多层组合桨在黄原胶溶液中传热传质性能的研究

李文锦,张 庆,徐世艾

(烟台大学化学化工学院,山东 烟台 264005)

黄原胶(Xanthan gum)又称汉生胶,是一种广泛用于食品、石油等行业的微生物胞外多糖．其具有独特的流变性、良好的水溶性、对热和酸碱的稳定性、与多种盐类有非常好的相容性等特性[1-2]．

黄原胶是一种典型的非牛顿流体,它具有剪切变稀的特性[3],溶氧、温度、pH等发酵条件对黄原胶的生产有非常重要的影响[4]． 但是随着发酵的进行,发酵液的粘度逐渐增大,从而影响了发酵过程的混合、传氧和传热[5]．Anullall等[6]在黄原胶发酵液中对不同型式搅拌器的混合性能进行了研究,他们认为桨型对全釜混合起着举足轻重的作用．郑之明等认为具有较高剪切力和较大有效搅拌区域的搅拌器更适合于黄原胶发酵过程[7]．

本实验室一直致力于开发适用于高粘假塑性流体的搅拌设备,以期望解决黄原胶发酵过程中传热难、传质难的问题．本文就三层组合桨进行了功率、传热[8]、传质的研究．

1 实验装置与分析测试方法

1.1 实验物系及操作条件

实验采用淄博中轩的黄原胶水溶液为液相介质,质量分数为0.8 %,空气为气相介质,搅拌转速为 100～200 r/min,气体流量0～2.5 m3/h．

1.2 实验装置

该装置是圆筒形椭圆底立式釜(图1),釜内径315 mm,高 660 mm,液面高度574 mm．配有JCZ1型扭矩传感器测量搅拌的转速、扭矩及功率．

1.3 搅拌釜内部构件

1.3.1 气体分布器 实验采用分布环作为气体分布器[9],直径为165 mm,环下部均匀分布了20个直径为2 mm的小孔．分布环距釜底安装高度为100 mm．

1.3.2 加热装置 实验中采用的……