автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Моделирование процесса мембранного концентрирования молочных сред и разработка аппаратурных схем установок

На правах рукописи

Ф,

КОТЛЯРОВ РОМАН ВИТАЛЬЕВИЧ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МЕМБРАННОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ МОЛОЧНЫХ СРЕД И РАЗРАБОТКА АППАРАТУРНЫХ СХЕМ УСТАНОВОК

Специальность: 05.18.12-процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических

003470ЭВЬ

Кемерово - 2009

003478965

Работа выполнена в ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности на кафедре процессов и аппаратов пищевых производств.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Лобасенко Борис Анатольевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Иванец Галина Евгеньевна, кандидат технических наук Силков Даниил Михайлович.

Ведущее предприятие: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет, г. Кемерово.

Защита состоится <<.££>> октября 2009 г. в & ч на заседании диссертационного совета Д212.089.02 при ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.

Автореферат разослан «_» сентября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Бакин И.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Кузбасс - богатейший угольный край, и вместе с тем один из экологически неблагоприятных регионов России. Для поддержания иммунитета жителям Кемеровской области необходимо сбалансированное питание, насыщенное необходимым количеством макро- и микроэлементов. В связи с этим возникает потребность в оборудовании для производства продуктов питания, содержащих комплекс необходимых для жизнедеятельности компонентов, в частности, аминокислот.

Ряд незаменимых аминокислот содержится в молочных и сывороточных белках, которые, находясь в растворенном состоянии, легко усваиваются организмом. Особую питательную и биологическую ценностью имеют продукты, содержащие белки в нативном виде. Поскольку бежовые вещества термолабильны, для их концентрирования в настоящее время успешно применяется мембранная технология.

Концентрирование смесей мембранными методами в отличие от широко применяемых методов производится без фазовых превращений и обычно при температуре окружающей среды. Молочный белок в процессе концентрирования продукта не претерпевает изменений и сохраняет натуральную форму и, соответственно, полезные свойства, чего нельзя отнести к белковым концентратам, полученным стандартными методами. Кроме того, применяемая в мембранных методах аппаратура проще, компактнее и дешевле. Более того, мембранные методы в ряде случаев оказываются не только более экономичными и менее энергоемкими по сравнению с другими методами, но часто позволяют полнее использовать сырье и энергию, т.е. существует возможность переработки вторичного сырья и отходов.

Моделирование и расчет аппаратов и установок составляют один из основных этапов внедрения технологического оборудования в производственный процесс. Простота методов моделирования и расчета сокращает время пуска технологической линии, что, в свою очередь, позволяет ускорить получение прибыли.

Большинство современных методик моделирования и расчета мембранного оборудования основаны на моделях, описывающих физические закономерности процессов, протекающих при концентрировании жидких пищевых сред. Однако, такие методики сложны. В связи с этим актуальной является разработка методики моделирования и расчета мембранного оборудования с отводом диффузионного слоя на основе передаточных функций.

Цель и задачи исследований. Цель работы состоит в моделировании процесса мембранного концентрирования в модуле, предусматривающем отвод диффузионного слоя с использованием передаточных функций,и разработке на этой основе рациональных схем установок.

Достижение цели выполнялось посредством решения следующих задач:

• разработка методики моделирования процесса концентрирования молочных сред в мембранном модуле с отводом диффузионного слоя на основу передаточных функций; ^

• разработка и экспериментальные исследования конструкции мембранного модуля с отводом диффузионного слоя: определение влияния конструктивных параметров модуля на концентрацию диффузионного слоя и проницаемость, определение рационального технического исполнения;

• разработка математических моделей процесса мембранного концентрирования молочных сред в установках периодического и непрерывного действия;

• разработка комплекса математических зависимостей, реализующего методику расчета мембранного оборудования с отводом диффузионного слоя.

Научная новизна. На основе передаточных функций разработана математическая модель процесса концентрирования, которая позволяет определять содержание растворенных веществ в выходных потоках мембранного модуля в произвольный момент времени.

На основе методов оптимального планирования эксперимента получены регрессионные модели, отражающие взаимосвязь содержания растворенных веществ в концентрате от конструктивных параметров модуля. Определены их рациональные значения, обеспечивающие максимально возможное содержание растворенных веществ в продукте.

Исследовано и проведено сравнение эффективности различных схем организации процессов мембранного концентрирования на основе реализации модели средствами компьютерного моделирования, предложены рекомендации по их использованию.

Практическая значимость и реализация. Разработана конструкция мембранного модуля с отводом диффузионного слоя, новизна которой защищена патентом РФ.

Предложен математический комплекс, реализующий методику расчета мембранного оборудования с отводом диффузионного слоя.

Испытания опытно-промышленной мембранной установки на основе разработанного модуля, проведенные на ООО МПО «Скоморошка», показали ее эффективность за счет снижения продолжительности переработки молочных сред.

Предложены рецептуры производства сметаны 15% жирности и кисломолочных напитков с использованием концентрата обезжиренного молока и молочной сыворотки, полученного на разработанном мембранном модуле. Разработана технологическая схема производства сметаны 15% жирности резервуар-ным способом.

Автор защищает конструкцию мембранного модуля с отводом диффузионного слоя, математические модели процесса концентрирования в мембранном модуле и установках периодического и непрерывного действия, результаты экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях КемТИПП (2004-2007 г.); VIII всероссийском форуме молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире» (Екатеринбург, 2005); региональной научно-практической конференции «Здо-

ровое питание - основа жизнедеятельности человека» (Красноярск, 2006); международной научно-технической конференции «Повышение качества продукции и эффективности производства» (Курган, 2006).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 22 работы, из них 1 в центральном журнале, 1 патент РФ, 4 депонированные рукописи.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 119 страницах машинописного текста. Работа включает 61 рисунок, 15 таблиц. Список литературы содержит 165 наименований. Приложения представлены на 24 страницах.

Во введении обоснована актуальность, сформулирована цель и приведена общая характеристика диссертационной работы.

В первой главе рассмотрены направления развития мембранного оборудования, особое внимание уделено мембранным модулям с отводом диффузионного слоя. Проанализированы основные способы компоновки мембранных модулей в ступени и каскады. Установлены требования оптимизации расчета промышленных мембранных установок.

Во второй главе проведен анализ подходов к моделированию процессов мембранного разделения и концентрирования, выделены основные направления и методы моделирования, определены их преимущества и недостатки. Предложена методика моделирования процесса концентрирования молочных сред в мембранном модуле с отводом диффузионного слоя на основе передаточных функций.

Основными показателями процесса мембранного концентрирования являются содержание растворенных веществ в концентрате, отводимом из кожуха Свых кож(0, %масс. и конуса Свых кон(1), %масс., концентрация растворенных веществ в основном потоке Свых оп0), %масс. и удельная производительность по фильтрату Оф(0, м3/м2-с. Их значения определяются, в первую очередь, концентрацией задерживаемых веществ в исходном растворе Свх(1), %масс., а также рабочим давлением Р, МПа, температурой концентрируемого раствора Т, °С и скоростью движения среды в мембранном канале V, м/с. Структурная схема процесса концентрирования отражает взаимосвязь входных сигналов и показателей процесса посредством системы каналов, передаточные свойства каждого из которых определяются соответствующей передаточной функцией (рис. 1).

На основе экспериментальных и литературных данных установлены следующие диапазоны и вид функций, описывающих входные воздействия (1н-4).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

(1)

СвхД -

^ч».-—*—___—

^-~

wonp<s) —

ТОашСЙ "'/// .................. ..-"*''

\УконС(ЗЭ '// .-О"''1'"-:-«::!' Уйлсга '/ ......

УУопС® WфC(S)

Сеькксж(1) Свых кон(0 СвькопВ еф(0

Рис. 1. Структурная схема процесса мембранного концентрирования в модуле с отводом

диффузионного слоя

РСИ) =

\0,\5МПа,при(1 < 0),

(3)

[0,17 МПа,при(1 > 0).

ГсО) = \ У ' (4)

Изменение концентрации растворенных веществ в диффузионном слое носит колебательный характер, объясняющийся периодичностью накопления слоя высокомолекулярных веществ определенной толщины и его удаления потоком среды. Поэтому для описания процесса выбрано колебательное звено, переходный процесс которого описывается функцией (5).

И(1) = к-(1-(со5а)-1 + т-5\пт-0- е~а1), (5)

где к—коэффициент усиления объекта; а - параметр затухания;

со - частота собственных колебаний с учетом демпфирования;

т =--декремент затухания.

