автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Разработка и интенсификация одностадийного метода обезвоживания термолабильных материалов в распылительных сушильных аппаратах



МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АНАДЕМИЯ имени А.Н.КОСЫГИНА

на прагах рукописи

Для служебного пользования

Энз.Ш

ВОЛКОВ МИХАИЛ ЮРЬЕВИЧ

Инв. № /// — ДСП УДК 66.047:54-

РАЗРАБОТКА И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ОДНОСТАДИЙНОГО МЕТОДА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 8 РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ СУШИЛЬНЫХ АППАРАТАХ

Специальность 05.17.08 Процессы и аппараты химической технологии

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических науи

Моснва —1994

. > У, ,

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте микробиологии Министерства Обороны Российской Федерации (НИИМ) и Государственном научно-исследовательском институте химических реактивов и особо чистых химических веществ (ИРЕА)

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

доктор технических наук Малышев P.M.

кандидат технических наук Мартыненко В.А.

доктор технических наук, фессор Бесков B.C.

про-

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Балашов Е.В.

Московская Государственная Академия прикладной биотехнологии

Защита состоится 1994 г. в ^ часов

на заседании специализированного Совета К.053.25.06 в Московской Государственной текстильной Академии имени А.Н.Косыгина по 'адресу: И7918, г. Москва, улица М. Калужская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТА имени А.Н.Косыгина.

Автореферат разослан

<Jt

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук

1994 года.

Кошелева М.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Сушка является завершающей стадией большинства технологических процессов в различных производствах химической, легкой, текстильной, строительной, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности. Вопросы интенсификации сушки и разработки эффективного оборудования приобретают важное значение потому, что сушка — одни из самых энергоемких технологических процессов.

Распылительная сушка считается одним из перспективных и универсальных способов обезвоживания жидких материалов, так как позволяет варьировать структурно-механическими характеристиками и качественными показателями высушиваемого продукта. Данный способ широко распространен в промышленной практике, когда необходимо получение препарата со строго лимитированными свойствами.

Существующая технология обезвоживания гидролизатов белкового сырья характеризуется сложностями, связанными с многоста-дшшостыо процесса получения кондиционного продукта вследствие специфических физико-химических свойств исходного материала: термолабильность, склонность к налипанию, слеживаемосп. к высокая начальная влажность.

Особенности процесса сушки распылением обеспечивают возможность его использования для получения многих термочувствительных продуктов, в частности, микробиологических питательных основ и сред. Кроме того, некоторые гидролизаты непищевого белкового сырья применяют в текстильной и других отраслях промышленности для изготовления покрытий синтетической кожи, волокна и пленок. Полученные по такой технологии кожи н ткани заменяют натуральные кожу, шерсть, шелк, а по многим показателям превосходят последние (прочнее и эластичнее натуральных).

Существующий в РФ уровень промышленного производства сухих питательных основ не вполне отвечает растущим потребностям здравоохранения.

В соответствии с принятой Государственной программой РФ перед НИИ Микробиологии поставлена проблема производства сухих основ иикробиолотчесхиъ питательных сред, что требует разработки интенсивной технологии процесса и эффективного оборудования.

Актуальность.темы заключается в необходимости модернизации

существующих л техюлогическнгг схещ ррзрдботки одностадийного метода.^обезвоживания основ¡микробиологических питательных сред в» распылительных аппаратах и. выдача исходных данных для конструирования.. высокопроизводительного сушильного оборудования, обеслечшакмцего 'Качественные- показателишелевого продукта.

Целью ■настоям'сй работы ^является ^изучение особенностей процессов! тсп.ад-и1массообмена»д15спевгиррванных микробиологических питательных основ, влияние на! них технологических, тепловых и гидродинамических факторов, ¡процесса, распылительной сушки, создание методики инженерного расчета« анализа>иIоценки эффективности' распылительной аппаратуры! дла термолабильных продуктов, разработка' и исследование диспергирующих устройств и систем газоввода в рабочую хилеру, уточнение параметров процесса для конструирования высокоэффективных распылительных установок.

