автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Ресурсосберегающий процесс мойки стеклотары для пищевых производств

ХАРКІВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ТЕХНОЛОГИ ТА ОРГАНІЗАЦІЇ ХАРЧУВАННЯ

5 МОЛЬСЬКА ВІКТОРІЯ АНАТОЛІЇВНА

1 ‘ УДК 663:683.56:66.087

РЕСУРСОЗБЕРІГАЮЧИЙ процес МИТТЯ СКЛОТАРИ для ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ

Спеціальність: 05.18.12 - процеси та апарати харчових виробництв

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Харків - 2000

, Дисертацією е рукопис

Робота виконана в Харківській державній академії технології та організації харчування Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник кандидат технічних наук, доцент

старший туковий співробітник ЗАГОРОДИШ Петро Павлович Український державний університет харчових технологій, професор кафедри інженерної графіки

кандидат технічних наук, доцент ПОГОЖИХ Микола Іванович,

Харківська державна академія технології та організації харчування, доцент кафедри енергетики та фізики

Провідна установа Одеська державна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України, м. Одеса, кафедра процесів і апаратів харчових виробництв

Захист відбудеться 28 квітня 2000 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.088.01 Харківської державної академії технології та організації харчування за адресою: 61051, м. Харків, вул. Клочківська, 333.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківської державної академії технології та організації харчування за адресою: 61051, м. Харків, вул. Клочківська, 333.

Автореферат розісланий “ “ _ Ж./ 2000 р.

ЛЮБАВІІІА Олена Олександрівна,

Харківська державна академія технології та організації харчування, доцент кафедри охорони праці та екології підприємств харчування

Офіційні опоненти: доктор технічних наук,

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Михайлов В.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність темн. Значна кількість харчових виробництв, таких як оііссршіе, пивобезалкогольнс, лікеро-горілчане та інші, розфасопують готову родукцію в скляну тару, яка використовується багаторазово. Неретельне миття клотари погано впливає на якість харчових продуктів, змішоюючи їхній смак та опршуючи мікробіологічні показники. Підприємства, що використовують клотару, для її підготовки витрачають велику кількість тепла, природної води, іиіочих засобів. Основним миючим засобом для миття склотари є розчин ідроокису натрію. У процесі миття на кожні ЗО пляшок витрачається 1 дм3 іийного розчину. При цьому 0,15 дм3 виноситься з пляшками, а 0,85 дм3 кидають у вигляді забруднених лужних стоків у каналізацію. Підприємство з еликою продуктивністю щодобово скидає у міську каналізацію до 500 кг 100 %-э гідроокису натрію. На споліскування пляшок таке підприємство витрачає 0м3/год. чистої води, до того ж уся вода безповоротно губиться — ібруднюється та скидається на очисні споруди. Згідно з правилами прийому гічних вод до міської каналізації pH стоку повинен бути в межах 6...9, оскільки ільний луг різко погіршує роботу біохімічних очисних споруд. Тому ідприємства змушені нейтралізовувати стоки, при цьому витрачається велика лькість кислоти. Або ж доводиться сильно розбавляти стоки умовно чистою одою, яка могла б ще використовуватися.

Таким чином, розробка ресурсозберігаючого процесу миття склотари, котрий ззволяє поліпшити якість миття, повернути у виробництво умовно чисту воду, даний мийний розчин та тепло, є актуальною.

Зв’язок роботи з науковммн програмами, планами, темами. Дисертаційна збота виконувалася відповідно до тематичних планів науково-дослідних робіт іфедри охорони праці та екології підприємств харчування Харківської державної садемії технології та організації харчування й пов’язана з держбюджет ною мою 12-97-98Б «Розробка технології та обладнання для нейтралізації лужних ічних вод» та госпрозрахунковою темою № 1-99Д «Розробка процесу іектродіалізного знесолювання води з підвищеною лужністю» (№ держ. :єстрації 0199 » 001698).

Мета і задачі дослідження. Мета досліджень дисертаційної роботи полягає в пробці способу ресурсозберігаючого миття склотари для харчових виробництв, ;ий дозволяє поліпшити якість миття, зберегти та повторно використати іксимально можливу кількість води, регенерувати та повернути у виробництво іесь луг.

Для досягнення зазначеної мети необхідно було вирішити такі асмопов’язані задачі:

вивчите фізико-хімічний склад відпрацьованого лужного розчину мийні машин та визначити основні види присутніх у ньому забруднень; обрати спосіб регенерації відпрацьованого мийного розчину; визначити раціональні технічні параметри та технічні характеристиі процесу вилучення суспендованих речовин із забрудненого лужного розчину;

дослідити процеси регенерації луїу з лужних розчинів мембранш електролізом і біполярним електродіалізом та визначити галузь їх застосування;

розробити апарат для здійснення процесу електромембранної регенераї лугу із забрудненого мийного розчину;

розробити комплексну установку ресурсозберігаючого миття склотари; провести комплекс заходів щодо впровадження результатів дослідів практику роботи виробництв, що використовують склотару.

Наукова новизна одержаних результатів.

Запропоновано та науково обґрунтовано спосіб електромембранн регенерації КаОН із забруднених лужних стоків харчових виробництв.

