Пищевые процессы и аппараты

Курсовая работа по дисциплине:

«Пищевые процессы и аппараты»

На тему: «Применение процесса ультрафильтрации в производстве молочной продукции»

Рязань

2020 г.

План

Введение

2. Технология производства

3. Описание технологического процесса

4. Оборудование для процесса

Вывод

Введение

Процессы мембранной фильтрации, в частности микрофильтрация (МФ) и ультрафильтрация (УФ), представляют собой процессы разделения, протекающие под давлением с использованием пористых полимерных или неорганических материалов. Эти процессы за последние 30 лет нашли широкое применение в различных отраслях промышленности для очистки или концентрирования жидких сред.

Молочная промышленность, без преувеличения, была одной из первых отраслей, в которых в начале 70-х годов за рубежом появились УФ-системы. Использование УФ для обработки сыворотки и молока быстро растет. Ультрафильтрация использовалась в основном для выделения белков из сырной сыворотки или творожной сыворотки и концентрирования молока для увеличения выхода сыра и снижения производственных затрат.

За рубежом в 1983 г. были реализованы УФ-установки для молочной промышленности с общей площадью фильтрации около 100 тыс. м2 мембран, в том числе 80 тыс. м2 для сыворотки и 19 тыс. м2 для молока. В середине 1990-х годов уже ежегодно продавалось около 230 000 м2 мембран для ультрафильтрации в молочной промышленности на сумму более 50 млн долларов /1/.

В настоящее время около 9% мирового производства сыворотки перерабатывается методом УФ, из которого получают 50 000-80 000 тонн концентратов сывороточного белка в год, в зависимости от содержания белка в сухом продукте. В середине 80-х годов с использованием УФ производилось около 150 000-200 000 т/год различных мягких сыров, например, в Дании и Франции около 30% всего объема натуральных сычужных сыров производится с использованием УФ /2/.

В России первые отечественные промышленные установки для ультрафильтрации молока и сыворотки появились в середине 80-х годов на нескольких предприятиях: НПО Углич, Владимирский молочный комбинат, Воронежский городской молочный комбинат, опытно-производственный завод ВНИКМИ. Суммарная поверхность мембран в этих устройствах составляла около 1000 м2. В установках чаще всего использовались плоскокамерные модули, эксплуатация которых при температурах 50-55 0С со временем приводила к короблению полимерных опорных плит и нарушению герметичности системы. Кроме того, возникли серьезные проблемы с восстановлением работоспособности мембран при регенерации и промывке, а также с их дезинфекцией из-за несовершенства материалов мембран и конструкции модулей.

В тот период, учитывая важность проблемы применения УФ-излучения для молочной промышленности, была разработана Программа развития отрасли до 2000 года. и было принято специальное постановление Совета Министров (1985 г.), в соответствии с которым планировалось к 2000 г. перерабатывать с использованием УФ около 5,5 млн т молока в год. Для этого потребуется 22 000 м2 мембран. Работы по применению ультрафильтрации в молочной промышленности России практически прекратились с начала 90-х годов в связи с отсутствием бюджетного финансирования и началом финансового кризиса в стране. В 2000 году интерес к ультрафильтрации со стороны отечественных производителей молочной продукции начал возрождаться.

2. Технология производства

Ультрафильтрация в молочной промышленности

Ультрафильтрация является наиболее часто используемым мембранным процессом при переработке молочного сырья. Цельное молоко, обезжиренное молоко, предварительно ферментированное молоко и сыворотка подвергаются УФ-излучению.

Задачи УФ:

а) предварительное концентрирование белков в молоке для производства традиционных видов сыров;

б) существенное изменение соотношения между белками и другими компонентами для создания новых видов сыров;

в) нормализация молока по белку для обеспечения однородности и воспроизводимости свойств получаемого сыра независимо от сезонности;

г) выделение сывороточных белков из сыворотки с целью получения белковых концентратов и раствора лактозы.