Научная.новизна диссертации;

Ь Разработана математическая, модель процессов сушки распылением термолабилышх продуктов, учитывающая» гидродинамические, тепловые и массообменные характеристики процесса, изменение массы, размеров а формы частиц, их полидисперсность.

2. Определено, влияние физико-химических свойств материала (плотности,, вязкость, ¡поверхностное натяжение) на тепловые и гидродина, инеские параметры процесса.

3. Разработана, испытана и применена для опытно-промышленного проиэводстда, основ микробиологических питательных сред пневматическая/ форсунка внешпего смешения, обеспечивающая короткий и ^широкий факел распыыла. за. счет, дополнительного эффекта совпадении резонансных колебаний в единицу времени сопутствующих потоков за, счет подбора ►интенсивности закручивания.

4. Определены, оптимальные условия, взаимодействия распыленного материала с теплоносителем, позволившие интенсифицировать процесс распылительной сушки, исключить застойные рецирку-

' ляи,ионные зоны, предотвратить перегрев и разложение обрабатываемого материала. Обоснованы, технологические и режимные параметры процессов сушки;широкого«пектра.основ микрбиоло-гических питательных сред ь распылительных ,аппаратах.

Практическая ценность и. реализация. > работы. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований легли в основу разработки исходных данных, использованных для изго-

топления ГЛИИ "ИРЕА-Пензмаш" аппаратурко-тсхнологической линии одностадийного обезвоживания микробиологических питательных основ и сред распылительным методой.

Апробация работы. Я лучные положения и результаты работа доложены на научных конференциях 11ИИМ МО РФ (сборника научных докладов на специальные темы), 1993 год, г. Киров; IV научно-практической конференции молодых ученых "Вопросы траи-сфузиологии и клинической медицины", 1994 год, г. Киров; IV Международной научной конференции "Кибернетика хнмико-техполошчоских процессов", 1994 год, г. Москва.

Публикация результатов исследований. По теме диссертационной работы имеется три принятых научных отчета на специальные темы, отчет о НИР "Оценка возможности интенсификации тепло-к массообмснных процессов в распылнтельных сушильных установках при обезвохшшшн основ микробиологических питательных сред" и четыре доклада, опубликованных в сборниках ведомственных и мсжду[(арод!шх научных конференций. Получено положительное решение о выдаче патента РФ № 4014813 от 09.05.94 г.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работы изложена наЛ'Рстратщгх машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы (154 наименования), включает 43 таблицы, 33 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой глапе лроведен обзор литературных данных по существующим способам сушки основ микробиологических питательных сред и рассмотрены различные варианты конструкции распылительных сушнлышх аппаратов. Представлен краткий анализ современного состояния вопросов, касающихся особенностей обезвоживания микробиологических питательных сред. Выявлены специфические требования к аппаратурному оформлению процесса обезвоживания данных препаратов. Показаны особенности существующих конструкций распылительных аппаратов н диспергирующих устройств, их гидродинамические и тепломзссообменные характеристики, а также основные методические подходы к из расчетам.

На основа и ии анализа существующих проблем предложена общая идея интенсификации и разработки метода одностадийного обезпоживатг: тч-рмолабильяых материалов, таких как мпкробиоло-

гкческие питателыц. з среды. Этапы анализа включают изучение взаимосвязи структуры и свойств исследуемых продуктов, изменений адгезионных свойств, исследования кинетики сушки, математического моделирования процесса и технологической реализации.

В результате проведенного анализа литературных данных сформулированы зацачи исследований.

Вторая глава посвыцгна анализу гидродинамики прямоточных расяьиштслышж сушильных аппаратов и сил, действующих на частицу при вихревом форсуночном диспергировании.

Кроме того, здесь также исследованы методы расчета процессов термообработки в распылительных аппаратах и разработана математически модель процесса обезвоживания термолабнлъных питательных основ.