Проведено комплексну порівняльну характеристику процесів регенераї лугу біполярним електродіалізом та мембранним електролізом за енергетично ефективністю та кінетичною стабільністю, визначено можливість їх використані залежно від складу рідини, що підлягає обробці.

Отримано оптимальні співвідношення основних технічних параметр мембранного електролізу та біполярного електродіалізу, що забезпечукг найбільш ефективне проведення цих процесів. Розроблено математичну мод є.) розрахунку ефективності регенерації лугу в процесі електролізу, котру зручі використовувати в технологічній практиці.

Встановлено особливості фізико-хімічного складу відпрацьованого мийної розчину. Виявлено вплив фазово-дисперсного складу, в'язкості розчину -наявності поверхнево-активних речовин на ефективність проведені відстоювання і фільтрації забрудненого мийного розчину. Встановлеї раціональні параметри проведення процесу вилучення грубодисперсних домішс з відпрацьованого лужного розчину.

Практичне значення одержаних результатів полягає в: розробці методики визначення концентрації грубодисперсних домішок відпрацьованому лужному мийному розчині;

визначенні раціонального режиму фільтрації відпрацьованого мийної розчину крізь зернисту засипку;

розробці формули для розрахунків ефективності процесу мембранної електролізу;

визначенні раціонального режиму проведення процесу регенерації лугу відпрацьованого лужного мийного розчину мембранним електролізом;

визначенні раціонального режиму процесу регенерації лугу біполярним лектродіалізом з відпрацьованого розчину промивання катіонітових фільтрів;

розробці вертикального апарата для електромембранної регенерації лугу з ідпрацьованого мийного розчину;

розробці комплексної установки ресурсозберігаючого миття пляшок.

Реалізація результатів роботи. Проведено випробовування процесу лектромембранної регенерації лужного мийного розчину в умовах Харківського зводу шампанських вин (протокол № 1 випробувань стендової установки ембранної регенерації лужного мийного розчину від 28 січня 1997 р.) та Іелітопольського пивоварного заводу (протокол № 12/7 випробувань стендової становки регенерації лугу з відпрацьованого мийного розчину пляшкомийної ашини від 18 липня 1999 р.). Розроблено нормативну документацію на роведення процесу ресурсозберігаючого миття пляшок на Мелітопольському товарному заводі (експериментальний регламент виробництва та інструкцію з ссплуатації установки підготовки води для виробництва пива та споліскування ияшок). Робочі креслення апарата для регенерації лугу було передано арківському регіональному екологічному центру переробки промислових дходів для виготовлення апаратів на замовлення підприємств (акт передачі зеслень від 12 березня 1999 р.).

Особистий внесок здобувача. Здобувач брав безпосередню особисту участь розробці та експериментальному обґрунтуванні всіх ідей, що їх висловлено в іведених у авторефераті джерелах. Здобувач особисто розробив робочі зеслення елеісгрорегенератора лугу, комплексну установку ресурсозберігаючого иття пляшок, а також виконав основну частину роботи, яка полягала у ромисловій перевірці зазначених процесів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень було іслухано, обговорено та схвалено на таких конференціях, семінарах і нарадах:

- науково-практична конференція «Актуальні науково-методичні проблеми в дгоговці спеціалістів вищої кваліфікації для торгівлі та харчування», м. Харків, ?97;

- науково-практична конференція «Стан і проблеми розвитку торгівлі й ірчування в Україні», м. Харків, 1997;

- науково-практична конференція «Підприємства і цехи малої потужності для :рсробки сільськогосподарської сировини: ефективність і особливості )ганізації», м. Полтава, 1997;

- XII Український семінар з мембран та мембранних технологій, м.Клїв, 1998;

- міжнародна наукова конференція «Прогрессивні ресурсозберігаючі міології та їх економічне обґрунтування в підприємствах харчування, сономічні проблеми торгівлі», м. Харків, 1998;

- науково-технічні наради АТ «Пивзавод «Рогань», АТ «Харківський завод Шампанських вин», АТ «Мелітопольський пивзавод».

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 наукових праць, тому числі: статей у наукових фахових виданнях, що затверджені БАК України -

7, матеріалів і тез наукових конференцій — 2.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі всіуп п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел, що включає 2С найменувань, у тому числі 58 іноземних, і додатків. Роботу викладено на її сторінках, вона містить 37 рисунків, 14 таблиць і 7 додатків.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботі сформульовано мету та задачі досліджень, показано наукову новизну і практичну цінність роботи.

У першому розділі «Процеси розділення рідких середовищ у харчові промисловості» зазначається, що ретельність миття склотари значно впливає і якість готових харчових продуктів. Крім того, мийні автомати непродуктиви витрачають велику кількість чистої води та лугу, котрі безповоротно гублятьс. Наведено аналітичний огляд науково-технічної літератури, у котрому розглянуї основні способи розділення рідких середовищ, що використовуються в харчові промисловості (фільтрація, баро- та електромембранні процеси), а також граничі рівні вмісту домішок у суспензіях, котрі піддаються баро- та електромембранні обробці. Розглянуто конструкції електромембранних апаратів і метод виробництва та регенерації мембран. Проаналізовано існуючі способи регенерац та очистки відпрацьованих лужних розчинів. Визначено основні напрямк досліджень.

