Tải bản đầy đủ
4 Vật liệu và các quá trình biến đổi

4 Vật liệu và các quá trình biến đổi

Tải bản đầy đủ

2.5. Phương pháp thực hiện
Quá trình lọc được thực hiện bằng việc tạo ra sự chênh lệch áp suất
giữa trước và sau bề mặt vách lọc. Quá trình này được thực hiện bằng bơm
hoặc máy hút chân không. Bơm làm tăng áp suất trước bề mặt vách lọc còn
máy hút chân không thực hiện quá trình hạ áp suất sau bề mặt vách lọc.
2.5.1. Lọc áp suất không đổi
Trong quá trình lọc, chiều dày lớp bã tăng lên, tốc độ lọc giảm đi. Đây
là quá trình lọc không ổn định, gọi là lọc động.
2.5.2. Lọc tốc độ không đổi
Trong quá trình lọc, gradient áp suất không thay đổi, gọi là lọc tĩnh. Để
giữ cho tốc độ lọc không đổi ta cần tăng áp suất lọc để thắng trở lực do lớp
bã ngày càng tăng.
2.5.3. Lọc nhiệt độ cao, thấp, thường
2.5.3.1. Lọc nhiệt độ cao (lọc nóng)
- Phương pháp này rất phổ biến. mục đích là giảm độ nhớt dung dịch,
tăng tốc độ lọc.
- Áp dụng cho chất lỏng có độ nhớt cao và nhiệt độ đông đặc cao, như
các loại dịch nấu rong biển.
Ví dụ:Lọc dịch đường tốt nhất ở 60-700C. Lọc nóng dầu ăn ở 55-600C.
Nhược điểm của lọc nóng là dầu không tách được tạp chất nên phải tiến
hành lọc lại bằng phương án lọc nguội.
2.5.3.2. Lọc nhiệt độ thấp
Áp dụng cho các loại dịch dễ bị biến tính bởi nhiệt, bị oxy hóa nhanh
khi tăng nhiệt độ. Ví dụ như các loại bia, các loại dịch, vitamin…
2.5.3.3. Lọc nhiệt độ thường
Áp dụng đối với những dung dịch thực phẩm dễ lọc, có độ nhớt không
cao. Nói chung lọc ở nhiệt độ thường tốc độ lọc không cao.
10

Ví dụ: Trong quá trình lọc dầu thực vật ta đưa dung dịch đến nhiệt độ
đông tụ rồi lọc.
2.6. Các vấn đề thiết bị
2.6.1. Các thiết bị lọc
2.6.1.1. Máy lọc ép khung bản
- Máy dùng để phân riêng hệ lỏng không đồng nhất. Nguyên lý hoạt
động của thiết bị này là tạo nên sự chênh lệch áp suất trước và sau vách lọc,
thiết bị làm việc gián đoạn.
- Máy lọc ép khung bản bao gồm một dãy các khung và bản xếp xen
kẽ nhau và được ép chặt bởi vít ép. Các khung và bản đều có ba lỗ: một lỗ để
để dẫn dịch lọc vào, một lỗ dẫn nước rửa và lỗ còn lại để tháo dịch lọc ra.
Các lỗ ghép với nhau tạo thành các ống thông từ đầu đến cuối thiết bị. Các
khung và bản có tai bên sườn để treo. Các khung và bản này có thể chế tạo
bằng gang, gỗ hoặc nhựa.
- Bản: có bề mặt sườn phẳng và nhẵn ở mép ngoài, lõm và có các gờ, ở
mép trên của bản có một lỗ để dẫn nước rửa, ở phần dưới có lỗ nhỏ thông
với van tháo dịch, bản được lồng vải lọc.
- Khung: được đặt giữa hai bản tạo ra một phòng chứa bã, các khung
cũng có lỗ ăn khớp với lỗ của bản tạo ra ống dẫn để huyền phù hoặc nước
rửa đi qua ống này tận cùng ở phí cuối. Huyền phù đi theo ống vào không
gian các khung.
- Dung dịch cần lọc được bơm vào không gian các khung của máy lọc
dưới tác dụng của trọng lực và áp lực của bơm. Nước trong sẽ thấm qua vải
lọc vào các khe của khung rồi theo rãnh dẫn chảy ra ngoài. Phần rắn bị giữ
lại trong không gian của khung cho đến khi khung chứa đầy bã.
- Trong trường họp cần rửa bã, ta bơm nước rửa vào ống dẫn nước rửa,
các chất hòa tan có trong bã sẽ hòa tan vào nước và đi ra ngoài giống như
quá trình lọc.
11