СО

Передаточная функция данного звена имеет вид (6). ИГ(Б) = - к

(6)

где Т- постоянная времени объекта;

С - коэффициент демпфирования (1 > ¿> 0). В процессе концентрирования мембранный модуль не обладает транспортным запаздыванием, т.е. значение концентрации задерживаемых веществ в растворе на выходах системы в начальный момент времени практически мгновенно возрастает от нулевого до входного значения, а затем изменяется в соответствии с процессами, происходящими на мембране. Поэтому в выходных сигналах системы присутствует постоянная составляющая, определяемая величиной входного сигнала, соответствующего концентрации исходного раствора. Пере-

е, „ « „,,+Со. (7)

= (8)

даточная функция вида (7) характеризует канал преобразования исходного раствора в диффузионный слой и основной поток. к_

Т1 + + \

где С0 = 1 - относительная концентрация задерживаемых веществ в исходном растворе, %масс./%масс. Изменение удельной производительности во времени наиболее точно описывается зависимостью вида (8), которая представляет собой видоизмененную передаточную функцию апериодического звена второго порядка. к_

Г/-Я2+ 7;-5 + 1' где к - коэффициент усиления объекта; Т\, Т1 - постоянные времени объекта; кц- проницаемость мембраны в начальный момент времени. Для определения динамических характеристик каналов воздействия давления, температуры и скорости движения среды на показатели процесса концентрирования необходимо совместное действие соответствующего входного сигнала и сигнала концентрации задерживаемых веществ в исходном растворе. В частности, при определении передаточных функций по каналам воздействия давления на показатели процесса одновременно вносят воздействия (1) и (3). На выходе системы формируется сигнал

Ус/Я) = с (Б) • ВД + Р(8) ■ цгр(5), (9)

откуда

" Р(Б)

где - передаточная функция каждого из каналов системы по исходной концентрации (1¥КожС($), Жко„с(Б),

1У?(3) - передаточная функция каждого из каналов системы по давлению \¥кон1>(8), \Уопр(Б))-

Аналогично, при одновременном воздействии (1) и (4)

Усу(^) = С (Б) ■ ВД + У® ■ ВД, (11)

и у(8) >

где Жу(Б) - передаточная функция каждого из каналов системы по скорости течения среды (\¥кож1{8), \УХ0Н^), \¥0МБ))\

5

При воздействии (1) и (2)

ГС.ТР) = С(Б) ■ Щ.(5) + Т(8) ■ ВД, (13)

где й- передаточная функция каждого из каналов системы по скорости течения среды (1Утж7{8), \Укон1{8), 1Уоп1{8))-,

Удельная производительность для каждого случая совместного нанесения воздействий описывается зависимостями вида (15), откуда аналитически могут быть получены передаточные функции, отражающие динамику изменения проницаемости мембраны по фильтрату от давления, скорости течения и температуры среды (16,17,18 соответственно). к к

= ' , * , (16) = ^ фс< ^ (17)

п / щ V >

Итоговую модель объекта можно записать в виде системы (19).

С^)=С(8)-Р(Б)- т-Ко^+т-!Утж/8),

Оф(3)=С(5)-¡У^у+Р®-¡Уфр(8)+ 7(5)-Жфу(8)+Щ- (Уф/8).

Система (19) определяет показатели процесса концентрирования во времени при известной концентрации растворенных веществ в исходном растворе С (Б), а также при определенных значениях технологических параметров процесса^, У(Б) и Т(Б).

Параметрическая идентификация модели (19) проводится на основе экспериментальных данных в соответствии с выбранным критерием близости. После проверки адекватности модель процесса концентрирования может быть реализована прикладными средствами, поддерживающими работу с передаточными функциями, в частности, пакет БтшИпк в составе математического обеспечения МаЛАВ.

В третьей главе приведено описание лабораторного стенда, в состав которого входит разработанный мембранный модуль с отводом диффузионного слоя, предложена методика экспериментальных исследований, представлены результаты экспериментальных исследований, получены уравнения регрессий.

С целью повышения производительности по концентрату разработана конструкция мембранного модуля с отводом диффузионного слоя (рис. 2), новизна которого защищена патентом РФ №2285556.

(19)

Основным элементом модуля является устройство для отвода диффузионного слоя, которое состоит из корпуса 6 и кожуха 8. Внутри корпуса находится полый шток переменной конфигурации 7, на конце которого выполнен конус. Положение конуса относительно кольцевых щелей 4 и 5 может регулироваться. В корпусе и кожухе имеются отверстия для отвода концентрата. Устройство присоединяется к трубчатой мембране 2. Внутри полости мембраны находится подвижная спираль 1 с регулируемой частотой вращения, предназначенная для продвижения диффузионного слоя к месту его отвода. Спираль вращается за счет подачи части исходной среды в приводное устройство. Конструктивной особенностью модуля является цилиндрическая сетка 3, которая может либо вращаться вместе со спиралью, либо устанавливаться неподвижно. Один конец сетки крепится к внутренней поверхности конуса. Второй конец сетки, в первом случае, крепится стационарно к приводному механизму, во втором случае, приводной механизм лишь центрирует положение сетки.

1 2 3 4 5 6 7

Рис. 2. Мембранный модуль с отводом диффузионного слоя 1 - подвижная спираль; 2 - полупроницаемая мембрана; 3 - цилиндрическая сетка; 4 и 5 -кольцевые щели; 6 - корпус устройства для отвода диффузионного слоя; 7 - полый шток с

конусом; 8 - кожух

Цель экспериментальных исследований заключалась в проверке работоспособности мембранного модуля и выявлении его технических возможностей при концентрировании молочной (творожной) сыворотки и обезжиренного молока с концентрацией растворенных веществ 4%масс. и 8%масс. соответственно.

На начальном этапе исследований экспериментальным путем были выбраны интервалы варьирования конструктивных параметров модуля (удельной пористости сетки N. частоты вращения п, об/мин и шага спирали Б, мм). Затем получены регрессионные модели (20) и (21), отражающие влияние значений конструктивных параметров на концентрацию растворенных веществ в диффузионном слое:

для творожной сыворотки С = 0,21 + 21,22 • N - 66,122 • Ы2 + 0,127 • п -- 0,00668 • п2 +1,502 • Б - 0,224 • Б2;

для обезжиренного молока С = 0,2343 + 53,55 • N -151,02 • ^ + 0,43 • п -- 0,021 • п2 + 2,16 • Б - 0,328 • 8г - 0,3286 • N • п.

Оптимизационный подход позволил определить рациональные значения конструктивных параметров мембранного модуля для процесса концентрирования творожной сыворотки (22) и обезжиренного молока (23).

N = 0,16; п = 9,5; Б = 3,35. (22)

N = 0,168; п = 8,45; Б = 3,3. (23)

Увеличение концентрации растворенных веществ в отводимом слое по сравнению с исходным раствором составляет 25,85% для творожной сыворотки и 27,42% для обезжиренного молока. Сравнительный анализ с прототипом показал преимущество разработанной конструкции (рис. 3 и 4).

ю

Рис. 3. Изменение концентрации

диффузионного слоя от продолжительности при обработке творожной сыворотки: 1 - на прототипе; 2 - на разработанном модуле (Р = 0,15 МПа, Т = 20 оС,у = 0,4м/с, N = 0,16, п = 9,5 об/мин, Б = 3,35 мм)

ю

Рис. 4. Изменение концентрации

диффузионного слоя от продолжительности при обработке обезжиренного молока: 1 - на прототипе; 2 - на разработанном модуле (Р = 0,15 МПа, Т = 20 "С, v = 0,4 м/с, N = 0,168, п = 8,54 об/мин, Э = 3,3 мм)

Повышение содержания растворенных веществ в отводимом из модуля концентрате обусловлено тем, что область размывания диффузионного слоя ограничена поверхностью мембраны и внешней поверхностью сетки, тогда как в прототипе слой размывался по всему сечению канала мембраны.

Установка сетки положительно влияет на проницаемость мембраны (рис. 5 и 6). Скорость образования фильтрата зависит, в частности, от толщины пограничного слоя, которая, в свою очередь, определяется режимом течения жидкости в фильтрующем канале мембраны. Очевидно, сетка усиливает турбулизи-рующее действие спирали. При этом толщина диффузионного слоя на мембране снижается, а проницаемость возрастает.

Конструкция исследуемого модуля предусматривает проведение промежуточной очистки поверхности мембраны при помощи турбулизации потока за счет кратковременного повышения частоты вращения спирали до 25 об/мин.

и

Очистку рекомендуется проводить после каждого часа работы, когда проницаемость достигает установившегося значения. Отвод концентрата при этом не предусматривается.