Основная концепция математической модели заключается в существовании связи между каждой частице и определенным количеством (объемом) окружающего воздуха. В условиях заданнаго фиксированного количества окружающего воздуха уравнения материального и теплового баланса, а также уравнения импульсов частиц для каждой фракции решали отдельно. Количество воздуха, окружающего частицу У{, рассчитывали в зависимости от действительного значения поперечного сечения распиливаемого факела 5, и от числа влажашх частиц:

\Г — & ' № т*

^ ' ' { )

Значение 3 рассчитывали пошаговым методом на основе действительной радиальной координаты фракции частиц с О^ях) которую получали после решения уравнения баланса импульсов. Ввиду того, что частици разных диаметров движутся в продольном направлении с различными скоростями, систему уравнений для каждой фракции, включающую балансовые уравнения тепла, импульса и массы, решали длн Т, необходимого для преодоления фиксированного продольного расстояния частицами с ¿так« Значения температуры и влагосодержания воздуха в поперечном сушилки рассчитывали как усредненные от значений температур и илагосодержания воздуха, окружающего частицу, с учетом количества воздуха, которое контактирует с частицами в первый момент времени за счет расширения поперечного сечении распыляемого потока.

* условные обозначении с. /5,

В уравнение (I) и качестве параметра зон свободного уноса подставляют значение Я. В каждом сечении значение \г( для жаждой частицы предполагали постоянным. Приводимые уравнения математической модели записаны л л г. одной частицы и отдельной порции воздуха, окружающего частицу.

Уравнения балансов иппульсоп имеют лцд:

М-^ — Vг" - (2..

а г ■ 0 а>

(3)

¿¿/л?- _ ^¿¿г ~~ .

¿гТ' 4 о ^ г >

м-о - * .

¿/^ 0 О ~ 2 / (4)

у ^ л* ; ;

При этом

¿//У

г X • Л

Диаметр частицы рассчитывали Ил соотношении:

При учете стесненности движения частиц, отклонений формы от сферической, а также влияния стенок аппарата, £ может быть вычислен по эмпирическому выражению:

§ = , <7>

где К(, Кп — коэффициенты, учитывающие условия стесненности движения частиц вследствие их взаимодействия и влияния стенок; К3 — коэффициент, учитывающий влияние формы частиц.

При оценке эффективности процессов сушки используют лока-льные_значсния движущей, силы или ее среднеинтегральвое значение ( А ):

Для определения "профилей изменения температуры и влагосо-держанис продукта и теплоносителя используют уравнение материального н теплового баланса процесса:

из уравнения материального баланса следует:

с* £__./ _ - (9)

^Г = ~ ¿Г" ^ '

из уравнения теплового баланса получено соотношение, определяющее зависимость температуры частицы от влашсодсржаиия теплоносителя

¿¿7/с/Х + С* (10)

Расчет движущей силы ироизводктса с учетом температурной зависимости теплоты десорбции дс, которая определяется из выражения:

. + , <п>

где (¡с.ж —теплота испарения связанной жидкости (влаги), дскал/кг (определяется из таблиц); &) -ф: ~

— теплота, затраченная на работу по расширению пара, ккал/

кг.

Изменение 1 определяется уравнением:

С/1 _ I (12)

~ Х'-Х

Здесь равновесная энтальпия Г, определяется по формуле:

9+ /> -<- сгЭ)Х\ аз)

Влагоседсржкшие пограничного слоя частицы X* рассчитывается из соотношения:

V ^^«ЗА У'г_

Р~ Г' '

(14)

_

Значение Рпас воды рассчитывается по уравнению Аитуана:

Относительное влягосодержание пограничного слоя газа определяется из сорбциошшх характеристик вещества.

Из уравнения эитальпийного баланса определяют температуру теплоносителя:

,<Г Т- 2-Х.