Ультрафильтрация молока.

Предварительное сгущение молока УФ увеличивает массовую долю сухих веществ в среднем с 12,5% до 16% и позволяет вдвое увеличить производительность последующих стадий. При концентрировании цельного молока в 2 раза в технологическую цепочку включается только УФ-система, а основные операции производства сыра осуществляются по общепринятой технологии.

При дальнейшем сгущении молока до коэффициента концентрирования 3-5 (до 40% СВ) требуется специальное оборудование для получения и переработки белкового сгустка.

Один из известных способов получения сгустка из молочного концентрата заключается в следующем /4/. Цельное молоко после пастеризации подкисляют соляной кислотой до рН 5,8, чтобы не задерживать Са на мембранах. Осуществляют УФ подкисление молока до коэффициента концентрации 2,5. Затем проводят процесс диафильтрации для снижения содержания лактозы и доводят коэффициент концентрации до 5. К концентрату добавляют бактериальную закваску и выдерживают при 25°С до достижения рН 5,1-5,2. Концентрат разливают в формы, в которые подается раствор молокосвертывающего фермента. Готовый сгусток разрезают и уваривают в фильтрате или воде, снижая влажность до 43%.

Использование УФ-молока увеличивает выход сыра, например, при производстве сыра Фета расход молока снижается с 8,5 до 6,5 кг/кг сыра. Кроме того, УФ-концентрация позволяет снизить расход молокосвертывающего фермента (до 60%) и бактериальных заквасок, сократить время созревания сыра и продолжительность технологического процесса, а также автоматизировать производство и контроль процесс.

В странах с развитой молочной промышленностью (США, Дания, Австралия, Франция и др.) разрабатываются новые технологии производства сыра с использованием УФ-концентратов.

Ультрафильтрация сыворотки.

При производстве сыра и казеина получают около 90% сыворотки от общего объема перерабатываемого молока. Одной из областей применения УФ является производство белковых концентратов из молочной сыворотки, которые затем используются в производстве сыров. Еще одним важным направлением является разработка новых сывороточных продуктов на основе концентратов с высоким содержанием сывороточных белков.

Сыворотка УФ позволяет получать белковые концентраты с содержанием белка от 30 до 95%. Во время концентрирования также происходит разделение раствора лактозы и солей.

Предварительная обработка сыворотки перед УФ включает осветление (отделение остатков жира и казеина) и пастеризацию для подавления закваски.

Установлено /5/, что оптимальным режимом подготовки сыворотки перед УФ является термообработка при 58-62 0С с экспозицией 60 минут. и доведение рН перерабатываемого продукта до 5,5-6,0. При этом происходит инактивация фосфата кальция, который сильно закупоривает мембраны.

Компания Sartorius провела экономическую оценку использования УФ на примере производства протеинового порошка с содержанием белка 70% из подсырной сыворотки /6/. УФ-сыворотку проводили на установке производительностью 20 м3/сут. на оригинальном продукте. Рабочая поверхность мембран в установке составляла 30 м2, а ее стоимость – 150 000 немецких марок. Расход молочной сыворотки составил 165 кг на 1 кг протеинового порошка, цена которого колебалась на рынке в пределах 2,6-4,2 немецких марок/кг в зависимости от накладных расходов и спроса. Годовой доход фирмы составлял до 90 000 немецких марок. Следует отметить, что УФ-оборудование Sartorius является одним из самых дорогих на мировом рынке ($2500/м2). Обычно удельная стоимость мембран, исходя из стоимости установки за рубежом, составляет 600-1000 долларов США/м2 для полимерных мембран и 4500-6000 долларов США/м2 для керамических мембран.

