автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Концентрирование супернатанта коричневого сока на ультрафильтрационном модуле

РГБ ОД

На правах рукописи

4 <':

ДЬЯЧЕНШ Алексей Геннадьевич

КОШШГРИРОВАНИЕ СУПЕРНАТАШ КОРИЧНЕВОГО СОКА НА УЛЬТРАФВДЬТРАЦЮНЮМ ШДУЛЕ

Специальность 05.20.01 -Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону - 39Э5

\

Работа выполнена в Донском государственном техническом университете.

Научний руководитель - академик Россельхозакадемии, Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерация, доктор технических наук, профессор И.А.ДОЛГОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

И.Н.КРАСЮВ

кандидат технических наук, доцент Г.И.ПР0ЦЕНК0

Ведущая организация - Ростовское-на-Дону специальное конструкторское бюро продовольственного машиностроения

в

Защита диссертации состоится "/V года в

10 часов на заседании диссертационного совет£/Д.6б3.27.02 при Донском государственном техническом университете /ДГТУ/ по адресу: 344708, г.Ростов-на-Дону, ГСП-8, пл.Гагарина, I, ДГТУ, ауд. 252.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ.

Автореферат разослан " / 995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Ю; И. Ермольев

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Получение кормового'и пищевого балка нз зеленых растений позволяет сократить потребление зерна, ежегодный дефицит которого в нашей страна составляет 15.,.20 млн. тонн. Для производства белковых концентратов целесообразно использовать люцерну, которая обладает потенциалом порядка 2000 кг/га протеина, сбалансированного по всем незаменимым аминокислотам.

В процессе переработки зеленой массы люцерны после выделения из зеленого сока хлороплзстового /кормового/ белка при температура 53...60°С остается раствор, получивший название супернатант коричневого сока /СК-1/. Супернатант содержит до 7% растворенного сухого вещества, существенную долю которого составляют циго-плазматические /пищевые/i белки. Кроме того, собственно супернатант является ценным кормовым продуктом, а в сгущенном состоянии используется в качестве субстрата для выращивания биомассы лизиновых и кормовых дрожжей; при значительном обезвоживании; он может служить продуктом для получения пищевого белка. В любом виде использования СК-1 целесообразно его сгущение, которое приводит наряду с другими преимуществами концентрата к снижению затрат при хранении, транспортировке и дозировании. Применяемые в настоящее время для этих целей методы и технические средства имеют существенные недостатки: наличие в СК-1 фазовых превращений, если процессы протекают при температуре выше 60°С /термические способы/; отсутствие возможности рассматривать СК-1 как многокомпонентный раствор с перспективой выделения из него ценных, например,ароматических веществ /вакуум-выпарной способ/; существующие плоскокамэрные мембранные способы не исчерпали, своих возможностей по росту эффективности их применения особенно в направлении повышения производительности. В соответствии с этим работа направлена на обоснование рационального способа и создание технических средств повышенной производительности для сгущения СК-1 до заданной концентрации при сохранении пищевых свойств белкового вещества.

Работа выполнена в рамках реализации темы Проблемной научно-исследовательской лаборатории по производству концентратов

из зеленых кормов /ПШЛ КЗК/ при Донском государственном техническом университете "Обоснованна внергосберегающих безотходных технологий и создание пакетов и экспериментальных образцов оборудования для комплексной переработки листостебельной биомассы" .

Цель работы - обосновать рациональные параметры и разработать макетный образец мембранного модуля, обеспечивающего при концентрировании СК-1 ловшюние производительности при заданных качественных показателях.

Объект исследования - процессы, протекающие в мембранном модуле при концентрировании белоксодержащего раствора.

Методика исследований. Теоретические исследования проводили с использованием современных методов математического моделирования рабочих процессов и расчета основных параметров модуля с применением ЭВМ. При получении супернатанта коричневого сока использовали линию ННИЛ КЗК для переработки зеленой маосы растений, смонтированную на учэбно-ойытном полигоне ДГТУ, Химический и аминокислотный составив также зависимости плотности и вязкости СК-1 от содержания сухого вещества определяли на'оборудовании специализированных лабораторий ННИЛ КЗК /ДГТУ/, Донского зонального научно-исследовательского института сельского хозяйства и Станции химизации езльского хозяйства /д .Рассвет Ростовской области/. Опыты проводили на специальной экспериментальной установке. Для проведения процесса концентрирования СК-1 использовали метод ультрафильтрации с применением ацетатцел-

люлозных мембран типа УАМ.