о

О 600 1200 1800 2400 3000 360С

1,с

Рис. 5. Зависимость проницаемости от продолжительности при концентрировании творожной сыворотки: 1 - на прототипе; 2 - на разработанном модуле (Р = 0,15 МПа, Т = 20 °С, v = 0,4 м/с, N = 0,16, п = 9,5 об/мин, Б = 3,35 мм)

о

0 600 1 200 1 600 2400 3000 3600

1.с

Рис. 6. Зависимость проницаемости от продолжительности при концентрировании обезжиренного молока: 1 - на прототипе; 2 - на разработанном модуле (Р = 0,15 МПа, Т = 20 °С, V = 0,4 м/с, N = 0,168, п = 8,54 об/мин, в = 3,3 мм)

V

\ .........^

2 у

1

Следующий этап экспериментальных исследований был посвящен определению рационального технического исполнения модуля: с вращающейся сеткой или сеткой, установленной стационарно. Анализ результатов экспериментальных исследований показывает, что концентрация растворенных веществ на выходе модуля с неподвижной сеткой выше, чем в случае вращающейся сетки. Вероятно, это связано с созданием некоторого турбулизирующего эффекта, вызванного вращением сетки. С этой же позиции можно объяснить и повышение проницаемости мембраны по фильтрату. Однако удельная производительность повышается лишь на начальном этапе процесса концентрирования. Далее мембрана забивается, и фильтрат отводится примерно с одинаковой скоростью в обоих технических исполнениях.

Исследования модуля с сеткой без спирали показали, что такое техническое исполнение малоэффективно.

Заключительный этап экспериментальных исследований заключался в параметрической идентификации системы (19). Полученные передаточные функции позволили реализовать математическую модель процесса концентрирования творожной сыворотки в разработанном мембранном модуле с отводом диффузионного слоя в системе МаНАВ 6.5 средствами приложения БшшНпк.

В результате проверки адекватности установлено, что расхождение экспериментальных данных и результатов моделирования не превышает 1,4%. Проверка непротиворечивости модели говорит о том, что расхождение теоретических и экспериментальных значений при различных комбинациях технологических параметров, соответствующих верхней границе выбранного диапазона, не превышает 2%. Анализ чувствительности модели позволил выявить, что наи-

большее влияние на концентрацию растворенных веществ в диффузионном слое оказывает давление в канале модуля, а наименьшее - температура.

В четвертой главе основное внимание уделяется моделированию процесса концентрирования в мембранных установках, состоящих из ступеней различной компоновки, определению площадей фильтрации и показателей конечного продукта в зависимости от содержания растворенных веществ в сырье и технологических параметров.

В первую очередь, рассмотрены аспекты моделирования процесса концентрирования в мембранных установках периодического действия. Установки данного типа включают в себя мембранный аппарат, состоящий из мембранных модулей, и два резервуара, каждый из которых может бьггь использован для исходного раствора или сбора концентрата. Исходный раствор из первого резервуара поступает в мембранный аппарат, откуда образующийся концентрат направляется во второй резервуар. Процесс концентрирования продолжается до полной выработки сырья в первом резервуаре. Если необходимая степень концентрирования не достигнута, полученный концентрат далее используется в качестве исходного раствора.

На основе полученной модели процесса концентрирования в мембранном модуле, моделей резервуаров для исходного раствора и сбора концентрата реализована методика расчета установок периодического действия. Расчет включает два этапа. На первом этапе исходивши данными являются исходная и конечная концентрация среды, конечный объем концентрата, требуемое время проведения процесса. В результате определяются такие показатели, как количество циклов процесса концентрирования, исходный объем сырья, площадь мембран.

На втором этапе мембраны распределяют по ступеням (в зависимости от площади, занимаемой установкой) и проводят уточняющий расчет, в частности, при изменении технологических режимов процесса.

Методика расчета реализована в системе Ма&АВ 6.5 средствами приложения БипШтк (рис. 7). В соответствии с методикой проведен расчет опытно-промышленной мембранной установки. Мембранный аппарат включает в себя две последовательно соединенных ступени, каждая из которых содержит семь мембранных модулей с отводом диффузионного слоя общей площадью 0,023 м2. В состав установки входят резервуары для исходного раствора и концентрата. Опытно-промышленная установка относится к установкам периодического действия с циркуляцией всего раствора.

Расхождение между экспериментальными данными, полученными в результате испытаний опытно-промышленной установки на ООО МПО «Скомо-рошка» при концентрировании творожной сыворотки, и теоретическими расчетами составляет не более 6%, что говорит об удовлетворительном качестве модели и возможности ее использования при расчете мембранных установок периодического действия.

Анализ экспериментальных данных также позволяет говорить о том, что время концентрирования молочных сред периодическим способом в мембран-

ных установках с отводом диффузионного слоя снижается почти в 2 раза по сравнению со временем их переработки на типовом мембранном оборудовании.

Th« pj'im«Ua

В

Рис. 7. Реализация методики расчета мембранной установки периодического действия: С start, С end - исходная и конечная концентрации среды, %масс.; V end - конечный объем концентрата, м3; t - требуемое время проведения процесса, ч; Modell - количество этапов (циклов) процесса концентрирования; Model 2 - исходный объем сырья, м3; Model 3 - количество мембран; The membrane (1 blok) - начальный блок установки (в модели

только один); The membrane (i blok) - блоки установки (выбираются произвольно в зависимости от площади установки); The initial tank - модель резервуара с исходным раствором (в модели только один); The final tank - модель резервуара для сбора концентрата; The parameters - блок технологических и конструктивных параметров (The initial concentration -

начальная концентрация, The initial volume - начальный объем, The pressure - давление, The temperature - температура, The main flow rate - скорость основного потока, The membrane

square - площадь мембраны)

Предложена методика расчета процесса концентрирования в мембранных установках непрерывного действия на основе предложенных моделей. Ступень мембранной установки с последовательным движением обедненного раствора состоит из мембранных блоков с разной площадью. Обедненный раствор отводится на следующий блок ступени, площадь которого меньше предыдущего. Концентрат направляется на следующую ступень концентрирования. Ступень мембранной установки с циркуляцией обедненного раствора включает основной и циркуляционный блоки, последний из которых предназначен для ком-

пенсации расхода раствора за счет отвода концентрата. Исходный раствор подается одновременно на оба блока.

Модели реализованы в программной среде МаЛАВ 6.5 с помощью средств пакета 8тш1тк (рис. 8 и 9). Проведен анализ функционирования установок с различной площадью фильтрующей поверхности и определены рациональные варианты их конфигурации. В результате моделирования установлена эффективность использования мембранных установок с последовательным движением обедненного раствора.

И-ЧЕ

ТЬа 1лШ|1

мпмМгавоп

0 КЗ

ТГ>* ргмига

ЕЪЧИ 0-43

Thi mtmbttn« squart

The mjlnflw

Th* mtmbran* quantity

Rtoommtndad vt!u»r W<0.6m/e F<Q.17MPa

Рис. 8. Реализация методики расчета мембранной установки с последовательным движением

обедненного раствора:

The membrane quantity - количество мембран; The membrane quantity (main) - общее количество мембран; The concentrate - содержание растворенных веществ в концентрате, %масс.; The productivity - проницаемость мембраны по фильтрату, mV- с; The stage 1,2,3 - стадии (ступени) 1,2,3; The general square of membrane - общая площадь фильтрующей поверхности мембран, м2; The calculations - блок математических расчетов

ЕЬ<3

ТА* inltlJl «HMntlftion

В—<D

Ni« рмтг*

Ebd

• tcmpautui«

EK3

Rt6»mm«Ad*d vik WOJSmrt P4J.17MF1 T<OOC

The miiTibxn« iquJr*

Tht mtmbwia quinbty

Tht imiwU Grtjg* 3)

Th* ««louljtlona

Рис. 9. Реализации методики расчета мембранной установки с циркуляцией обедненного раствора:

Recommended values - рекомендованные значения технологических параметров;

The membrane quantity (recycle) stage 1 (stage 2, stage 3) - количество мембран в циркуляционном блоке на стадии 1 (стадии 2, стадии 3); The recycle (stage 1, stage 2, stage 3) -соотношение рециркуляции (стадия 1, стадия 2, стадия 3)

В пятой главе предложены рецептуры производства сметаны 15% жирности с использованием концентрата обезжиренного молока и кисломолочных напитков на основе концентрата молочной сыворотки. Разработана технологическая схема производства сметаны 15% жирности резервуарным способом, включающая мембранную установку.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана математическая модель процесса концентрирования молочных сред в мембранном модуле с отводом диффузионного слоя на основе передаточных функций. Сравнение результатов математического моделирования и экспериментальных данных показало, что их расхождение во всем диапазоне изменения технологических параметров процесса не превышает 1,4%.

2. Разработана конструкция мембранного модуля с отводом диффузионного слоя, техническая новизна которой подтверждена патентом РФ №2285556. Обработка результатов экспериментальных исследований позволила получить уравнения регрессии и определить рациональные значения конструктивных па-

раметров мембранного модуля. Экспериментально подтверждена эффективность конструкции по сравнению с прототипом. Концентрация отводимого диффузионного слоя увеличилась на 6-5-7%, проницаемость - на 20*30%.