Широкий ассортимент молочных продуктов на основе сыворотки доступен в Новой Зеландии и Австралии /4/. В 1987 году в Австралии 26% получаемой сыворотки обрабатывалось УФ. Rangitaiki Plains Dairy, крупнейшее предприятие по переработке молока, перерабатывает 218 тысяч тонн молока в год, в результате чего получается более 100 тысяч тонн сыворотки. Для получения сывороточного протеина, казеина и лактозы компания использует оборудование DDS (Дания). Технологическая схема производства включает две установки УФ, каждая из которых имеет мембранную поверхность 351 м2 и производительность 450 м3/сут. Из 1000 л сыворотки получают 950 л пермеата и 40-50 л концентрата, содержащего 14-15% СВ, из них 11,5-12,5% белка. Далее концентрат нейтрализуют, дополнительно концентрируют и сушат до влажности 4%.

3. Описание технологического процесса

Обратный осмос — это метод разделения растворов путем их фильтрации под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и задерживающие молекулы или ионы растворенных веществ.

Ультрафильтрация – это процесс разделения, фракционирования и концентрирования растворов с использованием полупроницаемых мембран. При этом жидкость непрерывно подается в надмембранное пространство под давлением 0,1...1,0 МПа.

При ультрафильтрации исходный раствор разделяется на два принципиально новых продукта: низкомолекулярный (фильтрат) и высокомолекулярный. Фильтрат проходит через мембрану и удаляется через дренажную систему, а высокомолекулярный продукт концентрируется. Ультрафильтрация позволяет выделить молочные белки из вторичных продуктов молочной промышленности и ценные вещества из других пищевых растворов, получить дополнительные резервы для пищевых производств.

Метод разделения растворов обратным осмосом основан на явлении самопроизвольного перехода растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор (рис. 1). Если давление над раствором ниже осмотического давления (p<l), то

Рис. 1. Схема разделения раствора обратным осмосом

растворитель будет переходить в раствор до тех пор, пока в системе не будет достигнуто осмотическое равновесие.

Равновесное состояние наступает, когда гидростатическое давление между раствором и растворителем, определяемое перепадом уровней, становится равным осмотическому давлению (p = l).

Если после достижения осмотического равновесия со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое давление (p < l), то растворитель начнет проходить из раствора в обратном направлении. В этом случае будет иметь место обратный осмос. Растворитель, прошедший через мембрану, называется фильтратом.

Ультрафильтрация применяется для разделения систем, в которых молекулярная масса компонентов, растворенных в растворителе, значительно превышает молекулярную массу самого растворителя. При разделении водных растворов ультрафильтрацию применяют, когда растворенные компоненты имеют молекулярную массу 500 и более. Движущей силой ультрафильтрации является разница в рабочем атмосферном давлении. Обычно ультрафильтрацию проводят при низких давлениях, равных 0,1..1,0 МПа.

Ультрафильтрация протекает под действием перепада давления до и после мембраны. В зависимости от назначения процесса ультрафильтрации применяют мембраны, пропускающие растворитель и преимущественно низкомолекулярные соединения (при разделении высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений), только растворитель и определенные фракции высокомолекулярных соединений (при фракционировании высокомолекулярных соединений), только растворитель (при концентрировании высокомолекулярных соединений).

Разделение обратным осмосом и ультрафильтрацией принципиально отличается от обычной фильтрации. При обратном осмосе и ультрафильтрации образуются два раствора: концентрированный и разбавленный, при фильтрации осадок осаждается на перегородке фильтра. В процессах обратного осмоса и ультрафильтрации недопустимо накопление растворенного вещества у поверхности мембраны (за счет концентрационной поляризации), так как это резко снижает селективность (разделяющую способность) и проницаемость (удельную производительность) мембраны, сокращает его срок службы.

Селективность и проницаемость мембран являются наиболее важными

их технологические свойства.

Мембраны должны обладать следующими свойствами: высокой разделяющей способностью (селективностью); высокая удельная производительность (проницаемость); постоянство его характеристик в процессе эксплуатации; химическая стойкость и разделяющая среда; механическая сила; бюджетный.