Другий розділ «Об’єкти і методи досліджень» містить характеристик об’єктів, матеріалів, методів досліджень та експериментального обладнанні Об’єктами досліджень були відпрацьований мийний розчин пляшкомийни машин, вода після споліскування пляшок та вода, котра подається черк централізовану систему господарсько-питного водопостачання, 7 виді фільтрувальних тканин та зернисті фільтрувальні матеріали (кварцевий пісок модельні розчини, іонообмінні мембрани МК-40 і МА-40 та біполярні мембран МБ-2, МБ-3 і АСЮІ-1, II вуглецевих сталей, хром та нікель. У робо' використано як загальновживані методи аналітичного визначення концентрац домішок у воді та стоках, так і оригінальні методики визначення кількос: домішок у розчинах та дослідження електромембранних процесів використанням лабораторного та стендового обладнання. Достовірнісі отриманих результатів оцінювали методами математичної статистики.

У третьому розділі «Дослідження процесу вилучення суспендованих речовин» наведено результати дослідження складу та кількості домішок у відпрацьованому мийному розчині та ополіскувальній воді, а також результати досліджень, спрямованих на попереднє вилучення грубодисперсннх домішок із забрудненого лужного розчину, котрий піддається електромембранній обробці.

У табл. 1 подано фізико-хімічні характеристики лужного мийного розчину та ополіскувальної води пляшкомийної машини.

Таблиця 1

Фізико-хімічні характеристики лужного мийного розчину та ополіскувальної води

Показник Мийний розчин Ополіскування (вода)

чистий відпрацьований попереднє остаточне

РН 10,0...12,0 10,0. ..12,0 9,0.. .10,2 7,8."..8,2

Загальна лужність, 170...300 170...300 12...18 6,8...8,0

мг-екв/дм3

Густина, кг/дм3 1,009 1,011 - -

В'язкість, мПа-с 1,039 1,058 - -

Вміст суспендова-

них речовин, мг/дм3 15 900 150...250 10...12

ХСК*, мгСУдм3 14,08 950 100 14

Температура, °С 70 70 50... 55 12...18

ХСК — хімічне споживання кисню (непрямий показник вмісту органічних

сполук у розчинах)

Седиментаційний аналіз фазово-дисперсного складу механічних домішок, іцо знаходяться у відпрацьованому мийному розчині, показав, що найкращим способом попередньої очистки є фільтрування. Найбільш доцільно як фільтрувальний матеріал використовувати кварцевий пісок.

У ході експерименту з фільтрації з’ясовано, що під час вилучення суспендованих часток з лужних стоків пляшкомийних машин раціонально шкористовувати швидку фільтрацію крізь одношарову (однорідну) срупнозернисту засипку. Після такої обробки концентрація суспендованих зечовин у фільтраті не перевищує 20 мг/дм3, розмір часток не більший за 5 мкм, цо задовольняє вихідні вимоги для електромембранних процесів. Визначено ехнічні характеристики процесу фільтрації, котрі забезпечують потрібну якість фільтрату: швидкість фільтрації — у межах 1...3 м/год.; висота засипки — 600 мм; ривалість фільтроциклу — 12 годин.

У четвертому розділі «Дослідження електромембранних процесів »егенерації відпрацьованого лужного мийного розчину» на підставі теоретичного

дослідження відомих електрохімічних процесів зроблено висновок про те, що дл рег енерації лужних розчинів можна використовувати електромембранні процесі котрі супроводжуються дисоціацією води — електроліз з катіонообмінної мембраною та електродіаліз з біполярною мембраною.

Вивчено анодну поведінку низки електропровідних матеріалів з електромембранної регенерації лугу. Виявлено, що вуглецева та нержавіюч сталь, нікель та нікельована сталь втрачають стійкість та починають руйнуватис при зниженні pH аноліту від 11,0 до 6,0...7,0, що відбувається у проце< регенерації лугу. За таких умов найбільш стійким з доступних анодних матеріалі є диоксид свинцю, що осідає на металеву підкладку. Як показали пропедеї дослідження, стійкими щодо окислювальної дії диоксиду свинцю виявилися стал 12Х18Н10Т, нікель та нікельована сталь СтЗ. Адгезію диоксидно-свинцевог покриття до металевої підкладки аноду раціонально збільшити попереднії елеюгротравленням основи до утворення глибокої виразкової корозі Запропоновано технологію отримати диоксидно-свинцевих анодів елекгролізері безпосередньо перед пуском установки на регенерацію лужног розчину. Корозійні випробування, що їх проведено на отриманих цим способої анодах, довели стійкість диоксидно-свинцевого покриття та відсутність сполу свинцю в регенерованому мийному розчині.

На наступному етапі досліджень у лабораторних умовах було визначені енергетичні характеристики електролізу з катіонообмінною мембраною т біполярного електродіалізу при регенерації лужних розчинів.

У процесі електролізу кількість регенерованого ШОН можна визначити з формулою

8цаОЛ ~ § Ма* ^>СОз' * 0 )

де 8наон ’8ш* ’^со,2- — кількість відповідних сполук, що переносяться за

одиницю часу, моль с'1.

