Совершенствование и моделирование процесса экстрагирования сахарозы при предварительной обработке свекловичной стружки структурообразующим веществом

Рыжков, Денис Владимирович

Процессы и аппараты пищевых производств

автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование и моделирование процесса экстрагирования сахарозы при предварительной обработке свекловичной стружки структурообразующим веществом

кандидата технических наук: Рыжков, Денис Владимирович
город: Краснодар
год: 2003
специальность ВАК РФ: 05.18.12

Диссертация по технологии продовольственных продуктов на тему «Совершенствование и моделирование процесса экстрагирования сахарозы при предварительной обработке свекловичной стружки структурообразующим веществом»

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование и моделирование процесса экстрагирования сахарозы при предварительной обработке свекловичной стружки структурообразующим веществом"

РЫЖКОВ Денис Владимирович

На правах рукописи

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ САХОРОЗЫ ПРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ СВЕКЛОВИЧНОЙ СТРУЖКИ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИМ ВЕЩЕСТВОМ

Специальности: 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств 05.18.05 - Технология сахара и сахаристых продуктов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар - 2003

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Константинов Евгений Николаевич; доктор технических наук, профессор Решетова Раиса Степановна.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шаззо Аслан Юсуфович; кандидат технических наук Орлова Нина Васильевна.

Ведущая организация: Краснодарский научно-исследовательский

институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится 11 ноября 2003 года в 1230 на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, Краснодар, ул. Московская, 2, корпус «А», конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан 11 октября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, /л-канд. техн. наук, доцент М.В. Жарко

15У/4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ*

Актуальность работы. В современных условиях постоянно усиливающейся конкуренции, как отечественной, так и зарубежной, необходима разработка ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих максимальное использование сырья и выпуск продукции высокого качества при максимальном снижении материальных и энергетических ресурсов.

Одним из путей достижения данных целей является разработка новых и усовершенствование существующих способов осуществления процесса экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки.

От эффективности работы диффузионного отделения во многом зависит выбор варианта проведения известково-углекислотной очистки сахаросодержащего раствора. Количество получаемого товарного сахара находится в непосредственной зависимости от степени извлечения сахарозы из сырья. Таким образом, получение диффузионного сока является одной из наиболее важных операций свеклосахарного производства.

В настоящее время на отечественных свеклосахарных заводах степень извлечения сахарозы из свекловичной стружки не достаточно высока. Это связано: во-первых, со снижением технологического качества перерабатываемой свеклы; во-вторых, с несовершенством существующего оборудования для проведения процесса экстракции; в-третьих, с недостаточным использованием физико-химических способов интенсификации процесса извлечения сахарозы; в-четвертых, с отсутствием надежной и легко осуществимой предварительной обработки стружки различными химическими реагентами с целью повышения эффективности экстракции и качества диффузионного сока. Это обуславливает необходимость совершенствования процесса экстракции сахарозы из свекловичной стружки. Эффективный способ решения этой задачи базируется на применении методов математического моделирования.

Учитывая, что исследованию процесса извлечения сахарозы из сахарной свеклы в последние годы не уделяется должного внимания, разработка эффективного способа экстракции, позволяющего не только максимально экстрагировать сахарозу из клетки свеклы, но и снизить переход несахаров в диффузионный сок, и создание математической модели этого процесса является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с федеральной НТП

' Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному консультанту доктору биологических наук, профессору КубГУ БАРЫЦ^^^Щ^^ ¡гздед^дйи выполнении раздела «Использование энергии электромагнитного ¥ШЛТ0ВК^ свекловичной стружки к процессу экстрагирования сахарозы»! С. Петербург

Минобразования РФ «Разработка теории фазового равновесия в системах «жидкость — капиллярно-пористое тело», типичных для пищевого возобновляемого сырья» (№ гос. регистрации 01200103156).

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы состоит в совершенствовании процесса экстрагирования сахарозы путем предварительной обработки свекловичной стружки структурообразующим веществом и низкочастотным модулированным электромагнитным полем, а также создании математической модели этого процесса.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- выбор высокоэффективного структурообразующего вещества для проведения обработки свекловичной стружки перед экстрагированием;

- определение оптимального расхода кальцийсодержащего реагента;

- изучение влияния продолжительности контактирования свекловичной стружки с выбранным структурообразующим веществом на качественные показатели получаемого диффузионного сока;

- определение оптимального места ввода реагента для проведения предварительной обработки стружки;

- изучение влияния низкочастотного модулированного электромагнитного поля при обработке свекловичной стружки на технологические показатели диффузионного сока;

- определение состава равновесных фаз и описание равновесия в системе «свекловичная стружка - экстрагент» на основе адсорбционной поровой модели;

- описание влияния массовой доли сахарозы на температуру кипения сахаро-содержащих растворов с использованием теории, основанной на групповом составе молекул раствора;

