МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ
MEMBRANE APPARATUS

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 мембранный аппарат, включающий трубчатую керамическую мембрану с внутренним селективным слоем [1] (прототип). Аппарат состоит из мембраны, помещенной в корпус с патрубками для ввода исходной среды и отвода конечного продукта и фильтрата.
Недостатком является образование на поверхности мембраны слоя задерживаемых веществ, что значительно снижает производительность аппарата.
Известен мембранный аппарат с направленными потоками [2] (аналог), который содержит корпус с патрубками ввода исходной жидкости, вывода очищенной жидкости и жидкости с осадком. В корпусе расположен фильтродержатель с закрепленными в нем фильтрующими элементами и распределительным перфорированным устройством. По периферии корпуса установлен профильный элемент, выполненный по отношению к фильтрующим элементам с образованием сужающегося зазора, в узкой части которого расположены отводящие каналы для отвода очищенной жидкости. Исходная жидкость подается в перфорированное распределительное устройство, откуда через отверстия в виде струй жидкости подается по касательной на поверхности фильтрующих элементов. Образующийся поток жидкости поступает в уменьшающийся зазор, образованный поверхностями профильного элемента и фильтрующего элемента. По ходу движения потока внутри уменьшающегося зазора происходит увеличение его скорости. Благодаря этому происходит очистка поверхности фильтрующего элемента от образующихся отложений.
Недостатком мембранного аппарата является возможность очистки внешней поверхности фильтрующего элемента.
Технической задачей является повышение производительности аппарата путем удаления слоя задерживаемых веществ с поверхности мембраны гидродинамическим способом.
Задача решается путем установки в аппарате внутри мембраны устройства для очистки внутренней поверхности мембраны от слоя задерживаемых веществ, состоящего из штока и размещенных на нем полых конусообразных элементов с круговой перфорацией на боковой поверхности, изготовленной под углом к направлению потока. Устройство может быть выполнено вращающимся.
Мембранный аппарат (фиг. 1) содержит корпус 1, выполненный в виде цилиндра. С одной стороны корпуса располагается патрубок для подачи жидкой среды 2, с другой - патрубок для отвода конечного продукта 3. На внешней стенке корпуса располагается патрубок для отвода фильтрата 4. Внутри корпуса располагается коаксиально полупроницаемая мембрана 5. В мембране располагается устройство, состоящее из штока 6, на котором размещены полые конусообразные элементы 7 с круговой перфорацией на боковой поверхности, изготовленной под углом к направлению потока.
Мембранный аппарат работает следующим образом.
Исходный раствор под давлением подается через патрубок 2 во внутренний канал мембраны 5. Под действием давления происходит процесс разделения на мембране. При этом на внутренней поверхности мембраны формируется слой задерживаемых веществ, который снижает производительность процесса. Проходя через отверстия в конусообразных элементах 7, поток делится на струи с повышенным напором, направленные на внутреннюю стенку мембраны. Под действием напора струй и турбулизации потока слой задерживаемых веществ смывается с поверхности мембраны. Прошедший через мембрану фильтрат отводится через патрубок 4. Оставшаяся часть исходного раствора отводится через патрубок 3. Очистка мембраны производится одновременно с концентрированием среды.
Технический результат - повышение производительности аппарата путем удаления слоя задерживаемых веществ на мембране воздействием направленного потока среды.
Литература
1. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. В 2 ч. Ч. 2. Массообменные процессы и аппараты / Ю.И. Дытнерский. - Москва: Химия, 1995. - 368 с. (прототип)
2. Пат. 2331456 Российская Федерация. МПК7 B01D 27/08 (2006.01), B01D 63/06 (2006.01). Мембранный аппарат с направленными потоками / Ключников А.И., Шахов С.В., Потапов А.И., Марков А.А., Огурцов А.В., Колиух С.А.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) - №2007106333/15; заявл. 19.02.2007; опубл. 20.08.2008 (аналог).