автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование баромембранного разделения молочной сыворотки путем интенсификации диффузионных процессов

На правах рукописи

48474тг

ЯКОВЛЕВ Алексей Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БАРОМЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ ПУТЕМ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДИФФУЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Специальность 05.18.12. -Процессы и аппараты пищевых производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 Ш\ 2011

Санкт-Петербург 2011

4847412

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий».

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Алексеев Г.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Балюбаш В. А.

кандидат технических наук, доцент Прокопенко С.Т.

Ведущее предприятие - ФГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия».

Защита состоится «/" » шокЛ*_2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.234.02 при Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, СПбГУНиПТ, тел./факс 315-30-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан «¿£_» ^-фелЯ/ 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета доктор технических наук, профессор '(2$^/

Колодязная В.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время в пищевой промышленности все больше внимания оказывается очистке отработанных технологических вод, содержащих большое количество ценных веществ малой концентрации, пригодных при их выделении для повторного использования в пищевых целях, и часто являющихся, по сути, пищевыми эмульсиями.

В 2008 году предприятиями Российской Федерации было произведено около 865,4 тыс. тонн сыра и творога, что по расчетам экспертов соответствует выработке около 5,8 млн. тонн натуральной сыворотки. Такая оценка объемов отличается от показателей официальной статистики, согласно которой в настоящее время в России молочной сыворотки производится около 2,5 млн. тонн. По данным же независимых экспертов эта цифра сильно занижена с целью увеличения показателя переработки сыворотки до 50%, вместо реально имеющих место 23-25%. По расчетам Международной молочной ассоциации, из 140 млн. тонн сыворотки, получаемой в мире, до 50% сливается сточными водами в канализацию. На территории России, по экспертным оценкам, этот процент достигает 80%. Молочная сыворотка содержит значительное количество сухих веществ молока, поэтому практикуемый на сегодня повсеместный ее слив в канализацию эквивалентен ежегодной потере 1,5 млн. тонн молока.

Дополнительные потери молочных предприятий от недоиспользования ценных пищевых веществ сыворотки, оцениваются в 12-15 млрд. рублей в год. Таким образом, новое поколение технологических процессов и аппаратов призвано существенно сократить непроизводительное расходование сырья. Часть сырья теряемого при переработке содержит важные пищевые вещества, которые могут быть возвращены для повторной переработки или использования при производстве других продуктов питания. Известно, что при проведении первичной обработки сырья даже в промышленных условиях его потери составляют 12-30%. Причем такие показатели достигаются только при эксплуатации вновь установленного оборудования, что при среднем сроке эксплуатации аппаратов в пищевой промышленности 10-12 лет реализуется не более чем на 5-10% всех предприятий.

Существенная ресурсоемкость переработки пищевого сырья остро ставит проблемы сокращения его отходов и выделения из отработанной воды на основных технологических процессах вторичного сырья в виде ценных пищевых веществ, что одновременно позволяет снизить экологическую нагрузку на окружающую среду. Решение затронутых вопросов невозможно без проведения исследований не только по созданию новых процессов и аппаратов для переработки пищевого сырья, но и технических средств по выделению из воды технологических включений, в частности белково-липидных фракций. Этим исследованиям, затрагивающим проблемы как фундаментального, так и прикладного характера посвящены работы значительного числа отечественных и зарубежных специалистов. Задачи фундаментального характера рассмотрены в трудах Ребиндера П.А., Товбиной З.М., Кука Г.А., Масло-

ва A.M., Дытнерского Ю.И., Панфилова В.А., Лепилина В.Н., Кретова И.Т., Porter М.С., Shen J J., Probstein R.F.

Прикладные исследования по созданию новых технологий и оборудования для пищевых производств освещены в работах ХрамцоваА.Г., Мачихина С. А., Стабникова В.Н., Борисенко И.И., Колодязной B.C., Антипова С.Т., Острикова А.Н., Тишина В.Б., Лонсдейла Х.К.

Несмотря на большой объем исследований в указанной области, отсутствует системное рассмотрение вопросов сбережения ресурсов при обработке пищевого сырья, в первую очередь содержащихся в технологических водах, с учетом достижений фундаментальных и прикладных исследований.

Таким образом, рассматриваемая в настоящей работе задача совершенствования ресурсосберегающих процессов и аппаратов переработки пищевого сырья путем совершенствования баромембранного разделения пищевых эмульсий, в том числе очистки от белково-липидных фракций вод технологического происхождения на межоперационных стадиях, представляется весьма актуальной. Автор выражает признательность д.т.н. Ильичеву В.А. за обработку данных эксперимента по компьютерной томографии.

Цель и задачи исследований. Цель - работы решение задачи создания ресурсосберегающего процесса и аппарата за счет совершенствования баромембранного разделения молочной сыворотки путем интенсификации диффузионного разделения воды и содержащихся в ней белково-липидных фракций при использовании в процессе переработки пищевого сырья.

Выполненный анализ современного уровня решения поставленной задачи в производственных условиях определил морфологическую структуру ее решения в виде взаимоувязанных подзадач:

• разработки и исследования теоретических основ и технических средств мембранного разделения молочной сыворотки;

• разработки технологии и апробации соответствующего аппарата;

• исследования режимов эксплуатации разработанного аппарата с учетом повторного использования пермеата и техобслуживания комплектующих устройств. Научные положения, выносимые на защиту:

- возможность влияния на свойства молочной сыворотки постоянным магнитным полем;

- эмпирическая модель нестационарного процесса фильтрования;

- оптимизация режимов разделения молочной сыворотки;

- конструкция аппарата для разделения молочной сыворотки.

Научная новизна исследований заключается в уточнении некоторых гидравлических принципов взаимодействия воды, отходов пищевого сырья, контактирующих с ним рабочих органов и получаемого пермеата в условиях применения широкого спектра предварительной подготовки молочной сыворотки и материалов используемых мембран.

В рамках выполненных исследований получены следующие результаты:

• сформулирована задача контакта обрабатываемых отходов пищевого сырья и материала рабочих органов, для которой методами гидравлики получены решения,

показавшие хорошую сходимость с экспериментальными данными и с известными решениями соответствующих классических задач;

• для различных условий гидравлического контакта получены решения задач, на основе которых произведена оценка влияния технологических режимов на эффективность разделения воды и содержащихся в ней белково-липидных фракций;

• разработаны и исследованы новый технологический процесс и аппарат для разделения воды и содержащихся в ней белково-липидных фракций, получаемых при первичной обработке пищевого сырья.

Практическая ценность результатов работы состоит в том что:

• математическое описание и алгоритм решения поставленных задач, а также поставленные задачи доведены до конкретных алгоритмов и программ для ЭВМ, которые могут быть положены в основу разработки автоматизированной системы проектирования соответствующих процессов и аппаратов;

• обоснована концепция разработки технологических процессов с мембранными рабочими органами на основе специальных листовых покрытий;

• в результате проведенных исследований предложены, определены и обоснованы параметры аппаратов для фильтрации молочной сыворотки;

• разработанное устройство апробировано, при этом экспериментальные отработки подтвердили его эффективность в снижении содержания отделяемых веществ на 15-17%.