Научная новизна» На основе принципа соразмерности молекул белкового вещества СК-1 с гнедатированными порами ацетатцелло-лозных мембран выбррн,-типоразмер мембраны, обеспечивающий 100-процентную селективность при максимальной производительности ¡ю фильтрату. Выполнено научное обобщение закономерностей, опи-ейвэющих технологический процесс разделения компонентов белок-содержащего раствора с позиций обоснования рационального профиля рабочего канала "модуля. Разработан алгоритм для расчета основных параметров рабочего канала ультрафильтрациониого модуля. Оптимизированы основные параметры рабочего канала волнового модуля.

Практическая значимость работы. По результатам теоретических и экспериментальных исследований даны рекомендации по выбору рациональных конструктивных параметров я режимов волновых ультрафальтрацшнкых модулей, предназначенных для по-лучент белка кортового и пищевого назначения из сока зеле-. ных растений. Материалы исследований приняты к использованию Всероссийским научно-псследовательским институтом комплексных проблем машиностроения для животноводства и кормопроизводства /АО "ВНИИНЭВД/ и научно-производственным объединением по кормопроизводству /КЮ "Корма"/.

Апробация работы. Основные положения диссертации долокенн я одобрены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников а студентов РИСХМа-ДГТУ в 1992...1995 годах; на Мевднародной научно-технической конференции "Надежность машин и технологического оборудования" /Ростов-на-Дону, 22-24 ноября 1994 г./.

Публикация. Основное содержание диссертации отражено в шести печатных работах общим объемом 2,5 п.л.

Объем диссертации. Диссертация /общий объем 12? е./ включает введение, четыре главы, заключение с общими выводами, список использованной литературы /67 наименований, включая 19 на иностранных языках/, содержит 16 таблиц и 47 рисунков.

00ДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и указана цель работы, изложены основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе "Анализ способов и технических средств для концентрирования растворов" дана характеристика растворов, по лучаемых при фракционировании сока зеленых растений. В результате сделаны выводы о целесообразности концентрирования супер-натанта коричневого сока," получаемого люцерны,с использованием мембранной технологии. Концентрирование СК-1 на мембранных модулях происходит без потерь питательных "свойств и производится при обычнмг температурах, не требует высоких энергозатрат.

Проведен анализ способов концентрирования белоксодержащих растворов, который показал, что при сгущении СК-1 следует от-

дать предпочтение ультрафильтрации, поскольку при использовании, например; метода обратного осмоса необходимо создавать в сети высокое давление, что вызывает потребность повышения герметичности рабочих модулей и высокой надежности соединительных элементов гидросистемы. При концентрировании сунернатанта коричневого сока целесообразно использовать ультрафяльтрационные ацетатцеллюлозные мембраны. Ультрафильтрация Протекает при сравнительно малых давлениях, что способствует снижению интенсивности изменения структуры мембраны, увеличивает срок службы без существенного нарушения качественных показателей.

В соответствии с проведенным анализом существующих разработок в области исследования процесса разделения органических смесей и растворов для достижения цели были поставлены следующие задачи:

определить состав, основные свойства супернаганте коричневого сока и обосновать его модель;

выявить специфические свойства ацетатцеллшозных мембран как рабочего элемента модуля, предназначенного для концентрирования белоксодеряащих растворов;

провести теоретическое обоснование технологического процесса концентрирования СК-1 на ультрафкльтрэционных модулях;

теоретически обосновать рациональную форму профиля рабочего канала мембранного модуля;

разработать экспериментальную ультрафильтрационную установку, определить производительность по фильтрату и селективность в зависимости от конструктивных и технологических.показателей при выполнении процесса концентрирования СК-1;

установить рациональные параметры профиля рабочего канала и режимы эффективного -функционирования ультрафильтрационного модуля.

