Аппаратно-технологическая схема производства глюкозамина из хитина

    Центрифуги могут быть с вертикальным и горизонтальным расположением вала и барабана, периодического действия (подвод суспензии и выгрузка осадка производятся периодически), полунепрерывного (суспензия подается непрерывно, а осадок выгружается периодически) и непрерывного действия (подача суспензии и выгрузка осадка осуществляются непрерывно).

    Отстойная центрифуга периодического действия с ручной выгрузкой осадка состоит из барабана, насаженного на вращающийся вал и помещенного в корпус. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении барабана, твердые частицы осаждаются в виде сплошного слоя осадка на стенке барабана, а осветленная жидкость переливается в кожух и удаляется через расположенный внизу патрубок. По окончании процесса осадок выгружается из центрифуги.

    В автомвтических отстойных центифугах загрузка материала, промывка, пропаривание и выгрузка осадка выполняются автоматически. Осадок после отделения жидкости снимается ножом или скребком, который срезает его и направляет в желоб или на конвейер. Нож управляется при помощи гидравлического цилиндра; с ножом сблокирован пневматический молоток, который ударяет по желобу для облегчения выгрузки осадка.

    Непрерывнодействующие отстойные горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка (НОГШ).

    Центрифуга  состоит из ротора и внутреннего  шнеко-вого устройства, заключенных  в корпус. Суспензия подается через центральную трубу в полый вал шнека. На выходе из этой трубы внутри шнека суспензия под действием центробежной силы распределяется в полости ротора.

    Ротор вращается в кожухе в полых  цапфах. Шнек вращается в цапфах, находящихся внутри цапф ротора. Под действием центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенкам ротора, а жидкость образует внутреннее кольцо, толщина которого определяется положением сливных отверстий на торце ротора. Образовавшийся осадок перемещается вследствие отставания скорости вращения шнека от скорости вращения ротора к отверстиям в роторе, через которые он выводится в камеру 6 и удаляется из центрифуги.

    При движении вдоль ротора осадок уплотняется. При необходимости он может быть промыт.

 

Рисунок 4 - Непрерывнодействующая отстойная горизонтальная центрифуга со шнековой выгрузкой осадка:1 — корпус; 2 — ротор; 3 — шнековое устройство; 4 — полый вал; 5 - центральная труба;

6-камера осадка; 7— патрубок для фильтрата

    Осветленная жидкость отводится через сливные  отверстия в камеру фильтрата и удаляется через патрубок.

    Путем изменения частоты вращения ротора и шнека можно регулировать режим работы центрифуги, изменяя продолжительность отстаивания и выгрузки осадка.

    Центрифуги  типа НОГШ обладают высокой производительностью  и применяются для разделения тонкодисперсных суспензий с  высокой концентрацией твердой фазы. 

      Упаривание.

    Роторный  испаритель - устройство, предназначенное для отгонки и перегонки растворителей из круглодонных одногорлых колб различной емкости. Отгонка растворителя осуществляется при вращении колбы - постоянном перемешивании - за счет чего достигается равномерное кипение и постоянный поток конденсата, улавливаемого эффективным холодильником, также являющимся частью роторного испарителя. Отгонку растворителя на роторном испарителе можно проводить при атмосферном давлении, однако конструкция прибора позволяет это делать под уменьшенным давлением - в результате, не перегревая вещество (используя водяную баню), можно концентрировать растворы в воде, спирте, толуоле и т.п. Простой роторный испаритель, который можно легко сконструировать в лаборатории.

    Циркуляционный  испаритель

    Циркуляционные выпарные вакуумные аппараты обладают рядом преимуществ. С их помощью можно упаривать растворы, разлагающиеся при нагревании под нормальным давлением, а также пенящиеся растворы. Разбавленные растворы многих веществ лучше всего упаривать при температурах ниже 50 °С, что отвечает давлению примерно 80 мм рт. ст.

    Аппарат циркуляционный выпарной АЦВ предназначен для концентрирования растворов  путем выпаривания и отгонки  органических растворителей в вакууме.

    Принцип действия аппарата основан на удалении растворителя путем нагревания под вакуумом.

    При соответствующем подборе запасных частей этот прибор можно использовать также для кристаллизации, регенерации  растворителей, подогрева водяного пара и вакуумной экстракции твердых  веществ. Большими преимуществами циркуляционного испарителя являются удобство обслуживания, высокая эффективность при низких температурах и полная безопасность при упаривании пенящихся растворов. Вакуум в испарителе создается обычно при помощи водоструйного насоса. Испаритель снабжен эффективным холодильником большого диаметра, который соединен с самим испарителем при помощи широкого теплообменника. Все части прибора соединены шаровыми шлифами [8].

Рисунок 5 - Выпарной аппарат: 1-Сепаратор, 2-Отражательная перегородка, 3-ловушка, 4-Многоходовый теплообменник, 5-Циркуляционный насос.

    Сам испаритель сконструирован на принципе непрерывной циркуляции. Из подсобного сосуда жидкость, предназначенная для упаривания, через кран подается в оба колена испарителя. В трубках теплообменника, через который пропускают воду или водяной пар, испаряемая жидкость нагревается и поднимается быстрее, чем во втором колене. Из теплообменника жидкость поступает в испарительный сосуд, где она растекается по стенкам. Часть воды испаряется и конденсируется затем в холодильнике, а упаренный раствор стекает во второе колено. Скорость упаривания воды в вакууме водоструйного насоса при 20° достигает 2,5—3 л в час. Пена в основном разбивается при поступлении жидкости в испарительный сосуд. В тех случаях, когда пена особенно устойчива, прибор наполняют чистой водой и только после приведения испарителя в действие начинают понемногу прибавлять подлежащий упариванию раствор.