Мембраны изготавливают из различных материалов: полимерных пленок, стекла, металлической фольги и др. Наиболее распространены мембраны из полимерных пленок.

Полупроницаемые мембраны бывают пористыми и непористыми. Через непористые мембраны растворитель и растворенные вещества проникают под действием градиента концентрации в результате молекулярной диффузии. Поэтому такие мембраны называются диффузионными.

Для процессов обратного осмоса и ультрафильтрации применяют пористые мембраны, изготавливаемые в основном из полимерных материалов. Полимерные мембраны могут быть анизотропными и изотропными.

Предложено несколько моделей механизма разделения растворов. Согласно капиллярно-фильтрационной модели механизма полупроницаемости, предложенной Ю. И. Дытнерского, на процесс разделения растворов неорганических и органических веществ большое влияние оказывает поверхностный слой жидкости. В зоне контакта жидкости с мембраной действуют поверхностные силы: адгезия, поверхностное натяжение и молекулярное притяжение. Поэтому физико-химические свойства пограничного слоя жидкости вблизи мембраны могут существенно отличаться от ее физико-химических свойств в объеме. С уменьшением толщины пограничного слоя эти различия увеличиваются.

Гидратирующая способность ионов оказывает большое влияние на селективность и проницаемость мембран. Гидратация заключается в том, что ионы растворенного вещества окружены растворителем и движутся вместе с некоторой его частью, взаимодействуя с ним. Молекулы воды, находящиеся в непосредственной близости от растворенных ионов, образуют гидратную оболочку. На поверхности и внутри капилляров лиофильной мембраны образуется слой связанной воды толщиной σg, физико-химические свойства которого отличаются от характеристик жидкости в объеме. Наличие связанной воды в капиллярах мембраны является основной причиной непроходимости через мембрану молекул растворенных веществ, не растворяющихся в связанной воде.

Если диаметр мембранного капилляра d<2σg+dg.i. (где d — диаметр гидратированного иона), через такой капилляр пройдет только вода (рис. 2.). Однако мембраны имеют капилляры разного размера, а связанная вода все же растворяет неорганические соли, поэтому селективность мембран будет меньше 100%.

Рис. 2. Объяснить механизм разделения полупроницаемой мембраной.

На основе капиллярно-фильтрационной модели явление обратного осмоса можно представить следующим образом: на поверхности и внутри капилляров гидрофильной полупроницаемой мембраны образуется слой связанной воды. Ионы солей в растворе при своем тепловом движении захватывают воду на поверхности мембран, образуя гидратные оболочки, и таким образом переносят ее в объем раствора. Снижение концентрации воды на поверхности мембраны, обращенной к раствору, компенсируется прохождением через мембрану чистой воды. Такой переход будет происходить до тех пор, пока силы, определяемые притяжением молекул воды к ионам, не уравновесятся силами гидростатического давления со стороны раствора.

Масло

Цельное молокоРазделениеСточные Воды

Концентрат

Обратный осмос лактоза

ультрафильтрацияФильтрат

Концентрат обезжиренного молока

Обогащение Производство Производство Производство

молочный сыр молочное мороженое

белковые продукты

и творог

Рис. 3. Схема переработки молока

Схема переработки молока с получением тОсновные молочные продукты показаны на рис. 1. Основными технологическими стадиями являются сепарация молока для получения масла, ультрафильтрация обезжиренного молока и обратный осмос. Из концентрата обезжиренного молока получают ряд молочных продуктов. Использование мембранных устройств при переработке молока также может решить проблему очистки сточных вод.

4. Оборудование для процесса

Мембраны для ультра- и микрофильтрации.

Производство мембран и оборудования на их основе сосредоточено в основном в трех регионах: США, Западной Европе и Японии, на долю которых приходится около 97 % всего производства и 75 % закупок, связанных с мембранной технологией. В настоящее время в мембранной промышленности в этих регионах занято около 100 фирм и предприятий, и только 60 из них сами производят мембраны и мембранные модули, а остальные проектируют оборудование с использованием мембран как элементов промышленных установок /15,16/.

