Thiết bị trích ly liên tục trong công nghệ sinh học
MỤC LỤC
Máy trích ly tác động liên tục
Vùng tiếp xúc của thiết bị trích ly được trang bị áo đun nóng nhằm bảo đảm nhiệt độ trích ly 40 ÷ 600C hoặc hơn. Nhờ máy tiếp liệu kiểu guồng xoắn, pha rắn được làm ẩm sơ bộ vào phần trên của thiết bị trích ly. Trong quá trình chuyển động theo cột xuống dưới, pha rắn tiếp xúc với dung dịch chuyển động ngược chiều, liên tục qua nhiều vùng khuấy trộn và hãm và dùng máy vận chuyển hai vít để tháo ra khỏi phòng dưới.
Cửa khoang để tháo pha rắn nằm trên mức dung môi khoảng 1500 mm, cho phép làm giảm độ ẩm của pha rắn được thải ra ngoài. Nạp liệu cho thiết bị và tháo phần chiết ra khỏi nó được xảy ra một cách liên tục có kiểm tra tự động và điều chỉnh các thông số của quá trình.
Máy trích ly hai vít nằm ngang tác động liên tục
Bộ định lượng được đặt trên thiết bị trích ly để nạp sản phẩm vào phần dưới của máng. Từ đầu khác của thiết bị bơm định lượng đẩy dung môi qua bộ trao đổi nhiệt vào đầu trên của máng. Phần chiết qua bộ tự lọc tinh ở phần cuối cuả máng được tải ra ngoài.
Quá trình trích ly được tiến hành hai mức và ngược dòng, phương pháp tiếp xúc pha rắn với pha lỏng như thế sẽ bảo đảm hiệu suất chiết cao hơn.
Thiết bị trích ly dạng rôto
Để trích ly bã parafin của dầu mỏ từ các canh trường nấm men đã được nuôi cấy trên đó thường người ta sử dụng các máy trích ly dạng rôto do Hãng Rouzadauns. Pha rắn (nấm men) theo băng tải vào các ô được giữ lại ở thể bất động, còn chất trích ly cho vào bên trên pha rắn. Phần chiết có hàm lượng các chất trích ly lớn được cho vào các ô chứa vật liệu mới để dung môi bão hoà hoàn toàn.
Kết thúc quá trình thì đáy ô lật ngược lại và vật liệu đã trích ly được thải ra ngoài. Để tách dung môi ra khỏi vật liệu đã được trích ly (nấm men), thiết bị cần trang bị máy khử sonvat hoá (hình 8.9). Khi vật liệu chuyển dời trong máy theo các đĩa từ trên xuống dưới, dung môi được bốc hơi và đưa ra khỏi thiết bị.
Các tiểu phần của vật liệu bị hơi cuốn theo để vào thiết bị lọc khí, tại đây chúng được thu gom khi khuấy trộn với dung môi (xem hình 8.9).
MÁY LỌC
Máy lọc loại tác động tuần hoàn
Máy lọc ép khác với máy lọc khung bởi thể tích nhỏ hơn của các phòng để kết tủa và bởi áp suất làm việc lớn. Máy lọc ép kiểu phòng (hình 8.10) gồm các bản có bề mặt gợn sóng tạo nên các phòng. Các màng lọc đồng thời cũng là những vật bịt kín khi nén các tấm.
Nạp huyền phù cùng lúc vào tất cả các phòng theo rãnh phía trên, còn phần lọc, khi cho qua tất cả các màng lọc, chảy xuống dưới theo các máng của bề mặt các tấm gợn sóng và được dẫn ra theo rãnh chung ở phần dưới. Khi cần thiết chất kết tủa trong các phòng máy phải rửa và khử nước bằng phương pháp nạp dung dịch rửa hay không khí nén theo rãnh ở trên và tháo qua rãnh dưới. Tháo cặn ra khỏi phòng của máy lọc ép được tiến hành tương tự như khi tháo cặn ra khỏi máy lọc khung bản.
Máy lọc tác động liên tục
Chất lỏng canh trường chảy vào nhánh trên của băng tải và khi chuyển dịch trên các phòng chân không, phần chiết qua lỗ lọc của băng tải vào các khoang của phòng chân không, còn các tiểu phần rắn của huyền phù được giữ lại trên bề mặt của băng tải. Khi băng tải tiếp tục chuyển dịch, chất lắng được rửa nếu thấy cần thiết , khi đó phần chiết được rửa đưa vào khoang tiếp theo của phòng chân không, còn cặn rắn tiếp tục chuyển dịch, sấy, dùng dao tách khỏi vải và cho vào thùng chứa. Quá trình lọc được điều chỉnh dễ dàng nhờ sự biến đổi chiều cao của lớp kết tủa (cặn), nhờ tốc độ chuyển dịch của băng tải trên các phòng chân không, nhờ sự biến đổi vị trí của màng ngăn trong các phòng chân không.
