Стерилизующей фильтрации УСФ-293-7

Производительность - 0,2 м³/ч

Рабочее давление - 0,3…0,7 МПа

Динамическая вязкость исходной жидкости - 0,1 Па·с

Степень очистки, % - определяется параметрами мембран

Диаметр фильтрующей мембраны - 293 мм

Площадь поверхности фильтрации - 0,05 м²

Вместимость расходного баллона - не менее 0,02 м²

Тепловая стерилизация:

до температуры -120°С

в течение времени - 60 мин

Хим. Стерилизация - этиловый спирт с объемной долей 70 %

Габаритные размеры - 2000x650 мм

Масса - 35,0 кг

При работе ультрафильтрационной установки исходная программа помещается в баллон 12. Через подводящую магистраль газа 9 подается сжатый газ, который вытесняет исходную жидкость через трубку передавливания 13 из баллона 12 в фильтродержатель по подводящей магистрали жидкости 5. Концентрат задерживается над поверхностью фильтрующей мембраны, а фильтрат по отводящей магистрали 15 собирается в приемную емкость. Для стравливания воздуха из системы в процессе заполнения фильтродержателя 1 жидкостью а также для сброса давления в системе на фильтродержателе 1 и на баллоне 12 установлены дроссели 2 и 8. Контроль давления в системе осуществляется по манометру 6 и по манометру на газовом редукторе 10. При рабочем давлении. превышающем 0,1 МПа, и необходимости расфасовки продукта (фильтрата) в мелую тару на фильтродержателе 1 устанавливается с помощью быстросъемного зажима 16 сильфонный кран.

Подготовка к работе

Перед пуском необходимо проверить комплект оборудования установки. Подготовьте фильтрующую мембрану диаметром 295 мм (для предупреждения перекручивания и сморщивания нужно предварительно смочить ее дистиллированной водой).

Соберите фильтродержатель. Быстросъемным зажимом подсоедините к фильтродержателю отводящую магистраль жидкости, соединенную с арматурой для бутылей.

Произведите стерилизацию тепловым автоклавированием или химическим способом. Перед автоклавированием следует ослабить струбцины во избежание повреждения фильтрующей мембраны. После охлаждения фильтродержателя струбцины подтяните до требуемого уровня.

Арматуру для бутылей соединить с приемной емкостью.

Пропустите дистиллированную воду через фильтродержатель в течение 1..2 мин, пока вода не будет выходить из дросселя и отводящей магистрали.

Присоедините магистраль подачи газа к входному штуцеру фильтродержателя, медленно откройте подачу газа и установите редуктором давление 0,2 МПа, выдержав его в течение 5 мин, прекратите подачу газа. Если мембрана по-вреждена, давление будет падать. В этом случае мембрану нужно заменить. Если падения давления нет, фильтрователь к работе готов.

При помощи быстросъемных зажимов присоедините магистраль подачи газа к баллону, а баллон - к фильтродержателю подводящей магистралью.

Правила эксплуатации

Заполните баллон исходной жидкостью и закройте его. Откройте дроссель на фильтродержателе. Плавно откройте подачу газа и установите газовым редуктором рабочее давление в системе, которое контролируется по манометру. При появлении жидкости из штуцера дросселя дроссель закройте. Контролируйте заполнение фильтратом приемной емкости.

По окончании фильтрации в асептических условиях отсоедините линию фильтрата от приемной емкости. Разберите установку, предварительно сбросив давление в системе дросселем, очистите от загрязнения, промойте в воде с моющим средством, используя ерш и щетку, затем в дистиллированной воде и просушите.

Соберите установку. Перед сборкой внутренние поверхности узлов установки, резиновые прокладки протрите спиртом-ректификатом.

Методика выполнения работы

1. Подберите для тонкой очистки и стерилизации биологически активных растворов ацетатный мембранный фильтр диаметром 293 мм (табл.2.10.1).

2. Проверьте надежность крепления всех болтовых и зажимных устройств, правильность сборки технологических линий и надежность крепления трубопроводов к узлам установки.

3. Контрольно-измерительные приборы должны показывать "0".

4. Во время работы установки давление в системе не должно превышать 0,7 МПа.

5. Следите за бесперебойной подачей жидкости на фильтрацию.

6. Обратите внимание на состояние резиновых уплотняющих прокладок, трубопроводов, внутренних полостей фильтродержателя и баллона, а также на состояние подложки.