• научные результаты выполненных исследований и разработанные практические рекомендации нашли применение в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий в курсе «Процессы и аппараты пищевых производств» при обучении студентов, специальности «Машины и агрегаты пищевой промышленности», а также студентов обучающихся по программам бакалавров и магистров по направлению «Технологические машины и оборудование».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Международных научно-технических конференциях «Теория и практика суб- и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйственного сырья» в Краснодаре (2009) и «Чистая вода-2009», в Кемерово на IV научно-практическая конференция «Актуальные проблемы общей, региональной и прикладной экологии» ( 2009), на Конференции молодых ученых «Пищевые технологии» в Казани (2008) и на межвузовских и межкафедральных семинарах в Санкт-Петербурге (2008-2011). Часть результатов работы докладывалась на технических советах ООО «ЦНИИС» и ряде молокоперерабатываю-щих предприятий г.Санкт-Петербурга и Ленинградской области, где они прошли опытно-промышленную апробацию.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и заявка на полезную модель. Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Ее содержание изложено на 112 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков, 16 таблиц и 7 приложений. В списке литературы 142 источника, в том числе 29 иностранные.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В зоне контакта жидкости и твердого тела действуют поверхностные силы - такие как адгезия, поверхностное натяжение, молекулярное притяжение; поэтому поверхностный (граничный) слой жидкости связанный с материалом мембраны по структуре и физико-химическим свойствам может значительно отличаться от жидкости в объеме. Граничные слои полярных жидкостей вблизи гидрофильных поверхностей (на расстоянии КГ'-Ю"2 мкм) обладают более упорядоченной структурой, чем жидкость в объеме. По мере уменьшения толщины поверхностных слоев различие в структуре возрастает. Для смесей жидкостей поверхностный слой отличается от раствора в объеме еще и по составу. Это явление играет определяющую роль при разделении смесей органических веществ. Связанный слой часто проявляет свойства неньютоновских жидкостей, вязкость которых зависит от создаваемого напряжения сдвига, и течение этого слоя через поры начинается только при достижении определенного сдвигового напряжения. Структура и свойства связанного слоя определяются природой и свойствами каждого компонента в слое.

Капиллярно-фильтрационная модель механизма селективной проницаемости позволяет объяснить влияние внешних факторов на процесс разделения электролитов и водных растворов органических веществ и получить некоторые расчетные зависимости для определения основных характеристик процесса.

К числу важнейших задач относят расчет гидравлического сопротивления, который проводят с целью определения необходимого напора насоса для подачи исходного раствора в аппарат с заданным рабочим давлением.

Развиваемое насосом давление д/'и =pgH (где Н - напор) расходуется на создание перепада рабочего давления через мембрану, преодоление гидравлического сопротивления потоку разделяемого раствора в аппаратах и потоку пермеата в дренажных слоях и, кроме того, компенсацию потерь давления на трение и местные сопротивления в трубопроводах и арматуре и подъем раствора на определенную геометрическую высоту. Последние составляющие в установках ультрафильтрации пренебрежимо малы по сравнению с тремя первыми, поэтому расчеты можно вести по уравнению

ДРн-ДР + ЛРа+Д/>д,

где АР - перепад рабочего давления через мембрану; дря и дрд гидравлическое сопротивление соответственно потокам раствора в аппарате и пермеате в дренажном слое. При течении жидкости в каналах, образованных сепарирующими и дренажными сетками, гидравлическое сопротивление можно определять по формулам

АРд=&Рт$г,

где дрпк - гидравлическое сопротивление полых каналов; и §2 - коэффициенты, зависящие от вида сепарирующей сетки и дренажного материала. Их можно определить из экспериментов, в которых замеряют гидравлическое сопротивление плоского канала с данной сеткой или отдельного рулонного модуля. Полученное значение следует сравнить с гидравлическим сопротивлением щелевого или кольцевого поло-

го канала той же длины и с высотой, равной толщине сетки. Значение ДРПК легко рассчитать по известному выражению

пк с!3 2

Обычно для турбулизующих и сепарирующих сеток =5-10, а для дренажных материалов %2 =100-200, т. е. гидравлическое сопротивление напорных каналов с сетками на порядок, а дренажных каналов - на два порядка больше, чем сопротивление полых, щелевых или кольцевых каналов.

Существующие расчетные методы не всегда дают результаты адекватные эксперименту, поэтому математические модели реализуемых процессов требуют уточнений. Аналитическое моделирование процесса диффузии

Феноменологическая теория диффузии основывается на законе Фика, устанавливающем связь между градиентом концентрации и потоком диффузии; для одномерного случая он дает ,

У дх

где у - плотность потока диффузии, т. е. количество вещества, проходящего за единицу времени через единицу площади поперечного сечения; х - координата в направлении нормали к поперечному сечению; с — концентрация вещества; И - коэффициент молярной диффузии.

Если на диффундирующие частицы действует какая-либо внешняя сила, направленная вдоль оси х, то частицы под ее влиянием будут двигаться со средней скоростью

дс

V = ЯГ, где В - подвижность частиц и Т7 - сила. Тогда к потоку диффузии (-О— ) до-

дх

бавится поток частиц под действием этой силы (+В17). Полный поток будет определяться выражением:

1=-й-+ УС

дх

Это уравнение описывает, таким образом, диффузию частиц в потоке жидкости или газа, перемещающимися со скоростью V, что дает основание говорить о нестационарном моделировании процесса. Положим, что сила направлена в сторону уменьшающихся значений х, и обозначим Р = М, где М - масса частиц, g - ускорение свободного падения. Решение указанного уравнения дает

с(х) = с(0)е~~

Полученное решение должно совпадать с формулой Больцмана для распределения частиц в поле силы

м&

с(х) = с(0)е кт

где к- постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура. Два последних выражения совпадают, если

Э кТ

Это равенство позволяет определить коэффициент диффузии частиц по их подвижности. Подвижность сферической частицы в жидкости определяется хорошо известным законом Стокса

B-J-

6 jnjR

где»; — динамическая вязкость среды и R - радиус частиц.

Чтобы получить уравнение диффузии, дающее возможность рассматривать также и нестационарные процессы, используют соотношение

8j _ 8с бх~ 8t

которое показывает, что увеличение числа частиц на единичном интервале длины за единицу времени равно разности между числом вошедших и вышедших частиц (-

. Подставляя в последнее равенство величину j, получим

дп _ д2с 8vc 8t ~ дх2 дх

Аналогичное дифференциальное уравнение записанное для одномерного переноса

вещества в движущейся жидкости (второе уравнение Фика)

8с 8с „ д2с

— + v — = D--

8т дх д х2

К этим уравнениям должны быть добавлены начальные и граничные условия, соответствующие рассматриваемой задаче.

Решаемую задачу с учетом сделанных замечаний записали в виде

— -D ^с vdc

Для краевых условий в этом случае использовали соотношения с(х,0) = c0cos[rcc/(2L)]; c(0,t) = с0; c(L,t) = c0(t/T)

Решая поставленную задачу методом интегрального преобразования Лапласа, получили следующее решение

^iWO^'-- +rL-«i-«/- А -11

со 2 1-е * FoT 1-е "

1 ,„ 1 + еРе\. FeX. 4 . 1 l +

Pe Fo, 1-е " л FoT п 2 Pe Fo , 1-е""'

т -т + ре г

где х = - Fo = Fo = EL Ре =

L L2 ' T L1 ' m D

Численное моделирование процесса диффузии

Соображения о влиянии границы контакта разделяемой молочной сыворотки с мембраной, а также влияние на процесс характера течения (ламинарный или турбулентный) разделяемого раствора позволили Дытнерскому Ю.И. записать уравнение диффузии в виде

дп =____д2с (11-2у-у2) <к

дх ~ (А-1.5х)-(]-у2)' 8 у2 ЩА-\.5х)-(\ + у)' ду

где ; В=0/( м/с/И); м> - скорость потока разделяемого раствора в канале;

скорость прохождения раствора через мембрану; О - коэффициент диффузии растворенного вещества в растворителе; с - нормированная концентрация; И - половина высоты канала; х - координата параллельная мембране; у - координата нормальная к поверхности мембраны.

Для уравнений такого рода методов аналитического решения неизвестно, поэтому оно решалось численно в пакете прикладных программ МаШсаё с варьируемым набором граничных условий и зависимостей Б и и.

Численное решение уравнения с приведенными ниже параметрами О и г)

, ч 015 , ч (п-2х-х2) , ,

ш(х,0 =-7--т • Цо/М)--5----Ц,(хД)

* (16- 1.й)(1 -х2) ^ 16(16-1.50(1+ х)

и(х,0) = ей

1-2 I Ь

и(<М) = 1

100

и(х,9 := е • ^

п= 1

В(п) • е

Г®'4,

йщ п-л

свидетельствует о существенности вида граничных условий на характер диффузионного процесса.