I = -----_ - (16)

С г*

Изменение С для изотермических условий в случае, когда процесс лимитируется пнутридиффузионным потоком ^¿7 , описывается уравнением:

ои^ « - эе-И/Лг- с'). пъ

¿¿г

' Интегрирование уравнения (17) дзет: _ /

= ^хр /"- ъе ^ Ю <ш

с«- С'

или

Г> 09)

где скорость сушки в периоде постоянней скорости,

ц-1; С(с конечная влажность продукта, кг/кг, или

V ^ я • /Ж^ЖЛ <20)

г о! <Г </

Значение я рассчитывают из экспериментальных данных. Для многих веществ аз « 0,018/Сн.

Выражение ае№Г можно представить в виде критериальной зависимости:

- (21)

Таким образом, расчет процесса тепло-и кассообмепа в аппарате распылительного типа сводится х решению системы дифференц I— 9 —

альиых уравнений w), (LO), (12), с помощью которой определяется среднекнтегральная движущая сила, и системы уравнений (2)-(4), (7), позволяющей рассчитывать конструкционные размеры аппарата" и технологи еский режим проведения процесса.

Интегрирование системы дифференциальных уравнений (2)-(4), (7) производится до достижения конечного вл31хх:одержания теплоносителя, которое может быть определено из уравнения материального баланса (2).

Для расчета среднеиптегральной движущей силы необходимо иметь следующую информацию:

соотношение потоков сухого вещества теплоносителя ц ; теш)офизические характеристики вещества, теплоносителя и влаги (теплоемкость, температура);

статические (равновесные) характеристики процесса сушки (сорбционные характеристики вещества);

физические характеристики среды в аппарате (общее давление, парциальное давление паров жидкости, плотность, коэффициент . диффузии).

' На рис. Кз) представлены статические характеристики процесса сушки питательной основы.

Для решения двух приведенных систем дифференциальных уравнений, опи шающих нестационарное движение частиц в аппарате, необходимо иметь следующие данные:

значение среднеиптегральной движущей силы; спектр распыла, характеризующий режим работы данного распиливающего уст^юйства, например, дифференциальную характеристику распределения капель по размерам; физши .кие характеристики частицы: плотность, теплоемкость, коэффициент поверхностного натяжения, вязкость; кинетические характеристики процесса формообразования. При этом используют следующие начальные условия:

Расчет проекций начальных скоростей движения частицы производят по уравнениям:

* Ъ, ' ^ c&s Y ; - Ъъ • се-ъ ч>\ _ ^

тае Vrh> Кш — проекции начальных скоростей движения частищ на координате оси X, Y, м/с; <р, ib — лараИетрч распылителя, град

Статические и динамические характеристики прздесса йушхи исходного кислотного гидролиза казеина (ИЖГКЭ

ПЗЧ2ЛЪНК8 условия

М/с

Р'О $

¿»г, •£ео*о С • С- • 6 *'/*» 9*9*20*0 1*Ь*и+Ъ0{НХт1н

1Г*1Г* - 190 "/с ¿^-¿Л - Ц5"/с « (0£0 и. - Ъ0$ 4 у> твО' <6 у-Я0*

200

т

л,л. кг/иг Г

№ г 4

.т

Ху

ом

'Г

-^

о,оа

1

в к1 ■ 1 '

(р

ов

С,**/**

\\\ рСЧ. о оч.-

\\ V

: ЛК ГчЧч

',0

га

а)

Ь"9/» 3-500; 4-МО.

б)

а) статические характеристики процесса; б) динамические характеристики процесса

Рис. 1

На рис, 1 (б) п, уставлена динамическая характеристика процесса сушки ИКГК, в частности, изменение влажности частиц разного размера.

Диаметр цилиндрической части аппарата определяется условием отсутствия контакта самых крупных частиц со стенками аппарата:

где X — время пребывания частиц в аппарате, необходимое для достижения заданной влажности, ч.

Высота аппарата Н должна обеспечить достижение заданной по технологическим требованиям влажности продукта, усредненной по всем)' спектру распределения частиц по размерам.