Таблица 2.10.1 Техническая

характеристика мембранных фильтров

Марка	Производительность поводе при давлении 0,045 Мпа,мл/см²	Средний диаметр пор, мкм	Область применения
МФА-0,12 МФА-0,3 МФА-0,55	0,6…1,4 4,0…7,5 13,0…26,0	0,12±0,02 0,3±0,05 0,55±0,05	Фильтрация высокомолекулярных белков Стерилизующая фильтрация растворов Микробиологические анализы

Расчетная часть

Определите удельную производительность установки G₀(кг/м²·с), по чистой воде

(2.10.1)

где А – константа проницаемости по чистой воде, кг/(м²·с Мпа); для мембраны МФА-0,2 А=7,5 кг/(м²·с·Мпа); =0,3 Мпа – рабочее давление в системе.

Рассчитайте динамическую вязкость μ (Па с) солевого раствора с массовой долей 5% по формуле

μ = υ ρ, (2.10.2)

где υ- кинематическая вязкость, м²/с (при 25 °С для растворов соли с массовой долей 5 % υ=0,944 10^{- 6} м²/с; ρ - плотность раствора, кг/м³ (ρ =1036 кг/м³).

Зная динамическую вязкость чистой воды при той же температуре (μ₀ =0,000894 Па с), рассчитайте удельную производительность мембраны по солевому раствору G (кг/(м² с)),

(2.10.3)

Определите расход фильтрата L_ф (кг/с)

(2.10.4)

где L_ф - расход исходного раствора, кг/с; К - степень концентрирования (К=10); (φ- селективность мембраны (φ =0,98).

Рассчитайте рабочую поверхность мембраны F (м²)

(2.10.5)

Определите расход концентрата L_к (кг/с)

Рассчитайте развиваемое насосом давление р_н (Па), расходуемое на создание перепада рабочего давления через мембрануp(Па), преодоление гидравлического сопротивления потоку разделяемого раствора р_а (Па) и потоку фильтрата в дренажах р_д (Па), а также на компенсацию потерь давления на трение и местные сопротивления р_п (Па) и подъем раствора на определенную геометрическую высоту р_r, (Па)

p_н = p +p_a+p_д +p_п+ p _r(2.10.6)

Примите, что р_п составляет 20 % от р_а , т.е.

р_п=0,2 р_а, (2.10.7)

а геометрическая высота подъема h_r, = 0,5 м, тогда

р_r = ρgh_r. (2.10.8)

При ламинарном режиме течения гидравлическое сопротивление полых каналов равно

(2.10.9)

где l – общая длина канала, м (равна произведению числа секций, числа модулей в аппарате и длины пути в модуле, равной ширине мембранного пакета l=15…20 м); - скорость течения в произвольном сечении, м/с (=0,01…0,02 м/с); d_э- эквивалентный диаметр (в пересчете на полый канал) (d_э=0,3·10^{-6 м).}

Рассчитайте гидравлическое сопротивление потоку разделяемого раствора р_а (Па) в аппарате

(2.10.10)

где ξ₁ - коэффициент, зависящий от сепарирующей сетки (ξ₁=5,6 )

Рассчитайте гидравлическое сопротивление потоку фильтрата в дренажах р_д (Па)

(2.10.11)

где ξ₂ - коэффициент, зависящий от вида дренажного материала(ξ₂=100).

Графическая часть

Постройте график динамики изменения удельной производительности мембраны С от степени концентрирования К при ультрафильтрации раствора соли.

Проанализируйте полученную графическую зависимость и сделайте статистическую обработку результатов.

Выполните рабочий чертеж одного из узлов ультра-фильтрационной установки (фильтродержатель, расходный баллон, дроссель, зажим) и сделаете к нему спецификацию в соответствии с требованиями ЕСКД.

Проверь себя

1. Для чего предназначена установка стерилизующей фильтрации УСФ-293-7?

а) для грубой предварительной очистки воды и растворов;

б) для осветления, ультратонкой очистки или стерилизующего фильтрования водных растворов, питательных и биологических сред;

в) для уменьшения жёсткости воды;

г) для концентрирования водных растворов и суспензий.

2. Что используется в качестве материала фильтрующего элемента в установке стерилизующей фильтрации УСФ-293-7?

а) специальная мембрана;

б) специальные элементы из металлокерамики;

в) элементы из плотного фетра;

г) активированный уголь.

3. В каком диапазоне лежит рабочее давление в установке стерилизующей фильтрации УСФ-293-7?