Соответствующие решения приведены на рисунке 1 с учетом преобразования координат (1=х/м).

г

U'

cu

"о

то 10.5-

05 I 15

толщина

а)

б)

Al

В)

Рисунок 1 - Динамика диффузии компонентов молочной сыворотки в полимерной мембране: а - без предварительной подготовки; б - обработанной в постоянном электрическом поле; в - обработанной в постоянном магнитном поле. Проведенное аналитическое и численное моделирование процесса диффузии выявило необходимость предварительной подготовки молочной сыворотки (обеспечение наиболее благоприятных граничных условий) для повышения эффективности ее ультрафильтрации.

Предварительными исследованиями устанавливалась специфика поведения воды в пищевых эмульсиях разной концентрации.

Исследования проводили на базе клинического MP томографа Vectra фирмы General Electric Medical Systems (США). Индукция магнитного поля томографа - 0,5 Т, частота ЯМР на ядрах атома водорода - 21,6 МГц.

В результате проведенных опытов получены MP томограммы молочных продуктов длительного хранения 3,2 и 1,5 % жирности.

Один из видов изображений протонной плотности представлены на рис. 2. Протонная плотность служит визуализации распределения концентрации воды в образце.

Полученные данные могут быть истолкованы следующим образом. Рассчитанное из томограмм, приведенных на рис.2 время релаксации Т2 протонов воды в образцах молока с 1,5 % и 3,2 % жирности одинаково и равно 0,155 с . Это значение на порядок меньше времени Т2 в дегазированной чистой воде (Т2=3,6 с при 20 °С).

Таким образом, молекулы воды слабо заторможены вблизи молекул жира, в сравнении с водой в объемной фазе. Кроме того, время Т2 ЯМР релаксации протонов воды не чувствительно к концентрации жира в молоке с жирностью ниже 3,2 %. С практической точки зрения результаты этих экспериментов для обезжиренных продуктов, например молочной сыворотки, рекомендуют предварительную подготовку наиболее эффективную для водной фракции.

Поскольку в специальной литературе приводится достаточно много сведений о влиянии на свойства воды магнитной обработки, предварительную подготовку проводили обработкой объекта исследований (молочная сыворотка) в постоянном магнитном поле с варьированием напряженности и времени обработки.

Рисунок 2 - Саггитальный срез протонной плотности исследуемой средой (снизу в верх: 1,2,3):

] - фантом томографа с водным раствором парамагнитной соли;

2 - молоко длительного хранения 1,5% жирности (торговая марка «Клевер»);

3 - молоко пастеризованное 3,2 % жирност и (торговая марка «Тема»),

Эффективность такой обработки выявляли по изменению традиционных коэффициентов фильтрования,

ГосХ Р-ГосХ

вычисляемых известными методами.

Эксперименты по предварительной магнитной обработке и последующему фильтрованию проводили с использованием планирования эксперимента с оценкой значимости получаемых коэффициентов уравнений регрессии и проверки их на адекватность. В качестве кодированных переменных выбирали

Х,=( т - 180)/85 Х2=( В - 125)/46

где т - время обработки, с; и В - индукция магнитного поля, мТл. Целевые функции соответствующие с и к, для полного факторного эксперимента выбирали в виде линейных функций, а после дополнения матрицы планирования до ротатабельного плана в виде квадратичной функции:

/= ъ0 +ь,х,+ Ь2Х2+ ь12х,х2+ ь,,х,2+ ъ22х22

Таблица 1- Планирование эксперимента для нелинейных моделей коэффициентов С и к фильтрации от параметров магнитной обработки __

№ оп ыт ов Значения нормированных факторов Значения функции отклика Yi Значения функции отклика Y2

х, Х2 Х1Х2 Xf экспе- рим. Ун расчетные Y.p экспе- рим. У* расчетные Y2p

1 1 1 1 1 1 03814 0,3791 3,3297 3,3300

2 -1 1 -1 1 1 0,412 0,4111 3,3300 3,3298

3 1 -1 -1 1 1 0,3547 0,3595 3,3978 3,3931

4 -1 -1 1 1 1 0,3890 0,3951 3,2850 3,2972

5 1,41 0 0 2 0 0,3584 0,3575 3,3755 3,3849

6 -1,41 0 0 2 0 0,4081 0,4054 3,2958 3,2995

7 0 1,41 0 0 2 0,4005 0,4035 3,3275 3,3162

8 0 -1,41 0 0 2 0,3854 0,3791 3,3439 3,3563

9 0 0 0 0 0 0,3840 3,3922

10 0 0 0 0 0 0,3833 3,3956

11 0 0 0 0 0 0,3846 3,3888

После выполнения необходимых расчетных процедур с использованием пакета прикладных программ Excel, уравнения регрессии записывали в виде:

Y, = О,384-0,0169Х,+0,0089Х2 -0,003IX,2 +0,0035Х22 +0,0009 X, Х2 Y2 = 3,392+0,028Х,- 0,006Х2 -0,028Х/-0,028Х{- 0,028Х, Х2

Определение области экстремума, то есть значений изменяемых параметров, при которых достигается экстремальное значение фильтрационных характеристик, определяется дифференцированием полученных уравнений и проверкой для них критерия Сильвестра.

С этой целью вычисляем величину критерия по ниже приведенной формуле и определяют его знак.

AY = tfYloX 21X52Y/5X 22 - (^Y/dXjdXz)2 Для функции отклика Yi величина такого критерия отрицательна и поэтому экстремум отсутствует. В случае функции отклика Y2 критерий Сильвестра положителен, а вторая производная по Xj отрицательна. Это говорит о наличии максимума функ-

ции У2 для определенных значений аргументов. Для их вычисления необходимо приравнять нулю первые производные и решить соответствующую систему уравнений.

ЙУ2/£)Х, = 0; дУ2/дХ2=0.

Найденными решениями записанной системы уравнений являются Х]= 0,71 и Х2= -0,41.

Для формулирования рекомендаций по режимам предварительной подготовки пищевых эмульсий полученные выше уравнения регрессии наиболее важных фильтрационных характеристик целесообразно представить графически в виде линий уров-

время

-203«

время

и1

ч2

а) б)

Рисунок 3 - Графическое изображение линий уровня поверхностей отклика а) - У1; б) - У2 (на графиках отложены кодированные переменные) В качестве примера рассмотрим возможность использования полученных номограмм для назначения режимов предварительной подготовки рациональных, например, с точки зрения коэффициента к.

Максимальная величина этого коэффициента достигается при: Х]= 0,71 и Х2= -0,41. Подставив эти значения в уравнение регрессии для У], получают значение коэффициента С, который может быть использован для фильтрации молочной сыворотки при таких параметрах магнитной обработки. Он в рассматриваемом случае будет равна У]= 0,3671.

В том случае, когда из технологических соображений требуется разделение молочной сыворотки при иной величиной коэффициента фильтрации С, например У]= 0,384 , по номограмме рис.4.а) выбирают соответствующую линию уровня, определяющую параметры Х^зм и Х2|943. Для этих значений вычисляют значение коэффициента к - У2;о,з84- 3,392.

Выбор параметров процесса фильтрации в единицах физических размерностей производится пересчетом по формулам Хг-(г - 180)/85 и ЛИ В - 125)/46.

Например фильтрация, рациональная с точки зрения коэффициента к (достижения максимума при малых концентрациях отделяемой фракции и малой вязкости), может быть осуществлена при времени обработки -с=240,35 с и индукции магнитного поля В =106,14 мТл. Таким же образом рассчитываются параметры процесса и аппарата для фильтрации при других заданных технологических или экономических ограничениях, вытекающих из физического смысла констант фильтрования. Для обеспечения указанных требований предлагается устройство, позволяющее проводить обработку жидкости, как в продольном, так и в поперечном направлении потока жидкости (рис.4.). Устройство состоит из двух электромагнитов, расположенных на трубе из диэлектрического материала. Труба в сечении имеет 4 отверстия, одно из которых является центральным, 3 других расположены под углом 120°друг к другу и по сумме площадей поперечного сечения равны центральному отверстию.