- идентификация адсорбционной поровой модели равновесия двухкомпо-нентной смеси «сахароза - растворитель» для системы «свекловичная стружка -экстрагент»;

- исследование кинетики процесса экстракции сахарозы из предварительно обработанной свекловичной стружки и определение коэффициентов внутреннего массообмена;

- разработка математической модели процесса противоточной экстракции сахарозы из предварительно обработанной свекловичной стружки;

- разработка технологической схемы и технологического режима усовершенствованного процесса экстракции сахарозы из предварительно обработанной свекловичной стружки и ее внедрение на свеклосахарных предприятиях отрасли.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- теоретически обоснована и практически подтверждена эффективность использования гипса в качестве реагента для проведения предварительной обработки свекловичной стружки, обеспечивающая повышение качества диффузионного сока и снижение энергетических затрат при последующей известково-углекислотной очистке;

- разработан и обоснован способ предварительной подготовки свекловичной стружки к экстракции, включающий обработку гипсом и модулированным низкочастотным электромагнитным полем;

- выявлены оптимальные режимы проведения предварительной обработки свекловичной стружки гипсом и низкочастотным модулированным электромагнитным полем перед экстракцией;

- установлено наличие обратного адсорбционного эффекта в равновесной системе «свекловичная стружка - экстрагент»;

- установлено, что обработка свекловичной стружки гипсом и электромагнитным полем не оказывает существенного влияния на кинетику массообмена при экстракции сахарозы и равновесие в системе «свекловичная стружка - экстрагент», обеспечивая незначительное повышение коэффициента внутреннего массообмена и равновесной концентрации сахарозы в экстрагенте;

- разработана математическая модель процесса противоточной экстракции с применением единого подхода для систем «свекловичная стружка - экстрагент» и «предварительно обработанная свекловичная стружка - экстрагент», учитывающая термодинамическое равновесие, массопередачу, продольное перемешивание фаз, а также явления отжима поровой жидкости из клеточного пространства стружки и контракции в уравнениях массопередачи и материальных балансов.

Практическая денность работы заключается в том, что:

- разработан способ проведения обработки свекловичной стружки гипсом и модулированным низкочастотным электромагнитным полем;

- уточнен технологический регламент работы наклонного шнекового экстрактора производительностью 2000 тонн свеклы в сутки;

- разработана технологическая схема получения диффузионного сока из предварительно обработанной гипсом и низкочастотным модулированным электромагнитным полем свекловичной стружки с последующей известково-углекислотной очисткой;

- ожидаемый экономический эффект от внедрения способа подготовки стружки к процессу экстракции при производительности свеклосахарного завода 4000 т/сутки составит 55619 - 92302 руб. на 1 т. переработанной сахарной свеклы в

ценах 2003г.

Практическая значимость и научная новизна работы подтверждена положительным решением ВНИИГПЭ о выдаче патента РФ на изобретение (№ 2002120681/13(021665) от 29.07.2002г «Способ получения диффузионного сока»).

Реализация результатов исследований. Способы получения диффузионного сока с применением предварительной обработки стружки гипсом и воздействием электромагнитным полем крайне низкочастотного и сверх низкочастотного диапазона подтвердили свою эффективность при проведении производственных испытаний на ЗАО "Ольховатский сахарный завод" (Воронежская область), ОАО "Динской сахарный завод" и ООО «Сахарный комбинат Тихорецкий» (Краснодарский край) и были рекомендованы к использованию на свеклосахарных заводах.

Апробання работы. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на ежегодных расширенных заседаниях кафедры технологии сахаристых продуктов им. М.И. Даишева КубГТУ (1999-2002гг.), на Второй региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2001г.), на Третьей региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2002г.), на Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России» (Уфа, 2002г.), Всероссийском семинаре «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2002г.), на Международной научно-практической конференции «Научные основы и практическая реализация технологии получения и применения натуральных струк-турообразователей» (Краснодар, 2002г.), на заочной Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы математики и естествознания» (Нижний Новгород, 2002г.), на Международной научно-практической конференции «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств» (Краснодар, 2002г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ: из них 4 статьи, 8 материалов по докладам на конференциях и 1 положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературных источников (176 наименований) и 6 приложений. Работа изложена на 183 страницах, содержит 30 рисунков и 22 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, голо-

жены цель и задачи исследований, научная новизна, а также практическая значимость.

В первой главе приведен анализ имеющихся в литературе данных о механизме и основных закономерностях процесса экстрагирования сахарозы с точки зрения влияния на его эффективность методов подготовки свекловичной стружки, проанализированы некоторые аспекты теоретических основ экстрагирования сахарозы, дан краткий обзор направлений интенсификации процесса как при подготовке стружки, так и в самом экстракторе. Особое внимание уделено физико-химическим методам подготовки экстрагента и обработки свекловичной стружки.