- Kết thúc quá trình lọc khung và bản được tách ra, dưới tác dụng của
trọng lực bã trong khung rơi xuống dưới máy lọc, phần còn lại dùng biện
pháp thủ công lấy ra.
Ưu điểm: năng suất cao do bề mặt lọc lớn, dễ kiểm tra, đơn giản và
bền.
Nhược điểm: làm thủ công, vải lọc hao mòn nhiều.

2.6.1.2. Thiết bị lọc kiểu ống
Nguyên tắc hoạt động:
Ống lọc được làm bằng kim loại, thủy tinh hay thạch anh. Ống được
bịt kín một đầu, một đầu hở. Trên thành ống có đục lỗ nhỏ, phía ngoài được
bao bọc một lớp vải lọc. dịch cần lọc dẽ ở bên ngoài ống, dịch lọc sẽ thẩm
thấu qua lớp vách lọc, đi vào không gian bên trong của ống lọc, đi lên trên
và ra ngoài. Trong quá trình lọc, nếu chỉ có vách lọc thì chưa đủ điều kiện để
lọc sạch các chất huyền phù lơ lửng, có kích thước nhỏ. Để tăng cường cho
quá trình lọc, tăng hiệu quả lọc, người ta thường đắp thêm một lớp bột trợ
12

lọc bên ngoài lớp vải lọc, làm tăng hiệu quả quá trình lọc.

Cấu tạo:
Thiết bị được cấu tạo từ nhiều ống lọc ghép lại với nhau thành một
thiết bị. Thiết bị có một ống dẫn dịch vào, một ống dẫn dịch trong ra ngoài,
phía dưới là ống xả đáy. Các ống lọc được lắp với nhau trên một mặt bích có
ren hoặc bộ phận đệm kín. Số lượng ống lọc khoảng từ 1 đến 69 ống.
Hoạt động của thiết bị: quá trình lọc trải qua ba giai đoạn.
- Giai đoạn 1: Giai đoạn này cần tạo ra một lớp vách lọc có khả năng
lọc nhất định. Vì lớp vách lọc trên bề mặt ống không đủ dày để lọc được
dịch trong nên phải tiến hành đắp thêm một lớp bột trợ lọc lên bề mặt vách
lọc, làm cho các vách lọc dày lên và vách lọc sẽ hoạt động tốt hơn. Giai đoạn
này người ta bơm tuần hoàn dịch lọc đạt độ trong theo yêu cầu thì dừng quá
trình đắp bột trợ lọc và chuyển qua giai đoạn 2.
- Giai đoạn 2: Giai đoạn lọc, người ta bơm dịch cần lọc vào không
gian lọc, dịch trong sẽ thẩm thấu qua vách lọc và đi lên trên. Quá trình lọc
13

này được kết thúc khi lớp bã bám trên bề mặt ống lọc quá dày, cản trở quá
trình lọc và làm giảm động lực của quá trình lọc. Độ dày của lớp bã phụ
thuộc vào số lượng ống lọc, khoảng 15 đến 20mm.
- Giai đoạn 3: giai đoạn làm sạch vách lọc, giai đoạn này sử dụng bơm
đưa nước rửa đi ngược với chiều đi của chiều đi của dịch lọc. Khi đó, lớp bã
bám trên bề mặt vách lọc sẽ bung ra và đi xuống ống xả đáy, ra ngoài.

2.6.1.3. Máy lọc túi
- Bộ phận lọc là các túi vải treo song song với nhau ở bên trong thùng
lọc. Dung dịch lọc từ bên ngoài túi qua lớp vải lọc vào trong túi rồi theo ống
chảy ra ngoài. Túi được căng nhờ các dây xích treo dọc bên trong túi.
- Tùy theo loại dung dịch cần lọc mà vật liêuh làm túi khác nhau.
Trong mỗi máy có khoảng 20-30 túi.
Ưu điểm của máy là thao tác nhẹ, có thể rửa bã bằng nước đi ngược
chiều lọc, áp suất dung dịch đưa vào lọc không cần cao lắm (0.3-0.5atm).
Nhược điểm của máy là lọc chậm, thời gian các thao tác phụ rất lâu
(như giặt túi và treo túi vào máy). Máy làm việc gián đoạn.