В центральном отверстии расположен поршень, с закрепленным на нем постоянным магнитом с одной стороны и заслонками с другой.

Помимо двух основных электромагнитов имеется также третий, регулирующий. С одной стороны этого электромагнита сверху запаяны контакты 1,2 и 3, в нижней части-1',2',3'. С другой стороны к верхней части запаяны контакты 1, 2', 3', а к нижней- 1', 2 и 3. Таким образом, электромагнитные катушки имеют два способа подключения.

При подключении первым способом создаются одинаковые заряды с третьим, регулирующим магнитом, и постоянный магнит, прикрепленный к рабочему поршню, выталкивается в крайне правое положение. При этом заслонки, прикрепленные к поршню с другой стороны закрывают 3 малых отверстия, и поток жидкости протекает в центральное отверстие.

За счет подключения разноименными полюсами двух основных электромагнитов создается общее магнитное поле, которое проходит через центральную ось трубы, осуществляя продольную обработку жидкости, то есть такой режим, который требует значительного времени.

При подключении электромагнитов одноименными полюсами друг к другу, постоянный магнит встает в крайнее левое положение, таким образом, поршень закрывает центральное отверстие и жидкость протекает в малых отверстиях. Контакты на двух главных электромагнитах замыкаются при этом таким образом, что их магнитные поля действуют в поперечном направлении, причем магнитная индуктивность достигает своего максимума непосредственно на уровне расположенных малых отверстий.

Таким образом, предлагаемая конструкция аппарата позволяет обрабатывать жидкость, как в продольном, так и поперечном направлении, варьируя в необходимых пределах время, причем расчетная магнитная индукция достигается в канале протекания жидкости.

1 ' у

ММиМ

е-

^рш^Ш , г, ^-лжГЩжлнг

. .. А11 ЫМщМ

Рисунок 4 - Схема устройства для магнитной обработки

Разработанное устройство апробировано на экспериментальном участке ООО "Центральный научно-исследовательский институт строительства", где производились его испытания при очистке сточных вод молокоперерабатывающих предприятий, в частности молочной сыворотки, от белково-липидных составляющих.

Испытания в промышленных условиях подтвердили эффективность предложенного устройства, что выразилось в снижении содержания в воде отделяемых веществ на 15-17%, увеличении производительности устройства по сравнению с ранее использовавшимся и простоте в обслуживании.

Общее количество обработанной молочной сыворотки за период испытаний составило 1348 (одна тысяча триста сорок восемь) литров.

ВЫВОДЫ

В результате выполнения работы решена задача создания ресурсосберегающего процесса и аппарата за счет совершенствования баромембранного разделения молочной сыворотки на основе интенсификации диффузионного разделения воды и содержащихся в ней белково-липидных фракций при использовании в процессе переработки пищевого, в частности молочного сырья.

1. Проанализировано современное состояние технических средств для разделения молочной сыворотки и установлены основные теоретические предпосылки для его совершенствования путем уточнения модели процесса диффузии;

2. Разработан вариант модели диффузии, для которого получены новые аналитическое и численное решения, которые дали основание предположить необходимость предварительной обработки молочной сыворотки перед разделением;

3. Установлено влияние на процесс разделения молочной сыворотки физическими воздействиями, в частности, постоянным магнитным полем;

16

f

4. Получены эмпирические зависимости важнейших констант фильтрования Си к от режимов предварительной обработки молочной сыворотки в постоянном магнитном поле;

5. Установлены параметры магнитной обработки для одного из рациональных режимов фильтрации молочной сыворотки: время т=240,35 с и индукции магнитного поля В =106,14 мТл.

6. Разработана методика и соответствующие номограммы для проектирования технологий разделения молочной сыворотки;

7. Предложена конструкция аппарата для универсального использования при разделении молочной сыворотки для различных технологических и экономических требований.

8. Разработано устройство для магнитной обработки молочной сыворотки и апробировано на экспериментальном участке ООО "Центральный научно-исследовательский институт строительства", экспериментальные отработки подтвердили эффективность, что выразилось в снижении содержания в воде отделяемых веществ на 15-17%.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Яковлев A.A., Алексеев Г.В., Вороненко Б.А. Возможности совершенствования моделирования баромембранных процессов в пищевых производствах. Материалы Международной конференции «Теория и практика суб- и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйственного сырья», Краснодар, 2009,- С.81-83

2. Яковлев A.A., Алексеев Г.В., Осюхина Е.С. Численное моделирование процесса диффузии в водоподготовке. Материалы международной конференции «Чистая вода-2009», Кемерово, 2009.-С. 121-128

3. Яковлев A.A., Корзенков К.В., Алексеев Г.В. Возможности совершенствования баромембранных процессов. Вестник МАХ, №2, 2009.-С.34-38

4. Яковлев A.A., Корзенков К.В., Алексеев Г.В. Перспективы водоподготовки для пищевых сред изменением реологических свойств. Материалы IV научно-практическая конференция «Актуальные проблемы общей, региональной и прикладной экологии», Кемерово, 2009.-С.24-27.

5. Яковлев A.A., Хрипов A.A., Алексеев Г.В. Исследование потребительских свойств молочных продуктов методами магнитной резонансной томографии. ЭНЖ СПбГУНиПТ «Процессы и аппараты пищевых производств», №2,2010.-С.7-10

Подписано к печати2?.04-11г Формат 60x80 1/16. Бумага писчая.

Печать офсетная. Печ. л. 1.9 Тираж 80. экз. Заказ №86. СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9 ИИК СПб1ТНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БАРОМЕМБРАННЫХ СРЕДСТВ РАЗДЕЛЕНИЯ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ.

1.1.Модели баромембранного разделения растворов органических веществ.

1.2.Технологии и конструкции аппаратов для разделения молочной сыворотки.

1.3.Методы интенсификации баромембранного разделения молочной сыворотки

1.4.Постановка задач исследования.

2. ВОЗМОЖНОСТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССА ДИФФУЗИИ.

2.1 .Аналитическое моделирование процесса диффузии.

2.1.1.Стационарная модель диффузии.

2.1.2.Нестационарная модель диффузии.

2.2.Численное моделирование процесса диффузии.

2.2.1 .Возможности численного моделирования процесса диффузии.

2.2.2.Влияние на процесс переменного коэффициента диффузии.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ДИФФУЗИИ.

3.1.Объекты исследования.

3.2.Изменение свойств молочной сыворотки при воздействии физическими полями

3.3.Изменение гидродинамики процесса при воздействии физических полей.

4. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ДИФ

ФУЗИИ.

4.1.Выявление рациональных режимов воздействия физических полей на молочной сыворотки.

4.2.Разработка технологического оборудования для интенсификации баро-мембранного разделения молочной сыворотки.

4.3.Возможности оценки ресурсосбережения разработанных рекомендаций.

Одной из тенденций развития отраслей пищевой промышленности, связанных с переработкой сельскохозяйственного сырья и производством продуктов питания, является всемерное удовлетворение потребностей потребителя при одновременном снижении затрат и уменьшении экологической нагрузки на окружающую среду. По данным отечественных и зарубежных исследователей, реализация этой тенденции осуществляется при возрастающем потреблении легкой, полноценной пищи и вытеснении из рациона продуктов питания с использованием необработанного пищевого сырья. Одновременно все больше внимания оказывается очистке отработанной технологической воды, являющейся по сути пищевой эмульсией и содержащей большое количество ценных веществ малой концентрации, пригодных при их выделении для повторного использования в пищевых целях.