Адекватность математической модели проверялась сравнением расчетных данных на ЭВМ с экспериментальными, полученными на стенде при соответствующей корректировке (пересчете) с учетом измеиения размера капли (частицы), рис. 1(6). Расхождение результатов составляет 10-15%.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований теплофизических свойств высушиваемых материалов, гидродинамические, тешю-и , массообменные и режимпо-технологичес..яе характеристики процесса одностадийного обезвоживания основ микробиологических питательных сред.

В качестве объектов исследований выбраны девять основных видов препаратов, широко используемых в научных и производственных целях.

Представлены результаты исследований физико-химических и теплофизических свойств этих материалов. Исследования кинетических закономерностей г/ри обезвоживании (испарение и сушкз) единичных капель (частиц,*проведены на стенде и по методике ИТТФ АН УР в газовом потоке н в среде перегретых паров. Это позволило определить изменение массы и объема капель во времени, выявить периоды сушки и исследовать механизм формо-и структурообразо-вания твердой фазы материалов. На рис. 2 представлена гистограмма кинетики сушки единичной капли кислотного гидролизата мяса пушных зверей (КГМпз).

Установлено, что происходящие при высокой температуре измеиения п высушиваемой частице приводят к образованию твердой структуры. Показано, что кинетические зависимости температуры,

массы и поверхности капли (частицы) для различных высушиваемых материалов аналогичны.

Установлено, что при различных температурных воздействиях на каплю вещества, твердая фаза частицы имеет различную массу, размер и, соответственно, форму.

Для широкого спектра основ питательный сред проведен термогравиметрический анализ (рис. 3), позволяющий определить параметры термоустойчквости. Исследования проведаны на дериватографе 1500 фирмы «МОМ» (Венгрия) в условиях нагрева материала до 250°С. Получены основные представления о характере термической дегидратации протекающей в материале. Выявлены стадии разложения с соответствующими температурными интервалами.

Определены характеристики диспергирующих устройств (плотность орошения, распределение частиц по размерам), используемых на лабораторной и опытно-промышленной установках.

Изучения характеристик и рабочих параметров распылителей проводилось на «холодном» стенде ИРГ.Л.

Для определения размеров и формы капать (частиц) использовали электронно-микроскопические исследования. Исследования технологических характеристик и режимных параметров процесса одностадийного обезвоживания основ питательных сред проводились на прямоточной лабораторной, установке с пневматическим диспергирующим устройством. Распылительный аппарат представляет собой цилиндрокоиическую камеру диаметром 0,8 м, высотой 1.0 с коническим днищем высотой 0,8 м и рабочим объемом 0,48 м3. В верхней части аппарата установлены газораспределительное устройство и распылитель. Выявлена принципиальная яазмояа теть одностадийного получения сухих основ питательных сред на распылительной сушильной установке; определены технологические и режимные параметра процесса, разработано и рекомендовано диспергирующее устройство типа пневматичесхом форсунки с закрученными потоками, рис. 4.

Основные экспериментальные исследования проводились из прямоточной опытно-промышленной распылительной установке. Схема установки представлена на рас. 5.

Техническая характеристика установки: производительность по испаренной влаге 10 кг/ч и по готовому продукту 1,0 кг/и: раскол исходного материала 11.0 кг/ч и тещ носителя ¿30 к г/ч: температура на пхоле в аппарат 220-250°С, на выходе 90-95"С; диспергирующее устройство пневматическая форсунка; рабочий объем аппа-

Кинетика обезвоживания единичной капли КГМпз

1 — изменение массы при 220°С;

2 — изменение температуры при 220°С;

I-V — геряоды процесса сушки: I — прогрев; II — испаритель-вый период; III — высушивание капли до постоянного влагосодер-жашы и коркообразование; IV — период кипения; У — период досушки.