Во второй главе "Теоретические основы технологического процесса концентрирования супернатанта коричневого сока" определены состав и свойства СК-1 как объекта концентрирования, представлена технология процесса проницания компонентов белоксодер-лщцэго раствора через мембрану, рассмотрено влияние движущей сь'лы и вторичных явлзкий на характер и показатели процесса мас-сэпереноса, обоснована.рациональная форма профиля и разра&отан

алгоритм для расчета основных параметров ультрафильтрационного модуля.

Супернатант как объект концентрирования представляет собой раствор высокомолекулярных белковых соединений в вода. Осмотическое давление СК-1 составляет 1,56-10^ Па, коэффициент диффузии - 15,7- 1СГ6 м^/ч; молекулярная масса белкового вещества - /50...60АЮ3, а растворителя /воды/ -.19 дальтон.

В соответствии со схемой полупроницаемости мембран /ршз.1/, учитывающей наличие на их поверхности слоя связанной воды толщиной tв = 20 А и гидратации молекул растворенного вещества, при диаметре пор

/1 /

через такие поры будет проходить преимущественно вода, что обусловливает высокую селективность таких мембран. Зная диаметр молекулы белка

Сбрасикпшй

т

Вм

ЯМАР

г/2 /

гпа М - молекулярная масса, Д^ - число Аво-гадро, р - плотность, и учитывая, что

йг = пт+ги

Рис.1. Механизм полупроницаемости мембран-Д-^ыембрана, 2 -пора в мембране, 3 - гидратиро-вадная молекула растворенного ^^ества, 4 - гидратная оболоч-

по формуле / 1 / можно установить, размеры пор какой мембраны типа УАМ приближаются к размерам гидратированной молекулы белка. Оказалось, что Лг 2^ = 13,41- 10"э м, т.е. ближе всего по размерам находится мембрана УАМ-100, у которой с1 = 10-10"®. Эти данные были учтены при дальнейших исследованиях по выбору эффективного типоразмера мембраны с учетом производительности по фильтрату.

Процесс ультрафильтрацим характеризуется двумя основными показателями: производительностью по фильтрату и свлектиностью. Производительность - это выход фильтрата в единицу времени с заданной рабочей поверхности мембраны, Производительность можно

заменить проницаемостью, под которой понимают выход фильтрата в единицу времени с единица рабочей поверхности мембраны. Селективность - показатель качества разделения раствора определяют по формуле:

Ч> = . /а/

где С<р и Ср - соответственно концентрация растворенного вещества в фильтрате и в растворе.

Ультрафильтрационный поток, образуемый под действием градиента давления ¿Р = Р -Я как основной движущей силы, подчиняется закону Дарси:

л - V _ кс-лР , ,

где - проницаемость мембраны, V - объемный поток, 5 -

рабочая площадь шмЗраны, С" - время, Ц - динамический коэффициент вязкости, I толщина мембраны, - коэффициент фильтрации, V - давление в системе, - осмотическое давление раствора.

Соотношение проницаемости в по растворителю и растворенному, веществу показывает, что параметр эффективности разделения бинарного раствора /селективность/ зависит от соотношения давлений в растворе и фильтрате, от коэффициентов фильтрации разделяемых веществ и не зависит от скорости потока. В реальных условиях на процесс мембранного разделения раствохюв существенное влияние оказывает концентрационная поляризация /КП/ - явление образования у поверхности мембраны пограничного слоя, в котором концентрация растворенного вещества /С^/ больше, чем в центре потока /С^, т.е. КП = С3/С1. Концентрационная поляризация ухудшает показатели мэссопереносэ через мембрану: снижает эффективное давление..перед мембраной, а следовательно и проницаемость; сокращает срок службы полимерных мембран. Существует много способов снижения отрицательного действия КП на процесс ультрафильтрации. Недостаточно исследован, но на наш взгляд перспективен способ сочетания .ламинарного и турбулентного движения потока раствора за счет извилистой формы канала модуля. Цель применения этого приема состоит в том,

чтобы достигнуть устойчивого радиального перемещения молекул растворенного вещества с приданием им вращательного движения, что может привести к деполяризации и разрушению пограничного слоя и созданию вторичного потока, способствующего интенсификации проницаемости.

