Белки. Роль в организме человека (стр. 4 из 6)
В процессе фильтрования при постоянной разности давлений скорость фильтрации уменьшается, так как сопротивление слоя осадка возрастает с увеличением его толщины. Если перепад давлений при фильтровании увеличивается с возрастанием толщины осадка, то такой процесс называют фильтрованием с постоянной скоростью.
Получаемые при фильтровании осадки делят на сжимаемые, частицы которых с повышением давления деформируются, а размер пор капилляров уменьшается, и несжимаемые, размер и форма частиц которых не меняются с увеличением давления при фильтровании.
Так как в процессе фильтрования в большинстве случаев
p=const, а сопротивление слоя осадка с течением времени изменяется, то скорость фильтрации 
=dV/Fd 
, (5)Где V – количество фильтрата, м3; F- площадь поверхности фильтрации, м2;
- продолжительность фильтрования, с.Скорость фильтрации прямо пропорциональна перепаду давлений и обратно пропорциональна общему сопротивлению слоя осадка Rос и фильтрующей перегородки Rф, следовательно,
dV/Fd
= 
p/ (Rос+ Rф). (6)где V – объём фильтрата, м3;
p – разность давлений, Па; Rос – сопротивление слоя осадка, Па; Rф – сопротивление фильтрующей перегрузки, Па. 
Если в уравнение (6) ввести удельную производительность фильтра d
=dV/F (в м3/м2), сопротивление осадка с учётом вязкости жидкой фазы суспензии 
(в Па . с) представить как произведение удельного сопротивления r (в 1/м2) на толщину слоя осадка, находящегося в 1 м3 фильтруемой суспензии, то уравнение (6) представится в следующем виде:d
=(r 
x / p + Rф/ p) d , (7)где x – толщина осадка, м.
Интегрируя это выражение в пределах от 0 до
и от 0 до , найдём продолжительность фильтрации (в с) =r x 2/2 p+ Rф / p=b 2+ Rф / p, (8)где b=r
x/2 p.Удельный объём фильтрата (в м3/м2), прошедший через единицу площади поверхности фильтрующей перегородки за время
, определяется из уравнения (8)
= - Rф/r x+ 
. (9)В промышленности для разделения суспензий применяются фильтры циклического действия: рамные фильтр-прессы, патронные фильтры, листовые фильтры – и фильтры непрерывного действия: барабанные вакуум фильтры и дисковые.
Осаждение под действием центробежной силы. Недостатком осаждения в отстойниках является их большие объёмы и значительное время осаждения. Отстойники малоэффективны при осаждении мелких частиц, имеющих размеры dэ<5 мкм, или когда их плотность близка к плотности среды. Значительно увеличивается эффективность процесса разделения суспензий с применением центробежных сил.
Поле действия центробежных сил создаётся вращательным движением потока разделяемой жидкости при тангенциальном её подводе в гидроциклоны или при направлении разделяемого потока во вращающийся корпус осадительных центрифуг.
Для определения эффективности осаждения в центробежных аппаратах необходимо сравнить величину центробежной силы с силой тяжести, действующей на частицу.
При вращательном движении суспензии в центробежных устройствах на частицу действует центробежная сила ( в Н)
Gц=m
2R, (10)где m – масса частицы, кг;
- угловая скорость вращения частицы, с-1; R- радиус вращения частицы, м.Сила тяжести без учёта подъёмных сил составит
Gт=mg. (11)
Сравнивая уравнения (10) и (11), получим
Gц= Gт
2R/g, (12)т. е. центробежная сила больше сил тяжести в
2 R/g раз.Величину Ф=
2 R/g называют фактором разделения. Чем больше фактор разделения, тем выше разделительная способность центробежных устройств.При ламинарном режиме осаждения скорость осаждения (в м/с) определяется по уравнению Стокса с учётом фактора разделения
= 
, (13)где d- размер частиц, м; g- ускорение свободного падения, м/с2;
- плотность твёрдых частиц, кг/м3; 
- плотность среды, кг/м3; 
- вязкость среды, Па . с; 
- угловая скорость вращения, с-1; R- радиус вращения, м.Только в частном случае частица при центробежном разделении суспензии может находиться в ламинарном режиме. Обычно при центробежном разделении фактор разделения и скорость осаждения изменяются, так как они зависят от переменного радиуса R, изменяющегося с увеличением толщины осадка, а поэтому осаждения происходят по режимам: ламинарному, промежуточному и турбулентному.
Разделение растворов с помощью мембран. Весьма перспективным способом разделения пищевых растворов является процесс разделения под давлением через полупроницаемую перегородку (мембрану) – обратный осмос, или ультрафильтрация.
Ультрафильтрация предназначена для разделения низкоосмотических растворов и позволяет задерживать сравнительно крупные молекулы с молекулярной массой выше 500. Ультрафильтрация осуществляется при сравнительно низком давлении 0,05-1,0 МПа. Обратный осмос применяется для разделения растворов низкомолекулярных веществ, обладающих высоким осмотическим давлением, при этом рабочее давление составляет 5,0 - 10,0 МПа.
Разделение растворов мембранным методом происходит без фазовых превращений и при температуре окружающей среды.
Мембраны должны обладать высокой селективностью к извлекаемому веществу, высокой проницаемостью, достаточной механической прочностью, устойчивостью к воздействию агрессивных сред, постоянством параметров в процессе длительной эксплуатации.
Анизотропные мембраны представляют собой пластины толщиной 0,01-0,4 мкм. Наибольшее распространение получили ацетатцеллюлозные мембраны. Кроме этих мембран изготовляются мембраны на основе триацетатцеллюлозы, этилцеллюлозы, полиамидов, целлофана и др.
Мембраны получают путём облучения тонких полимерных плёнок потоком заряженных частиц – протонов или
-частиц – с последующим химическим травлением. Ведутся исследования по изготовлению мембран с жёсткой структурой на основе металлов, пористого стекла, металлокерамики и т. п.