Рис. 2

Термограмма ферментативного гидролиза мяса говядины по ускоренному методу при нагреве на воздухе до 250° С - и скорости нагрева 2,5 град/мин

Характеристика пневматической форсунки внешнего смешанна с сильно закрученными потоками

зо 20 /О

Рсш.г'21"^ ФГМгдэм я-нгн

4 "Л

Л

°Ч1

ЪнгО * 4

Рст

0,6 0,6

а) * ' 6) в)

а! &г$йатй«ёс&»« фо'|<еу#ха; б) гистограмма распределен капель по размерам; в) плотность орошена*

* ! Рис. 4

Опытно-промышленная »сушильная установка с пневматическим распылом веществ для получения основ питательных сред

1 -2 —

3 -

4 -

емкость-соорник раствора; емкость длл воды ос.ч.; распылительный сушильный аппарат; пневматическая форсунка внеш-сме-

шения;

электрокалорифер;

Рис. 5

6 - фильтр "Лайк";

7 — установка сушки и грубой фильтрации

воздуха;

8 - вакуум-насос;

9 - циклон ЦН-15; -

10 — пробоотборник;

11 - ротаметр РС-3.

^ • _ Таблица 1

Качественные показатели сухих питательных основ, полученных при различных параметрах процесса '

п/п ДССЛеДу-ЛаЙ матерная Сухо*! остаток, Концоктрацзя аькнного азота, кг55 Оогйтотагя ЕШШЮСТЬ, сГ Ойьехсшй вэс, кг/м3 Уделышй вес, Д/м3 Угол ест. охкосг, Коз днна- Угол ест. отко-

> Суща 13СГС Стаца 2x0 С ШЧ Суззда грэд, "¿■31 =210 С уалог'-аенля са (о малом),

I. 21,71 254 254 5.37 4,2 412 552 4041,72 18

2. ¡•Шад 7, В 123 123 6,2 4,3 423 450 5719,23 18 0,81 16

3. 8,2 378 378 11,0 4,3 657 706 6543.27 18 1,28 15

Ч • Жйум. 12.? 252 6,7 525 556 5160,0Й 1В 1,46 15

О* ЗГКкрс 4,ое 47Й 472 7,5 1 429 450 42С3.4Э 18 1.23 16

&. ггтй.з 4,9 308 • 308 1 583 -625 5768,28 1Б 1,13 15

7. 5ГК 7.2 ¿60 280 7.3 4.2 "900 1000 8829 18 1.25 к

6. ЖЪЙ 5,93 500 гво 20,93 А- ж 556 1000 5454.35 ТВ 0,55 15

9. 10,64 163 158 6,0 4,47 533 633 5719,23 15 1,33

рата 2,0 м3; гранулометрический состав целевого продукта — более 50% частиц диаметром да 10 мкм.

В результате проведенных исследований установлены гидродинамические и тепло-SE масссобменные характеристики, определены поля концентраций к температур по сечению и высоте аппарата, тахжй скоростные профили потоков газовзвеск и аппарате

Йзмерешге параметров st >;арактер;;сти;; по высоте it по сечешпс аппарата осуществлялось откидными штангами с. устаноплешшми ей них буксами и термопарами типа XII диаметром 0,25 к, .

Показано, что аппарат работает в режиме идеального вытеснения по продукту (без застойных зон, завихрений потока и т.д.). 12 табл. I представлены качественные показатели сухих питательные основ, полученных при оптимальных параметрах процесса.

Разработана конструкция диспергирующего устройства и узла газоввода распылительных аппаратов, позволяющего существенно интенсифицировать процесс тепло-и массообмена во всем объеме аппарата.

Установлен характер влияния температурных параметров теплоносителя, его расхода к удельного расхода распиливающего агента на качество продукта.

Изучено влияние некоторых технологических параметров (температура теплоносителя, остаточная влажность продукта, введение наиоли>пелей) на физические свойства готовых продуктов в процессе яраяения и транспортировки. Установлена оптимальная остаточная влажность готовых сухих основ питательных сред (3-4%), обеспечивающая высокую сыпучесть, растворимость и длительное хранение без значительного снижения качественных показателей.

