Гусарова О.В.

Національний технічний університет України „КПІ”

концентрування БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН у апаратах випарних плівкових

Плівкова апаратура використовується для концентрування культуральних рідин, що містять розчини біологічно активних речовин (БАР) для виділення цільового продукту. Ця апаратура відповідає умовам обробки термолабільних продуктів [1]. Упарювання розчинів здійснюється в тонкій рідинній плівці.

Плівкові процеси отримали розповсюдження в хімічній, харчовій, хіміко-фармацевтичній технологіях, біотехнології, з успіхом застосовуються в металургійній промисловості, в радіотехніці і суднобудуванні, в атомній енергетиці і теплотехніці, в лабораторній техніці. Плівкова апаратура застосовується при розділенні й очищенні напівпродуктів, опрісненні морської води, у виробництві харчових продуктів і отриманні лікарських препаратів, коли особливо важливо запобігти їхньому термічному розпаду [2, 3, 4].

У промисловості використовуються наступні плівкові апарати: теплообмінні – нагрівачі, охолоджувачі, конденсатори та випарники; масообмінні – ректифікатори, екстрактори, дистилятори, абсорбери і кристалізатори [4].

Плівкові апарати прості у виготовленні, мають низьку вартість, в них досягається досить висока швидкість обробки продукту, завдяки чому скорочується час його контакту з поверхнею теплообміну. Останнє має велике значення при обробці термолабільних продуктів.

Найбільшого розповсюдження серед плівкових апаратів отримали плівкові випарники, оскільки в них відсутній статичний напір рідини й процес кипіння йде без підвищення температури, що особливо важливо при випарюванні під вакуумом. У цих апаратах досить малий час контакту рідини з поверхнею нагріву (менше хвилини), а це має значення при обробці термолабільних матеріалів, харчових продуктів: соків, молока, глюкози, дрожей, солодового екстракту й ін. Плівкові випарники можуть працювати з дуже малою різницею температур, а це дозволяє збільшити число корпусів, знизити питому витрату гріючої пари.

Однак небажане їх використання для розчинів, що викликають інкрустацію поверхні. У цих апаратах не можна проводити випарювання до сухого залишку.

Технологічне оформлення плівкових процесів викликає специфічні труднощі, пов’язані переважно з необхідністю створення рівномірно розподіленого по периметру рідкого шару. Найбільшою ефективністю відрізняються апарати з рівномірним розподіленням рідини по перерізу. При розривах плівки різко знижується інтенсивність тепло-масообміну. Тому одним з головних завдань є створення надійних розподільних пристроїв, забезпечення постійної товщини плівки по всій поверхні нагріву і умов нерозривності потоку.

Використання плівкових апаратів при недостатньо чистих рідинах призводить, з одного боку, до забруднення поверхні нагріву, а з іншої – до забивання отворів і щілин розподільчих пристроїв, що також погіршує розподілення рідинної плівки.

Ці питання потребують доскональних досліджень, а питання застосування плівкових апаратів в кожному випадку повинні аналізуватися на основі аналогічних виробництв, на базі економічних досліджень і на основі лабораторних випробувань.

При виробництві БАР необхідно підтримувати стерильність отримання продукції. Забруднення може відбуватись внаслідок корозії робочих елементів обладнання (труби, розподільники тощо) при тривалому використанні. Це вимагає заміни робочих елементів на нові, зупинки процесу виготовлення. Тому необхідно замінювати труби, розподільники з дорогих сталей на такі, що виготовляються з більш дешевого і корозійно стійкішого матеріалу, який не забруднюватиме продукцію. Такими матеріалами є неметалеві матеріали, такі як полімери та кераміка.

Відома велика кількість досліджень теплообміну неорганічних та органічних розчинів [5, 6], тоді як процеси упарювання БАР на неметалевих поверхнях досліджені досить мало і недостатньо, тому при проектуванні плівкових випарників необхідно це врахувати.

Література:

1. Соколов В.Н., Яблокова М.А. Аппаратура микро-биологической промышленности. – Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1988. – 278 с.: ил.

2. Бажанов В.С., Городчанин С.В., Богатырева Р.Л., Скрыпник Г.А. Перспективы применения пленочных нагревателей при производстве химического оборудования. // Тез. докл. Всес. научн.-техн. совещ. «Энергосбережение и материалосбережение в производстве и эксплуатации хим. оборуд. с антикорозион. защитными покрытиями из немет.материалов.», (Полтава, окт. 1990). – М. – 1990. –С. 20 – 21.

3. Воронцов Е.Г., Тананайко Ю.М. Теплообмен в жидкостных пленках. – К.: Техника, 1972. – 196 с.

4. Тананайко Ю.М., Воронцов Е.Г. Методы расчета и исследования пленочных процессов. – К.: Техника, 1975. – 312 с.

5. Ракицький В.Л. Гидродинамика и теплообмен при пленочном течении жидкости по гладкой гидрофобной поверхности: автореф. дис. на соискание степени канд. техн. наук: спец. 05.17.08 «Процесы и аппараты химической технологии».– Киев, 1990. – 16 с.

6. Гандзюк Ю.М. Процессы гидродинамики и теплообмена при обработке в гравитационной пленке спиртовых растворов: автореф. дис. на соискание степени канд. техн. наук: спец. 05.17.08 «Процесы и аппараты химической технологии».– Киев, 1986. – 16 с.