В России есть, хотя и слаборазвитая, отечественная мембранная промышленность. Из производителей полимерных мембран в России следует отметить, в первую очередь, ЗАО НТЦ Владипор (Владимир, листовые и рулонные мембраны), ГП ВНИИПВ (Мытищи, полые волокна).

Конкурентоспособное производство мембранного оборудования в России относится в основном к процессам водоподготовки, где часто используются зарубежные мембраны и комплектующие мембранного оборудования, а также к процессам ультрафильтрации с использованием полимерных мембран в медицинской и пищевой промышленности, например, компания Владисарт (Москва , Россия). Владимир).

УСТРОЙСТВО МЕМБРАННЫХ УСТРОЙСТВ

Аппараты обратного осмоса и ультрафильтрации бывают периодического и непрерывного действия. Аппараты периодического действия применяются, как правило, только в лабораторной практике. В промышленности используются устройства непрерывного действия.

Мембранные «нитраты» имеют большую удельную поверхность разделения, просты в сборке и установке, надежны в эксплуатации. Падение давления в устройствах небольшое.

Недостатком устройств обратного осмоса является высокое рабочее давление, что приводит к необходимости использования специальных трубопроводных уплотнений и фитингов, рассчитанных на высокое давление.

По способу устройства мембран устройства подразделяются на устройства типа «фильтр-пресс» с плоскокамерными фильтрующими элементами, устройства с цилиндрическими и рулонными элементами и устройства с мембранами в виде полых волокон. Перечисленные аппараты состоят из отдельных секций или модулей, что позволяет собирать аппараты с различной площадью поверхности разделения.

Аппарат «фильтр-пресс», аналогичный по конструкции обычному фильтрующему фильтру, является простейшим мембранным аппаратом.

В основе этой конструкции (рис. 4.) лежит фильтрующий элемент, состоящий из двух мембран, уложенных по обеим сторонам листов «подложки» из пористого материала, например полимера. Листы «подложки» имеют отверстия для прохода жидкости. Эти листы

Рис. 4. Мембранный фильтр-пресс (а) и «подложка» (б):

1 - пластина; 2 - стяжной болт; 3 — «подложка»; 4 - мембрана; 5 - отверстие

располагаются на расстоянии от 0,5 до 5 мм, образуя межмембранное пространство для отделяемого раствора. Пакет фильтрующих элементов зажимается между двумя пластинами и стягивается болтами. Отфильтрованный раствор последовательно проходит через все фильтрующие элементы и концентрируется. Концентрат и фильтрат непрерывно удаляются из аппарата.

Аппараты этого типа используются на предприятиях для выделения белков из подсырной сыворотки, а также для ультрафильтрации обезжиренного молока и творожной сыворотки.

Производительность аппарата по сыворотке 5,0...6,8 м³/ч, по концентрату - 0,16...0,3 м³/ч.

Устройство с цилиндрическими фильтроэлементами собирается из отдельных цилиндрических фильтрующих модулей (рис. 5).

Рис. 5. Мембранный аппарат с цилиндрическими фильтрующими элементами.

Цилиндрический фильтрующий элемент (рис. 6) представляет собой сменный узел, собранный из полупроницаемой мембраны и дренажной рамки. Дренажная рама состоит из трубы и пористой «подложки», препятствующей вдавливанию мембраны в дренажные каналы трубы. Выпускаются цилиндрические фильтроэлементы трех типов: с мембраной, расположенной на внутренней поверхности дренажной рамы, на внешней поверхности и с комбинированным расположением мембраны.

Устройство с цилиндрическими фильтроэлементами и с мембраной, расположенной на внутренней поверхности дренажной рамы (рис. 6, а), имеет следующие преимущества: малая материалоемкость за счет отсутствия напорного тела, малое гидравлическое сопротивление, возможность механическая очистка фильтрующих элементов от осадка без разборки, надежность инструкции.