При выборе волновой конструкции рабочего канала модуля бш; учтен тот факт, что в области падения давления /ускоренное те-ие раствора в канале/ поток остается ламинарным, а в области даже незначительного повышения давления обычно сразу происходит переход ламинарного течения в турбулентное. Повышение давления происходит в диффузорах, т.е. при переходе потока из малого сечения в большее. При этом происходит перепад давления

Ргр1 = °>*ЪР("!-сЬ})> /5/

где Я и й - давления соответственно в малом и большом се— «

чениях канала; и 01 - осредненные скорости потока в тех же сечениях; = 0,7...0,9 - коэффициент полезного действия, зависящий от угла диффузора-.

В результате проведенных исследований выбрали профиль канала, у которого верхняя стенка плоская /как у плоскокамерного/, а второй придается волновая форма с периодическим изменением высоты /■)• канала от минимального Ит'м /сечение П-Ц/ до максимального Ь^д^/сечение 1-1/.значения /рис.2/.

' При движении раствора по волновому каналу в узком сечении давление понижается и поток полностью прилегает к стенкам /ламинарное течение/; дальнейшее расширение канала, приводит: к возраста-

Рис.2. Профиль рабочего кана- нию давления, вследствие ла с волновой нижней стенкой чего в ЗШ1в расширения канала происходит отрыв пограничного слоя с образованием вихря. /рис.3/. Для обеспечения устойчивого турбулентного режима но всей длине рабочей волновой камеры канала необходимо, чтобы начальный угол одностороннего диффузора шел величину <Х > 25°. Сочетание 'в рабочем канале ламинарного и турбулентного режимов

-а -

течения раствора создает условия для снижения отрицательного воздействия концентрационной поляризации и интенсификации процесса фильтрации растворителя через мембрану.

Волновая форма нижней стенки., канала обеспечивает увеличен., ние рабочей площади мембраны по сравнению с плоской. Прираще-

Рис.З. Характер течения раствора в рабочей камере

волнового канала ультрафильтрационного модуля .

низ рабочей площади мембраны возрастает с увеличением значения дЬ = Ь глех - Ьт»п высоты волновой части канала и с уменьшением шага волны Т. Для лучшего обтекания мембранную поверхность выполняли сопряжением дуг окружностей о радиусами Гн и Г„ /рис.4/.

Пользуясь схемой /см.рис. 4/, определяли основные параметры рабочего канала, в.том числе

и/

радиусы Ги и

г9

гни

А Т

/ 6 /

Рис.4. Расчетная схема рабочего канала модуля

где

г6 пнаИ-кГ

ГЙ л

Гн

/Г,

х ='А^В1 - отрезок радиуса Гн ,

характеризующим часть высоты волны отрезки У, - и у = АдВ^ •

А-аЬ . „ _ дЛ А +1 '

X =

Ус

А-ч

ю -

; Х+У-Л/?;

/8 /

длину мембрана в модуле о волновым рабочим каналом:

™ -еж

г„

2ГН(АН)

коэффициент увеличения длины мембраны при' - с( = пГ^ принишет значение 6

/ Ю /

площадь : , ;мам<5раны, укладываемой волнообразно в ультрафильтрационный модуль с рабочей длиной С :

- Ь^*')--^ >

/11 /

где <5П - площадь плоской рабочей поверхности модуля. Расчетные значения , Га . Л . сСн , ¿0 и приращение площади мембраны 4 волнового канала модуля представлены в таблице 1,

Таблица 1

Расчетные значения параметров волнового канала ультрафильтрационного модуля при л/7 <= 3 мм, 5Я = 0.03 м, А = 2

Шаг волны, ' мм мм мм Л 1». мм

град. . рад.

45 5ВЧ 29 15,19 0,2698 1,01126 0,000338 303,4

30 26 13 22,60 0,3942 1,02502 0,000750 307,5

20 12 6 33,75 0,5887 1,05975 0,001792 317,9

15 7,2 3,6 43.98 0,7672 1,10287 0,003086 зэа,8

Используя уравнение / 4 / и наши теоретические исследования, массовую производительность волнового ультрафильтрацион-

ного модуля можно выразить зависимостью:

/в/

где Д и ¿¿^ - соответственно плотность и динамическая вязкость раствора в 1-той фазе концентрирования.