В четвертой главк представлены результаты разработанных исходник данных для блочно-модульвдй унифицированной распылительной установки сушки основ микробиологических питательных сред производительностью до 50 кг/ч по испарс люй влаге. В конструкции! распылительного' аппарата введены новые элементы, обеспечивающие проведение высокоэффективного процесса одностадийного обезвожис&нш? (продувка стенок аппарата, тангенциальный ввод теплоносителя, отракатеди, диспергирующее устройство с зак-руче";шш! потоками) рлс. 6.

Условные обо:;ча че.иии V — объек капли (частицы), мЗ; V — скорость капли, м/с; р — дл-'яеши, кг/см3; X — время, ч; G — расход вещества, кг/ч: L —

расход газа, кг/ч; ¡л — расходная концентрации, хг тв.фазы/хг сухого газа; М — масса, кг; X — влагосодержание газа, хг/кг; С ■— влагосодержание вещества, хг/кг; [ — энтальпия газа, кхзл/хг; д — удельная затрата тепла, ккал/кг; с -- теплоемкость, хкал/ <кг.°С); / — температура газа, "С; © — температура вещества, 'С; IV — скорость газа, м/с; Р — сила, Н; г$ — относительный {оэффицчент сушки, 1/%; N — ско|>ость сушхи в периоде постоянной скорости, ч"1; а — коэффициент теплообмена, ххал/ (м2.ч.°С); р — плотность, кг/м3; К — универсальная газовая постоянная, кгм/кмоль "О; (5 — диаметр капли (частицы), м; / — фунхция распределения частиц по размерам: В-^ Р'0 Дг,у Рт —■ критерии Ребнндера, Био, Фурье, Нуссельта, Прандт.ия соответственно, О — число частиц, ед./с.

Индексы

I! — исходное, начальное состоянпе; к — конечное состояние; 1ф

— хрнтическое состояние; г — к частице; г — к газу; ж — к жидкой фазе; т —твердой фазе; м — к материалу; см. — сухой материал; О — диффузный; док. — дополнительное количество; НОТ.

— потери количества; П — текущее состояние; {") — среднее (средненнтегральиое) значение; С — сорбцнонная слага.

Сокращения

ИКГК — исходный кислотный гидрол-чзат казеина;

КГРкм — кислотный гидрализат рыбокостной муки;

ФГМгх — ферментативный гидролнзат мяса говядины по Хот-тннгеру;

ФГМгпум— ферментативный гидролнзат мяса говядины, полученный по ускоренному неюду;

ФПСкрс — ферментативный гидролиза г крови крупного рогатого скота;

ФГМпЗ — ферментативный гидролнзат мяса пушных зверей;

ФПС — ферментативный гидролнзат казенна;

ФГОмб — ферментатисный гндролизат обрата колола по Богданову;

КГМпз — кислотный гидролизах мяса пушных зверей;

ОО — питательная основа;

ЮС —- питательная среда.

<ь 1

Аппзратурно-технологическая схема приготовления сухих основ питательных сред методом распылительной сутки

Ъ % I

1. и *

шгай

V

тс

т \

// #

-"К

¿.'Л

вяквс&аи

я

к-сЪ

V

л? г^атгу

I, « - сборник материала; 3 - сборник промывных вод; 4 — насос; 5 — компрессор; 6 - воздухоподогреватель; 7 - ловушка; 8 - распылительный аппарат; 9 ~ питатель; 10, 14, 20 ~ клапан; 11, 15 - сборник продукта; 12 — электрокалорифер; 13 — циклон; 16 —- фильтр; 17 — вентилятор; 18 — газодувка; 19 — пенный аппарат.

Рис. 6

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ*

1. Предложен одностадийный «метод »ведения процесса обезвоживания микробиологических питательных основ и выявлены закономерности, определяющие оптимальные условия взаимодействия распыленного материала с теплоносителем, позволяющие интенсифицировать процесс, исключить застойные зоны, предотвратить разложение обрабатываемого материала. Найдены технологические характеристики а режимные параметры сущкк распылением широкого спектра основ микробиологических питательных сред.