Ефективність використання струму становить

л 1 На* +ІСО}- ~ ІОН-

в_ _ ^ (2)

де в — ефективність використання струму, %;

І • — загальна сила струму, А;

1 на* >^сог- Лон-----сила струму, який переноситься відповідними іонами, А.

Подальші математичні перетворення дозволили вивести залежність ;фективності використання струму від складу розчинів та режимів електролізу:

У формулі (3) коефіцієнти визначено за результатами експериментальних [осліджень. Похибки в розрахунках за формулою (3) становлять +0,7 %. іеличина ефективності використання струму під час регенерації ИаОН не алежить від складу аноліту (загальної лужності, ступеня бікарбонізації) та емператури розчинів (у межах 60...80 °С).

Результати визначення вольт-амперних характеристик процесу електролізу ужних розчинів (рис. 1) показують, що 6,0 В є оптимальним значенням напруги лектролізу, за якого забезпечується висока ефективність використання струму -5 % - при помірних енерговитратах. При цьому середня густина струму орівнює 120 А/м2.

Ефективність процесу біполярного електродіалізу досліджували, икористовуючи різні типи біполярних мембран. Результати визначення їлежності виходу за струмом Н*- та ОН'-іоніп від густини струму під час егенерації лугу (рис. 2), тобто результати визначення ефективності використання груму, показують, що максимальний вихід Н*- та ОН'-іонів, які виникають у езультаті дисоціації води на межі розподілу хатіоно- та аніонообмінних боків іполярної мембрани в ході процесу, спостерігався на мембрані МБ-2 та на кспериментальній мембрані АСКЛ-1, яку виготовлено в лабораторії екологічного онтролго води Харківської державної академії технології та організації арчування спільно з Харківським регіональним екологічним центром переробки ромислових відходів.

Для остаточної оцінки ефективності роботи мембран було вивчено їх вольт-чперці характеристики під час регенерації лугу з розчину карбонату натрію >ис. 3). З'ясовано, що для мембран МБ-3 та АСКЛ-1 оптимальною є напруга ,0В, що у 3...10 разів нижче, ніж напруга на мембранах МБ-1 та МБ-2. При цьому істина струму складає 60 А/м2, ефективність використання струму - 82 %.

С

0,1339 -С0}Г + 20,53 (0,067 -Сои. + 1)

0= 1

С0ІГ ■ (0,1339 + -^- (0.067 -Сон- +1)

(3)

в

Рис.1. Вольт-амперні характеристики електролітичної регенерації відпрацьованого мийного лужного розчину при концентрації електроліту, г-екв/дм3:1-0,1; 2-0,6; 3 - 0,8; 4 -1,0

Рис.2. Залежність виходу за струмом Н+- та ОН'-іонів від густини струму під час регенерації луїу з розчину карбонату натрію на різних типах біполярних мембран: 1 - МБ-3; 2 - АСКЛ-1; 3 - МБ-2

Рис.З.Вольт-амперна характеристика прн отриманні 0,4н ЫаОН з

0,4н Ка2СОз за допомогою двокамерного біполярного електродіалізатора з використанням різних мембран

Таким чином, можна стверджувати, що найбільш ефективне використанні електроенергії в процесі електродіалізної регенерації лугу досягається :

мембраною АСКЛ-1, при застосуванні якої одночасно забезпечується висока ефективність використання екруму - 82 % та найнижча напруга - 3,0 В. Енерговитрати на отримання 100 %-го ИаОН в процесі біполярного електродіалізу складають:

з мембраною АСКЛ-1 - 2,5 кВтгод./кг,

з мембраною МБ-1 - 33,0 кВттод./кг;

з мембраною МБ-2 - 25,6 кВттод./кг;

з мембраною МБ-3 - 3,4 кВттод./кг.

Енерговитрати на регенерацію лугу біполярним електродіалізом навіть менті, ніж за мембранного електролізу (при електролізі енерговитрати складають 3,2 кВтгод./кг).

Проте біполярні мембрани швидко пасивуються органічними сполуками аніонного характеру, що знижує електропровідність та ефективність використання струму. При цьому відбувається значне збільшення' лінійних розмірів та гідрофільності мембран. Тому біполярний електродіаліз доцільно використовувати для регенерації лугу з розчинів, що не містять мембраною ксичшіх органічних сполук, наприклад з відпрацьованого регенераційного розчину іонообмінних фільтрів. У разі регенерації мийного розчину, який забруднено великою кількістю органічних сполук, доцільно зикористовувати мембранний електроліз.

У п’ятому розділі «Розробка експериментальної установки ресурсозберігаючого миття» запропоновано принципову технологічну схему ресурсозберігаючого процесу миття склотари на пляшкомийних машинах (рис. 4), і також наведено методику розрахунку та добору технологічного обладнання для реалізації цього процесу.

Технологічний процес відбувається наступним чином. Вода зі збірного баку 2) насосом (3) перекачується крізь піщаний фільтр (4) і розділяється на два ютоки. Перший потік — 85...90 % води — через ультрафіолетову бактерицидну установку (5) для знезаражування надходить на форсунки лотка остаточного мюліскування (7) пляшкомийної машини (1). З лотка остаточного споліскування юда стікає у збірний бак (2), до якого надходить 10... 15 % свіжої води на сомпенсацію втрат.

