блок размещен внутри него, при этом стакан установлен с возмо;кностью свободного возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости относительно катодного блока, причем между крышкой и дном стакана расположен упругий элемент для возврата анодного блока в исходное положение, 5 ил. щий при избыточном давлении обрабатываемой жидкости, Недостатком таких уст- д ройств является высокая стоимость процесса фильтрации, что обусловлено необходимостью обеспечивать сравнительно высокое рабочее давление (до 0,50 МПа),1 низким ресурсом одного фильтрующего эле-, ф мента, потребностью в частных сборках-- ф разборках аппарата, невозможностью регенерации фильтра и др,Более совершенными являются устройства для тонкой очистки белоксодержащих жидкостей, работающие на принципе электрофильтрования в неоднородном электрическом поле, Известен электрофильтр, состоящий из вертикального диэл=.ктрического корпуса с патрубками или подвода и отвода жидкости, съемной крышки,и установленных в корпусе двух электродных блоков - анадного и катодного, - пространство между которыми заполнено упругой проницаемой диэлектрической насадкой, например, капроновыми волокнами. Для возможности очистки электродов от пассивирующих отложений предусмотрено принудительное (с помощью электропривода) перемещение диэлектрической насадки относительно поверхностей электродов. Недостатками данногоустройства, выбранного прототипом заявляемого изобретения, являются сложность конструкции и повышенный расхбд электроэнергии на процесс электрофильтрования. Объясняются недостатки наличием электропривода, дополнительным расходом электроэнергии на работу электропривода, а также тем, что автоматического регулирования в сторону уменьшения) рабочего тока электродов в устройстве не предусмотрено,Целью заявляемого изобретения является упрощение конструкции и сокращение расхода электроэнергии за счет более полной очистки электродов от пассивирующих отложений,Поставленная цель достигается тем, что анодный блок выполнен в виде стакана, обращенного дном вверх, а катодный блок размещен внутри него, при этом стакан установлен с возможностью свободного возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости относительно катодного блока, причем между крышкой и дном стакана расположен упругий элемент для возврата анодного блока в исходное положение.Такое техническое решение позволяет при работе электрофильтра утилизировать побочный продукт процесса - газовую фазу, - используя его в качестве рабочего тела для перемещения анодного блока относительно катодного: образующийся газ скапливается в верхней части стакана и, по мере повышения давления газа, стакан, как бы "всплывает", перемещаясь относительно неподвижного катодного блока. При перемещении анодного блока относительно катодного блока и происходит самоочистка электродов: пассивирующие отложения соскабливаются с помощью диэлектрической насадки, Упругий элемент сжимается при "всплытии" стакана, обеспечивает в дальнейшем возврат анодного блока в исходное положение и, соответственно, опять же самоочистку электродов, Кроме того, в состоянии "всплытия" стакана активная рабочая поверхность анодов, работающая в паре с катодами, уменьшается, что при неизменном поданном напряжении на электроды, приводит к снижению суммарного рабочего тока и, соответственно, уменьшению расхода электроэнергии, Таким образом, отказ отэлектропривода для перемещения блокаанодов и периодическое уменьшение рабо 5 чего тока в итоге и обеспечивают достижение поставленной цели.На фиг. 1 показан электрофильтр в разрезе; на фиг. 2 - электрофильтр, вид сверху;на фиг, 3 - фрагмент электрофильтра в мо 10 мент "всплывания" стакана; на фиг. 4 - узел1; на фиг. 5 - электрофильтр в момент упругой деформации слоя насадки,Электрофильтр для осветления белоксодержащих жидкостей (далее по тексту -15 электрофильтр) состоит из вертикальногодиэлектрического корпуса 1 с патрубками 2для входа обрабатываемой жидкости и 3 -для отвода обработанной жидкости. Корпусзакрыт съемной крышкой 4, В полости кор 20 пуса размещены два электрических блока: 5 -анодный и 6 - катодный. Анодный блок выполнен в виде стакана и представляет собой, в частности, два коаксиальныхцилиндра 7 и 8 и центральный стержень 9,25 закрепленных герметично на дне 10 стакана, Стакан ориентирован в корпусе вверхдном, Катодный блок выполнен аналогично,однако в нем отсутствует центральный стержень и он ориентирован дном вниз, Диамет 30 ры коаксиальных цилиндров подобраны так,чтобы зазоры между цилиндрами-электродами были одинаковыми, Анодный блок 5как бы покрывает катодный блок 6. При этомэлектроды блока 5 входят в концентриче 35 ские зазоры между электродами блока 6,образуя лабиринты. Цилиндрическое пространство между электродами катодного ианодного блоков заполнено упругой диэлектрической проницаемой насадкой 11, на 40 пример, синтетическими волокнами,поролоном, фильтровальным войлоком ит,п, Анодный блок 5 установлен с возможностью свободного возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости45 относительно катодного блока. Эта возможность обеспечивается наличием: зазоров 12между наружным цилиндром 7 и корпусом1, уплотнительных элементов (например, колец) 13, свободного хода между куполом50 блока 5 и крышкой 4 и упругого элемента 14,установленного между крышкой 4 и дном 10.Кромки всех цилиндров - электродовимеют плавные закругления В 1.Электродные блоки соединены с соот 55 ветствующими полюсами источника постоянного тока: анодный 5 с положительным, акатодный 6 - с отрицательным, Электрофильтр работает следующим образом, Кблокам 5 и 6 подают напряжение О от источника тока. Величина напряжения зависит отхарактеристик дисперсной фазы обрабатываемой жидкости, плотности диэлектрической насадки, электропроводности раствора и др. фактов, Ориентировочно, для обработки, например, желатинсодержащего раствора достаточно такое напряжение, чтобы напряженность поля в зазоре между электродами Е = о 30 В/см.