Биоинженерия. Методическая разработка для студентов специальности 070100 "Биотехнология". Балдаев Н.С. - 7 стр.

    Рассмотрим процесс фильтрации. Фильтр представляет       где V - объем фильтрата, полученный с единицы поверхно-
собой кусок ткани из синтетических или других материалов.    сти фильтра, м3/м2;
Эффективные размеры пор фильтра не обязательно должны               θ - продолжительность фильтрации, сек;
быть меньше размеров задерживаемых клеток вследствие               ∆p - движущая сила, перепад давления на фильтре и
так называемого «эффекта перекрывания», наблюдающего-        фильтрующем слое, Па;
ся в процессе образования фильтрующего слоя. Прохожде-              gc - коэффициент пересчета;
ние жидкости через этот новый фильтрующий слой позво-          rт - коэффициент сопротивления среды, 1/м;
ляет получить чистый фильтрат. Сейчас широко распро-           rс - коэффициент сопротивления фильтрующего слоя, 1/м;
странен вариант фильтра, в котором слой собственно             µ - вязкость фильтрата, кг/(м·сек).
фильтрующего материала, например инфузорная земля, на-         Величина rт является характеристикой фильтра и не зави-
носится на поверхность фильтра.                              сит от времени фильтрации; величина rс будет возрастать в
Величина давления, определяющего процесс фильтрации,         процессе фильтрации и через некоторое время значительно
∆р=р2 – р1. В процессе фильтрации в результате увеличения    превысит величину rт.
фильтрующего слоя будет возрастать сопротивление фильт-          Обозначив поверхность фильтра через A, а общее коли-
рованию. Следовательно, если при фильтровании величина       чество твердой фазы в исходной суспензии через W, полу-
∆р остается постоянной, то скорость фильтрации, выражен-     чим уравнение
ная в единицах объема фильтрата, полученного за единицу
времени с единицы поверхности фильтра, будет уменьшать-                                 rс=αR W/A ,             (2.15)
ся. Этот способ «фильтрации под постоянным давлением»        где αR - коэффициент пропорциональности (удельное со-
обычно применяется в промышленной ферментации.                      противление слоя), м/кг.
    В некоторых бродильных процессах, например, при из-          Величина αR может зависеть или нет от давления, при-
готовлении японского алкогольного напитка сакэ или со-       ложенного к фильтрующему слою («сжимаемый» и «не-
евых соусов, фильтрующий слой после обычной фильтра-         сжимаемый» фильтрующие слои). Фильтрующие слои,
ции подвергается дополнительному уплотнению под гид-         применяемые в промышленной ферментации, состоят пре-
равлическим прессом. Эта процедура обычна для промыш-        имущественно из клеток и других органических веществ и
ленной ферментации.                                          относятся, как правило, к категории сжимаемых фильтрую-
    Рассмотрим скорость фильтрации, отнесенную к едини-      щих слоев.
це поверхности фильтра, выраженную уравнением (2.14)             В связи с этим удобно установить количественные соот-
(обозначим общую площадь через А, м2). Принимая, что по-     ношения между исходной суспензией, фильтратом и фильт-
ток жидкости через капиллярную сеть пор фильтрующего         рующим слоем в пересчете на единицу массы (в кг) исход-
слоя фильтра определяется величиной ее вязкости, выразим     ной суспензии. Обозначим:
уравнение скорости в следующем виде:                         ω - масса сухого слоя, кг/кг;
                       dv     ∆pg c                          mω - масса сырого слоя, кг/кг;
                          =           ,             (2.14)
                       dθ (rm + rc )µ                        (1 – mω) - масса фильтрата, кг/кг.