АППАРАТ ДЛЯ МЕМБРАННОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ
MEMBRANE CONCENTRATION DEVICE

Изобретение относится к области разделения, концентрирования жидких пищевых сред мембранными методами и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.
Известен аппарат [1], состоящий из корпуса, на котором находится кожух со штуцером. Корпус имеет две кольцевые щели. Внутри корпуса находится полый шток с конусом. Положение штока регулируется при помощи резьбы. Устройство присоединяется к трубчатой мембране. Внутри полости мембраны находится подвижный полый вал с насаженными на него лопастями, один конец которого крепится к конусу штока, а другой выходит через корпус наружу. Лопасти разделяют полость мембраны на четыре сектора, в трех из них осуществляется отвод диффузионного слоя, а в четвертом на валу по всей его длине установлены диски для турбулизации потока и очистки поверхности мембраны. Недостатком данного устройства является невысокая степень очистки мембраны и в связи с этим невысокая производительность по фильтрату.
Известно мембранное устройство [2], состоящее из корпуса, на котором находится кожух со штуцером. Корпус имеет две кольцевые щели. Внутри корпуса находится полый шток с конусом. Положение штока регулируется при помощи резьбы. Устройство присоединяется к трубчатой мембране. Внутри полости мембраны находится подвижный полый вал с насаженными на него лопастями, один конец которого крепится к конусу штока, а другой выходит через корпус наружу. Вал имеет два отверстия для подачи газа, расположенные под углом 90° относительно оси вала. Лопасти разделяют полость мембраны на четыре сектора, в трех из них осуществляется отвод диффузионного слоя, а в четвертом происходит очистка мембраны. Недостатком данного устройства является невысокая степень очистки мембраны, за счет чего будет низкая производительность по фильтрату.
Технической задачей является повышение производительности аппарата путем удаления диффузионного слоя с поверхности мембраны гидродинамическим и механическим способом.
Задача решается путем помещения в один из секторов аппарата подвижных турбулизаторов и установки направляющих для их упорядоченного движения внутри сектора.
Аппарат состоит из корпуса 1, на котором находится штуцер 2 и кожух 3. Корпус имеет две кольцевые щели 4 и 5. Внутри корпуса находится полый шток 6 с конусом. Положение штока регулируется при помощи резьбы. Корпус присоединен к трубчатой мембране 7. Внутри канала мембраны расположены четыре лопасти 8, закрепленные на валу 9, которые образуют сектора. Внутри одного из образованных лопастями секторов к валу крепятся направляющая 10. Направляющая крепится к каждой из лопастей, образующих данный сектор, наклонно, таким образом, что в секторе образуется 2 области, одна из которых, прилегающая к валу 9, имеет форму четверти усеченного конуса. В образованные ими пространства засыпаются турбулизаторы 11. Турбулизаторы могут иметь различную геометрическую форму, в частности сферическую или кубическую, и выполнены из полимерных материалов. Сверху и снизу сектор с турбулизаторами закрыт сетчатыми ограничителями 12, образующими вместе с лопастями данного сектора замкнутую область 13. В остальных секторах к лопастям на некотором расстоянии от мембраны крепится сетка 14. Поворот вала с лопастями осуществляется путем подачи раствора через штуцер 15. Подача исходного раствора осуществляется через штуцер 16. К корпусу крепится кожух 17 со штуцерами для отвода фильтрата 18 и подачи газа 19.
Аппарат для мембранного концентрирования работает следующим образом.
Исходный раствор под давлением подается в устройство через штуцер 16. При фильтровании раствора на внутренней поверхности мембраны образуется подвижный диффузионный слой с повышенным содержанием растворенных веществ (явление концентрационной поляризации). Диффузионный слой отводится из штуцера 2 и кожух 3, а основная часть потока - через внутреннюю полость штока 6. Благодаря лопастям 8, поток делится на четыре сектора, в трех из которых осуществляется формирование диффузионного слоя, а в четвертом - очистка мембраны за счет подвижных турбулизаторов 11, создающих интенсивную турбулизацию потока и производящих механическую очистку внутренней поверхности мембраны во время движения. Сетчатые ограничители 12 препятствует отводу тубулизаторов из сектора с потоком разделяемого раствора. Установленная в трех секторах, сетка 14 способствует сохранению концентрации в отводимом слое, препятствуя его размытию в радиальном направлении.
По мере загрязнения поверхности мембраны в других секторах производят поворот вала с лопастями, для чего подают исходный раствор через штуцер 15. При этом внешние кромки лопастей также осуществляют очистку мембраны. Помимо этого для очистки внутренних пор мембраны возможна подача газа через штуцер 19.
Технический результат - повышение производительности аппарата за счет установки описанного устройства.
Литература
1. Лобасенко Б.А., Кириченко А.А., Истратова Е.Е., Котляров Р.В. Аппарат для мембранного концентрирования. Патент №2530100. - Опубл. 10.10.14. БИ №28.
2. Лобасенко Б.А., Гарифулин Р.Ш., Семенов А.Г., Иванова С.А. Аппарат для мембранного концентрирования. Патент №2429053. - Опубл. 20.09.11. БИ №15.