Б третьей главе "Экспериментальное исследование процесса концентрирования супернатанта коричневого сока, на ультрафильтрационных модулях" представлены программа и методика испытаний, обосновано кеото процесса концентрирования в общей схеме технологии переработки биомассы зеленых растений, описана конструкция ультрафильтрационной экспериментальной установки и гидравлическая схож процесса ультрафильтрации, проанализированы результаты экспериментальных исследований.

Эксперименты проводили на ульурафильтрационной установке, состоящей из электродвигателя ВД 100/250, кругового и прямоугольного модулей, рамы, емкостей для раствора и фильтрата .гидропневматического колпака и гидросистемы, оборудованной гибкими шлангами, манометрами к вентилями. В процессе опытов сравнивали показатели плоскокамерного и волнового модулей.

В результате экспериментов били получены зависимости производительности модулей М от диаметра пор мембран типа УАМ

Рис.5. Зависимость производительности модулей от диаметра о. пор: 1 и 2 - соответственно для модуля с волновым профилем рабочего канала и плоскокамерного; концентрация раствора С^ = 1Ъ% ■

Пользуясь материалами, экспериментов, были получены значения проницаемости., 0 и коэффициента фильтрации 1<1 для мембран с порами от 100 до 500 ангстрем при концентрации раствора. 5 и 15л.

В соответствии с программой были получены данные по селективности мембран с различными диаметрами пор /рис.6/. Если

и

$о

\

\ \

\

\

т

200

зоа

Ш 500 (¿.Я

К

гао

Рис.6. Зависимость селективности от диаметра пор ацетат-целлюлозных мембран при = 15%: 1 и 2 - соответственно для модуля с волновым профилем канала и плоскокамерного

принять, что селективность мембран в процессе концентрирования СК-1 должна составлять (р. > 90%, то из полученных данных можно сделать внвод о целесообразности использования мембран УАМ-300. Опыты показали, что наибольшую эффективность имели

модули, минимальное значение Н^ у которых составляло 1...2 мм /рис.7/.

Рис.7.3ависи- . мость производительности щ модуля от минимальной высоты рабочего канала при концентрации, СК-1 Сп= Ы: А и Б - соответственно для модуля с волновым каналом плоскокамерного.

аг

I

I

§

Высота канат модуля .

Исследовали влияние шага волны Т на производительность во фильтрату, в результате чего было установлено, что с уменьшением шага с 45 до 30 мм имели существенное повышение производительности, а при дальнейшем снижении шага- Т до 15 км интенсивность роста понижалась. Таким образом, б1Али~установ-¿¡ены пределы варьирования значения Т.

При концентрировании СК-1 с 5 до 15% было установлено,что снижение производительности по времени для модуля с волновым профилем канала происходит менее интенсивно, чем для плоско-камарного. Это наглядно иллюстрирует график почасовой производительности модулей в зависимости от продолжительности работы, построенный по двум точкам /рис.в/.

К г/ч

гя

ш №

<5 Ю 15 го Т,Ч

Рис.В. График почасовой производительности V/ в зависимости от продолжительности Т работы модуля: А -модуль с волновым профилем рабочего канала, Б -плоскокамерный модуль

Из полученных данных следует, что процесс концентрирования СК-1 на модуле с волновым профилем канала протекав более стабильно, что привело к трехчасовой экономии времени для достижения заданного уровня концентрации.

В четвертой главе "Определение параметров модуля с волновым профилем рабочего канала" обоснован критерий оптимизации, выбраны факторы и пределы их варьирования; проведены и проанализированы результаты многофакторпого эксперимента, направленные на определение рациональных, параметров и режимов работы ультрафильтрационного модуля с волновым профилем канала. Критерием оптимизации выбрали проницаемость й модуля / в кг/м^ч/. Факторами служили подача Х^ раствора с уровнями 30 60 и 90 л/ч; минимальная высота ^ рабочего канала шду-

/ 13 /

2

ля /уровни 1, 3 и 5 ш/', шаг волны Хд мембранной поверхности рабочего канала модуля с уровнями 15, 30 и 45 мм.