Недостатками данной конструкции являются малая удельная рабочая поверхность мембранной фильтрующей поверхности, высокие требования к сборке элементов.

Рис. 6. Цилиндрические фильтроэлементы с различным расположением мембран.

а - на внутренней поверхности водоотводной рамы; б - снаружи;

в - комбинированный; 1 - труба; 2 - мембрана; 3 - "подложка"

Конструкции фильтрующих элементов с внешним расположением мембраны (рис. 6, б) имеют большую удельную рабочую площадь фильтрующей поверхности. Однако они более металлоемки, к тому же механическая очистка фильтрующих элементов практически невозможна.

Цилиндрические фильтроэлементы с комбинированным расположением мембран (рис. 6, в) имеют примерно в 2 раза большую удельную рабочую площадь фильтрующей поверхности, чем описанные. Однако такие конструкции имеют значительно большее гидравлическое сопротивление из-за большой длины каналов отвода фильтрата.

Аппараты с рулонными фильтроэлементами выполнены в виде трубы, в которую последовательно вставлено несколько рулонных фильтроэлементов (рис. 7, а). Каждый элемент состоит из пакета из двух мембран и «подложки», намотанной на выходной патрубок. Для создания межмембранного пространства между мембранами устанавливают сетку-сепаратор.

Рис. 7. Рулонный фильтрующий элемент (а) и аппарат, заправленный такими элементами (б)

1 - труба; 2 - мембрана; 3 — «подложка»; 4 - сетка-сепаратор

Исходный раствор движется по межмембранным каналам в продольном направлении (рис. 7, б), а фильтрат через спирально-дренажный слой поступает в трубу и удаляется из аппарата.

Увеличение рабочей площади мембран в этих устройствах увеличивает плотность упаковки, а также снижает себестоимость изготовления. Площадь мембраны увеличивается с увеличением длины и ширины раневого пакета. Однако ширина пакета ограничена размерами мембран и дренажного слоя. Максимальная ширина пакета достигает 900 мм. Длина штабеля ограничивается гидравлическим сопротивлением дренажного слоя потоку фильтрата и обычно не превышает 2 м.

Движущей силой процесса обратного осмоса является перепад давления:

∆р=р-π1

где p — избыточное давление под раствором, π1 — осмотическое давление раствора.

Если в процессе обратного осмоса происходит некоторое прохождение через мембрану растворенного вещества, то при расчете движущей силы следует учитывать осмотическое давление фильтрата, прошедшего через мембрану. Затем:

∆р=р-(π1- π2) =р-∆π.

Осмотическое давление растворов может достигать десятков мегапаскалей. Давление в установках обратного осмоса должно быть значительно выше осмотического, так как эффективность процесса определяется движущей силой разницы между рабочим и осмотическим давлением. Так, при осмотическом давлении морской воды, содержащей 35 % солей, равной 2,45 МПа, рабочее давление в опреснительных установках должно быть около 7,85 МПа.

Для приблизительного расчета осмотического давления можно использовать формулу Вант-Гоффа:

π = хРТ,

x – мольная доля растворенного вещества; R — газовая постоянная; Т - абсолютная температура раствора, К.

Разделение обратным осмосом и ультрафильтрацией происходит без фазовых превращений. Работа Am (J) затрачивается на создание давления в жидкости и проталкивание ее через мембраны:

Ам = Ас + Апр,

А, - работа на сжатие жидкости, Дж; Апр - работа по проталкиванию жидкости через мембрану, Дж.

Поскольку жидкость несжимаема, Ac обычно пренебрегают. Работа по пробивке жидкости:

Апр = ∆pV,

где ∆p – перепад давления на мембране; Н/м2; V – объем отжимаемой жидкости, м3.

Существуют также такие важнейшие технологические свойства мембран, как селективность и проницаемость.