Такое положение в рыночной ситуации обусловлено, по-видимому, с одной стороны неуклонно сокращающимися затратами физического труда в общественном производстве, с другой — постоянной работой по созданию новых сбалансированных по основным пищевым веществам продуктов питания получаемых промышленными методами, а также заботой о бережном отношении к таким важным ресурсам как вода.

В 2008 году предприятиями Российской Федерации было произведено около 865,4 тыс. т сыра и творога, что по расчетам экспертов соответствует выработке около 5,8 млн т натуральной сыворотки. По расчетам Международной молочной ассоциации, из 140 млн т. сыворотки, получаемой в мире, до 50% сливается сточными водами в канализацию. На территории России, по экспертным оценкам, этот процент достигает 80%.

Молочная сыворотка содержит около 50% сухих веществ молока, поэтому практикуемый на сегодня повсеместный ее слив в канализацию эквивалентен ежегодной потере 1,5 млн т молока.

Скрытой формой прибыли являются возможные потери молочных предприятий от штрафных санкций за слив сыворотки, оцениваемые в потенциале 12-15 млрд. руб. в год.

Слив молочной сыворотки создает экологическую проблему для окружающей среды, т.к. ее загрязняющая способность превышает аналогичный показатель для бытовых сточных вод в 500-1000 раз. В большинстве стран мира ее слив запрещен и уголовно наказуем.

Затраты на очистку сточных вод, загрязненных молочным предприятием, перерабатывающим 100 т молока в сутки, равноценны затратам на очистку сточных вод города с населением 80 тыс. человек.

Европейские страны использует глубокую переработку сыворотки. Это реализуется за счет больших экономических возможностей предприятий, отлаженной технологии, стимуляции нормативными актами, запрещающими избавляться от сыворотки путем слива и т.д.

На сегодняшний день из сыворотки возможно извлечь сухие вещества до такой степени, что останется дистиллят (вода), который можно пустить на CIP-мойку оборудования (от английского Cleaning In Place, в переводе "очистка на месте").

По мнению экспертов, опрошенных компанией Abercade, российский рынок переработки молочной сыворотки имеет свою специфику [115]: в России производят такой продукт как творог, и как результат получают творожно-кислую сыворотку, которая по составу более минерализована, чем подсырная; в России работает большое количество малых предприятий, производящих творог в относительно небольших количествах, что затрудняет территориально централизовать переработку сыворотки.

По данным ГНУ ВНИИМ, около 30% предприятий молочной отрасли не имеют очистных сооружений. Из-за недостатка финансовых средств обновление парка основного технологического оборудования не превышает 34% в год, т.е. продолжается процесс старения активной части производственных фондов. Доля основного технологического оборудования, отвечающего уровню современных требований, не превышает 12%. Все это приводит к достаточно существенным удельным экономическим затратам применяемых технологических процессов и аппаратов.

Существенная ресурсоемкость переработки пищевого сырья остро ставит проблемы сокращения его отходов и выделения из отработанной воды на основных технологических процессах вторичного сырья в виде ценных пищевых веществ, что одновременно позволяет снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.

Решение затронутых вопросов невозможно без проведения исследований не только по созданию новых процессов и аппаратов для переработки пищевого сырья, но и технических средств по выделению из воды технологических загрязнений, в частности белково-липидных фракций. Этим исследованиям, затрагивающим проблемы как фундаментального, так и прикладного характера посвящены работы значительного числа отечественных и зарубежных специалистов. Задачи фундаментального характера рассмотрены в трудах Ребиндера П.А., Товбиной З.М., Кука Г.А., Горбатова A.B., Маслова

A.M., Дытнерского Ю.И., Панфилова В.А., Лепилина В.Н., Кретова И.Т., Porter М.С., Shen J J., Probstein R.F. Прикладные исследования по созданию новых технологий и оборудования для пищевых производств освещены в работах Арета В.А., ХрамцоваА.Г., Мачихина С.А., Бредихина С.А., Стабникова

B.Н., Колодязной B.C., Антипова С.Т., Острикова А.Н., Борисенко И.И., Тишина В.Б., Лонсдейла Х.К.

На сегодняшний день очевидно несоответствие между рыночными тенденциями потребления продуктов питания, в предварительно обработанных промышленными методами до степени полуфабрикатов видах, и эксплуатацией в пищевых производствах высокоресурсоемких технологий и аппаратов для переработки целого ряда продуктов питания, особенно на стадиях тепловой обработки сопровождающейся большим количеством промывной и технологической воды. Необходимо системное рассмотрение вопросов сбережения ресурсов при обработке пищевого сырья, в первую очередь содержащихся в таких водах, с учетом достижений фундаментальных и прикладных исследований.

Таким образом, рассматриваемая в настоящей работе задача совершенствования ресурсосберегающих процессов и аппаратов переработки пищевого сырья путем улучшения баромембранного разделения молочной сыворотки, как наиболее перспективного [115], для воды технологического происхождения на межоперационных стадиях и предполагаемых отходов, представляется весьма актуальной.

Актуальность решаемой задачи подтверждена «Концепцией государственной политики в области здорового питания населения Российской федерации» и научно-технической программой «Научные исследования высшей школы по приортетным направлениям науки и техники», а также «Перечнем критических технологий Российской Федерации» утвержденным Президентом Российской Федерации В. Путиным 21 мая 2006 г., где в качестве одного из пунктов указаны: «Технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания».

Цели и задачи исследований. Цель работы решение задачи создания ресурсосберегающего процесса и аппарата за счет совершенствования баромембранного разделения молочной сыворотки на основе интенсификации диффузионного разделения воды и содержащихся в ней белково-липидных фракций при использовании в процессе переработки пищевого сырья.

Выполненный анализ современного уровня решения поставленной задачи в производственных условиях определил морфологическую структуру ее решения в виде взаимоувязанных подзадач:

• разработки и исследования теоретических основ и технических средств мембранного разделения молочной сыворотки;

• разработка технологий и апробирование соответствующего аппарата;

• исследования режимов эксплуатации разработанного аппарата с учетом повторного использования пермеата, ремонта и техобслуживания комплектующих устройств.

Научные положения, выносимые на защиту:

- возможность влияния на свойства молочной сыворотки постоянным магнитным полем;

- эмпирическая модель нестационарного процесса фильтрования;

- оптимизация режимов разделения молочной сыворотки.

- конструкция аппарата для разделения молочной сыворотки.

Научная новизна исследований заключается в разработке некоторых гидравлических принципов взаимодействия воды, отходов пищевого сырья, контактирующих с ним рабочих органов и получаемого пермеата в условиях применения широкого спектра предварительной подготовки молочной сыворотки и материалов используемых мембран.

В рамках выполненных комплексных теоретических и экспериментальных исследований получены следующие результаты:

• сформулирована задача контакта обрабатываемых отходов молочной сыворотки и материала рабочих органов, для которой методами гидравлики получены решения, показавшие хорошую сходимость с экспериментальными данными и с известными решениями соответствующих классических задач;

• для различных условий гидравлического контакта получены решения задач, на основе которых произведена оценка влияния технологических режимов на эффективность разделения воды и содержащихся в ней бел-ково-липидных фракций;

• разработаны и исследованы новый технологический процесс и аппарат для разделения воды и содержащихся в ней белково-липидных фракций, получаемых при первичной обработке молочной сыворотки.

Практическая ценность результатов работы состоит в следующем:

• математическое описание и алгоритм решения поставленных задач, а также поставленные задачи доведены до конкретных алгоритмов и программ для ЭВМ, которые могут быть положены в основу разработки автоматизированной системы проектирования соответствующих процессов и аппаратов;

• обоснована концепция разработки технологических процессов с мембранными рабочими органами на основе специальных листовых покрытий;

• в результате проведенных исследований предложены, определены и обоснованы параметры аппаратов для фильтрации молочной сыворотки;

• произведено апробирование созданного и исследованного технического решения, которое показало эффективность при испытаниях на экспериментальной базе ООО «ЦНИИС».