Для получения уравнений регрессии осуществили матрицу некомпозиционного плана второго порядка для трех факторов. Опыты проводили при концентрациях С0= и =» 15:2 СК-1 для выбора рациональных параметров канала модуля, т.к. в процессе сгущения супернатанта изменяются условия работы. В результате обработки экспериментальных данных, расчета и уточнения коэффициентов, исключения статистически незначимых членов были получены уравнения регрессии:

а/ при концентрации СК-1 С0= Ы

'б{ й 8,№Г ■* - 0,6249*

- 0/07гэх3 - о^д&зх*- цмгх* ;

б/ при концентрации СК-1 С^ = 15£

6 = е}ьщ+05В7Х-о<мгхж+

' а * / 14 /

* °>°7\Х3 " °>2ШХ2~ °> тЭХз -

Обе модели адекватны при 5-процентяом уровне значимости. Подставляя в уравнения регрессии кодированные значения (факторов и переходя к натуральным величинам, получили ряд зависимостей, которые связывают показатели отклика б^ с параметрами факторов. Характерные зависимости представлены на рис.9 и 10. в этих зависимостях отражена сущность ультрафильтрационных процессов, происходящих при концентрировании супернатанта коричневого сока, п показано влияние основных параметров рабочего канала модуля и скоростного фактора на величину критерия оптимизации /проницаемости/.

Результатами эксперимента подтверждены теоретические положения о росте проницаемости с повышением подачи /скоростного фактора/; причем, при работе с раствором повышенной концентрации / С^ = 15я/ скоростной фактор оказывал более интенсивное воздействие на. показатели ¿5; . Влияние изменения вн-

соты рабочего канала модуля на проницаемость б проявилось болеа аффективно при малых концентрациях раствора,хо-

е,

кг М*Ч

9,0 6,5 В,О 7,5

дь.

15

50

45 Т, мм

Рис.9. Изменение проницаемости б экспериментального модуля в зависимости от шага Т волны и значения мини^ мальной высоты И рабочего канала яри 0о = 52

йЬ3 45 7мм

Рис.10. Зависимость проницаемости 5 экспериментального модуля от шага Т волны и значения минимальной выИ рабочего канала при С^ = 15*

(? была максимальной при

соты

тя в обоих случаях величина

Л Г\ ТЗ , мкп #

1,и мм. к ели оптимум шага Т волны профиля канала при концентрации сока С0 = 5« составляет 30 мм, то при С^ = 15% он при-

(Злижается к 15 мм. С учетом того, что в процессе работы концентрация раствора изменяется от минимального /С0 = Ъ%/ до своего максимального /С^ » 15?/ значения, целесообразно рекомендовать для практического применения значение шага Т = 20 мм.

Эффективность мембранных модулей в сравнении с наиболее близкими по качественным показателям получаемого продукта ва-куумвыпарными аппаратами состоит в том, что с их помощью южно разделять Многокомпонентные растворы с выделением в том числе ценных ароматических фракций при использовании различных мембран. За счет замены плоскокамерных модулей на волновые производительность по фильтрату возрастаегв среднем на 19,2%, что может привести к существенному снижению эксплуатационных затрат в производственных установках.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

1. При концентрировании белокоодержащих растворов целесообразно применять технологию о использованием эффекта полупроницаемости мембран; для концентрирования СК-1 из существующих методов мембранного разделения растворов следует отдать предпочтение ультрафильтрации;

' 2. Исследования показали, что 100-процентную селективность при сгущении СК-1 обеспечивают ацетатцеллшознне избраны типа УАМ о размерами пор 4 6100~£л,!