Вторая глава посвящена исследованию основных закономерностей экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки при обработке ее капьцийсодержа-щим реагентом - гипсом и частотно-модулированным (ЧМ) электромагнитным полем (ЭМП) крайне низкочастотного (КНЧ) диапазона.

Сочетание извлечения сахарозы и частичного осаждения несахаров в виде малорастворимых соединений на первом этапе технологической схемы - экстрагировании сахарозы из свекловичной стружки позволит существенно повысить эффективность диффузионного процесса: увеличить время активной диффузии, сни-, зить переход несахаров свекловичной ткани в экстрагент, повысить чистоту диффузионного сока и сократить расход питательной воды на диффузию.

Важным элементом подготовки свекловичной стружки к экстракции следует считать ее обработку реагентами, которые бы переводили основной компонент клеточной стенки - пектин в нерастворимое состояние непосредственно перед поступлением в диффузионный аппарат, не изменяли рН питательной воды, повышали прочность свекловичной ткани во время экстракции, не разлагали сахарозу, не коррозировали металл и полностью удалялись в процессе очистки сока. Такими реагентами могут быть кальцийсодержащие химические соединения.

С целью выявления наиболее эффективного кальцийсодержащего реагента использовали следующие кальциевые соли: гидрокарбонат кальция (вариант 1), двойной неаммонизированный суперфосфат (вариант 2) и сульфат кальция (гипс) -(вариант 3). В качестве контроля использовали свекловичную стружку без предварительной обработки (вариант 4). Средние результаты серий исследования представлены в таблице 1. Сок, полученный из предварительно обработанной гипсом свекловичной стружки, не только имеет более высокую чистоту, но и содержит меньшее количество ВМС. Это объясняется тем, что в растворе содержится достаточное количество ионов Са2+, способных связывать высокомолекулярные соединения и не допускать их переход в диффузионный сок.

Так как степень воздействия на несахара клеточного сока, в частности на

пектиновые вещества и белки, зависит от концентрации ионов-осадителей Са2+ и времени контактирования, определены оптимальные расход гипса для предварительной подготовки стружки перед экстракцией и продолжительность контактирования ионов-осадителей Са2+ с ионами несахаров.

Таблица 1 - Влияние различных реагентов при предварительной обработке стружки на

показатели качества диффузионного сока

* о я 2 Вариант обработки стружки Показатели качества диффузионного сока

и Я U 1 рН Сх, % СВ, % Нсх, % ВКД,%к массе СВ Ч,% ДЧ, %

1 6,55 15,10 17,60 2,50 4,5 85,80 3,61

2 1 6,70 14,70 17,70 3,00 5,9 83,05 1,26

3 6,55 15,05 17,35 2,30 3,4 86,74 1,99

Ср. 6,60 14,95 17,55 2,60 4,6 85,20 2,29

1 6,65 14,80 17,45 2,65 7,1 84,81 2,63

2 2 6,70 14,50 17,40 2,90 8,3 83,33 1,54

3 6,60 14,80 17,20 2,40 5,0 86,05 1,30

Ср. 6,65 14,70 17,35 2,65 6,8 84,73 1,82

1 6,40 15,15 17,55 2,40 3,8 86,32 4,14

2 3 6,55 14,95 17,70 2,75 4,5 84,46 2,67

3 6,50 15,20 17,40 2,20 3,4 87,36 2,61

Ср. 6,48 15,10 17,55 2,45 3,9 86,05 3,14

1 6,70 14,30 17,40 3,10 7,8 82,18 -

2 4 6,65 14,15 17,30 3,15 9,3 81,79 -

3 6,70 14,45 17,05 2,60 6,9 84,75 -

Ср. 6,68 14,30 17,25 2,95 8,0 82,91 -

Свекловичную стружку перед экстрагированием обрабатывали разным ко-

личеством гипса: 0,01%, 0,05%, 0,1% и 0,3% к массе стружки. Экспериментальные данные показывают, что при расходе гипса 0,05% к массе стружки, получается диффузионный сок с лучшим технологическим качеством: чистота выше контроля на 2,7%, содержание ВКД ниже на 3,85% по сравнению с контролем (рисунок 1 и 2). Диффузионный сок, полученный без предварительной обработке стружки гипсом (контроль), содержал 2,25% несахаров, 6,8% ВКД к массе СВ и имел чистоту 86,45%.

Продолжительность контакта в экспериментах, проведенных нами в лабораторных условиях, варьировалась в пределах 0,25 - 3 мин. В качестве контрольного образца использовался диффузионный сок, полученный из стружки, не подвергавшейся обработке гипсом: чистота 85,90%, содержание несахаров 2,20%, ВКД 8,2% по массе СВ. Полученные данные приведены на рисунках 3 и 4.