14

2.6.1.4. Máy lọc chân không thùng quay

- Cấu tạo của máy gồm một thùng rỗng, bề mặt thùng đục những lỗ
nhỏ, trên bề mặt thùng căng vải lọc, bên trong thùng có chia thành các ngăn
riêng biệt, mỗi ngăn có đường ống nối với trục ống.
- Thùng đặt trong bể chứa huyền phù, trong bể có cánh khuấy giữ cho
các hạt rắn không lắng xuống đáy bể. Khi hút chân không ở các ngăn, nước
lọc chui qua lớp vải lọc, qua các lỗ của thùng rồi vào các ngăn, từ các ngăn
nước lọc theo đường ống đên trục rỗng rồi ra ngoài, còn bã bị giữ lại trên bề
mặt vải lọc rồi do dao cạo đưa ra ngoài.
15

- Trục rỗng của thùng được nối với đầu phân phối, đầu phân phối dùng
để nối liền thùng quay với các đường ống hút chân không và không khí nén.
Cấu tạo của đầu phân phối gồm có một đĩa chuyển động, gắn chặt với thùng
quay và đĩa không chuyển động gắn chặt với đầu phân phối.
- Các lỗ của đĩa chuyển động thông với các ngăn của thùng, lỗ của đĩa
không chuyển động nối với các đường ống nước lọc, nước rửa và không
thông với lỗ của đĩa không chuyển động, do đó cứ một vòng quay thì mỗi
một ngăn của thùng đều thực hiện tất cả các giai đoạn của quá trình như lọc,
rửa, sấy, cạo bã và làm sạch vải lọc.
- Máy lọc chân không thùng quay co bề mặt lọc từ 1 đến 40m 2. Tốc độ
quay của thùng khoảng 0.1-3 vòng/phút. Tùy theo bề dày và tính chất của bã
mà người ta dùng các phương pháp cạo bã khác nhau. Nếu bã dày 2-4mm thì
cạo bằng dây. Nếu bề dày bã mỏng và dính thì dùng các trục cao su quay để
cạo bã, còn bã rất mỏng < 2mm thì dùng loại băng vải gai.
Ưu điểm: có thể lọc bất kì dung dịch huyền phù nào, thao tác dễ
dàng, có thể gia công thiết bị từ các vật liệu bền và ăn mòn hóa học.
Nhược điểm: bề mặt lọc nhỏ và giá thành cao, rửa và sấy bã không
hoàn toàn, khi huyền phù có nhiệt độ cao thì năng suất giảm vì độ chân
không giảm.
2.6.1.5. Máy lọc chân không kiểu băng tải

16

Nguyên lý làm việc:
- Huyền phù được cho vào băng tải qua máng. Để huyền phù không
chảy ra ngoài, người ta làm băng cao su có gờ cao ở hai bên. Nhờ băng
chuyển động nên huyền phù lần lượt qua các khoang chân không lọc và rửa.
- Nước rửa được phun bằng vòi phun, bã được tháo ra do có sự thay
đổi chiều chuyển động của băng vải lọc ở con lăn rơi xuống vể chứa. Con
lăn để cho hơi hoặc khí nén vào sấy hoặc làm sạch vải lọc.
Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản, không có đầu phân phối.
- Nước lọc và nước rửa phân chia riêng biệt.
- Bã được rửa sạch và khô.
- Lọc được huyền phù khó lọc.
- Hướng chuyển động của nước lọc và hướng lắng của hạt rắn cùng
nhau nên thúc đẩy quá trình lọc tốt hơn.
Nhược điểm:
- Bề mặt lọc nhỏ.
- Diện tích mặt đáy lớn.
- Băng tải dễ bị ăn mòn.
- Không dùng cho các loại huyền phù ăn mòn cao su.