3. Селективность У 90? обеспечивают мембраны типа УАМ с порами ч 100 £ с300 С учетом удовлетворения этих требований для практического применения в плоскокамерных модулях следует рекомендовать мембраны УАМ-300; для волновых допускается также применение наряду .с" ними' мембран УАЧ-400 при работе с растворами повышенной концентрации;

4. Скорость движения потока в рабочем канале модуля не оказывает существенного влияния на селективность при ультрафильтрационном массопераносе, что позволило варьировать ею в широком диапазоне для интенсификации выделения фильтрата; из анализа результатов эксперимента следует, что скоростной фактор оказывает на величину критерия оптимизации /проницаемость/ тем более интенсивное влияние, чем выше концентрация раствора;

5. В целях повышения производительности по фильтрату ультрафильтрационного модуля целесообразно обеспечить в его рабочем канала турбулентное перемешивание раствора вблизи мембраны, что достигается профилем канала с периодически изменяющейся высотой hi /волновой рабочий канад/;

6. Характер течения раствора в канале с переменной высотой описывается закономерностями ламинарного режима у верхней плои ской стенки и турбулентного вблизи нижней волновой мембранной поверхности; турбулизация потока осуществляется в расширяющейся зоне яанала при начальном угле "диффузора" ci - cLH > 25°;

. При работе с 5-процентным раствором СК-1 среднее приращение..производительности по выходу фильтрата волнового модуля по.сравнению с плоскокамерным составило 13,6л, при 15-процент-иом - 24,9$, в том числе за счет дополнительной рабочей площади 2,6л;

8. В результате проведенных исследований разработаны алгоритм и программа для расчета на ЭВМ основных конструктивными, технологических параметров волнового модуля;

9. Показатели по селективности при выполнении ультрафильтрационного процесса концентрирования СК-1 на модуле с волновым профилем рабочего канала на всех режимах превышали данные шш-скокашрного модуля;

10. По результатам теоретических и экспериментальных исследований для практического применения рекомендуются следующие параметры еолнового канала модуля: минимальная высота канала

^лпп= 1-..2 мм, шаг волны Т = 20 мм, что соответствует Гм = 12 мм, d. = <кн = 33,4° при высоте волны лН = 3 мм;

11. Эффективность волнового ультрафильтрационного модуля достигается за счет повышения селективности и,, производительности по выходу фильтрата.

Основное содеркшше диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Полупроницаемые мембраны для концентрирования суперна-танта коричневого сока// Комплексная механизация и автоматизация сельскохозяйственного производства: Сб.ст./ Ростов, ин-т с.-хллаишпостр.- Ростов н/Д, 1992.- 0.131-138.

2,.Анализ способов сгущения белоксодержэщих растворов из

сока зеленых растений// Результаты системных исследований при проектировании сельскохозяйственных машин: Сб.ст./ Ростов, ин-т с.-х.машностр,- Ростов н/Д, 1992,- С.66-77.

3. Концентрационная поляризация в мембранных процессах// Производство кормов и белковых добавок кормового и пищевого назначения: Сб.ст./ Донской госуд.техн.ун-т.- Ростов н/Д, 1993.- С.65-73 /в соавторстве/.

4. Исследование процесса повышения концентрации белкового вещества в супернатанте коричневого сока методом ультрафильтрации// Производство кормов и белковых добавок кормового и пищевого назначения: Сб.ст./ Донской госуд.техн.уи-т.- Ростов н/Д, 1993.- С.73-78.

5. Обоснование формы профиля рабочего канала в мембранном модуле// Производство кормов и белковых добавок кормового и пищевого назначения: Сб.ст./ Донской госуд.техн.ун-т.- Ростов н/Д, 1995 /в печати//в соавторстве/.

6. Экспериментальные исследования процесса концентрирования супернатанта коричневого сока на прямоугольном модуле// Производство кормов и белковых добавок кормового и пищевого назначения: Сб.ст./ Донской госуд.техн.ун-т^ Ростов н/Д, 1995 /в печати/.

ЛР №020639 о? 07.10.92г. Подписано в печать 31.07.95.

Дата сдачи в набор 3.07.95. Бумага тип $ 3. Формат 60x84/16.

Офсет. 0бьеи1,4 усл.п.л.Д.Я уч.-изд.л. Тираж 100. $ зак.252.

Издательский центр ДГТУ.

Адрес университета и издательского центра.

344010. Ростов-на-Дрну, пл. Гагарина, I