3. Разработана методика расчета мембранных установок периодического действия. Программная реализация предложенной методики позволила провести расчет опытно-промышленной установки периодического действия. Расхождение теоретических значений с экспериментальными, полученными в период испытаний на молочном заводе (ООО МПО «Скоморошка»), составляет не более 6%.

4. Рассмотрены особенности моделирования процесса концентрирования молочных сред в мембранных установках непрерывного действия. Установлена эффективность использования мембранных установок с рециркуляцией обедненного раствора при малых площадях фильтрации. При увеличении площади фильтрующей поверхности целесообразно использовать установки с последовательным движением обедненного раствора.

5. Предложены рецептуры производства сметаны 15% жирности и кисломолочных напитков с использованием концентрата обезжиренного молока и молочной сыворотки, полученного на разработанном мембранном модуле. Разработана технологическая схема производства сметаны 15% жирности резерву-арным способом.

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ

Основные положения диссертационной работы изложены в 22 научных трудах, наиболее значительными из которых являются:

1. Лобасенко Б.А. Интенсификация процесса ультрафильтрации молочных продуктов на основе модернизации мембранного оборудования / Б.А. Лобасенко, Р.В. Котляров // Хранение и переработка сельхозсырья. - Москва, 2007.-№12.-С. 80-81.

2. Патент №2285556 РФ, МПК ВОЮ 63/06. Аппарат для мембранного концентрирования / Б.А. Лобасенко, Р.В. Котляров, Е.Е. Истратова (Россия). -№2005108765/15; заявлено 28.03.2005; опубликовано 20.10.2006, Бюл. №29.

3. Лобасенко Б.А. Определение рациональных параметров работы мембранного аппарата с отводом диффузионного слоя / Б.А. Лобасенко, Е.Е. Истратова, Р.В. Котляров; КемТИПП. - Кемерово, 2006. - 16 с: Деп. В ВИНИТИ 16.02.2006, №165-В2006.

4. Лобасенко Б.А. Разработка и исследование конструкции мембранного аппарата для концентрирования пищевых сред / Б.А. Лобасенко, Е.Е. Истратова, Р.В. Котляров; КемТИПП. - Кемерово, 2006. - 19 с: Деп. В ВИНИТИ 16.02.2006, №164-В2006.

5. Лобасенко Б.А. Математическое описание процесса мембранного концентрирования молочной сыворотки в аппарате с отводом диффузионного слоя / Б.А. Лобасенко, Д.Л. Поздняков, Р.В. Котляров; КемТИПП. - Кемерово, 2006. - 24 с: Деп. В ВИНИТИ 16.06.2006, №813-В2006.

6. Лобасенко Б.А. Оптимизация конструктивных параметров мембранного аппарата с отводом диффузионного слоя для концентрирования молочных сред / Б.А. Лобасенко, Р.В. Котляров, A.A. Пашкевич; КемТИПП. - Кемерово, 2006. - 15 с: Деп. В ВИНИТИ 16.06.2006, №812-В2006.

7. Котляров Р.В. Аппарат для мембранного концентрирования с отводом диффузионного слоя / Р.В. Котляров // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Сб. науч. тр. - Кемерово, 2004. - С. 30.

8. Котляров Р.В. Исследование влияния конструкции мембранного аппарата на процесс концентрирования / Р.В. Котляров, Е.Е. Истратова // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Сб. науч. работ. -Кемерово, 2005. - Вып. №10. - С. 70.

9. Котляров Р.В. Определение рационального режима мойки мембранной установки раствором кальцинпровашюй соды / Р.В. Котляров // Повышение качества образования: Развитие творческой и инновационной деятельности студентов: Доклады IV межрегиональной научно-практической конференции. Кемерово, 2006. - Часть 1. - С. 96-98.

10. Истратова Е.Е. Влияние технологических параметров на отвод диффузионного слоя при мембранном концентрировании / Е.Е. Истратова, Р.В. Котляров // Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека: Сб. материалов региональной научно-практической конференции 29 марта 2006 г. - Красноярск, 2006. - С. 338-341.

11. Лобасенко Б.А. Определение рациональных конструктивных параметров мембранного аппарата с отводом диффузионного слоя для концентрирования молочной сыворотки и обезжиренного молока / Б.А. Лобасенко, Р.В. Котляров, A.A. Черданцева // Техника и технология пищевых производств: Сборник научных трудов. - Кемерово, 2006. - С. 74-76.

12. Лобасенко Б.А. Феноменологическая модель процесса мембранного концентрирования молочной сыворотки / Б.А. Лобасенко, Д.Л. Поздняков, Р.В. Котляров II Техника и технология пищевых производств: Сборник научных трудов. - Кемерово, 2006. - С. 77-79.

13. Котляров Р.В. Повышение производительности ультрафильтрационного оборудования / Р.В. Котляров // Исследовательская и инновационная деятельность учащейся молодежи: проблемы, поиски, решения: Сборник трудов областной научно-практической конференции. - Кемерово, 2006. - Том 1. - С. 107-109.

Подписано к печати 17.09.09. Формат 60x90/16 Объем 1,1 п.л. Тираж 80 экз. Заказ №164. Отпечатано на ризографе ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности 650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47 отпечатано в лаборатории множительной техники ГОУ ВПО КемТИПП 650010, г. Кемерово, ул. Красноармейская, 52

Введение и постановка задач исследования.

Глава 1 Литературно-патентный обзор.

1.1 Мембранная технология: основные процессы и область их применения.

1.2 Мембранные модули: современное состояние и перспективы.

1.3 Способы компоновки мембранных модулей.

Выводы по главе 1.

Глава 2 Моделирование процесса мембранного концентрирования.

2.1 Математические модели трансмембранного переноса.

2.2 Описание объекта и методики моделирования.

Выводы по главе 2.

Глава 3 Разработка и исследование мембранного модуля с отводом диффузионного слоя.

3.1 Разработка мембранного модуля с отводом диффузионного слоя.

3.2 Описание экспериментального стенда.

3.3 Методика проведения экспериментальных исследований.

3.4 Определение рациональных конструктивных параметров мембранного модуля.

3.5 Определение рационального технического исполнения мембранного модуля.

3.6 Параметрическая идентификация модели процесса мембранного концентрирования.

3.6.1 Определение передаточных функций по каналам воздействия исходной концентрации на концентрации растворов на выходах системы и производительность по фильтрату.

3.6.2 Определение передаточных функций по каналам воздействия давления на концентрацию растворов на выходах системы и производительность по фильтрату.

3.6.3 Определение передаточных функций по каналам воздействия скорости течения на концентрацию растворов на выходах системы и производительность по фильтрату.

3.6.4 Определение передаточных функций по каналам воздействия температуры на концентрацию растворов на выходах системы и производительность по фильтрату.

3.6.5 Оценка адекватности математической модели.

Выводы по главе 3.

Глава 4 Разработка аппаратурных схем мембранных установок.

4.1 Моделирование процесса мембранного концентрирования в установках периодического действия.

4.2 Методика расчета мембранных установок периодического действия.

4.3 Моделирование процесса концентрирования в мембранной установке непрерывного действия с последовательным движением обедненного раствора.

4.4 Моделирование процесса концентрирования в мембранной установке непрерывного действия с циркуляцией обедненного раствора.

Выводы по главе 4.

Глава 5 Практические аспекты применения мембранных методов в молочной промышленности.

5.1 Расчет рецептуры производства сметаны резервуарным способом на основе концентрата обезжиренного молока.

5.2 Расчет рецептуры производства кисломолочных напитков на основе концентрата молочной сыворотки.

Выводы по главе 5.

Актуальность работы. Кузбасс - богатейший угольный край, и вместе с тем один из экологически неблагоприятных регионов России. Для поддержания иммунитета жителям Кемеровской области необходимо сбалансированное питание, насыщенное необходимым количеством макро- и микроэлементов. В связи с этим возникает потребность в оборудовании для производства продуктов питания, содержащих комплекс необходимых для жизнедеятельности компонентов, в частности, аминокислот.

Ряд незаменимых аминокислот содержится в молочных и сывороточных белках, которые, находясь в растворенном состоянии, легко усваиваются организмом. Особую питательную и биологическую ценность имеют продукты, содержащие белки в нативном виде. Поскольку белковые вещества термолабильны, для их концентрирования в настоящее время успешно применяется мембранная технология.

Концентрирование смесей мембранными методами в отличие от широко применяемых методов производится без фазовых превращений и обычно при температуре окружающей среды. Молочный белок в процессе концентрирования продукта не претерпевает изменений и сохраняет натуральную форму и, соответственно, полезные свойства, чего нельзя отнести к белковым концентратам, полученным стандартными методами. Кроме того, применяемая в мембранных методах аппаратура проще, компактнее и дешевле. Более того, мембранные методы в ряде случаев оказываются не только более экономичными и менее энергоемкими по сравнению с другими методами, но часто позволяют полнее использовать сырье и энергию, т.е. существует возможность переработки вторичного сырья и отходов.