17

3. Quá trình ly tâm
3.1 Khái niệm
- Ly tâm là một quá trình được sử dụng để tách hoặc cô đặc các phần
tử lơ lửng trong môi trường chất lỏng. Cơ sở lý thuyết của công nghệ này
dựa vào tác động của trọng lực lên các phân tử lơ lửng trong chất lỏng, phần
tử có khối lượng, kích thước các hạt và mật độ khác nhau sẽ lắng ở những
tốc độ khác nhau tương ứng với trọng lượng của chúng. Lực ly tâm được sử
dụng để tách các phần tử trong dung dịch và tăng tốc độ lắng bằng một thiết
bị được gọi là máy ly tâm.
- Vật phẩm trong ống nghiệm được đặt vào rotor quay xung quanh một
trục với lực ly tâm lớn trong máy ly tâm. Lực ly tâm tạo ra tỷ lệ với tốc độ
quay của rotor và khoảng cách giữa tâm của rotor và ống ly tâm. Bởi vậy,
quá trình ly tâm có thể sử dụng nhiều kích cỡ rotor tạo ra sự linh hoạt trong
việc lựa chọn các điều kiện của máy ly tâm. Mỗi máy ly tâm có một đồ thị
đường cong đặc trưng biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ quay và thời gian
tăng/giảm tốc độ quay tương ứng với mỗi rotor được chỉ định cho máy.
3.2 Cấu tạo máy
3.2.1 Cấu tạo máy
Các bộ phận cơ bản của máy ly tâm để bàn bao gồm một động cơ điện,
trục quay và các đầu rotor ( có thể tháo lắp, thay đổi được). Rotor được lắp
vào trục để quay ly tâm và một động cơ có chức năng truyền động. Máy ly
tâm có chức năng làm lạnh, nó còn bao gồm bộ nén khí và các bộ phận khác
như dàn nóng, quạt gió,… Toàn bộ hệ thống này được đặt trong một vỏ máy.
Phần đầu máy ly tâm bao gồm nắp đậy hoặc các vỏ bọc dùng để che chắn
rotor và trục quay. Một tấm lưới an toàn trong buồng chứa bao quanh rotor
để phòng
ngừa
trường
hợp đầu
rotor bị
gãy
hoặc các
sự
cố
tương tự,
có thể
tạo
ra
những
mảnh vỡ
văng
mạnh ra
với vận
tốc
lớn
gây
nguy
hiểm.

18

3.2.2 Quy trình vận hành
3.2.3.1 Chuẩn bị
Chuẩn bị các mẫu xét nghiệm:
- Mẫu được đưa vào ly tâm phải được bảo quản cẩn thận, đúng yêu
cầu.
- Mẫu phải được nạp đầy vào ống ly tâm trước khi đặt vào rotor trong
buồng ly tâm.
Ống ly tâm phải đặt đối xứng với nhau và cân bằng về trọng lượng.
Rotor phải được làm lạnh trước khi đưa vào buồng ly tâm
Cấp nguồn điện thích hợp cho máy
3.2.3.2 Các bước chạy máy
- Đóng nắp máy nghe thấy tiếng “tách” chứng tỏ nắp máy đã được
đóng chắc chắn.
- Chọn chế độ làm việc: Đặt thời gian máy chạy hoặc cho máy không
định thời gian. Đối với quá trình ly tâm có hai thông số quan trọng là tốc độ
và thời gian, hai thông số này được đặt từ ban đầu và có thể điều chỉnh trong
suốt thời gian vận hành.
- Ấn công tắc nguồn cho máy chạy
- Điều chỉnh tốc độ động cơ tăng dần đến giá trị đặt
- Theo dõi tình trạng máy hoạt động.
3.2.3.3 Dừng máy
- Khi hết thời gian chạy mày, đồng hộ thời gian cắt điện, động cơ chỉ
còn chạy theo quán tính.
- Phanh dừng động cơ.
- Ấn công tắc mở nắp máy khi đèn chỉ thị mở nắp sáng.
- Mở nắp máy bằng tay.
- Tắt điện.
- Lấy mẫu xét nghiệm ra khỏi máy.
- Đậy nắp máy kết thúc một lần sử dụng.
3.2.3.4 Trường hợp khẩn cấp

19