ОЧерез патрубок 2 начинают подавать под напором 2-3 м водяного столба обрабатываемую жидкость, содержащую дисперс.- ные примеси. Проходя лабиринтные межэлектродные зазоры, в которых за счет диэлектрической насадки образованы зоны неоднородного электрического поля, жидкость осветляется, дисперсные примеси задерживаются в объеме насадки 11, а осветленная жидкость выходит из корпуса - через патрубок 3.В начальный момент работы электроды блоков 5 и 6 работают в зоне Н 1, где сопротивление электрической цепи минимальное, а ток, в соответствии с законом Ома, максимальный 1,Одновременно с процессом электро- фильтрования жидкости в устройстве идет процесс образования на электродах пассивирующих отложений (примесей из жидкости) - за счет сил электро- и диполофореза, Эти отложения создают дополнительное электрическое сопротивление, мешают процессу электрофильтрования и вызывают необходимость повышения напряжения на электродах, чтобы обеспечить расчетную величину напряженности поля, Борьба с отложениями на электродах в данном электрофильтре достигается автоматически, без принудительного внешнего воздействия и без дополнительного расхода электроэнергии. Происходит это так.Прохождение электрического тока через обрабатываемую жидкость (как правило, электролит) обусловливает газо- выделение на электродах - как результат электродных реакций, Постепенно в кольцевых зазорах 15 накапливается газ (смесь Н 2 Ог, СО 2 и др,). Давление газа медленно нарастает и при достижении величины, способной преодолеть усилие упругого элемента 14, стакан 5 начинает медленно подниматься, т,е, всплывает, элемент 14 сжимается, рабочая зона Н 1 электродов уменьшается до Н 2(см, фиг. 3). При перемещении стакана 5 как раз и происходит очистка электродов, отложения буквально "соскабливаются" насадкой с движущегося (поднимающегося) анода. Помогают этому и пузырьки газов - они как бы разрыхляют частицы отложений.регенерации способствует упругая деформация насадки по принципу "Плунжера");- стиркой насадки вне электрофильтрас разборкой последнего.55 По сравнению с прототипом, заявляемый электрофильтр более прост по конструкции и требует меньшего расхода электроэнергии, поскольку на очистку электродов от пассивирующих отложений не требуется дополнительного механизма с 5 101520253035 40 В результате уменьшения рабочей зоны электродов до Н 2 электрическое сопротивление цепи возрастает, электрический ток падает до минимального значения 1 в 1 п и, соответственно, расход электроэнергии при неизменном поданном напряжении - падает.Отметим, что временное уменьшение тока в цепи не ухудшает качества электро- фильтрования, поскольку диэлектрическаянасадка, вышедшая из зоны электродов на расстояние Нз (см. фиг. 4), продолжает сохранять высокие фильтрующие свойства за счет накопившихся в ней электростатических зарядов (так называемый эффект последействия поля - ЭПД),При работе электрофильтра периодически происходит прессование (уплотнение) насадки за счет сжатия ее газовой подушкой, образующейся в камерах 15: насадкаопускается на дно и уменьшается по высоте (Н 4 Н 1) - смфиг, 5. Поры насадки уменьшаются, неоднородность поля возрастает, фильтрующая способность насадки в этот момент возрастает. Таким образом, автоматическое упругое прессование насадка происходит по принципу "Плунжера" и опять же способствует очистке электродов.При достижении в камерах 15 некоторого критического давления, способного преодолеть сопротивление слоя Н 4 насадки, происходит стравливание газа - через патрубок 3 газ уходит вместе с осветленной жидкостью. В камере 15 давление резко падает, Элемент 14 возвращает стакан 5 в исходное положение (см, фиг. 1), ток вновь возрастает до 1 щах. За счет упругости насадка поднимается до исходного уровня Н 2, поры ее расширяются. Далее процесс повторяется.После того, как фильтрующая способность электрофильтра будет исчерпана (о чем судят по качеству осветления жидкости или по пропускной способности фильтра), производят регенерацию насадки одним изследующих методов:- противотоком чистой жидкости, например, воды - без электрического поля;- противотоком чистой жидкости в поле со сменой полярности электродов (при этомэлектроприводом. Кроме того, в устройстве достигается авторе гули рова ние рабочего тока от 1 вп дощах, без ухудшения качества фильтрования, а среднее значение тока5 1 ср = "за период фильтроцикла2окажется ниже, значения рабочегО тока 1 нм в электрофильтре - прототипе. Зкономия электроэнеогии по сравнению с прототипом может составить от 23 до 40% в зависимо сти от состава дисперсных и коллоидных примесей в исходном растворе.Формула изобретенияЭлектрофильтр для осветления белоксодержащих жидкостей, включающий вер тикальный диэлектрический корпус со съемной крышкой и патрубками для подвода и отвода обрабатываемой среды и установленные в корпусе два электродных блока, анодный и катодный, в пространстве, между электродами которых размещена упругая диэлектрическая проницаемая насадка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и сокращения расхода электроэнергии за счет более полной очистки электродов от пассивирующих отложений, анодный блок выполнен в виде стакана, обращенного дном вверх,. а катодный блок размещен внутри него, при этом стакан установлен с возможностью свободного возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскостиотносительно катодного блока, причем между крышкой емкости и дном стакана расположен упругий элемент для возврата анодного блока в исходное положение,.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Н.Гуньк дакт каз 3596 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10