Для получения высокого качества диффузионного сока достаточно 1 мин контактирования гипса с компонентами клеточной ткани. Увеличение времени

контакта существенных изменений в качественные показатели сока не вносит.

14,25

0.00 0,0} 0,10 0.15 0,20 0.25 0.30

Расход гипса. % к кассе стр

-о- Содержание сахарозы. % к массе стр -♦-Соаераашие сухих веществ. %х массе стр

Рисунок 1 - Влияние расхода гипса на содержание сухих веществ и сахарозы в диффузионном соке

17,25 6*

17,00 1 9 м

е Ч м

16,75 & 1 м

| 1 «

16.50 1 а 3.«

3 V

16,25 2*

0,00 о/а 0,10 0,15 0,20 0125 0,30 Ржзодс п*1са, % к маме стр.

-о- Соаериатс ВКД. Ч к маа* СВ

Чистое даф^уюеае а*^ % г шесе ар.

Рисунок 2 - Влияние расхода гипса на содержание ВКД и чистоту диффузионного сока

13,25

16.50 V

16,33 Е &

16,17 ж а

16,00 >. |

»5.5

15.83 1 3

15.67 ! V

15,50 У

О 0,5 1 и 2 2,5 3 Время конпкп стружки с гипсом, мин

-о-Садержаиие сахароз, к массе стр. -•-Содерасание сухих аешеств, 94 к массе стр.

Рисунок 3 - Влияние времени контакта стружки с гипсом на содержание сухих веществ и сахарозы в диффузионном соке

-О- Сорфавоие ВКД Ч к маав СВ

Чктша АнфЬзнаанхо «на, Ч к косее пр

Рисунок 4 - Влияние времени контакта стружки с гипсом на содержание ВКД и чистоту диффузионного сока

В лабораторных условиях были проведены исследования качества диффузионного сока, полученного при различных способах обработки стружки гипсом: подача гипса в питательную воду; экстрагирование непосредственно после обработки стружки гипсом; экстрагирование после обработки стружки гипсом и их контактирования в течение 1 мин; по типовому способу проведения экстракции (рисунок 5).

Лучшие качественные показатели имеет диффузионный сок, полученный при экстрагировании из свекловичной стружки, обработанной гипсом в течение I мин. Чистота диффузионного сока, полученного при такой обработке, выше контроля на 2,34%.

Известно, что при обработке свекловичной стружки частотно-модулированным (ЧМ) электромагнитным полем (ЭМП^ крайне низкочастотного (КНЧ) диапазона повышается качество диффузионного сока. Нами изучалось влияния этого поля на процесс экстракции сахарозы и качество диффузионного сока после предварительной обработки свекловичной стружки гипсом.

Ж «т

2 и-1 е ^ 81

14,65

Н85 15,05

Ц35

12 3 4

контакта стдаки с плодли!

О Чялога диффузионного а*а,%к «систр. □ Одержат Сахаров, к массе стр

Рисунок 5 - Влияние места ввода гипса на чистоту и содержание сахарозы в диффузионном соке:

1 - подача гипса в питательную воду; 2 - экстракция непосредственно после обработки стружки гипсом; 3 - экстракция после 1 мин контакта стружки с гипсом; 4 - контроль, без обработки стружки гипсом).

О 1 5 8 11 15 18 2! 25 31 35 38 41 45 Модулирующая частота, Гц

□обработка ЧМ ЭМП ■ обработка гипсом и ЧМ ЭМП

Рисунок б - Влияние модулирующей частоты ЧМ ЭМП на чистоту диффузионного сока

При проведении экспериментов полученную свекловичную стружку делили на две части: одну обрабатывали ЧМ ЭМП, частота которого находилась в диапазоне 1 - 45 Гц с величиной магнитной индукции 6,0 мТл в течение 40 мин, вторую обрабатывали гипсом перед воздействием ЧМ ЭМП тех же параметров. Из обработанной стружки получали диффузионный сок, в котором определялись содержание сахарозы, сухих веществ и чистота (рисунок 6).

Наиболее эффективно воздействие ЧМ ЭМП на частотах 18 Гц, 25 Гц и 38 Гц. Максимальный прирост чистоты диффузионного сока соответствует частоте 18 Гц, при этом чистота диффузионного сока, по сравнению с контрольным образцом, увеличивается на 3,42% при воздействии ЧМ ЭМП.

Определено влияния времени обработки свекловичной стружки ЧМ ЭМП на качество диффузионного сока. Результаты представлены на рисунке 7.

Наибольший прирост чистота, по сравнению с контрольным образцом (3,62%), наблюдается при времени обработки 60 мин.

Получена зависимость содержания ионов кальция в диффузионном соке, полученном из свекловичной стружки без предварительной обработки гипсом и с таковой обработкой от модулирующей частоты ЧМ ЭМП. Результаты исследований представлены на рисунке 8.

