5.4. Роторные пленочные испарители

Процесс теплообмена между стенкой аппарата и упаривае­мой жидкостью может быть существенно интенсифицирован механическим перемешиванием стекающей жидкостной пленки. Это достигается в роторных пленочных аппаратах, которые практически незаменимы при переработке вязких, термолабиль­ных, кристаллизующихся сред.

Несмотря на сложность конструкции и относительно неболь­шую площадь поверхности теплообмена (до 21 м²), роторные пленочные аппараты по сравнению с испарителями других типов имеют ряд преимуществ. К ним относятся малое время пребывания жидкости в рабочей зоне, что особенно важно при переработке термолабильных продуктов; пониженное ценообра­зование при выпаривании сильно пенящихся веществ; высокое отношение начального расхода раствора к выходу конечного продукта; возможность упаривания вязких жидкостей и получе­ния готового продукта в виде сухого порошка.

Промышленный роторный пленочный испаритель (рис. 5.13) имеет вертикальный корпус 3 с расширенной по диаметру верх­ней сепарационной камерой 1. Основная часть корпуса 3 заклю­чена в рубашку 5, обогреваемую обычно насыщенным водяным паром. Внутри корпуса размещен ротор, на валу 4 которого установлены распределитель жидкости 2 и крестовины с лопа­стями 6.

Рис. 5.13. Вертикальный роторный пленоч­ный испаритель

Распределитель жидкости представляет собой закрепленное на крестовине вала кольцо цилиндроконической формы. Исход­ный раствор подается на это кольцо и, приобретая с его по­мощью вращательное движение, отбрасывается на стенку кор­пуса. Далее жидкость распределяется по внутренней поверх­ности корпуса лопастями ротора.

Глава 6 сушилки

Большинство продуктов микробиологического синтеза вы­пускается в сухом виде с остаточной влажностью не более 5—12%. Рассмотренные в предыдущих главах способы удале­ния влаги — флотация и выпаривание — не позволяют достичь такой степени обезвоживания материала. Поэтому основным промышленным способом получения готовых форм продуктов микробиологического синтеза является тепловая сушка.

Следует подчеркнуть, что продукты биотехнологии иногда представляют собой живые микроорганизмы, и в ряде случаев их сушки требуется не только сохранение качества, но и жизне­способности препаратов.

Все продукты микробиологического синтеза применительно к процессу сушки можно разделить на две основные группы:

1) продукты, которые не требуют сохранения после сушки жизне­способности микроорганизмов или высокой активности препа­рата и используются как источник высокопитательного белка (кормовые дрожжи, аминокислоты, некоторые ферментные препараты и др.);

2) продукты, требующие сохранения жизнеспо­собности после высушивания или высокой активности препара­тов до их применения (хлебопекарные дрожжи, многие бактерии, антибиотики, средства защиты растений, ферменты и др.).

В зависимости от способа подвода теплоты к влажному мате­риалу различают контактную, конвективную и радиационную сушку. При контактной сушке теплота передается высушивае­мому материалу теплопроводностью от нагретых поверхностей (плит, вальцов). При этом испаряющаяся влага переходит в окружающий материал воздух. На начальном этапе развития микробиологической промышленности широко использовались полоч­ные, барабанные и ленточные сушилки, которые были заимство­ваны из химической технологии. В настоящее время они почти полностью вытеснены сушилками, в которых используются более интенсивные способы удаления влаги.

При конвективной сушке теплота, необходимая для высуши­вания продукта, доставляется газообразным сушильным аген­том, выполняющим роль теплоносителя и среды, в которую переходит влага из материала. Этот метод применяется для сушки продуктов микробиологического синтеза в пневматиче­ских, аэрофонтанных, вихревых, распылительных сушилках и сушилках с кипящим слоем.

При радиационной сушке инфракрасными лучами теплота передается от источника энергии (излучателя) электромагнит­ными колебаниями. Температура излучателей обычно составляет от 700 до 2200 °С. Этот способ нагревания применяется при сублимационной сушке живых микроорганизмов, некоторых ви­дов ферментов и других термолабильных продуктов.

Известны типы сушильных установок, в которых исполь­зуются различные комбинации перечисленных способов нагре­вания. Так, например, во многих сублимационных сушилках применяется сочетание контактного и радиационного способов подвода теплоты.

Наибольшее распро­странение получили распылительные сушилки, в которых в зави­симости от температурного режима можно обрабатывать как термолабильные продукты, так и вещества, допускающие кратко­временные перегревы. Основное их достоинство заключается в возможности образования большой поверхности испарения, создаваемой за счет тонкого распыления суспензии или раствора. Однако процесс сушки сопровождается повышенным уносом, что несмотря на сложные установки пылеулавливания ведет к боль­шим потерям готового продукта. При этом возникает дополни­тельная проблема защиты окружающей среды от биологически активных веществ, попадающих как в атмосферу, так и в сточ­ные воды пылеулавливающих устройств.