Способ оценки пенообразующей способности жидкости

Способ оценки пенообразующей способности жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ц 659!67

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.11.75 (21) 2192422/23-26 (51) М. Кл.-

В 01D 19/02

С 12В 1/18//

G 01N 33/00 с присоединением заявки ¹ ло делам изобретений (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень ¹ 16 (53) УДК 532,694.1 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (72) Авторы изобретения

В. M. Сидоров и M. П. Уманский (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ПЕНООБРАЗУЮЩЕЙ

СПОСОБНОСТИ ЖИДКОСТИ

Государственный комитет (23) П

Приоритет

Изобретение относится к области лабораторной практики оценки пенообразующей способности пенящихся жидкостей, встречающихся в различных отраслях промышленности, а именно к оценке пснообразующсй способности культуральных жидкостей в микробиологической промышленности.

Для определения пенообразующей способности жидкостей, пенообразование которых в основном обусловлено барботажем газа, наибольшее распространение получили способы вспенивания жидкостей в сравнительных условиях при продувании через них воздуха.

Известен способ оценки пенообразующей способности жидкостей путем продувания воздуха через залитый объем жидкости в мерном сосуде бсз стабилизации уровня образующейся газожидкостной смеси.

Вспенивание жидкости в этом случае производят при постоянных объеме жидкости в сосуде и скорости продувания воздуха.

Подачу воздуха осуществляют до момента установления постоянного уровня пены.

В качестве показателя пенообразующей способности жидкости используют предельную высоту пены, время достижения указанной высоты пены или длительность самопроизвольного распада пенного столба после прекращения подачи воздуха.

Недостатком пзвсстного способа является узкий диапазон измерений, т. е. невозможность определения пенообразующих способностей жидкостей, сильно отличающихся по

5 своим пенообразующим свойствам. Кроме того, он нс обеспечивает необходимой точности оценки пенообразующей способности.

Ограниченные возможности этого способа объясняются тем, что для жидкостей, зна10 чительно отличающихся пенообразующей способностью, при продувании воздуха с постоянной скоростью возникают различные режимы пснообразования, отличающиеся структурой и свойствами образующейся Ilcны. Низкая точность в определении показателя пснообразующсй способности без стабилизации уровня пены обусловлена значительными погрешностями в измерении высоты пены из-за колебаний ее верхних слоев

20 частого образования крупных газовых пузырей, иногда приводящих даже к разрыву пенного столба. Серьезным недостатком известного способа является также необходимость заливки в сосуд одинакового объема

25 всех исследуемых жидкостей. При этом в пробе жидкости, заливаемой в сосуд, не допускается наличие пены, так как ее присутствие приводит к погрешности в измерении объема жидкости и нарушает процесс вспе3п ниванпя жидкости. В связи с этим прпхо659167 дится длительное время выдерживать пробу жидкости, отобранную для анализа с целью оседания пены. Это в большинстве случаев приводит к старени о растворов и изменсни.о их пенообразующих свойств, ITQ дополнительно увеличивает погрешность в определении пснообразующей способности жидкостей.

Известен также способ вспенивания жидкостей путем продувания воздуха со стабилизацией уровня образующейся газожидкостной смеси (2). Этот способ устраняет нскоторыс из рассмотренных недостатков. Он позволяет резко снизить высоту газожидкостного слоя и уменьшить его пульсации.

Однако его невозможно использовать для оценки пенообразующей способности жидкости при необходимости заливания в сосуд постоянного объема жидкости и при поддержании постоянной скорости продувания воздуха ввиду возникновения разных режимов пенообразования для жидкостей, значительно отличающихся по пенообразующей способности.

Цель.о изобретения является обеспечение возможности определения показателя пснообразующей способности любой жидкости и повышение точности измерения.

Это достигается тем, что продувание воздуха ведут с постоянным увеличением скорости от 0,01 м/с до критической, определяемой в момент исчезновения IIcHHoI слоя, а показатель пенообразующей способности жидкости определяют по формулс

V ;I(Х ст.ж. где х — показатель пенообразующей способности;

v;, — объем исследуемой жидкости, залитой в сосуд, л;

Vcr n< — ООЪСМ СТаНДаРТНОЙ ЖИДКОСТИ, ОПРСдсляемой по тарировочному графику и критической скорости, полученной для исследуемой жидкости, л.

Предлагаемый способ вытекает из особенностей вспенивания жидкостей в условиях стабилизации, например механическим пеноразделителем, уровня газожидкостной смеси, образующейся прп продувании воз духа. В этом случае общая высота газожид. костного слоя остастся постоянной на уровне стабилизации независимо от скорости воздуха. Изменение скорости воздуха приводит лишь к перераспределению высот эмульсионного и пенного слоев. По мере роста скорости продувания воздуха высота газожидкостной эмульсии растет, а пены— уменьшается, После достижения некоторой (критической) скорости воздуха для данного объема жидкости пенный слой исчезает совсем и весь объем воздуха (от дна до стабилизирующего устройства) заполняется однородной газожидкостной эмульсией.

На чертеже графически показана зависи10

Зо.10

65 мость между обьсмом жидкости в сосуде и критической скоростью воздуха в нем в логарифмических координатах для различных жидкостей.

Эта зависимость выражается в виде параллельных прямых, на которых большому объему жидкости соответствует меньшее значение критической скорости. При этом чем выше пенообразующая способность жидкости, тем ниже располагается соответствующая ей прямая. Для исключения конструктивных параметров и режима работы измерительной системы показатель пенообразующсй способности выражают как отношение объемов исследуемой жидкости к стандартной при одной и той же критической скорости.

В качестве стандартной могут быть использованы жидкости, характеризующиеся малой пенообразующей способностью, например раствор 1, 2, 3-триоксипропана (глицерина) в воде с массовой долей в растворе 0,65.