Другий потік — 10...15 % води — після піщаного фільтру (4) спрямовується іа обробку в іонообмінний фільтр (6), де корегується pH води та відбувається її іом’якшеиня. Після цього вода через теплообмінник (13) надходить до іворотнього контуру другої (по ходу пляшок) ванни попереднього промивання 8). Надлишок води з ванни (8) стікає в першу (по ходу пляшок) ванну юпереднього промивання (9). Таким чином забезпечується зустрічний потік їдяшок та води для ополіскування і найбільш раціональне використання юм’якшеної води. Використання пом’якшеної та підкисленої води дозволить

Рис.4. Принципова схема установки ресурсозберігаючого миття склотари: 1-пляшкомийна машина; 2-збірний бак; 3-насос; 4-піщаний фільтр; 5-ультрафіолетова бактерицидна установка; б-іонообмінний фільтр; 7-лоток остаточного споліскування; 8-друга ванна попереднього промивання; 9-перша ванна попереднього промивання; 10-ванна луїу, 11-ванна замочування; 12-насоси; 13-теплообмінник; 14-збірішк лугу; 15-відстійник; 16-піщаний фільтр; 17-мембранний елекгролізер

>ащс змивати з пляшок залишковий луг і значно уповільнить утворення накипу і рухомих частинах і касетах машини. Циркуляція води у зворотньому контурі зрілої та другої ванни попереднього промивання забезпечується насосами (12).

З першої ванни попереднього промивання (9) 70 % води з температурою >°С через теплообмінник (13) подається у ванну замочування (11), звідки іреливається до каналізації, 30 % води з вашій (9) надходить у катодні камери гмбранного електролізера (17). Отриманий розчин КаОН концентрацією іиблизно 1,5 % спрямовується в збірник лугу (14), звідки насосом (3) подається ванну лугу (10). Забруднений розчин лугу з ванни (10) стікає у відстійник (15), ; змішується з відпрацьованим регенераційним розчином іонообмінного фільтру ). Відстояний змішаний розчин з відстойника (15) через піщаний фільтр (16) щходить у анодні камери мембранного електролізера (17). Тут відбувається ілучеїшя іонів №+ із забрудненого розчину до катодних камер електролізера. ри цьому pH брудного розчину у анодних камерах знижується до 6...7. цночасно відбувається насичення брудного відпрацьованого' розчину гементарним хлором, що виділяється на аноді. Цей хлор окислює органічні >мішки, що знижує концентрацію станніх приблизно на 20 %. Вільний від лугу частини органічних сполук розчин може бути злитий на біохімічні очисні ;оруди.

Запропонована технологія дозволяє зберігати до 95 % води, що витрачається і споліскування, та повернути у виробництво весь луг, який на сьогодні вдають до каналізації.

Мембранний елекгролізер — це біполярний апарат з елементами окамерного типу (рис. 5). Він мас у своєму складі робочі прокладки та тіонообмінні мембрани. У робочі прокладки (рис. 6), що виготовлені з іліпропілену завтовшки 10 мм, встановлюються катоди та аноди. Пакет иснутий твердими плитами. Після збирання та стискання апарат встановлюється вертикальне положення за допомогою шарнірної опори. Для запобігання юганові пакета донизу до плит прикріплюється поліпропіленовий ізолюючий ст та тверді швелери. Подача та виведення розчинів здійснюються за помогаю бокових штуцерів. Напруга живлення підводиться до крайніх катоду аноду.

Наведено результати стендових випробувань електролізера для регенерації гу з відпрацьованого мийного розчину шгашкомийних машин на двох шриємствах. На підставі результатів стендових випробувань розроблено робочі еслення електролізера та розраховано техніко-економічні показники ровадження установки.

Установку підготовки води для споліскування пляшок впроваджено на злітопольському пивзаводі. Основні техніко-економічні показники ровадженої установки підготовки води наведено у табл. 2.

Вода

Відпрацьований

розчин

А

~1

А-А

Вихід КаОН

Вихід

відпрацьованого

розчину

Рис.6.Робоча прокладка (ескіз):

1 - рамка; 2 - дистанції ний елемент; 3 - пер< мичка

Рис.5.Схематичне зображення елемента елекгролізера з катіонообмінною мембраною (вид зверху): 1-ізолюючі прокладки; 2-перегородки; 3-катод; 4-катодна камера;

5 -робоча прокладка катодної камери; 6-робоча прокладка анод- / ної камери; 7-іонообміна мембрана; 8-анодна камера; 9-анод;

10-штуцер введення розчинів;

11-штуцер виведення розчинів

Таблиця

Основні техніко-економічні показники установки підготовки води

Значення показника

Показник перед після

впровадженням впровадження

Витрати товарного 100 %-го лугу на

1000 пляш., кг 0,5 0,08*

Витрати води на 1000 пляш., м3:

свіжа 0,8 0,12

оборотна - 0,68

Витрати тепла, Гкал 0,024 0,0048

Продовження табл. 2

Показник Значення показника

перед впровадженням після впровадження

отужнісгь, кВт:

загальна 35 38

на регенерацію лугу - 1,5'

Н води:

попереднього промивання 11,2 6,0...7,0

остаточного споліскування 8,45 8,0

ігальпа твердість води, мг-екв/дм3:

попереднього промивання 0,5 од

остаточного споліскування 1,2 1,2

ількість суспендованих частинок,

г/дм3:

попереднього промивання 100 20

остаточного споліскування 20 1,5

грмін відшкодування вартості уста-

вки, років:

блоку регенерації лугу - 1,2

блоку очистки ополіску- - 0,3

вальної води

За умови використання елекгрорегенераціі лугу з відпрацьованого мийного >зчину

Робочі креслення електрорегенератора лугу передано Харківському ігіональному екологічному центру переробки промислових відходів для його іготовлення на замовлення підприємств.