10 20 30 40 50 60 Прашшюлспьносп вошйсппа, мин

□ обрабапа ЧМ ЭМП ■ обработка гипхм и "М ЭМП

Рисунок 7 - Зависимость чистоты диффузионного сока от продолжительности воздействия ЧМ ЭМП

Минимальная " концентрация ионов кальция в обоих вариантах наблюдается при модулирующей частоте 18,0 Гц, что соответствует и возрастанию чистоты диффузионного сока (рисунок 6). Однако, в случае предварительной обработки свекловичной стружки гипсом, содержание солей кальция в диффузионном соке значительно ниже. Это может быть связано как с изменением активности самого иона Са2+, так и с изменением активности дру-

гих реагентов, что подтверждает предположение об участии ионов кальция в реакциях образования комплексных соединений в тканях свекловичной стружки.

0,1160

§ .? 0,1150

Я с

§ 2 0,1145 § П

1 I 0,1140

| | 0,1135

I 33 <о ЬС °

2 3 4 5 6 7 8 9 10 II 12 13 14'15 16 17 18 19 Модулирующая частота, Гц

-обработка ЧМ ЭМП

-обработка гипсом и ЧМ ЭМП

Рисунок 8 - Зависимость концентрации ионов кальция в диффузионном соке от модулирующей частоты при воздействии ЧМ ЭМП на необработанную и обработанную гипсом стружку

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что воздействие на предварительно обработанную гипсом свекловичную стружку частотно-модулированным электромагнитным полем (ЧМ ЭМП) с частотой 18 Гц, магнитной индукцией 6,0 мТл и временем воздействия 60 мин позволяет получать диффузионный сок с высокими качественными показателями.

Частотно-модулированное (ЧМ) электромагнитное поле (ЭМП) характеризуются меньшей проникающей способностью по сравнению с смодулированным ЭМП КНЧ диапазона, поэтому позволяет снизить до минимума нежелательное воздействие на персонал и окружающую природную среду.

В третьей главе разработана математическая модель противоточной экстракции сахарозы из свекловичной стружки, учитывающая две особенности процесса: во-первых, неэквиобьемный перенос поровой жидкости (клеточного сока) из клеточного пространства стружки в наружную жидкость (диффузионный сок) за счет явления отжима; во-вторых, сокращение суммарного объема жидкой фазы при смешивании высококонцентрированного раствора сахарозы со слабоконцентрированным за счет явления контракции.

При извлечении сахарозы одновременно с диффузией происходит отжим поровой жидкости из клеточного пространства стружки. При сжатии стружки перовая жидкость частично переходит в состав эксграгента за счет механического вытеснения шнеками экстрактора из вакуолей. В результате появляется конвективный поток вещества, а расход поровой и наружной жидкости вдоль экстрактора изменяется.

Диффузионный и конвективный поток вещества ^конд характеризуются выражениями:

с(У.

где £>- коэффициент массопроводности (диффузии); У^- концентрация вещества в

поровой жидкости; т - скорость конвективного потока.

В отличие от общепринятого уравнения нестационарной молекулярной диффузии, в случае экстрагирования из свекловичной стружки имеем: дУ, ( ч

• (2)

Если количество отжатой поровой жидкости равно Ь&п, то:

дс„ (3)

(О--—

где Г - поверхность массообмена, м2.

Уравнение (2) в некотором сечении экстрактора дает:

^ = (4)

где У*- равновесная концентрация сахарозы в поровой жидкости, соответствую-

щая концентрации сахарозы в наружной жидкости Хл, кг/м3; У1 - концен

трация сахарозы в поровой жидкости, кг/м . После интегрирования уравнения (4) имеем:

Или:

г ( * \ г М = |а:-[У1 -УЛЙРЧ ¡а-У ■<№

Л ^ ' п

М = К-Г-ДУ, +Ав -У, 1 ср п \ср

(5)

(6)

В уравнении (6) величина Дб^У^ - конвективная составляющая, обусловленная суммарным поперечным потоком Д.

Установлено, что в случае экстракции сахарозы из-за явления контракции объем поровой жидкости Дб^, покидающей твердую фазу за счет отжима, не равен

приращению объема наружной жидкости.

Для учета явления контракции рассмотрим бесконечно малый участок поверхности экстрактора ¡¡Р и находящийся в нем материал (рисунок 9). Под действием частичного отжима в поступившую наружную жидкость переходит

часть поровой жидкости в количестве <Юп.