Определение показателя пенообразующсй способности предложенным способом сводится к нахождению критической скорости воздуха для произвольно залитого в сосуд объема жидкости. Причем для исключения старения раствора продувание воздуха ведут не ожидая оседания пены. Измерение объема жидкости в сосуде производят после нахождения критической скорости и последующего самопроизвольного разрушения пенного слоя (при прекращении подачи воздуха). Если исследуемая проба жидкости не содержит пены, то объем залитой в мерный сосуд жидкости можно измерять перед продуванием воздуха. Показатель пенообразующей способности находят делением измеренного объема залитой в сосуд жидкости на объем стандартной жидкости, определяемой по тарировочному графику при критической скорости воздуха, полученной для исследованной жидкости. Тарировочный график зависимости между объемом жидкости стандартной и критической скоростью стр о ится п р едв а р и тел ьн о.

Способ осуществляли следующим образом. Проводили оценку пснообразующей способности различных жидкостей и растворов в мерном прозрачном сосуде диаметром 100 мм и объемом 2,4 л, снабженном механическим пеноразделптелем роторного типа. В днище сосуда было сделано 10 отверстий диаметром 0,6 мм для подачи газа.

Пеноразделитель включал диск диаметром

55 мм, снабженный двенадцатью радиальными лопатками высотой 6 мм и длиной

11 мм. Диск установлен на валу с зазором между крышкой сосуда и лопатками диска не более 0,3 мм, скорость вращения составляла 50 об/с.

Вначале производили тарировку устройства. Для этого в сосуд заливали различныс объемы (от 1,7 до 2,2 л с интервалом

659167

0,1 л) водного раствора глицерина с массовой долей в растворе О,б5. Для каждого объема находили критическую скорость.

Определение критической скорости вели следующим образом. Заливали в сосуд заданный объем жидкости, приводили в действие пеноразделитсль и начинали продувание через раствор воздуха. Вначале по расходомеру устанавливали расход воздуха, соответствующий скорости воздуха 0,01 м/с.

После того, как уменьшение высоты пенного слоя прекращалось (по визуальной оценке), постепенно увеличивали расход воздуха (примерно íà 10%) до момента исчезновения пенного слоя. Момент исчезновения пенного слоя определяли визуально, а также по скачку перепада давления в пеноразделителе. Записывали показания ротаметра, при которых происходило исчезновение пенного слоя, и определяли расход воздуха с учетом измеренного давления воздуха перед ротаметром. Полученный расход воздуха приводили к стандартным условиям: температуре 0 С и давлению 1 10 Н/м - и по нему рассчитывали критическую скорость воздуха в сосуде. По результатам измерений строили тарировочный график зависимости между объемом раствора глицерина в сосуде и критической скоростью воздуха в нем. Тарировочный график охватывал диапазон критических скоростей воздуха от

0,012 (для объема глицерина 2,2 л) до

0,04 м/с (для объема глицерина 1,7 л).

После построения тарировочного графика определение пенообр азующей способности жидкости сводилось к нахождению критической скорости воздуха для залитого объема исследуемой жидкости. Показатель пенообразующей способности жидкости выражали как отношение объема исследуемой жидкости, залитой в сосуд, к объему раствора глицерина, определяемому по тарировочному графику при критической скорости, полученной для исследуемой жидкости.

Значения измеренных показателей пенообразующих способностей жидкостей приведены ниже.

65%-ный водный раствор глицерина 1,0

0,02%-ный водный раствор моющего средства «Лотос» 0,85

То же, 0,05%-íûé раствор 0,40

Культуральная жидкость, стабилизированная химическим пеногасителем, при получении фермент50 где х — показатель пенообразующсй способности;

0;; объем исследуемой жидкости, за1llтой в сосуд, л;

v„, — объем стандартной жидкости, определяемой по тарпровочному графику и критической скорости, полученной для исследуемой жидкости, л. ного препарата амппосубтилена на 48 ч роста культуры 0,80

Послеспиртовая брага гпд5 ролизного производства 0,63

0,075%-ный водный раствор казеинового клея 0,54

0,10%-ный водный раствор поливинплового спирта 0,34

И Как видно пз вывода, предлагаемый способ позволяет определить показатель пснообразующей способности жидкостей, сильно отличающихся физико-химической природой и пенообразующимп свойствами. Наряду с

15 этим QH дает возможность увеличить точность оценки пенообразующей способности жид1 остей олагодаря снижению пульcau«i1 газожидкостного слоя в условиях стабилизации его уровня н исключению необходп20 мости предварительного выдсрживанпя исследуемой пробы жидкости перед прод :ванием газа с целью оседания иены.

Получение данных по пенообразующпм способностям различных жидкостей прсдла25 гаемым способом позволит более обоснованно выбирать и рассчитывать устройства для разрушения пены при проектировании аппаратуры, что даст возможность повышать эффективность ее работы.

Формула изобретения

Способ оценки пенообразующей способности жидкости путем продувания воздуха через залитый объем жидкости в мерном соЗ суде и стабилизации уровня образующейся газожидкостной смеси, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения показателя пенообразующей способности любой жидкости и повышения

4р точности измерения, продувание воздуха всдут с постепенным увеличением скорости от

0,01 м/с до критической, определяемой !3 момент исчезновения пенного слоя, а показатель пенообразующей способности жидкости

45 определяют по формуле ж. — т ) ст.ж.

6591 67

/nI

И у(р " /

Редактор T. Пилипенко

Заказ 1150>12 Изд. ¹ 284 Тира 875 Подписное

ППО Государственного комитета ССCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Рауьвская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 т

Составитель О. Чернуха

Тсхрсд А. Камышникова

Корректоры: О. Тюрина и Л. Орлова