ВИСНОВКИ

1. На основі аналізу літературних даних встановлено, що найбільш рспсктивними методами очистки та регенерації лугу є електромембранні юцеси. Впровадженню електромембранних процесів перешкоджує відсутність мбран та апаратів, а також досліджень процесів переробки технологічних редовищ і стоків мембранним шляхом.

2. Визначено фізико-хімічні властивості відпрацьованого лужного розчину та оліскувальної води ііляшкомийних машин, що встановлено на підприємствах :вобезалкогольної промисловості. Розроблено методику визначення нцентрації суспендованих часток та густини осаду. Доведено, що вилучення ханічних домішок відпрацьованого лужного мийного розчину можливо

провадити за допомогою фільтрації крізь піщану засипку без використання більш тонкої фільтрації.

3. Визначено енергетичні характеристики та ефективність використання струму у процесах електромембранної регенерації лужного мийного розчину. Виведено математичну залежність ефективності використання струму від густини струму та лужності католіту під час електролітичної регенерації лугу з відпрацьованого мийного розчину. Встановлено, що за мембранного електролізу з інертним (диоксидно-свинцевим) анодом оптимальне значення напруги на елементі складає 6,0 В, при цьому середня густина струму дорівнює 120 А/м2, а ефективність використання струму складає 85 %.

4. Встановлено, що біполярний електродіаліз найбільш ефективний при використанні експериментального зразка мембрани АСКЛ-1. При цьому оптимальна напруга на елементі складає 3,0 В, густина струму — 60 А/м2, ефективність використання струму — 82 %. Для регенерації реального мийного розчину, який забруднено значною кількістю органічних сполук, біполярний електродіаліз непридатний через швидку пасивацію мембран.

5. Встановлено можливість використання біполярного електродіалізу для отримання лужних розчинів зі стоків регенерації Иа+- та Н'-катіонітових фільтрів. Для регенерації лугу з відпрацьованих мийних розчинів, які сильно забруднено органічними сполуками, доцільно використовувати електроліз з катіонообмініюю мембраною.

6. Розроблено принципову схему установки ресурсозберігаючого миття склотари у харчовій промисловості, котра дозволяє повертати у виробництво луг і більшу частку (до 85 %) води та тепла.

7. Результати досліджень використано для розробки процесу та нестандартного апарату і комплексної установки ресурсозберігаючого миття пляшок. Процес регенерації лугу з відпрацьованого мийного розчину випробувано на Харківському заводі шампанських вин та Мелітопольському пивзаводі. На Мелітопольському пивзаводі впроваджено установку ресурсозберігаючої підготовки води для споліскування пляшок. Розроблено експериментальний регламент ресурсозберігаючого миття та інструкцію з експлуатації установки підготовки води для ополіскування пляшок.

8. Результати стендових випробувань процесу регенерації лугу з відпрацьованого мийного розчину в заводських умовах стали основою для розробки робочих креслень електрорегенератора лугу. Креслення передано Харківському регіональному екологічному центру переробки промислових відходів для виготовлення апарата на замовлення підприємств.

Список опублікованих праць за темою дисертації

І.Михайленко В.Г., Мольская В. А., Хоришко Ф.И. Исследование предотвращения пассивации и возможностей регенерации ионообменных

мембран // Актуальні науково-методичні проблеми в підготовці спеціалістів вищої кваліфікації для торгівлі та харчування: 36. наук, пр.- 4.1.- Харків: ХДАТОХ, 1997,-С. 237-240.

2.Черевко А.И., Любавина Е.А., Михайленко В.Г., Мольская ВА. Электротехнические характеристики процесса регенерации щелочи из щелочных растворов бутылкомоечных машин // Актуальні науково-методичні проблеми в підготовці спеціалістів вищої кваліфікації для торгівлі та харчування: 36. наук, пр.- 4.1.- Харків: ХДАТОХ, 1997.- С. 243-244.

З.Одарченко Н.С., Любавина Е.А., Михайленко В.Г., Мольская В.А. Коэффициент использования тока при регенерации щелочи из моющих растворов эугылкомоечных машин // Актуальні науково-методичні проблеми в підготовці ;пеціалістів вищої кваліфікації для торгівлі та харчування: 36. наук, пр.- Ч.1.-Харків: ХДАТОХ, 1997,- С. 270-271.