В случае, когда плотность поровой жидкости р не равна

плотности наружной жидкости р^, количество поровой жидко-

сти перешедшее из элемента поверхности Л7 в наружную жидкость, не равно приращению количества наружной жидкости

Запишем материальный баланс по массе для наружной жидкости:

в -<Ю п п

(¡К

Р *сЮп п "

в +<Л? н н

р +йр н н

Рисунок 9 - Схема перехода поровой жидкости в наружную жидкость

в • р р =(аы+(Юн)-\

н 'н п у н ") др ^

(7)

Раскрывая скобки и пренебрегая величинами высшего порядка малости, по-

еле преобразования получим:

г дрн иг

Рн Ри

(8)

Так как сЮ^«, можно пренебречь изменением концентрации при дри

смешении ——-Л*". Результаты расчетов экстрактора показали, что изменение дР

объема наружной жидкости за счет контракции в ячейке полного перемешивания

ожно опре;

Авн . с достаточной точностью можно определять из соотношения:

(9)

Н,1

где р^ ., р^ - плотность поровой жидкости, покидающей стружку и плотность наружной жидкости, переходящей в экстрагент в г-ой ячейке полного перемешивания, соответственно, кг/м3. Для описания равновесных зависимостей массовой доли сахарозы в поровой

жидкости У* от массовой доли сахарозы в наружной жидкости Х^ применена по-

ровая адсорбционная модель равновесия «капиллярно-пористое тело - жидкость».

Исследование равновесия (рисунок 14) показало, что в системе «свекловичная стружка - экстрагент» массовая доля сахарозы в равновесной поровой жидкости меньше, чем массовая доля сахарозы в наружном растворе (У* <Х^).

Для обработки экспериментальных данных использована теория, основанная на групповом составе молекул раствора, согласно которой взаимодействие молекул происходит по поверхности и молекула сахарозы имеет более высокую поверхность, чем молекула растворителя - воды.

В математической модели процесса экстрагирования использована ячеечная модель экстрактора. В /-ой ячейке полного перемешивания (рисунок 10) в результате отжима стружки перейдет Д(?л. поровой жидкости:

ДО-

1-1 / 1 + 1

У" 1

у Л 1 1 1 1 гк 1 1 г" г * ♦ V' а" и1»М 1 с,* ,

А.»,« Г* Xя 1и,' 1>М X*

до .=—£ ».' N

(10)

Рисунок 10 - Схема /-ой ячейки полного перемешивания противоточного экстрактора

где N - количество ячеек полного перемешивания, шт.;

Д(?л - изменение порового объема в экстракторе.

Из-за неточности в определении поверхности массообмена ^, которая зависит от распределения размеров стружки, использован условный коэффициент мас-сопередачи К ., отнесенный к единице массы стружки т .

А 5

Тогда уравнение массопередачи (6) принимает вид:

М.-К .-т. ■ ДУ. . + Лв .-У. . (11)

I А I 1ср,1 п,г 1 ср,г 4

где т. - масса стружки, находящейся в одной ячейке: т. = от^ /ЛГ, кг;

Для ячейки полного перемешивания в первом приближении принимается:

ду = 4 __> _

\ср,г 1

Ц Ц (12)

где У».,У*. - концентрация сахарозы в поровой жидкости, поступающей и покидающей ячейку, соответственно, кг/м3; У*. - равновесная концен-

трация сахарозы в поровой жидкости, соответствующая концентрации сахарозы в наружной жидкости в ячейке, кг/м3.

Величины б" . иб"., а также в" . и б*. связаны между собой:

П,1 П,1 Н,1 М,1 '

Он.=вк. + Ш . ви ,=вк.-Ав . (13)

Концентрация сахарозы в наружной жидкости Х.к., покидающей /-ую ячей-

ку полного перемешивания, определена из материального баланса с учетом эффекта смешения:

х?.-он.+ан.-у"=ск о*.-у*. • (14)

1,1 И,/ П,1 1,/ Н,1 1,1 и,/ 1,» '

Основой для определения коэффициента массопередачи от свекловичной стружки в экстрагент являются экспериментальные данные по кинетике и равновесию в системах «свекловичная стружка - экстрагент» и «предварительно обработанная свекловичная стружка - экстрагент», представленные на рисунках 11 и 12.

Существенное изменение концентрации сахарозы в поровой и наружной жидкостях происходит в первые 30 мин, затем скорость извлечения приближается к нулю. Обработка свекловичной стружки гипсом и ЧМ ЭМП КНЧ диапазона существенных изменений в ход процесса не вносит. *

Кривые равновесия расположены ниже диагонали, характеризующей равенство равновесных концентраций в фазах. Массовая доля сахарозы в поровой жидкости меньше, чем в наружной, что свидетельствует о наличии обратного адсорбци-

онного эффекта: преимущественной адсорбции не сахарозы, а воды. Следовательно, энергия взаимодействия стружки с молекулами воды больше, чем энергия взаимодействия материала с молекулами сахарозы.