• научные результаты работы и разработанные практические рекомендации нашли применение в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий в курсе «Процессы и аппараты пищевых производств» при обучении студентов специальности «Машины и агрегаты пищевой промышленности» и бакалавров по направлению «Технологические машины и оборудование». Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Международных научно-технических конференциях «Теория и практика суб- и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйственного сырья» в Краснодаре (2009) и «Чистая вода-2009», в Кемерово на IV научно-практическая конференция «Актуальные проблемы общей, региональной и прикладной экологии» ( 2009), на Конференции молодых ученых «Пищевые технологии» в Казани (2008) и на межвузовских и межкафедральных семинарах в Санкт-Петербурге (2008-2011). Часть результатов работы докладывалась на технических советах объединения «Пищевик» в Санкт-Петербурге и ряде молокоперерабатывающих предприятий г.Санкт-Петербурга и Ленинградской области, где они прошли опытно-промышленное опробование.

5.3АКШОЧЕНИЕ

В результате выполнения работы решена задача по созданию ресурсосберегающего процесса и аппарата за счет совершенствования баромем-бранного разделения молочной сыворотки путём интенсификации диффузионного разделения воды и содержащихся в ней белково-липидных фракций при использовании в процессе переработки пищевого, в частности молочного сырья.

При решение этой задачи осуществлены следующие основные исследования:

• разработаны и исследованы теоретические основы и технические средства мембранного разделения молочной сыворотки для формулирования задач контакта вторичного пищевого сырья и материала рабочих органов на базе диффузионной модели;

• уточненная модель диффузии решена численными методами с получением решения для оценки сходимости с экспериментальными данными и с известными решениями соответствующих классических задач;

• математическое описание и алгоритм решения поставленных задач доведен до конкретных алгоритмов и программ для ЭВМ, которые могут быть положены в основу разработки автоматизированной системы проектирования соответствующих процессов и аппаратов;

• обоснована концепция разработки технологических процессов с мембранными рабочими органами;

• разработана технология, для которой при различных условиях гидравлического контакта получены решения задач, которые могут быть положены в основу оценки влияния технологических режимов на эффективность разделения воды и содержащихся в ней белково-липидных фракций;

• апробирован соответствующий аппарат, параметры которого позволяют осуществлять фильтрацию молочной сыворотки

• исследованы режимы эксплуатации разработанного аппарата с учетом повторного использования пермеата.

Результаты проведенных исследований состоят в следующем:

1. Проанализировано современное состояние технических средств для разделения молочной сыворотки и установлены основные теоретические предпосылки для его совершенствования путем уточнения модели процесса диффузии;

2. Разработан вариант модели диффузии, для которого получены новые аналитическое и численные решения, которые дали основание предположить необходимость предварительной обработки молочной сыворотки перед разделением;

3. Установлена возможность влияния на процесс разделения молочной сыворотки, в том числе получаемых при переработке молока, физическими воздействиями, в частности постоянным магнитным полем;

4. Получены эмпирические зависимости важнейших констант фильтрования Си к от режимов предварительной обработки молочной сыворотки в постоянном магнитном поле;

5. Установлены параметры магнитной обработки для одного из рациональных режимов фильтрации молочной сыворотки: время 1=240,35 с и индукции магнитного поля В =106,14 мТл.

6. Разработана методика и соответствующие номограммы для разработки технологий разделения молочной сыворотки.

7. Предложена конструкция аппарата с учетом универсального использования при разделении молочной сыворотки для различных технологических и экономических требований.

8. Разработанное устройство апробировано на экспериментальном участке ООО "Центральный научно-исследовательский институт строительства", где выполненные экспериментальные отработки подтвердили эффективность, что выразилось в снижении содержания в воде отделяемых веществ на 15-17%.

95

1. Агеев Е.П., Вершубекий A.B. Математическое описание коллапса кооперативных структур в полимерных мембранах с помощью локальных моделей ближнего взаимодействия. Постановка задачи // Журн. физ. химии. -1994. - Т. 68. № 4. - С. 649-655.

2. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Металлургия, 1978. — 326 С.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.-М.: Наука, 1976

4. Андреева О.В. и др. Коллоидный журнал, 1981, т.43, №3, С.547-551

5. Арет В.А., Азаров Б.М. Инженерная реология пищевых производств.-М.: МТИПП, 1978.-112 С.

6. Арет В.А., Мачихин Ю.А. Формование конфетных масс выдавливани-ем.-М.: МТИПП, 1969.- 35 С.

7. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента.-М.: Радио и связь, 1983

8. Барор С.С., Дерягин Б.В.Коллоидный журнал, 1977, т.39, №6, С.1039-1045

9. Барышев М.Г. Устройство для обработки воды в потоке// Приоритет от 08.06.2009, Патент РФ №93080, С02 F1/48

10. Белов В.М., Суханов В.А., Унгер Ф. Г. Теоретические и прикладные аспекты метода центра неопределенности. Новосибирск: Наука, - 1995. -144 с.

11. Бестереков У.Б. Исследование процесса разделения водных растворов некоторых органических веществ обратным осмосом. Канд. диссертация, МХТИ им. Д.И.Менделеева, 1977

12. Бондаренко Н.Ф., Нерпин С.Ф. В кн.: Современные представления о связанной воде в порах. М., АН СССР, 1963, С.115-120

13. Бродский В.З. Введение в факторное планирование эксперимента.-М.: Наука, 1976

14. Брок Т.Д. Мембранная фильтрация: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. 462С.

15. Брык М.Т., Цапюк Е.А. Ультрафильтрация. Киев: Наукова думка, 1988. 287с.

16. Бурова Н. И., Телятников В.В. Патронные фильтры: Особенности устройства и области применения. М.: ЦИВТИхимнефтемаш, 1988.33С.

17. Волков В. В. Разделение жидкостей испарением через полимерные мембраны, Известия А. Н., серия хим., 2 (1994) 208.

18. Высоцкий В.Г., Тутельян В.А. Методические проблемы исследования качества новых источников пищевых белков: Обзорная информация / ВНИИМИ. М., 1987. - Вып. 1. - С. 10-22. - Сер. Гигиена.

19. Гидроциклон для разделения смеси твердых материалов. А.с.№1338892 (СССР), / Алексеев Г.В., Петрова Л.Н. Опубл. БИ, №35, 1987

20. Гинзбург A.C., Савина И.М. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 280 С.

21. Горбатов A.B. Реология мясных и молочных продуктов. — М.: Пищевая промышленность, 1979. -314С.

22. Горский В.Г., Адлер Ю.П. Планирование промышленных экспериментов. -М.: Металлургия, 1974

23. Громцев С.А. Современные подходы к расширению ассортимента и повышению качества хлебобулочной продукции. В кн.: Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке.-СПб.: СПбГУНПТ, 2003., С531-534

24. Гузаев В. А. Состояние и перспективы повышения надежности электрофильтров. М.:ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. 24С.

25. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регреесия.-М.: Финансы и статистика, 1981

26. Джейко К.М., Парфит Дж. Химия поверхностей раздела фаз. М., Мир, 1984, 269 С.

27. Душкин С.С. Магнитная водоподготовка на химических предприятиях / С.С. Душкин, В.Н. Евстратов. — М.: Химия, 1986. — 144 С.: ил.

28. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. М., Химия, 1986. 272 С.

29. Дытнерский Ю.И., Дмитриев Е.А. Труды МХТИ им.Д.И. Менделеева, вып. 122, 1982, С.64-72

30. Дытнерский Ю.И., Поляков Г.В., Лукавый Л.С. Теоретические основы химических технологий, 1972, №4, С.628-631

31. Евдокимов И.А. Концепция получения растворимых концентратов из молочного сырья с применением мембранных методов. Сер. Пищевая и перерабатывающая промышленность.-М.: АгроНИИТЭИММП, 1995, Вып. 5

32. Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Дыкало Н.Я. Электродиализ -перспективный метод переработки молочной сыворотки //Переработка молока. № 2.2001.