4.Мольська В.А., Любавіна О.О., Михайленко В.Г. Дослідження енергетичної ;фективності та стійкості іонообміних мембран за регенерації лужних миючих гозчинів біполярним електродіалізом // Прогресивні ресурсозберігаючі технології га їх економічна обґрунтованість у підприємствах харчування. Економічні іроблеми торгівлі: 36. наук, пр.- Ч.2.-Харків: ХДАТОХ, 1998.- С. 88-90.

5.Мольська ВА., Михайленко В.Г., Любавіна О.О. Фізико-хімічні основи глектромембранної регенерації лужних миючих розчинів // Прогресивні ресурсозберігаючі технології та їх економічна обґрунтованість у підприємствах сарчування. Економічні проблеми торгівлі: 36. наук, пр.- Ч.2.- Харків: ХДАТОХ, 1998.- С. 90-94.

6.Мольская В.А, Михайленко В.Г., Любавина Е.А Методики определения їлотности и количества грубодисперсных примесей, содержащихся в щелочных •токах предприятий пищевой промышленности // Прогресивні ресурсозберігаючі ехнології та їх економічна обґрунтованість у підприємствах харчування. Економічні проблеми торгівлі: 36. наук, пр.- Ч.2.- Харків: ХДАТОХ, 1998,- С. 94->7.

7.Мольская В.А, Любавина Е.А., Михайленко В.Г., Черевко А.И. Ісследование свойств отработанного моющего щелочного раствора >утылхомоечных машин // Вісник Харків. держ\ політехн. університету. Сер.: Сімія, хімічні технології та екологія: 36. наук, пр.- Вип. 39.- Харків: ХДПУ, 1999.150-52.

Б.Мольская В.А., Михайленко В.Г., Черевко А.И., Любавина Е.А Выбор шодиого материала для элекгромембранной регенерации щелочного моющего іаствора // Матеріали наук.-практич. конф. “Підприємства і цехи малої ютужності для переробки сільськогосподарської сировини: ефективність і •собливості організації”,- Полтава: УКООПСПІЛКА, ПКІ, 1998.- С. 239-243.

9.Мольська В.А., Михайленко В.Г., Черевко О.І., Любавіна О.О. ■'лектромембраіша очистка лужних стічних вод харчових підприємств// Тез. доп. іаук.-практ. конф. “Стан і проблеми розвитку торгівлі й харчування в Україні”.-

Харків: ХДАТОХ, 1997.- С. 97-98.

10.Элсктромембрашгая регенерация щелочных моющих стоков: Інфор листок /Е.А. Любавина, В.Г. Михайленко, Л.И. Черевко, В.А. Мольскі ХОРПНТЕІ,- Харків, 1996,- 2 с.

АНОТАЦІЯ

Мольська В.А. Ресурсозберігаючий процес миття склотари для харчов виробництв. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук спеціальністю 05.18.12 - процеси та апарати харчових виробництв,- Харківсь державна академія технології та організації харчування Міністерства освіти науки України, Харків, 2000.

Дисертацію присвячено питанням розробки ефективних способів мит склотари на харчових підприємствах. Досліджено процеси електромембраші регенерації лугу з відпрацьованого лужного розчину і процеси вилучені суспендованих речовин з лужних стоків харчових виробництв. Сконструйоваї вертикальний відкритий електролізер з катіонообмінними мембранам экспериментально обґрунтовано вибір технічних параметрів процесу фільтраї стоків, розроблено установку ресурсозберігаюго миття пляшок, яка дозвол поліпшити якість миття, економити воду і тепло, повертати у виробництво в© луг. Дослідно-промислову установку ресурсозберігаючої підготовки води д. миття пляшок впроваджено на Мелітопольському пивзаводі.

Ключові слова: ресурсозберігаючий процес миття склотари, відпрацьовані лужний розчин, електролізер,мембрани, фільтрація.

АННОТАЦИЯ

Мольская В .А. Ресурсосберегающий процесс мойки стеклотары для пищевь производств. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук г специальности 05.18.12 - процессы и аппараты пищевых производств. Харьковская государственная академия технологии и организации питан» Министерства образования и науки Украины, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена вопросам разработки эффективных способов мойк стеклотары, что включает улучшение качества мойки за счет снижет количества загрязняющих примесей в моющем растворе и в ополаскивающе воде, возвращение в производство максимально возможного количества воді тепла и моющих средств. На основании анализа информационно-техническо литературы сделан вывод о том, что наиболее перспективными методами очистк жидких сред и регенерации щелочей являются электромембранные процессь Однако широкому внедрению электромембранных процессов препятствую