3 *

X « 21

11 и с

1 /

! /

и 1 1

— 1 —1— 1 1

О Ю 20 30 40 50 60 Ж Я) 90 100 110 120 Г^хдагоктиыссгьфэигсса, ми. —•—■шгааятшотовка —•— грешвгаемаяпоштовка

Рисунок 11 - Кинетические кривые процесса экстракции сахарозы из свекловичной стружки

0123456789 Равновесная концентрация сахарозы в наружной жидкости, % —К—■ типовая подготовка —в— предлагаемая подготовка

Рисунок 12 - Равновесные кривые процесса экстракции сахарозы из свекловичной стружки

Для определения параметра Т\2 поровой адсорбционной модели экспериментально исследована зависимость температуры кипения сахаросодержащих водных растворов от массовой доли сахарозы в них, представленная на рисунке 13. По ним найдено оптимальное значение параметра г^2=167.

Значения параметров

г и а для каждой системы а

найдены методом покоординатного спуска Зейделя-Гаусса.

Для системы «свекловичная стружка - экстрагент» гд=50,3, а=0,276; для системы «предварительно подготовленная свекловичная стружка - экстрагент» г =75,4, а=0,316.

0 2 4 6 I 10 12 14 16 II 20 Кмшэпраиия сахаряы в распора %

Рисунок 13 - Зависимость температуры кипения сахаросодержащих водных растворов от концентрации сахарозы

Экспериментальные данные, представленные на рисунке 12 и 13, послужили основой для идентификации поровой адсорбционной модели равновесия для систем

«свекловичная стружка - экстрагент» и «предварительно обработанная свекловичная стружка - экстрагент».

Результаты определения условного коэффициента массопередачи КА для систем «свекловичная стружка - экстрагент» и «предварительно обработанная стружка - экстрагент» представлены на рисунке 14.

В регулярном режиме: для системы «предварительно обработанная свекловичная стружка - экстрагент» /С<=1,76-10"6 м3/кг с; для системы «свекловичная стружка -экстрагент» А"/=1,72-10"6 м3/кг-с.

Идентификация разработанной математической модели процесса экстракции сахарозы проводилась с использованием производственных данных, полученных для наклонного шне-

I X 3.5Е-06 т-

8- с 3,0Е-0б ■

в» аг н 2.5Е-06 -

•> ?г

5 2.0Е-06 - -

¡3 1.5Е-06 -

0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 Продолжительность экстрагирования, мин

Ка при предлагаемой подготовке — ^Ка яри ятовой подготовке

Рисунок 14 - Динамика изменения условного коэффициента массопередачи Кл

кового экстрактора А1-ПД2-20, установленного на «Сахарном комбинате Тихорецкий». Длина экстрактора равна 14,9 м. Для определения количества ячеек полного перемешивания экстрактора проведен численный эксперимент по разработанной математической модели процесса противоточной экстракции. Расчет показал, что анализируемый экстрактор отвечает 19 ячейкам полного перемешивания.

Полученные в результате численного эксперимента значения концентраций сахарозы и расходов диффузионного сока и необработанной свекловичной стружки на входе и выходе экстрактора совпадают с данными, полученными при эксплуатации экстрактора во время переработки сахарной свеклы, необработанной гипсом и ЧМ ЭМП КНЧ диапазона.

В четвертой главе представлены результаты численного эксперимента по математической модели процесса противоточной экстракции сахарозы из предварительно обработанной гипсом и ЧМ ЭМП КНЧ диапазона свекловичной стружки. Установлена зависимость содержания сахарозы в жоме от расхода диффузионного сока при обработке стружки гипсом и ЧМ ЭМП и без таковой. Результаты расчета представлены на рисунке 15. Определены основные технологические параметры процесса противоточной экстракции.

Полученные данные позволяют сделать следующие выводы: - при экстрагировании сахарозы из прошедшей обработку гипсом и ЧМ

ЭМП свекловичной стружки, при той же откачке диффузионного сока 128% возможно получение более низкого содержания сахарозы в жоме - 0,154% к массе свеклы и дополнительно повысить концентрацию сахарозы в диффузионном соке;

- при остаточной концентрации сахарозы в жоме 0,213% возможно или уменьшение длины экстрактора на 15%, или снижение расхода питательной воды для уменьшения откачки диффузионного сока со 128% до 119%.

Расход диффузионного сока, % а предлагаемая подготовка —ш— типовая подготовка Рисунок 15 - Влияние расхода диффузионного сока на концентрацию сахарозы в жоме:

Получение диффузионного сока более высокого качества при обработке стружки структурообразующим веществом и частотно-модулированным электромагнитным полем, а также повышение эффективности известково-углекислотной очистки при использовании глубокого пересатурирования дефекованного сока дает основание предполагать, что их совместное действие позволит не только повысить эффект очистки, но и сократить расход извести и количество операций известково-углекислотной очистки.