2. Определено влияние физико-химических свойств исходных материалов на тепловые и гидродинамические парамегры процессе. Изучены кинетические закономерности сушки единичных капель (частиц) основ микробиологических питательных сред и показано их влияние на процессы структурообразования частиц данных материалов.

3. Проведен термограви метрический анализ осиов микробиологических питательных сред и установлена критическая температура разложения продуктов, лимитирующая термические условия проведения процесса сушки распылением.

4. Разработана математическая модель процесса сушки распылением термолабильнык материалов, учитывающая гидродинамические, тепловые и массобменные характеристики, изменение массы, размеров и форм частиц, их полидисперсности. Получен алгоритм и программное обеспечение, позволившее рассчитать основные характеристики аппарата, обеспечивающего заданную производительность.

5. Предложена комбинированная конструкция газов да в аппа-' рат с эффективным распределением диспергированного продухта в11 теплоносителе.

6. Предложена конструкция пкеиматической форсунки внешнего 1 смешения с закрученными потоками, обеспечивающая широкий"*' факел тонкодисперсиошгош распыла с развитой поверхностью (¡зАзд1 во го контакта за счет дополнительного эффекта совпадения оезой&й^ сных колебаний т, единицу времени сопутствующих потоков и мини* мизирующей время пребывания продува в аппарате вследствие режима идеального вытеснения по продукту.

7. Модернизирована полупромышленная распылительная судт-' льная установка для получения ряда с.хих основ микробиологических питательных сред.

8. Полученные дисперсные сухие питательные основы успешно прошли испытания в институте Биохимкн и Фзиолспт Мык{. организмов Российской Академии Наук, где дапа положкгелыгач оценка прц их испальллнлтл. ч биптехнолотл, -

9. Разработаны и выданы исходные данные на проектирование л изготовлена блочно-модульнаг унифицированная аппаратурно-технологаческаж линия получения сухих термолабильных продуктов, в частности, микробиологических питательных основ.

10. Применение одностадийного метода получения сухих микробиологических питательных основ способом распыленна дает возможность перейти к новому аппаратурному оформлению процессов, отличающихся непрерывностью, высоким качеством продукта и экономической целесообразностью по сравнению с существующими методами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Оценка возможности интенсификации тепло-и массобменных процессов в распылительных сушильных установках при обезвоживании основ микробиологических питательных сред. Отчет о НИР / НИИМ МО РФ, ГНИИ «ИРЕА». Руководители В.А.Мартыненко, Н.Я.Чепуренков, 1994 г. — Арх. НИИМ МО РФ. — Инв. № 1667.

2. Волков МЛО., Чепуренков Н.Я. Особенности применения распылительной техники для обезвоживания основ питательных сред // Сборник научных докладов / НИИМ МО РФ. — Киров, 1993 г. — Научно-техническая библиотека НИИМ МО РФ. — Инв. № 1/2.

3. Хмелев С.Р., Волков М.Ю., Чепуренков Н.Я. и др. Использование ферментов поджелудочной железы в целях получения готовых форм питательных сред из нетрадиционного белкового сырья // Сборник материалов IV научно-практической конференции молодых ученых «Вопросы трансфузиологии и клинической медицины», 1994 г. / Кировский НИИ гематологии и переливания крови. — Киров, 1994.

4. Бсссарзбов A.M., Волков М.Ю., Малышев P.M., Чепуренков Н.Я. Моделирование процессов термообработки гидролизатов белкового сырья // Сборник материалов IV международной научной конференции «Методы кибернетики химико-техназошческих процессов»., 14-17 июня 1994 г. / Российский хймшго-техвологаческий университет им. Д.И.Менделеева. — М„ 1994.

5. Педовштедьнос решение о выдаче патента РФ N? 401418 от 9.05.94. Кормоваз добзвка для сельскохозяйственной птицы, Авг. кзобр. В.А.Марткненко. СЛЧХмеяев, М ¡О.Волкоа, ВЛШсшобив. — Заявл. 21.02Д994.

Б од>*&шаоваыных работах не содержат* s сведения, запрешешгме к открытому публикованию.