тсутствие мембран и аппаратов, а также исследований процессов переработки схиологических сред и стоков мембранным путем. Все электромембранные роцессы требуют соблюдения особых параметров обрабатываемой жидкости. В вязи с этим исследованы и определены физико-химические свойства тработанного щелочною раствора и оиоласкивающей воды. Разработана [етодика определения концентрации взвешенных веществ и плотности осадка есопым методом, которую удобно применять для исследования щелочных астворов. Перед подачей отработанного моющего раствора на лектромембранную регенерацию необходимо извлечь взвешенные частицы ругшостыо более 5 мкм, при этом концентрация оставшихся в растворе |елкодисперсных взвесей не должна превышать 20 мг/дм3. Доказано, что рименение отстаивания и фильтрации через тканевые перегородки в качестве (егода извлечения грубодисперсных примесей из отработанного моющего аствора нецелесообразно. Установлено, что отделение механических примесей озможно проводить посредством скорой фильтрации на однослойной рубозернистой песчаной загрузке. При этом для достижения нормируемых арактеристик растворов, подвергающихся электромембранной обработке, не ребуется применение второй ступени тонкой очистки. Определены технические арамстры процесса фильтрования щелочных стоков бутылкомоечных машин, егенерация щелочи из отработанного раствора теоретически возможна Iембранным электролизом и биполярным электродиализом с катионообменной :ембраной. Для уменьшения стоимости щелочи, полученной мембранным лектролизом, разработана технологическая схема получения анодов с инертным окрытием непосредственно в электролизере перед запуском аппарата на егенерацию щелочи. В качестве инертного анода можно использовать сталь 2Х18Н10Т или сталь СтЗ, покрытую после подготовки поверхности толстым ),5...1,0 мм) слоем диоксида свинца. Определены энергетические характеристики эффективность использования тока в процессах электромембранной егенерации щелочного моющего раствора. Выведена математическая твисимость эффективности использования тока от плотности тока и щелочности атолита при электролитической регенерации щелочи из отработанного моющего аствора. Установлено, что при мембранном электролизе с инертным (двуокисно-винцовым) анодом оптимальное значение напряжения на элементе составляет ,0В, при этом средняя плотность тока равна 120 А/м2, а эффективность спользования тока - 85 %. Определены эффективность использования тока и нергетические характеристики процесса регенерации модельного моющего аствора биполярным электродиализом с различными мембранами. Установлено, то биполярный электродиализ наиболее эффективен при использовании ксперименталыюго образца мембраны АСКЛ-1, изготовленной в лаборатории кологического контроля воды Харьковской государственной академии зхнологии и организации питания совместно с Харьковским региональным кологическим центром переработки промышленных отходов. При этом

оп тимальное напряжение на элементе составило 3,0 В, плотность тока — 60 А/м' эффективность использования тока — 82 %. Однако для регенерации реальног моющего раствора, загрязненного большим количеством органических веществ биполярный электродиализ не пригоден из-за быстрой пассивации мембран Установлена возможность применения биполярного электродиализа д л получения щелочных растворов из регенерационных стоков Na+- и Н* катионитовых фильтров. Для регенерации щелочи из отработанного моющеп раствора, сильно загрязненного органическими веществами, целссообразш использовать электролиз с катионообменной мембраной. Результать исследования использованы для разработки ресурсосберегающего процесс! мойки стеклотары, нестандартного электромембранного регенератора щелочи i комплексной установки ресурсосберегающей мойки стеклотары в пищево! промышленности, которая позволяет возвращать в производство тепло, век щелочь и большую часть (до 85%) воды. Процесс регенерации щелочи и: отработанного моющего раствора испытан на Харьковском заводе шампански; вин и Мелитопольском пивзаводе. На Мелитопольском пивзаводе внедренг установка ресурсосберегающей подготовки воды для ополаскивания бутылок Расчет экономического эффекта от внедрения установки ресурсосберегающет подготовки воды для ополаскивания бутылок показал значительную экономик средств и короткий срок окупаемости данной установки. Разработат экспериментальный регламент ресурсосберегающей мойки и инструкция пс эксплуатации установки подготовки воды для ополаскивания бутылок Результаты стендовых испытаний процесса регенерации щелочи из отработанной: моющего раствора в заводских условиях явились основанием для разработки рабочих чертежей элекгрорегенератора щелочи. Чертежи переданы Харьковском) региональному экологическому центру переработки промышленных отходов для изготовления аппарата по заказам предприятий.

Ключевые слова: ресурсосберегающий процесс мойки стеклотары,

отработанный щелочной раствор, электролизер,мембраны, фильтрация.

ANOTATION

Molskaya V.A. Keeping the resources the process of washing of glass for the food industry. - Manuscript.

The thesis for a master of technical science degree by speciality 05.18.12 -processes and apparatus of food productions. Kharkov State Academy of Food Technology and Management, Kharkov, 2000.

The dissertation is devoted to work out of effective methods of washing glass on the food enterprises. Author investigated of processes of regeneration the alkali from a exhaust alkalis solution and of processes of extraction the particles from a alkalis flows of food industry. Author designed of vertical open electroliser of membranes exchange cations, experimental discovery of technical parameters of filtering process a flows,

elaborated a installation of keeping the resources of washing of glass that will make it possible to improve of quality washing, to economize water and heat, to return the whole of alkali in production. The installations of keeping the resources of water preparation for washing of bottles was introduce into Melitopolskyi brewery.

Key words: keeping the resources the proccss of washing of glass; exhaust alkalis solution; electroliser; membranes; filtering.

Підп. до друку 22. &2> . 2000 р. Формат 60x84 1/16. Папір газет.

Друк.офс. Обл.-ввд. 1.0. Ум. друк.арк.1,16. Ум.фарб. відб.1,16.

Тираж 100 прим. Замовл. № 69____________________________________________

ДОД ХДАТОХ, 61051, Харків-51, вул. Клочківська, 333