CC BY
56
УДК 771.513
И. М. Нафиков, В. Г. Кузнецов, Н. Х. Зиннатуллин,
Н. И. Еникеева, Н. Б. Сосновская
ОПЫТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИОНООБМЕННОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ ЖЕЛАТИНА
Ключевые слова: желатин, анионит, катионит, ионные пары, опытная установка, ионообменная колонка.
Для повышения потребительского свойства желатина используется процесс ионообменного обессоливания. Для отработки технологии получения обессоленного желатина в условиях опытного производства разработана экспериментальная установка для ионообменного обессоливания желатина. Представлены схема опытной установки, а также общий вид основного аппарата.
Keywords: gelatin, anions, cations, ion pairs, pilot plant, ion-exchange column.
To enhance the consumer properties of gelatin used ion-exchange process desalination. For testing technology for desalted gelatin in a pilot production developed an experimental setup for ion-exchange demineralization of gelatin. A scheme of the experimental setup, as well as the general form of the unit.
Желатин получают из очищенного от различных примесей коллагена кости. Очищение состоит из последовательных процессов обезжиривания дробленной кости, деминерализации (мацерации) полученного оссеина, золении оссеина (извлечении балластных белков), обеззоливании оссеина (нейтрализации зольных остатков), а также обессоливании [1].
Дробленная кость обогревается в резервуарах с мешалкой острым паром. В работе [2] рассмотрена кинетика этого процесса и определено суммарное время, необходимое для того, чтобы жир в капиллярах (кавернах) нагрелся до соответствующей температуры и перешел в жидкое состояние. Авторами работы [3] разработан новый метод извлечения жира из нагретой дробленной кости во встречных гетерогенных струях. Инерционное извлечение жира из частиц кости намного экономичнее применяемых в промышленности методов, например, центрифугирования. В ударной зоне происходит равноускоренное движение жира в капиллярах, затем после выхода частиц кости из ударной зоны, жир продолжает течь по капилляру замедленно под влиянием сил инерции и вязкости до полной остановки. Жир полностью вытечет из капилляра, если суммарный путь, пройденный жиром для средней ориентации капилляра по отношению к направлению движения, превысит среднюю длину капилляра. Эксперименты подтвердили предложенную методику.
Мацерационные аппараты, в которых частицы дробленной кости (шрот) обрабатываются раствором соляной кислоты, представляют собой цилиндрические емкости с коническим низом (до 15м3). Интенсификация процесса мацерации осуществляется пневматическим перемешиванием шрота в барботажном режиме. Однако эта технология неэффективна.
В работах [4,5] предложен новый метод интенсификации мацерационного процесса. По новому методу перемешивание шрота осуществляется в режиме гидротранспорта. Гидротранспорт реализуется вертикально расположенным в емкости струйным насосом особой конструкции. Натурные испытания показали эффективность нового мацерационного аппарата - качество мацерации стало выше, время мацерации уменьшилось в три раза.
В работах [6] систематизированы результаты экспериментальных работ по подбору ионных пар «катионит-анионит» при обессоливании желатина. Определены наиболее перспективные пары.
Для отработки технологии получения обессоленного желатина в условиях опытного производства была разработана, изготовлена и смонтирована опытная установка для ионообменного обессоливания желатина (рис.1).
Обессоливание желатиновых растворов обычно производится с помощью ионообменных смол: катионита КУ-2-8 и анионита АВ-17-8. При обессоливании удаляются катионы
Са+2, Мд+2, Ре+2, Ре+3 (железо удаляется только то, которое находится в виде солей), анионы БОД ЭОз2, СОз"2, О!"1. В рабочем состоянии катионит находится в Н-форме, анионит - в ОН-форме. Предлагаемая установка позволяет исследовать влияние различных пар «катионит-анионит» на фотосвойства желатина.
Рис. 1 - Схема опытной установки для ионообменного обессоливания желатина
На обессоливание желатиновый бульон из бульоносборника 3 насосом 14 подается через расходомер 15 в катионитовую колонку 1. Пройдя слой катионита сверху вниз бульон через промежуточный теплообменник 9 поступает в анионитовую колонку 2 и сверху вниз проходит слой анионита.
Обессоленный бульон собирается в бульоносборнике 8. При необходимости в линию бульона подключается кондуктомер 16 и рН-метр (иономер) 12. Обессоливание ведется при температуре воды в рубашке бульоносборников 50-550С. Это достигается подогревом воды в термостатах. Катионитовая и анионитовая колонки обогреваются горячим воздухом с температурой 550С.