Ưu điểm của các máy lọc chân không dạng băng tải là thiếu đầu phân phối huyền phù; khả năng lắng của các hạt lớn dưới tác động của trọng lực, nhờ đó mà quá trình lọc được tăng nhanh; tiện lợi cho quá trình rửa cặn với lớp kết tủa mỏng cũng có thể hoạt động được. Điều đó có thể giải thích ở chỗ khối lượng mixen được tách ra một cách trực tiếp trong các phòng chân không dạng thùng quay, khi đó các tế bào nấm men và tế bào vi khuẩn chưa có lớp bồi không được lọc, còn khi bồi đắp lớp lọc và bổ sung 4 ÷ 8% peclit, điatomit hay chất tác nhân tăng phẩm chất lọc vào chất lỏng canh trường, năng suất đơn vị lọc có thể đạt 0,2 m3/(m2⋅h). Điều khiển các công đoạn công nghệ được thực hiện nhờ cơ cấu điện- thuỷ lực, loài trừ hoàn toàn chi phí lao động thủ công, bảo đảm canh trường sản xuất có chất lượng cao, các bản có thể chuyển dời lên, xuống dọc theo bồn.
Khi lắp ráp bộ lọc giữa các bản gần nhau trong các khoang máy sẽ tạo ra những rãnh trên băng tải để cấp huyền phù, các rãnh dưới luới để thải phần chiết, còn giữa các màng và các tấm máng − các rãnh nạp nước để vắt và ép chất cặn ở áp suất 1,5 MPa. Trong sơ đồ ngoài máy lọc ép còn có thùng chứa 2 để thu cặn huyền phù và dung dịch rửa từ ống góp , thùng chứa dung dịch rửa 3, trạm bơm nước 4, thùng chứa nước từ phòng tái sinh 5, thùng chứa phần chiết đã được rửa 6 , thùng chứa phần lọc 7, trạm bơm dầu 8, thùng chứa huyền phù 9, trạm điều khiển 10 và đài điều khiển 11. Máy ép lọc hoạt động như sau: Chất lỏng canh trường cho vào các đoạn ống bên sườn của ống góp, đồng thời đến các bản, tại đây chất lỏng được lọc, phần lọc cho vào thùng chứa, còn cặn được giữ lại trên bề mặt vải lọc.
Lựa chọn và tính toán các máy lọc
Cặn được tạo ra trên băng tải trong phòng, băng tải bắt đầu chuyển động cùng với cặn thoát ra ngoài theo khe hở được tạo ra (đến 45 mm) giữa các bản khi ngừng nạp huyền phù và thải phần lọc. Khi băng tải chuyển động, cặn được chuyển ra từ khoảng không gian giữa các bản và được tháo ra từ hai hướng. Rửa vải bằng nước lạnh dùng vòi phun dưới áp suất 0,3 MPa và cạo sạch.
Sau khi làm sạch băng tải, các bản lọc được ép chặt và chu kỳ được lặp lại. Năng suất của các máy lọc hoạt động tuần hoàn phụ thuộc vào thời gian của tất cả các công đoạn tham gia vào chu trình lọc. Bề rộng của phòng lớn hơn lớp cặn, trong trường hợp ngược lại cần thiết tăng số lượng phòng.
P - áp suất tối thiểu lên bề mặt tiếp xúc, cần thiết để bít kín chổ nối giữa bản và khung, MPa.
THIẾT BỊ TUYỂN NỔI
Nhóm thứ nhất thuộc các loại thiết bị mà chất lỏng của canh trường trước khi tuyển được bão hoà không khí sơ bộ dưới áp suất dư gần bằng 0,7 MPa trước khi tạo thành các bọt không khí trong dung dịch có đường kính 0,01 ÷ 0,1 mm và gia công tiếp theo ở áp suất khí quyển hay chân không không lớn lắm. Nhưng phương pháp này đòi hỏi nghiên cứu những cơ cấu phụ để đảm bảo phòng nổ của quá trình, để làm sạch bằng cơ học các điện cực bị nhanh bẩn. Để làm sạch các dòng nước nhờ tuyển nổi bằng không khí phân tán người ta sử dụng các thiết bị cơ học, cơ - khí nén và tuyển nổi bằng khí nén.
Thiết bị tuyển nổi hoạt động như sau: chất lỏng canh trường ban đầu được bảo hoà sơ bộ không khí cho vào lô I (chiếm 2/3 thể tích thiết bị tuyển nổi) từ thiết bị nghiền mịn nấm men. So với các loại thiết bị tuyển nổi dùng cơ học, thiết bị tuyển nổi dùng cơ - khí nén có kết cấu đơn giản hơn, không khí được phân tán trong thiết bị nhờ bộ thông gió hình nón, tiêu thụ năng lượng điện ít hơn loại dùng cơ học; thể tích của không khí được dẫn vào dung dịch luôn biến đổi trong một giới hạn lớn. Bọt tạo thành bởi các tiểu phần tạp chất và không khí, được tháo ra nhờ dụng cụ tháo bọt dạng quay 1 vào máng 2, tại đây bọt bị phá vỡ và được đưa đến công đoạn làm trong hay tuyển nổi lần 2.
Năng suất của các loại thiết bị trên đến 1000 m3/h, thời gian tuyển nổi không quá 10 ph, hiệu suất làm sạch nước khỏi những phần tử lơ lửng đạt đến 90%.