33. Евдокимов И.А., Рябцева С.А., Никульникова И.К, и др. Экологичность и экономичность переработки лактозосодержащего сырья: матер, науч-теор. конф- Углич, 1995.

34. Елшин А.И. Устройство для омагничивания жидкостей// Приоритет от 01.07.1991, Патент РФ №2046421, С 02 Р01/48

35. Ельшин А. И. Тенденция развития фильтрования и фильтровального оборудования. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1992. 44С.

36. Ельшин А.И. Фильтровальное оборудование в США. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. 5бс.

37. Залашко М.В. Биотехнология переработки молочной сыворотки М.: Агропромиздат, 1990.

38. Зябрев А.Ф. Применение мембранных процессов при переработке молочных продуктов. Мембранные системы БИОКОН. Ьир://Ыосопrussia.narod.ru/rnssian/application/milk.htm

39. Каливадзе В.И., Курзаев А.Б. В кн.: Поверхностные силы в тонких пленках. М., Наука, 1979, С.211-215

40. Капустян H.A., Комарова Л.Ф., Гарбер Ю.Н. и др. Разделение сложных полиазеотропных систем сочетанием мембранной технологии и ректификации //Журн. прикл. хим. 1981. - Т. 54. № 3. - С. 611-615.

41. Киргинцев А.Н., Соколов В.М. Коллоидный журнал АН СССР. -1965.-№5. -С. 24.

42. Классен В.И. Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных смесей. -М.: Наука, 1971.

43. Классен В.И. Омагничивание водных систем. 2-е изд. — М.: Химия, 1982.

44. Кошарский Б.Д. Автоматические приборы, регуляторы и вытеснитель-ные системы. М.: Машиностроение, 1979-322

45. Кравченко В.В. Устройство для магнитной обработки воды// Приоритет от 16.12.2005, Патент РФ №52843, С02 F1/48

46. Кравченко Э.Ф. Состояние и перспективы использования молочной сыворотки //Сыроделие и маслоделие. № 2.2000.

47. Кравченко Э.Ф., Волкова ТА. Использование молочной сыворотки в России и за рубежом //Молочная промышленность. 2005. № 4.

48. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента.-Минск: БГУ, 1982

49. Кузнецов В. В., Малюсов В. А., Разделение жидких смесей с помощью целлофана, Хим. пром., 5 (1962) 39.

50. Курицкий Б.Я. Поиск оптимальных решений средствами Excel 7.О.-СПб.: BHV,1997,3 84С.

51. Лабораторный практикум по курсу «Процессы и аппараты пищевых производств». Под ред. А.С.Гинзбурга, М., Пищевая промышленность, 1976. 272С.

52. Лазовский Ф.А. Процессы и аппараты магнито-фильтрационной очистки жидкостей и газов. М.гЦИНТИхимнефтемаш, 1991. 88С.

53. Лапотышкина Н.П. Магнитная обработка воды, перспективы применения ее на тепловых электростанциях: сб. "Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках". — Вып. 2. — Изд-во "Энергия",1966.-С. 117-124.

54. Левин А .Я. Устройство для обработки воды и водных растворов// Приоритет от 22.08.1980, Авторское свидетельство СССР №1088264, С02 F1/48

55. Леонтьева А.И. Машины и аппараты химических производств. Учеб. пособие. Тамбов: ТГТУ, 1991. 4.1. 104С.

56. Лесин В. И. Устройство для магнитной обработки движущихся нефтеводогазовых смесей // Приоритет от 03.04.2000, Патент РФ № 2169033, CI 7В/01

57. Лесин В. И. Физико-химический механизм обработки воды магнитным полем (The physical mechanism of water magnetic treatment) // Сборник докладов 5-го Международного конгресса «Экватэк», Москва, 4-7 июня 2002 г., С. 371 (на русском и английском языках).

58. Лесин В. И., Дюнин А. Г., Хавкин А. Я. Изменение физико-химических свойств водных растворов под влиянием электромагнитного поля // Журнал физической химии, 1993, Т. 67, № 7, С. 1561 1562.

59. Лесин В. И., Дюнин А. Г., Хавкин А. Я. Изменение физико-химических свойств водных растворов под влиянием электромагнитного поля // Журнал физической химии, 1993, Т. 67, № 7, С. 1561 1562.

60. Лунев В.Д. .Емельянов Ю.А. Фильтрование в химической промышленности. Л.:Химия, 1982. 71с.

61. Малиновская Т.А. Разделение суспензий в химической промышленности. М.: Химия, 1971.113С.

62. Маркова Е.В., Лисенков А.Н. Комбинаторные планы в задачах многофакторного эксперимента.-М.: Наука, 1979

63. Мачихин С.А., Мачихин Ю.А. Инженерная реология пищевых материал ов.-М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.-215С.

64. Машины и аппараты химических производств/Под ред. И. И. Чернобыльского. М.:Машиностроение, 1975.456С.

65. Миненко В.И. Магнитная обработка вводно-дисперсных систем. — Киев: Техника, 1970. 168С.

66. Молочная индустрия мира и Российской Федерации (Ежегодник-2005) С.А Пластинин, В.Д Харитонов -М., 2005.

67. Мужиков В. А. Фильтрование. М.: Химия, 1980. 398С.

68. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов.-М.: Наука. 1965

69. Николаев JI.K. Реологические характеристики жиросодержащих пищевых продуктов.-Л.: ЛТИХП,1979.-86С.

70. Оскорбин Н.М., Максимов A.B., Жилин С.И. Построение и анализ эмпирических зависимостей методом центра неопределенности // Изв. АТУ. 1998.-№ 1.-С. 37-40.

71. Панфилов В.А., Ураков O.A. Технологические линии пищевых производствам.: Пищевая промышленность,1996.-472С.

72. Плановский А. Н., Николаев П.П. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М. :Химия, 1987. 496С.

73. Покровский A.A. О биологической и пищевой ценности продуктов питания // Вопросы питания. 1975. - № 3. - С. 25.

74. Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию.-М.: Наука. 1983

75. Разделение суспензий в химической промышленности/ Т.А. Малиновская, И.А. Каринский , О.С. Керсанов, В.В. Рейнфорт. М.: Химия, 1983. 264С.

76. Ребиндер П.А. Конспект общего курса коллоидной химии. М., МГУ. 1949, 112С.

77. Ребиндер П.А., Измайлова В.Н. Структурообразование в белковых системах. М.: Наука, 1974. - 268 С.

78. Русанов А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. JL, Химия, 1967. 388 С.

79. Сандудяк A.B. Магнитно-фидьтрационная очистка жидкостей и газов. М.: Химия, 1988. 131С.

80. Свитцов A.A., Орлов Н.С. Мембраны в различных областях науки и техники. Ч. 2.: Состояние и перспективы мембранных технологий. — М.: ВНТОЦ, 1988. Вып. 28. - 125 С.

81. Сенкевич Т., Ридель K.JI. Молочная сыворотка, переработка и использование в агропромышленном комплексе. -М.: Агропромиздат, 1989

82. Стабников В.Н. Лысянский В.М. Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. М.:Агропромиздат, 1985.- 503 С.

83. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках.-М.: Энергоиздат, 1985.

84. Терновцев В.Е. Магнитные установки в системах оборотного водоснабжения. — Киев: Бущвельник, 1976. — 88С.

85. Товбина З.М. В ich.: Исследования в области поверхностных сил М., Наука, 1967, с.24-29

86. Тишин В.Б., Прохорчик И.П., Ходаков В.И. Концентрирование вторичного молочного сырья. В кн.: Теоретические и экспериментальные исследования процессов, управления, машин и агрегатов пищевой технологии. Л.:ЛТИХП, 1986, 81-83С.

87. Федоткин И.М. .Воробьев Е.И., Вьюн В.И. Гидродинамическая теория фильтрования суспензий. Киев: Вищ. шк., 1986. 166С.

88. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л., Химия, 1974, 352 С.

89. Фролькис В.А. Линейная и нелинейная оптимизация.-Спб. 2001. 306 С.

90. Хамм Р. Водоудерживающая сила пищевых продуктов В кн.: Новое в зарубежной пищевой промышленности /Под ред. Наместнико-ваА.Ф. - М.: Пищевая промышленность, 1966.- С. 398-411.

91. Харламов C.B. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств Л.: Агропромиздат. Л., 1991.- 256 С.

92. Хартман К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М.: Мир, 1977.

93. Хванг С.Т., Каммермейер К. Мембранные процессы разделения. М.: Химия, 1981.-464 С.

94. Химельблау Д. Планирование эксперимента в исследовании техно логических процессов. М: Мир, 1977.-563 С.

95. Химический состав пищевых продуктов / Под редакцией A.A. Покровского. М.: Пищевая промышленность, 1976. — 228С.

96. Химический состав пищевых продуктов. / Под ред. И.М. Скурихи-на, М.И. Волгарева. М.: Агропромиздат, 1987. - 360 С.

97. Хохлова Т.Д. и др.Асимметричные трековые мембраны: поверхностные и эксплуатационные свойства, "Мембраны", № 4 (40) 2008, с.3-8

98. Храмцов А.Г. Молочная сыворотка,- М.: Агропромиздат, 1990.

99. Храмцов А.Г., Василисин C.B. Справочник технолога молочного производства. Т. 5: Продукты из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки.-СПб.: ГИОРД, 2004.

100. Храмцов А.Г., Евдокимов И.А., Варданян Г.С., Терновой А.И. Деминерализация лактозосодержащего сырья методом электродиализа. Обзорная информация. -М.: АгроНИИТЭИММП, 1992.

101. Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Технология продуктов из молочной сыворотки.-М.: Дели принт, 2004

102. Храмцов А.Г., Павлов В.А. Евдокимов ИЛ. и др. Переработка и использование молочной сыворотки: технологическая тетрадь.- М.: Росагропромиздат, 1989.

103. Челноков В.В., Меныпутина Н.В., Гусева Е.В. Обобщенный подход к разработке математической модели процесса микрофильтрации для различных мембранных элементов. Изв. вузов. Химия и хим. технол. 2002. 45, № 2, С. 77-81

104. Чернюк Л.Г. Возможности и преимущества организации безотходного производства в отраслях пищевой промышленности// Ресурсосбережение: факторы и эффективность.-Киев: АН УССР,1989.-С. 161-173

105. Чумаевский Н.Б. Магнитный активатор воды гидромультиполь. -Н.Б.НПП "АТЛИС".

106. Чураев Н.В. Инженерно-физический журнал, 1983, т.45, №1, С. 154-163

107. Электромагнитная обработка молочной сыворотки в технологии лактозы. Материалы XXXI научно-технической конференции по результатам работы ППС. Евдокимов И.А. и др. 2002. http://www.ncstu.ru/

108. Ювшин A.C. Устройство для обработки воды магнитным полем// Приоритет от 16.04.2001, Патент РФ № 19382, С02 F1/48

109. Яковлев A.A., Алексеев Г.В., Осюхина Е.С. Численное моделирование процесса диффузии в водоподготовке. Материалы международной конференции «Чистая вода-2009», Кемерово, 2009, С. 121-128

110. Яковлев A.A., Корзенков К.В., Алексеев Г.В. Возможности совершенствования баромембранных процессов. Вестник МАХ, №2, 2009, С.34-38

111. Яковлев A.A., Хрипов A.A., Алексеев Г.В. Исследование потребительских свойств молочных продуктов методами магнитной резонансной томографии. Процессы и аппараты, №2, 2010, С.7-10

112. Adams R.Z. The fiochemistry of nucleic acids/ London. 1986. - p.326.

113. Akaude Y.R. Knowles MJ. Taylor K.D. Improved utilisation of flesh from mackerel as salted dried fish cakes \\ J.Food Sei. Technol. 1988. - V.23.-№5.- p. 495.-500.

114. Arya S.S. et al. Changes in free nucleotids and bases during preparation of pre-cooked dendurated minced meats \\ Die Hamburg. 1979.- Bd. 23. - №5.-s. 495.-499.

115. Ball C.O. Food Sterilisation Methods \\ The Future Food Technol.-1955.- №9.- p. 588-590.

116. Becker H. Neues hochwertiges Ficheoeugnis ans klines Schildmakrele \\ Scewritschaft. 1985. - № 1L- s. 577-558.

117. Borderias A.J. Minced fish Utilisation of small pelagic species \\ FAO. Fish Report. 1985.-№331. -p. 155-154.

118. Breiner P. Bauda J. \\ Urlitrni lek. 1970.- V.2. p. 186.

119. Brown M. Seafood processing a growing business \\ J. Tradelines. -1987.-May-June.-p. 10-11.

120. Brun J.P., Larchet C., Melet R., Bulvestre G. Modelling of the pervaporation //J. Membr. Sei. 1985. - V. 23. № 3. - P. 257-283.

121. Bunk E.M., Fafard R.D. Development of a frankfurter analog from red hake surimi \\ J. Food Sei. 1985. - V. 50. - p. 321-324., 329.

122. Buri A. Eine Berechnungsgrundlage für die turbulente Grenzschicht bei beschleunigter und verzögerter Grundströmung.- Zürich: Dissertation, 1931.

123. Chang-Lee M.V., Lampila L.E., Craford D.L. Yield and composition of surimi from Pacific whiting (merliceius prodiietus) and effect of various protein additives on gel steught \\ J. Food Sei. 1990. - V. 55. - p. 83-86.

124. Duarte I., Barros A. N., Beiton P. S., etc., High-Resolution Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy and Multivariate Analysis for the Characterization of Beer, J. Agric. Food Chem. 2002, 50, 2475-2481

125. Duarte I., etc., Application of NMR Spectroscopy and LC-NMR/MS to the Identification of Carbohydrates in Beer, J. Agric. Food Chem. 2003, 51, 4847-485

126. Han S-I, Stapf S, and Bluemich B., Fluid transport and filtration in a hemo-dialyzer module by 2D PFG by 1H NMR Spectroscopy, Anal. Chem. 2004, 76, 4790-4798

127. Marshall, R.T. (1992) Standard Methods for the Examination of Dairy Products, American Public Association, Washington DC,USA4th International Whey Conference -Chicago, 2005.

128. McBride, R.L, and Hall, c. (1979) Australian Journal of Dairy Technology,34(2),66

129. Mulder M.H.V., Smolders C.A. Pervaporation, solubility aspects of the solution-diffusion model //Separ. and Purif. Meth. -1986. V. 15. - № 1. - P. 1-19.

130. NMR, Magn. Reson. Imaging. 19 (2001), 569-589

131. Nord L. I., Vaag P. J. 0. Duus, Quantification of Organic and Amino Acids in Beer2nd International Whey Conference. -Rousmont, 1997.

132. Olson, N.F. (1980) Dairy Field, 103(9),75

133. Porter M.C. AIChE Symp. Ser., 1972, v.68, №120, p.21-30

134. Probstein R.F. Desalination, 1978, v.24, №1, p.l

135. Rautenbach R., Albrecht R. The separation potential of pervaporation. Part 1. Discussion of transport equations and comparison with reverse osmosis // J. Membr. Sci. 1985. - V 25. - P. 1-10.

136. Shaw, M. B. (1993) Modern Dairy Technology, Vol.2,Chapman & Hall, London, pp. 221-280

137. Shen J J. Ind. Eng. Chem. Fundament., 1977, v. 16, №4, p.459-468

138. The Importance of Whey and Whey Components in Food and Nutrition. -Munich. 2001

139. Okada T., Matsuura T. Predictability of transport equations for pervaporation on the basis of pore-flow mechanisms // J. Membr. Sci. 1992. - V. 70. - P. 1106