Моделирование и расчет аппаратов и установок составляют один из основных этапов внедрения технологического оборудования в производственный процесс. Простота методов моделирования и расчета сокращает время пуска технологической линии, что, в свою очередь, позволяет ускорить получение прибыли.

Большинство современных методик моделирования и расчета мембранного оборудования основаны на моделях, описывающих физические закономерности процессов, протекающих при концентрировании жидких пищевых сред. Однако, такие методики сложны. В связи с этим актуальной является разработка методики моделирования и расчета мембранного оборудования с отводом диффузионного слоя на основе передаточных функций.

Цель и задачи исследований. Цель работы состоит в моделировании процесса мембранного концентрирования в модуле, предусматривающем отвод диффузионного слоя с использованием передаточных функций, и разработке на этой основе рациональных схем установок.

Достижение цели выполнялось посредством решения следующих задач:

• разработка методики моделирования процесса концентрирования молочных сред в мембранном модуле с отводом диффузионного слоя на основе передаточных функций;

• разработка и экспериментальные исследования конструкции мембранного модуля с отводом диффузионного слоя: определение влияния конструктивных параметров модуля на концентрацию диффузионного слоя и проницаемость, определение рационального технического исполнения;

• разработка математических моделей процесса мембранного концентрирования молочных сред в установках периодического и непрерывного действия;

• разработка комплекса математических зависимостей, реализующего методику расчета мембранного оборудования с отводом диффузионного слоя.

Научная новизна. На основе передаточных функций разработана математическая модель процесса концентрирования, которая позволяет определять содержание растворенных веществ в выходных потоках мембранного модуля в произвольный момент времени.

На основе методов оптимального планирования эксперимента получены регрессионные модели, отражающие взаимосвязь содержания растворенных веществ в концентрате от конструктивных параметров модуля. Определены их рациональные значения, обеспечивающие максимально возможное содержание растворенных веществ в продукте.

Исследовано и проведено сравнение эффективности различных схем организации процессов мембранного концентрирования на основе реализации модели средствами компьютерного моделирования, предложены рекомендации по их использованию.

Практическая значимость и реализация. Разработана конструкция мембранного модуля с отводом диффузионного слоя, новизна которой защищена патентом РФ.

Предложен математический комплекс, реализующий методику расчета мембранного оборудования с отводом диффузионного слоя.

Испытания опытно-промышленной мембранной установки на основе разработанного модуля, проведенные на ООО МПО «Скоморошка», показали ее эффективность за счет снижения продолжительности переработки молочных сред.

Предложены рецептуры производства сметаны 15% жирности и кисломолочных напитков с использованием концентрата обезжиренного молока и молочной сыворотки, полученного на разработанном мембранном модуле. Разработана технологическая схема производства сметаны 15% жирности резервуар-ным способом.

Автор защищает конструкцию мембранного модуля с отводом диффузионного слоя, математические модели процесса концентрирования в мембранном модуле и установках периодического и непрерывного действия, результаты экспериментальных исследований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана математическая модель процесса концентрирования молочных сред в мембранном модуле с отводом диффузионного слоя на основе передаточных функций. Сравнение результатов математического моделирования и экспериментальных данных показало, что их расхождение во всем диапазоне изменения технологических параметров процесса не превышает 1,4%.

2. Разработана конструкция мембранного модуля с отводом диффузионного слоя, техническая новизна которой подтверждена патентом РФ №2285556. Обработка результатов экспериментальных исследований позволила получить уравнения регрессии и определить рациональные значения конструктивных параметров мембранного модуля. Экспериментально подтверждена эффективность конструкции по сравнению с прототипом. Концентрация отводимого диффузионного слоя увеличилась на 6V7%, проницаемость - на 20-^30%.

3. Разработана методика расчета мембранных установок периодического действия. Программная реализация предложенной методики позволила провести расчет опытно-промышленной установки периодического действия. Расхождение теоретических значений с экспериментальными, полученными в период испытаний на молочном заводе (ООО МПО «Скоморошка»), составляет не более 6%.

4. Рассмотрены особенности моделирования процесса концентрирования молочных сред в мембранных установках непрерывного действия. Установлена эффективность использования мембранных установок с рециркуляцией обедненного раствора при малых площадях фильтрации. При увеличении площади фильтрующей поверхности целесообразно использовать установки с последовательным движением обедненного раствора.

5. Предложены рецептуры производства сметаны 15% жирности и кисломолочных напитков с использованием концентрата обезжиренного молока и молочной сыворотки, полученного на разработанном мембранном модуле. Разработана технологическая схема производства сметаны 15% жирности резервуарным способом.

1. Агашичев С.П. Моделирование и расчет процессов ультрафильтрации и микрофильтрации неньютоновских сред при неизотермических условиях на основе системного подхода / С.П. Агашичев // Мембраны (www.chem. msu.su). -№14.

2. Антипов С.Г. Конструктивные особенности мембранных аппаратов для обработки жидких пищевых продуктов / С.Г. Антипов, И.Г. Кретов, С.В. Шахов, А.И. Ключников // Хранение и переработка сельхозсырья. 2001. - №6. -С. 51-52.

3. Ахназарова C.JI. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии: Учебное пособие для вузов / C.JI. Ахназарова, В.В. Кафаров. М.: Высшая школа, 1978. - 319 с.

4. Бабенышев С.П. Концепция системного подхода при изучении процесса баромембранного разделения жидких высокомолекулярных полидисперсных систем / С.П. Бабенышев // Хранение и переработка сельхозсырья. -2007. -№8. -С. 36-37.

5. Бабенышев С.П. Мембранная технология очистки растительного масла / С.П. Бабенышев, И.А. Евдокимов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2008. - №4. - С. 78-80.

6. Бабенышев С.П. Перераспределение частиц дисперсной фазы жидких высокомолекулярных систем при ультрафильтрационном разделении / С.П. Бабенышев, И.А. Евдокимов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2007. — №7. - С. 77-79.

7. Бабенышев С.П. Разработка математической модели баромембранного разделения жидких высокомолекулярных полидисперсных систем / С.П. Бабенышев, И.А. Евдокимов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2007.10.-С. 78-80.

8. Байков В.И. Гелеобразование при ультрафильтрации в плоском канале с одной проницаемой поверхностью / В.И. Байков, П.К. Зновец // ИФЖ. — 1999. Т. 72, №1. - С. 923-926.

9. Бойков А.Д. Основы автоматики и автоматизации процессов и установок. Саранск: МГУ им. Н.П. Огарева, 1977.

10. Боровинская И.П. СВС-материалы с градиентным распределением пористости и величин пор / И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов, В.В. Карпов // Наука производству. - 1997. - №1. — С. 32-33.

11. Бредихин С.А. Технология и техника переработки молока / С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский, В.Н. Юрин. М.: Колос, 2001. - 400 е., ил.

12. Брык М.Т. Мембранная технология в промышленности. / М.Т. Брык, Е.А. Цапюк, А.Н. Твердый. Киев: Тэхника, 1990 - 247 с.

13. Брык М.Т. Ультрафильтрация / М.Т. Брык, Е.А. Цапюк. Киев: Наук думка, 1989.-289 с.

14. Варнавская О.В. Применение ультрафильтрации для получения вы-сокоочищенной амилазы медицинского назначения /О.В. Варнавская, А.А. Селезнева, Г.В. Самсонов // Химико-фармацевтический журнал. 1978. - Т. 12, №3. - С. 105-109.

15. Васин С.И. Гидродинамическая проницаемость мембраны как совокупности пористых частиц (ячеечная модель) / С.И. Васин, В.М. Старов // Коллоидный журнал. 1996. - Т. 58, №3. - С. 307-311.

16. Видыбиде А.К. Реверсивная микрофильтрация / А.К. Видыбиде, С.С. Духин, В.П. Дубяга // Химия и технология воды. 1991. - №3 - С. 201.

17. Видякин М.Н. Технология утилизации спиртовой барды с использованием баромембранных процессов / М.Н. Видякин, Ю.Н. Лазарева // Хранение и переработка сельхозсырья. 2007. - №6. - С. 53-58.

18. Вопияшин О.Я. Микро- и ультрафильтрация на керамических мембранах при производстве соков / О .Я. Вопияшин // Пищевая промышленность.-2004,-№7.-С. 60-61.

19. Гапонова JI.B. Переработка и применение молочной сыворотки / JI.B. Гапонова, Т.А. Полежаева, Н.В. Волотовская // Молочная промышленность. -2004.-№7.-С. 52-53.

20. Голубев В.Н. Основы микрофильтрационной очистки пектиносодер-жащих экстрактов / В.Н. Голубев, С.Ю. Беглов // Хранение и переработка сель-хозсырья. -2000. -№1, 2, 4. С. 41, 44, 17.