Селективность (φ) – это разделительная способность мембраны, которая определяется по формуле:

ф = (ходин- ИКС2)/ИКСодин• 100 = (1 - х2/ИКСодин)100 ,

где x2, x1 – концентрации растворенного вещества в исходном растворе и фильтрате.

Иногда φ (%) называют коэффициентом солеудержания.

Проницаемость G [в л/м³•ч] при заданном давлении определяется по формуле:

G = V/Fτ,

где V - объем фильтрата, л; F - рабочая площадь поверхности мембраны, м²; τ – продолжительность процесса, ч.

ВЫБЕРИТЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЕМИ ТОНН ВОЗВРАТА В СЕМЯН. ДЛЯ ВЫРАБОТКИ МОЛОЧНОГО ЖИРА ИЗ ВАШИНГТОНА.

Осмотическое давление 0,74 МПа. Жирность молока 3.2. Плотность молока 1,029 г/см³.

Расчет заключается в определении площади поверхности фильтрации при заданной производительности.

Материальный баланс процесса по растворенной составляющей:

лнИксн= ляИкся+уя; (один)

по всему веществу

ля= Ф + Лн, (2)

Определить массовую долю растворенного вещества в фильтрате

Икск= д (Фуя)/(dФ). (3)

Проницаемость мембраны в рассматриваемом сечении аппарата

G = dF/dF, (4)

Выразим эти величины как функции расхода отделяемого раствора и его концентрации:

уи = еодин(xi, Ли); (5)

G=f2(си, ли). (6)

Из выражений (1) и (2) получаем:

dФ = - dLi; (7)

d(Ф , yi) = — d(Li, xi). (восемь)

Запишем выражение (3) с учетом (7) и (8)

d(Li, xi)/dLi = fi(xi, Li),

куда

dLi/Li = dxi/f (xiLi) – xi.

Выражение (4) с учетом выражений (6) и (7) запишем в виде

dF = - dL/f (xi, Li).

Подставив в него значение dL из (7), получим

dF = dxi/xif (xi,Li) • L/f (xiLi).

Из уравнения (1) получаем

yi = x (L – Lxi/x ) .

Вывод

Итак, при расчете я нашел площадь мембраны

В 70-х годах керамические мембраны появились на мембранном рынке Европы, США и Японии. Керамические мембраны, обычно создаваемые на основе оксидов, нитридов и карбидов ряда металлов, предназначались для микро- и ультрафильтрации различных жидкостей, имеющих агрессивный характер или требующих нагрева до температур выше 100 градусов Цельсия для эффективных процессов разделения, где полимерные (органические) мембраны теряют свои свойства или разрушаются. Помимо высокой температурной стабильности, существует ряд свойств, характерных для керамических мембран, позволяющих выделить их в отдельное направление коммерческой и научно-технической деятельности, получившее название «керамическое мембранное дело». за рубежом.

Среди этих свойств, в первую очередь, следует отметить:

- механическая стабильность;

- устойчивость к химическому и микробиологическому воздействию;

- стабильность создаваемых структурных пор и возможность активного управления ими в процессе производства мембран;

- возможность использования обратных потоков через мембрану;

- высокая пропускная способность мембран;

- длительный срок службы.

Благодаря вышеперечисленным преимуществам применение керамических мембран по сравнению с полимерными мембранами позволяет снизить эксплуатационные расходы (в основном за счет увеличения срока службы), уменьшить габариты и массу фильтроблока, что также несколько снижает капитальные затраты. стоит /17,18/.

Несмотря на доминирование полимерных мембран в биотехнологических отраслях на Западе, керамические мембраны начинают постепенно проникать в эти отрасли в связи с тем, что они меньше влияют на сворачивание белков на поверхности мембран, а также позволяют многократно паровая стерилизация. Керамические мембраны широко используются при фильтрации промышленных сточных вод, в частности в Германии, где высоко развита металлообрабатывающая промышленность.