Для этой цели разработан узел подготовки воздуха: воздух из пневмосети проходит через фильтр 10, ротаметр 13, подогреватель 11 и поступает в кожух колонки (рис. 2).
Промывка ионообменных колонок осуществляется обессоленной водой, подачей ее снизу вверх. Промывная вода с температурой 50ОС проходит через слой ионита, взрыхляя его и направляется в нейтрализатор 6.
Нагрев промывной воды до 50ОС осуществляется в емкости для промывной воды 7 путем подачи в рубашку горячей воды из термостата.
В емкость для щелочи 4 и в емкость для кислоты 5 наливаются регенерационные растворы (5% ЫаОН и 10% НС1), которые направляются самотеком сверху вниз, соответственно, в анионитовую и катионитовую колонки. Иониты выдерживаются под реактивом 4 часа до их полной регенерации. Затем иониты промываются обессоленной водой от реактивов. Промывные воды собираются в нейтрализаторе 6 и отправляются в канализацию. Подача желатина и промывной воды может осуществляться и за счет вытеснения сжатым воздухом из емкостей. Для этого предусмотрены специальные линии подвода сжатого воздуха, а емкости рассчитаны на две атмосферы давления и герметизированы (кроме поз.7 и 5).
К ионообменным колонкам параллельно подключены пластинчатые насосы 14 для осуществления рециркуляции жидкостей. Производительность насосов регулируется путем байпасирования.
Рис. 2 - Колонка. 1- крышка, 2 - ниппель, 3 - переходник, 4 - вентиль, 5 - фланец, 6 -
трубка стеклянная, 7 - прокладка, 8 - кожух, 9 - распределитель, 10 - пробка, 11 -
крышка, 12 - фильтр
Ионообменные колонки (рис. 2) представляют собой сборную конструкцию из четырех секций стеклянного трубопровода диаметром 50 и длиной 150 мм. Секции колонки имеют ложное дно, фторопластовые уплотнения с металлическим бандажом, на котором смонтированы пробоотборники с вентилями. При необходимости на бандаже могут быть закреплены различные датчики и другие устройства (струйные насосы, инжекторы и др.).
Конструкция может легко трансформироваться, что облегчает испытание различных вариантов конструктивных решений
При разработке учтены конструктивные решения известные в литературе [7,8].
Литература
1. Джафаров, А.Ф. Производство желатина. - М.: Агропромиздат, 1990. - 287 с.
2. Антонов, В.В. Извлечение жидкой фазы из сырья, имеющего сложную внутреннюю структуру / В. А. Антонов, В.Г.Кузнецов, Н.Х.Зиннатуллин, А. А.Булатов, Г.Н. Зиннатуллина // Вестник Казанского ГАУ, 2011. - №1. - С.95-97.
3. Зиннатуллин, Н.Х. Инерционное извлечение жидкой фазы из пористых частиц во встречных струях гетерогенной среды/ Н.Х. Зиннатуллин, А.А.Булатов, В.Г.Кузнецов, И.М.Нафиков // Химическая промышленность. - 1996. - №2. - С.816-818.
4. Зиннатуллин, Н.Х. Перемешивание высококонцентрированной гетерогенной среды./ Н.Х.Зиннатуллин, И.М. Нафиков, А.А.Булатов //Химическая промышленность.1995.-№2. - С.122-124.
5. Патент на изобретение РФ №2035982 6 В01Б1/00 Растворитель./ Зиннатуллин Н.Х., Коваль В.Ф., Нафиков И.М, Хлобыстов Е.Б. Опубл. 24.06.1992. Бюл. №15.
209
6. Нафиков, И.М. Обессоливание желатина / И.И. Нафиков, В.Г.Кузнецов, Н.Х.Зиннатуллин, Н.И.Еникеева, Н.Б./Сосновская / Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т. 14, №4. - С.бЗ-бб.
7. Иониты в химической технологии ;под. Ред. Никольского Б.П., Романова П.Г. - Л.:Химия, 1982. -41б с
8. Меренков, К.В. Применение принципа псевдоожижения для ионообменных процессов.-Дис.канд.техн.наук / К.В. Меренков. - Ташкент: ТПИ, 199З.
© И. М. Нафиков - канд. техн. наук, доц. каф. процессов и аппаратов химической технологии КНИТУ, [email protected]; В. Г. Кузнецов - канд. техн. наук, доц. каф. технологии конструкционных материалов КНИТУ; Н. Х. Зиннатуллин - д-р техн. наук, проф. каф. процессов и аппаратов химической технологии КНИТУ; Н. И. Еникеева - канд. техн. наук, доц. той же кафедры; Н. Б. Сосновская - канд. техн. наук, доц. той же кафедры.