21. Голубева JI.B. Разработка рецептурно-компонентного решения производства желированных продуктов из ультрафильтрата творожной сыворотки / Л.В. Голубева // Хранение и переработка сельхозсырья. 2005. - №9. - С. 5557.

22. Гофман А.Г. Введение в теорию многокомпонентного пограничного слоя. Кемерово: КемГУ, 1999. - 82 с.

23. Дейниченко Г.В. Интенсификация ультрафильтрации пахты / Г.В. Дейниченко, З.А. Мазняк // Молочная промышленность. 2003. - №6. - С. 5859.

24. Делалио А. Очистка сточных вод от тяжелых металлов методом ком-плексообразования/ультрафильтрации / А. Делалио, В.В. Гончарук, Б.Ю. Кор-нилович, А.П. Криворучко, Л.Ю. Орлова, Г.Н. Пшинко // Химия и технология воды. 2003. - Т. 25, №6. - С. 564-573.

25. Дергачев П.П. Влияние ультразвуковых колебаний на процесс разделения водных растворов методом обратного осмоса / П.П. Дергачев, Н.В. Ко-чергин, Ш.М. Молдабеков. М: МХТИ, 1988. - 17 с.

26. Дергачев П.П. Обратноосмотическое и ультрафильтрационное разделение водных растворов в ультразвуковом поле / П.П. Дергачев, Ш.М. Молдабеков, У.Б. Бестереков // Тез. Докл. 4 Всесоюз. конф. по мембр. методам разделения смесей. 1987. -№1. - С. 45-46.

27. Динков К. Плотность и вязкость обезжиренного молока при двойной ультрафильтрации / К. Динков, В. Менков // Пищевая технология. Известия вузов.-2001.-№4.-С. 57-58.

28. Дмитриенко Г.Н. Использование мембранного биореактора для восстановления хрома (VI) / Г.Н. Дмитриенко, В.В. Коновалова, П.И. Гвоздяк // Химия и технология воды. — 2001. Т. 23, №2. - С. 552-561.

29. Дульнева Т.Ю. Очистка воды от гидросоединений полизарядных ионов металлов керамическими мембранами / Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук // Химия и технология воды. 2004. - Т. 26, №6. - С. 574-581.

30. Дульнева Т.Ю. Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными глинистыми минералами / Т.Ю. Дульнева, Д.Д. Кучерук // Химия и технология воды. 2005. - Т. 27, №5. - С. 496-504.

31. Духин С.С. Импульсная ультрафильтрация / С.С. Духин, В.П. Дубя-га, А.В. Листовничий, А.А. Поворов // Химия и технология воды. 1991. -№10.-С. 867.

32. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. — М.: Химия, 1986.-272 с.

33. Дытнерский Ю.И. Некоторые проблемы теории и практики использования баромембранных процессов / Ю.И. Дытнерский, Р.Г. Кочаров // Журн. Всесоюз. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева. 1987. - 32, №6. - С. 610-613.

34. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация / Ю.И. Дытнерский. М.: Химия, 1978. - 352 с.

35. Евдокимов И.А. Применение мембранных процессов в молочной промышленности / И.А. Евдокимов // Переработка молока. 2002. - №6. - С. 45.

36. Жиров В.М. Исследование процесса ультрафильтрационного концентрирования пектина / В.М. Жиров, Н.И. Белов // Пищевая промышленность. -2005.-№4.-С. 70-71.

37. Заявка 18-207903 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Регенерация полупроницаемых мембран / Симомура Такатоси, Накамура Киннари, Танака Мицуа-ки.- Опубл. 03.12.83.

38. Заявка 49-133352 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Очистка мембран / Цу-камото Тэруеси, Мукасино Хидэо. — Опубл. 06.06.81.

39. Заявка 51-137679 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Метод очистки мембран для обратного осмоса / М. Такэтоси, К. Тадаоки, И. Киеси. Опубл. 27.11.76.

40. Заявка 52-78677 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Мембранный метод разделения жидкостей / Икэгути Такаси. Опубл. 02.07.77.

41. Заявка 55-142104 Япония. МКИ В 01 D 13/00. Очистка фильтрующих мембран для воды или жидкости / Цукамото Тэруеси. Опубл. 07.11.80.

42. Заявка 55-142505 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Метод очистки фильтрующих мембран / Цукамото Тэруеси. Опубл. 07.11.80.

43. Заявка 56-15924 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Очистка обратноосмо-тических и ультрафильтрационных мембран / Кагэяма Осаму, Исин Киеси, Каи Сатору, Коикэ Дзюньити. Опубл. 13.04.81.

44. Заявка 56-15926 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Регенерация обратно-осмотических мембран / Сакагути Ясухиро, Мотои Хисатакэ. Опубл. 13.04.81.

45. Заявка 56-24005 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Очистка полупроницаемых мембран от загрязнений / Мацядпаки Кацуси, Ганьэн Ацуси, Окаути Кад-зусигэ, Янаги Тета. Опубл. 07.03.81.

46. Заявка 56-24006 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Очистка полупроницаемых мембран от загрязнений / Цукамото Тэруеси. Опубл. 07.03.81.

47. Заявка 56-24562 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Очистка полупроницаемой мембраны / Цукамото Тэруеси. Опубл. 06.06.81.

48. Заявка 56-6962 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Устройство для промывки каскада мембранных аппаратов / Цутия Кадзуаки, Коикэ Сугиюки. Опубл. 08.02.82

49. Заявка 56-73506 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Метод промывания полупроницаемых мембран в трубчатых модулях / Окума Наонору, Накаока То. -Опубл. 18.06.81.

50. Заявка 56-84601 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Устройство для очистки полупроницаемых мембран / Тамару Сюсаку. Опубл. 10.07.81.

51. Заявка 57-190605 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Метод промывки мембран с селективной проницаемостью / Имамура Нобуаки, Накаока Акира. — Опубл. 24.11.82.

52. Заявка 57-194005 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Устройство для очистки мембран с селективной проницаемостью от загрязнений / Като Харудзи, Окума Наоки, Наваока Акира. — Опубл. 29.11.82.

53. Заявка 57-52082 Япония, МКИ В 01 D 13/00, 31/00. Система очистки мембранных элементов / Тамару Хидэ-саку — Опубл. 07.11.82.

54. Заявка 57-71607 Япония, МКИ В 01 D 13/00. Регенерация обратно-осмотических мембран / Ясуфуку Хидэаки, Нитта Мамору. Опубл. 04.05.82.

55. Заявка 58-159811 Япония, МКИ В 01 D 13/02. Очистка мембран, предназначенных для разделения жидкостей / Тамара Сехэй, Расаки Садамицу, Накамото Кэйдзи, Накасава Дзюн. Опубл. 22.09.83.

56. Заявка 58-51904 Япония, МКИ В 01 В 13/00. Метод промывки мембраны, загрязненной органическим материалом / Ягисита Кадзуцугу, Нисикава Седзо. Опубл. 26.03.83.

57. Кавицкая А.А. Обратноосмотическое фильтрование растворов сульфата кальция на композитных мембранах в присутствии Fe (III) / А.А. Кавицкая, Т.В. Князькова // Химия и технология воды. 1999. - Т. 21, №2. - С. 130139.

58. Карелин Ф. И. Обессоливание воды обратным осмосом. М.: Строй-издат, 1988.-208 с.

59. Карпов A.M. Состояние и перспективы мембранной техники в микробиологической, медицинской и пищевых отраслях промышленности / A.M. Карпов, В.Н. Лялин, А.А. Свитцов // Биотехнология. — 1989. — Т. 5, №3. С. 260-276.

60. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. -М.: Химия, 1985.

61. Кафаров В.В. Основы автоматизированного проектирования химических производств / В.В. Кафаров, В.Н. Ветохин. М.:Наука, 1987.

62. Кафаров В.В. Принципы математического моделирования химико-технологических систем /В.В. Кафаров, B.JL Перов, В.П. Мешалкин. М.: Химия, 1974.-344 с.

63. Кириллова А.Г. Мембранные технологии компании APV для молочной промышленности / А.Г. Кириллова // Молочная промышленность. 2005. -№5.-С. 52-53.

64. Коноплева Е.Н. Производство творога на импортном ультрафильтрационном оборудовании / Е.Н. Коноплева, Е.Я. Костина, Н.В. Фатеева, Т.Ф. Ми-халькова // Молочная и мясная промышленность. 1992. - №2. - С. 18-19.

65. Крусь JI.B. Технология молочных продуктов / Г.Н. Крусь, JI.B. Чеку-лаева, Г.А. Шалыгина, Т.К. Ткаль. М.: Агропромиздат, 1998

66. Кудрявцев В.А. Гидродинамические аспекты ультрафильтрации преддефекованного сока в плоскорамном мембранном аппарате / В.А. Кудрявцев и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. 2001. - №1. - С. 44.

67. Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник, 1963.

68. Липатов Н.Н. Мембранные методы разделения молока и молочных продуктов / Н.Н. Липатов, В.А. Марьин, Е.А. Фетисов. М.: Легкая промышленность, 1976.

69. Лобасенко Б.А. Влияние технологических параметров на пограничный концентрационный слой / Б.А. Лобасенко, О.С. Болотов // Переработка сельскохозяйственного сырья: Книга. Кемерово: КемТИПП, 1999. - С. 114

70. Лобасенко Б.А. Определение концентрации растворенных веществ в пограничном слое на поверхности мембраны / Б.А. Лобасенко, В.А. Павский. // Пищевая технология. Известия Вузов. 2001. - №2-3. - С. 68-70.

71. Лобасенко Б.А. Процессы гидромеханического разделения пищевых сред / Б.А. Лобасенко, Ю.В. Космодемьянский. Кемерово: КемТИПП, 1999. -103 с.

72. Лобасенко Б.А. Состояние и развитие мембранной техники / Б.А. Лобасенко, Ю.В. Космодемьянский, О.С. Болотов. Кемерово, 1998. — 10 с. — Деп. в ВИНИТИ 03.09.98., № 2738 - В98.

73. Лобасенко Р.Б. Теоретические и практические аспекты процесса ультрафильтрации молочных сред: дис.канд.тех.наук: 05.18.12 / Лобасенко Р.Б. Кемерово, 2005.

74. Лобасенко Б.А. Ультрафильтрация молока и молочных продуктов / Б.А. Лобасенко, Р.Б. Лобасенко. Кемерово, 2006. - 117 с.

75. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970. - 736с.

76. Лукас В.А. Теория автоматического управления. — М.: Недра, 1990.

77. Лялин В.А. Классификация и математическое моделирование режимов ультрафильтрации / В.А. Лялин, В.М. Старов, А.Н. Филиппов // Химия и технология воды. 1990. - 12, №5. - С. 387-393.

78. Маслов A.M. Применение ультрафильтрации в молочной промышленности / A.M. Маслов, В.В. Белов // Пищевая технология. Известия вузов. — 1987.-№3.- С. 14-18.

79. Михайловский Е.А. Автоматика и автоматизация производственных процессов. -М.: МТИПП, 1983.

80. Мулдер М. Введение в мембранную технологию: Пер. с англ. — М.: Мир, 1999.-513с., ил.

81. Павский В.А. Математическое описание процесса мембранного концентрирования на основе марковских цепей / В.А. Павский, Б.А. Лобасенко, С.А. Иванова // Хранение и переработка сельхозсырья. 2001. - №4. - С. 39.

82. Павский В.А., Механошина А.А. Математическое моделирование процесса мембранного концентрирования на основе Марковских процессов / В.А. Павский, А.А. Механошина.; КемТИПП. Кемерово, 2005. - 17 с: Деп. в ВИНИТИ 12.07.05, №996 - В2003.

83. Павский В.А. Разработка математических моделей мембранного концентрирования на основе непрерывных цепей Маркова / В.А. Павский, С.А. Иванова // Хранение и переработка сельхозсырья. 2000. - №8. - С. 54.

84. Пат. 2052280 Российская Федерация, МПК6 B01D63/16. Мембранный аппарат / Шишкин В.В.; заявитель и патентообладатель Шишкин В.В. -№4915406/26; заявл. 28.02.91; опубл. 20.01.96

85. Пат. 2066236 Российская Федерация, МПК6 B01D63/06 B01D29/72. Способ разделения жидкостей и устройство для его осуществления / Шульгин

86. А.И.; заявитель и патентообладатель Товарищество с ограниченной ответственностью «ЭФАТ». №93008684/26; заявл. 15.02.93; опубл. 10.09.96.

87. Пат. 2179061 Российская Федерация, МПК7 B01D63/00. Способ и устройство для мембранной фильтрации (варианты) / Соловьев А.П.; заявитель и патентообладатель Соловьев А.П. №2000130686/12; заявл. 08.12.00; опубл. 08.12.00.

88. Пат. 2252815 Российская Федерация, МПК7 B01D63/06. Мембранный аппарат со струйными потоками / Кретов Т.И., Востриков С.В., Ключников

89. А.И., Ключникова Д.В.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия. —№2004113915/15; заявл. 05.05.04; опубл. 27.05.05.

90. Пат. 2285556 Российская Федерация, МПК B01D63/06 (2006.01). Аппарат для мембранного концентрирования / Лобасенко Б.А., Котляров Р.В., Истратова Е.Е.; патентообладатель КемТИПП; заявлено 28.03.05; опубл. 20.10.06, бюл. №29.

91. Перепелкин П.В. Проницаемость суспензии пористых частиц (ячеечная модель) / П.В. Перепелкин, В.М. Старов // Коллоидный журнал. 1992. -Т. 54, №2.-С. 139-145.

92. Петров М.Р. Ультрафильтрационное выделение масел и красителей из промышленных сточных вод / М.Р. Петров, Е.Э Казакова // Химия и технология воды. 1990. - Т. 12, №2. - С. 176-178.

93. Полоцкий А.Е. Аппроксимация кривых задержания ультрафильтрационных мембран нормально-логарифмическим распределением / А.Е. Полоцкий, А.Н. Черкасов // Коллоидный журнал. 1983. - 45, №3. - С. 467-472.

94. Полянский К.К. Деминерализация молочной сыворотки электродиализом / К.К. Полянский, В.А. Шапошник, А.Н. Пономарев // Молочная промышленность. 2004. - №10. - С. 48-49.

95. Полянский К.К. Использование ультрафильтрационных концентратов обезжиренного молока при производстве адыгейского сыра / К.К. Полянский, Л.Г. Кириллова, В.И. Долниковский // Молочная и мясная промышленность. 1995. - №8. - С. 17.

96. Полянский К.К. Поверхностные явления на мембране при ультрафильтрации молочного сырья / К.К. Полянский, Н.С. Родионова // Известия

97. Вузов. Пищевая технология. 1991. — №4, 5, 6.

98. Попов Д.Н. Гидромеханика / Д.Н. Попов, С.С. Панайотти, М.В. Ря-бинин. Под ред. Попова Д.Н. М.: МГТУ им Н.Э. Баумана, 2002. - 384 с.

99. Рушель Б. Новейшие мембранные технологии / Берд Рушель // Молочная промышленность. 2001. - №10. - С. 55-56.

100. Сафонов А.А. Разработка и исследование мембранного аппарата с комбинированным отводом диффузионного слоя: Дис . канд. техн. наук: 05.18.12. Кемерово, 2004.

101. Свитцов А.А. Новые технические решения по снижению влияния концентрационной поляризации на мембранное разделение / А.А. Свитцов, Р.А. Одинцов, А.В. Молотков // Журнал Мембраны (www.chem.msu.su). №10.

102. Свитцов А.А. Снижение влияния концентрационной поляризации с помощью турбулизирующих элементов в виде дисковых мешалок / А.А. Свитцов, Р.А. Одинцов // Журнал Мембраны (www.chem.msu.su). №13.

103. Седякина Т.В. Разработка инженерной методики расчета ультрафильтрационной установки полунепрерывного действия Т.В. Седякина // Хранение и переработка сельхозсырья. 1998. - №1. - С. 13.

104. Седякина Т.В. Регенерация керамических мембран после ультрафильтрации вина / Т.В. Седякина, У.К. Мадиев, В.В. Булахов // Хранение и переработка сельхозсырья. 1996. - №3. - С. 25.

105. Семенов А.Г. Математическое описание процесса ультрафильтрации с учетом гелеобразования на поверхности мембраны / А.Г. Семенов, Б.А. Лобасенко // Хранение и переработка сельхозсырья. 2001. - №8. - С. 15.

106. Сияница В.В. Удаление гуминовых соединений из водных растворов методом комплексообразования ультрафильтрации /В.В. Сияница, В.М. Коч-кодан, В.В. Гончарук // Химия и технология воды. - 2007. - Т. 29, №3. - С. 238247.

107. Современное состояние санитарной обработки ультрафильтрационных мембран / Ж.И. Кузина, Н.В. Павлова; АгроНИИТЭИММП. М.: 1988.24 с. — (Молочная промышленность).

108. Старов В.М. Концентрирование и очистка растворов высокомолекулярных соединений / В.М. Старов // Химия и технология воды. 1987. — Т. 9, №3. - С. 195-199.

109. Старов В.М. Формирование гель-слоев на поверхности ультрафильтрационных мембран (теория и эксперимент) / В.М. Старов, А.Н. Филиппов, В.А. Лялин, И.В. Усанов // Химия и технология воды. 1990. - Т. 12, №4. - С. 300-305.