     Циркуляционный  испаритель можно собрать в любой  лаборатории. Наиболее сложную его  составную часть — стеклянный холодильник с многократной циркуляцией  охлаждающей воды — можно заменить медным холодильником, остальные же части испарителя могут быть изготовлены любым стеклодувом. Прибор может быть использован и для ряда других операций (экстракция и т. п.).

     Если  во время упаривания выделяется кристаллическое  вещество и объем жидкости, которую надо упарить, невелик, то упаривание проводят в широких кюветах [2] . 

     Кристаллизация.

     В пищевой технологии применяют в  основном два типа кристаллизаторов: корытного типа и вращающиеся барабанные.

     Кристаллизатор  корытного типа. Вместо ленточной мешалки может использоваться шнековая мешалка, которая выполнена в виде бесконечного винта. Средний размер кристаллов в таких кристаллизаторах не превышает 0,5...0,6 мм.

     Кристаллизаторы корытного типа довольно широко распространены в промышленности. Они просты в обслуживании и надежны в работе.

     Барабанный  кристаллизатор бывают с водяным и воздушным охлаждением. При воздушном охлаждении кристаллы получаются более крупными из-за низкого коэффициента теплоотдачи от раствора к воздуху, но при этом производительность кристаллизатора значительно ниже, чем при водяном охлаждении.

     Барабанный  кристаллизатор представляет собой  вращающийся цилиндрический барабан, наклоненный по ходу раствора к горизонту. Раствор поступает с верхнего конца барабана, а кристаллы выгружаются с нижнего конца. При вращении барабана кристаллизатора раствор смачивает стенки, увеличивая тем самым площадь поверхности испарения воды.

 

     

     

     

     Рисунок 6 - Барабанный кристаллизатор: / — кожух; 2 —барабан; 3 — приемник суспензии; 4 — ролик; 5 — змеевик; 6 — воронка

     Барабан заключен в кожух, в который подаются охлаждающая вода либо воздух.

     Теплоноситель движется в кожухе противотоком к  раствору. Расход охлаждающей воды составляет примерно 5 м³ на 1 м³ раствора. Для предотвращения образования кристаллов на стенках в некоторых конструкциях предусмотрен обогрев нижней части барабана. Для этого в кожухе прокладывают обогревательные трубы. 

       Осаждение.

     Для создания поля центробежных сил используют два технических приема: поток жидкости или газа вращается в неподвижном аппарате; поток поступает во вращающийся аппарат и вращается вместе с ним. В первом случае процесс называется циклонным, а аппарат — циклоном, во втором — отстойным центрифугированием, а аппарат — отстойной центрифугой или сепаратором.

     Отстойник полунепрерывного действия с наклонной перегородкой. В отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками суспензия подается через штуцер и направляется с помощью наклонных перегородок попеременно сверху вниз и снизу вверх. Устройство перегородок увеличивает продолжительность пребывания суспензии и площадь поверхности отстаивания. Шлам собирается в конических бункерах и по мере накопления удаляется из них через краны.

   Осветленная жидкость отводится из отстойника через  верхний штуцер.

     Непрерывнодействующий отстойник с гребковой  мешалкой представляет собой цилиндрический резервуар с коническим днищем и внутренним кольцевым желобом вдоль верхнего края отстойника.

     

     

     Рисунок 7 - Отстойник непрерывного действия с гребешковой мешалкой: 1-кольцевой желоб, 2-мешалка, 3-гребок, 4-люк, 5-коническое днище, 6-целиндрический резервуар 

     В резервуаре установлена мешалка, снабженная гребками, которые непрерывно перемещают осадок к центральному разгрузочному отверстию и одновременно слегка взбалтывают осадок, способствуя его обезвоживанию. Частота вращения мешалки незначительна (0,00025—0,0083 с^-1), поэтому процесс осаждения не нарушается. Суспензия непрерывно поступает по трубе в середине резервуара. Осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб и удаляется через штуцер. Осадок (шлам), представляющий собой сгущенную суспензию, удаляется через штуцер в коническом днище с помощью диафрагмового насоса. Вал мешалки приводится во вращение от электродвигателя через редуктор.

     Отстойники  с гребковой мешалкой обеспечивают однородность осадка, позволяют обезводить его до концентрации твердой фазы 35—55%; работа таких отстойников полностью автоматизирована. К недостаткам этих аппаратов следует отнести их громоздкость.

     Диаметр нормализованных аппаратов составляет от 1,8 до 30 м; в отдельных случаях применяют отстойники диаметром до 100 м. Для уменьшения площади, занимаемой отстойниками, применяют многоярусные отстойники, представляющие собой несколько отстойников, поставленных друг на друга и имеющих общий вал для гребковых мешалок. Многоярусность существенно усложняет конструкцию аппарата.

     Сушка.

     Вальцовые сушилки предназначены для сушки жидких и пастообразных материалов: всевозможных паст, кормовых дрожжей и других материалов. Греющий пар поступает в вальцы, вращающиеся навстречу друг другу с частотой 2... 10 мин^-1, через полую цапфу, а конденсат выводится через сифонную трубу. Материал загружается сверху между вальцами и покрывает их тонкой пленкой, толщина которой определяется регулируемым зазором между вальцами. Высушивание материала происходит в тонком слое за полный оборот вальцов. Подсушенный материал снимается ножами вдоль образующей каждого вальца. В случае необходимости досушки материала вальцовую сушилку снабжают гребковыми досушивателями [7].