110. Степанова Л.И. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. В трех томах. Т.1. Цельномолочные продукты. -СПб.: ГИОРД, 1999. 384 с.

111. Талибов А.Р. Мембранные технологии в молочном производстве / А.Р. Талибов // Переработка молока: отраслевые ведомости. — 2004. №11. — С. 16-17.

112. Терлецкая А.В. Концентрирование микрочастиц урана на мембранных фильтрах и его прямое определение рентгенофлуоресцентным методом / А.В. Терлецкая, Т.А. Богословская, О.И. Стрихарь // Химия и технология воды. 1998. - Т. 20, №6. - С. 585-591.

113. Тишкин В.А. Влияние гидродинамических условий при обратноос-мотическом концентрировании плодоовощных соков / В.А. Тишкин // Хранение и переработка сельхозсырья. 2000. - №6. - С. 33.

114. Фетисов Е.Н. Мембранные и молекулярноситовые методы переработки молока / Е.Н. Фетисов, А.П. Чагаровский. — М.: Агропромиздат, 1991.

115. Филиппов А.Н. Образование гель-слоя на поверхности мембраны (квазистационарное приближение) / А.Н. Филиппов, В.М. Старов, В.А. Лялин // Химия и технология воды. 1989. - Т. 11, №4. - С. 291-296.

116. Харитонов В.Д. Концентрирование сыворотки методом мембранной дистилляции / В.Д. Харитонов // Хранение и переработка сельхозсырья. — 1999. -№8. С. 34-36.

117. Хортон Б.С. Переработка и утилизация сыворотки / Б.С. Хортон // Молочная промышленность. 2003. - №10. - С. 42-43.

118. Храмцов А.А. Биомембранная технология молочно-полисахаридного концентрата / А.А. Храмцов // Молочная и мясная промышленность. — 1999. — №4. С. 28-39.

119. Храмцов А.Г. Микрофильтрационная обработка молочного сырья: состояние, перспективы / А.Г. Храмцов, Е.Р. Абдулина // Пищевая технология. Известия вузов. 1993. - №5/6. - С. 34-36.

120. Храмцов А.Г. Продукты из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки / А.Г. Храмцов, Э.Ф. Кравченко, К.К. Петровский и др. Под ред. А.Г. Храмцова и П.Г. Нестеренко. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.

121. Цапюк Е.А. Особенности калибровки ультрафильтрационных мембран растворами неионогенных органических веществ / Е.А. Цапюк, Е.Е. Дани-ленко, В.М. Кочкодан, М.Т. Брык // Химия и технология воды. 1989. — Т. 11, №3.-С. 232-236.

122. Цапюк Е.А. Применение гомо- и гетеропористых моделей для описания полупроницаемых свойств ацетатцеллюлозных мембран / Е.А. Цапюк, М.Т. Брык // Химия и технология воды. 1990. - №1. - С. 6-8.

123. Черкасов А.Н. О влиянии соотношения размеров частицы и поры на селективность мембраны / А.Н. Черкасов, В.П. Жемков, Б.В. Мчедлишвили и др. // Коллоидный журнал. 1978. - Т. 40, №6 - С. 1115-1166.

124. Чупин А.В. Автоматизация технологических процессов и производств / А.В. Чупин, С.Г. Пачкин. Кемерово: КемТИПП, 2003.

125. Чурляев Н.В. Влияние гидрофильности поверхности пор на селективность обратноосмотических мембран / Н.В. Чурляев, Б.В. Дерягин // Химия и технология воды. 1986. - Т. 8, №2. - С. 23-26.

126. Юрин В.Н. Процессы пищевой биотехнологии в производстве молочной основы для напитков / В.Н. Юрин, Ю.В. Космодемьянский, С.А. Бредихин, А.В. Кулаков // Пищевая промышленность. 2001. - №11. - С. 24.

127. Ярощук А.Э. Зависимость селективности мембраны от давления в рамках ситового механизма / А.Э. Ярощук, Е.В. Мещерякова // Химия и технология воды. 1990. -№11.

128. Яцун С.Ф. Моделирование процесса ультрафильтрации диффузионного сока сахарной свеклы / С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, В.А. Кудрявцев, Е.М. Кувардина // Пищевая технология. Известия вузов. 2004. — №4. — С. 57-59.

129. Chota Y. Advanced reverse osmosis process with automatic sponge ball cleaning for the reclamation of municipal seawage / Y. Chota, M. Kenji // Water life: Proc. Int. Congr. Desalin. and Water Re-Use К. C. Channalasappa Mem. 1980. -V.3-P. 391-398.

130. Deqian R. Cleaning and regeneration of membranes / R. Dequan // Desalination. №62. - P. 363—371.

131. Eid J.C. Effects of acceleration on particulate fouling in reverse osmosis / J.C. Eid, G.B. Andeen // Desalination. 1983. - V. 47. - P. 191-199.

132. Ferry J.D. Statistical evaluation of sieve constants in ultrafiltration / J.D. Ferry // J. Gen. Physiol. 1936. - V. 20, №1. - P. 95.

133. Ferry J.D. Ultrafilter membranes and ultrafiltration / J.D. Ferry // Chem. Rev. 1936. - V.18, №4. - P. 373-455.

134. Johnson J. Water and solute transport through cellulose acetate membranes / J. Johnson, C.E. Boesen // Desalination. 1975. - V. 17, №2. - P. 145-165.

135. Kamide K. Mechanism of permeselectivity of porous polymeric membranes in ultrafiltration process / K. Kamide, S. Manabe // Polym. J. 1981.-V. 13, №5.-P. 459-479.

136. Kamide К. Characterization technique of straight-through porous membranes / K. Kamide, S. Manabe // Jn. Ultrafiltration membranes and application: Plenum Press. 1980.-V. 13, №5.-P. 173-202.

137. Merten U. Desalination by reverse osmosis. Cambridge, Massachusetts: MJT, 1966. -360 p.

138. Munch W.D. Rejection of polyelectrolytes from microporous membranes / W.D. Munch, L.P. Zestar, J. Anderson // J. Membrane Sci. 1979. - V. 5, №1. - P. 77-102.

139. Pat. 254188 DDR, С 02 F 1/44. Verfahren zur reinigung von mem-brantrennelemental / B. Jurgen, M. Horst, B. Manfred. Publ. 17.02.88.

140. Pat. 3654148 USA, В 01 D 13/00. Liquid purification system / E.W. Bradley. Publ. 04.04.72.

141. Pat. 3853756 USA, В 01 D 13/00. Reverse pressure cleaning of supported semipermeable membranes / R.R. Stana. Publ. 10.12.74.

142. Pat 3940336 USA, В 01 D 23/24, В 03 В 3/00. Method for cleaning semipermeable membranes / C.C. Macevier, W. Charles Million. Publ. 24.02.76.

143. Pat. 4253962 USA, В 01 D 31/00. Non-destructive vibratory cleaning system for reverse osmosis and ultrafiltration membranes / G.R. Thompson. — Publ. 03.03.81.

144. Pat. 4255255 USA, В 01 D 31/00. Tubular membrane separation process and apparatus / Ogawa Toshio, Ebara Katsuya, Takahashi Sankich. Publ. 10.03.81.

145. Pat. 4687522 USA, В 08 9/04. Method for wathing inner surface of tubular permeable membranes / H. Masahiko, I. Hiroshi. Publ. 18.08.87

146. Pat. 4740308 USA, В 01 D 13/00. Membrane cleaning process / H. A. Fremont, R.C. Agar, J.W. Bray, E.W. Marquart. Publ. 26.04.88.

147. Pusch W. Determination of transport parameters of synthetic membranes / W Pusch // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1977. - 81, №3. - P. 269-276.

148. Renkin E.M. Filtration, diffusion and molecular sieving through porous cellulose / E.M. Renkin // Gen. Physiol. 1954. - V. 38, №2. - P. 225-243.

149. Spiegler K.S. Thermodynamics of hyperfiltration (reverse osmosis): Criteria for efficient membranes / K.S. Spiegler, O. Kedem // Desalination. 1966. — 1, №3.-P. 311-326.

150. Strenstrom M.K. Improvement of reverse osmosis for municipal wastewater reclamation through pretreatment / M.K. Strenstrom // WSI a J. 1983. - V. 10, №2.-P. 1-18.

151. Strenstrom M.K. Municipal wastewater reclamation by reverse osmosis — a 3 year case study / M.K. Strenstrom, J.K. Davis, J.G. Lopez, J.W. Mc. Cutchan // J. Water Pollut. Cotrol. Fed. 1982. - 54, №1. -P. 43-51.

152. Takahashi S. Scale prevention on a reverse osmosis membrane for water treatment /S. Takahashi, K. Ebara // Proc. 6-th Int. Symp. Fresh Water Sea has Pal-mas. 1978. - V. 3. - P. 261-268.