В сезон переработки урожая 2002 года на ООО «Сахарный комбинат Тихорецкий» (Краснодарский край) отрабатывался режим обработки гипсом и частотно-модулированным ЭМП КНЧ диапазона свекловичной стружки и диффузионного сока с целью выявления эффективных физических параметров воздействия гипсом и электромагнитным полем, а также приема глубокого пересатурирования на эффективность известково-углекислотной очистки.

Исследования проводились по двум вариантам в соответствии со следующей ниже методикой. Вариант 1 предусматривал: получение диффузионного сока из свекловичной стружки, обработанной гипсом (0,05% в течение 1 мин) и ЧМ ЭМП (частота 18 Гп, магнитная индукция 6 мТл, длительность обработки 60 мин); предварительную и основную дефекацию в холодно - горячем режиме; частичную карбонизацию дефекованного сока; глубокое пересатурирование 3-х кратного количества сока после мгновенной сатурации и смешивание его с частично карбонизированным в соотношении 1:3; сатурирование до оптимального рН для сока II сатурации; подогрев до 90°С и фильтрация. Вторая ступень сатурации была исключена. В период исследований на преддефекацию полностью исключили возврат сока I сатурации, возвращали лишь суспензию осадка II сатурации. Расход извести на преддефекацию составлял 0,25 - 0,3% СаО, на основную дефекацию 1,4 - 1,6% СаО по массе свеклы.

Вариант 2 предусматривал: получение диффузионного сока из стружки, прошедшей предварительную обработку только ЧМ ЭМП и очистку, аналогично варианту 1. Средние результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Показатели качества очищенного сока с использованием обработки свекловичной стружки гипсом и электромагнитной обработки при получении диффузионного сока и глубокого пересатурирования при его очистке _

Наименование показателей Варианты очистки

1 2

Диффузионный сок:

Чистота, % 86,70 88,67

ПреддефекованнЫй сок:

Щелочность м 0, % СаО 0,43 0,43

Щелочность ф.ф, % СаО 0,14 0,14

РН 10,8 • 10,8

Дефекованный сок:

Щелочность „ 0, % СаО 1,43 1,43

Щелочность ф ф, % СаО 1,15 1,15

Карбонизированный сок:

Щелочность ф ф, % СаО - 0,85

Глубоко пересатурированный сок:

рН - 7,4

Сок 1 сатурации

Щелочность фф, СаО 0,15 0,05

РН 11,2 9,6

Бб, см/мин 4,2 9,0

Сок П сатурации (очищенный сок):

Чистота, % 88,61 92,06

Са-соли, % на 100 СВ 0,45 0,16

Редуцирующие сахара, % на 100 СВ 0,19 0,15

Цветность, усл.ед. 11,5 10,8

Полученные данные подтверждают эффективность использования предварительной обработки свекловичной стружки гипсом и ЧМ ЭМП КНЧ диапазона.

На основании проведенных исследований разработана технологическая схема, представленная на рисунке 16.

Способ получения диффузионного сока с использованием гипса и ЧМ ЭМП прошел производственные испытания на ЗАО «Ольховатский сахарный завод» (Воронежская область), ОАО «Динской сахарный завод», ООО «Сахарный завод Тихорецкий» (Краснодарский край), показал свою эффективность и был рекомендован к использованию на свеклосахарных заводах.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

2. Оптимальные условия подготовки стружки к экстракции: расход гипса -0,05%, продолжительность контактирования со стружкой - не менее 1 мин, место ввода реагента - ленточный транспортер стружки перед диффузией. Это позволяет повысить чистоту диффузионного сока на 2,34%, сократить расход извести на 1%, кокса на 0,2% и снизить потери сахарозы в производстве на 0,39% к массе свеклы.

3. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения предварительной обработки свекловичной стружки гипсом при производительности завода 4000 т/сутки составит 55619 руб. на 1 т. переработанной сахарной свеклы в ценах 2003г.

4. Показано положительное влияние на качественные показатели диффузионного сока модулированного низкочастотного электромагнитного поля при обработке свекловичной стружки.

5. Обоснована целесообразность совмещения предварительной обработки свекловичной стружки гипсом и воздействия модулированного низкочастотного электромагнитного поля, обеспечивающего существенное повышение эффективности свеклосахарного производства.

6. Оптимальные параметры воздействия модулированного низкочастотного электромагнитного поля на предварительно обработанную гипсом свекловичную стружку: модулирующая частота 18 Гц, магнитная индукция 6 мТл, продолжительность воздействия 60 мин.

7. На основании экспериментально полученных данных по равновесию в системе «свекловичная стружка - водный раствор сахарозы» установлено, что данная система характеризуется обратным адсорбционным эффектом, так как концентрация сахарозы в наружной жидкости больше, чем в поровой жидкости.

Рисунок 16 - Схема очистки диффузионного сока, полученного с использованием гипса и ЭМП

1 - бункер-накопитель; 2 - свеклорезка; 3 - распылитель гипса; 4 — электромагнитные излучатели; 5 - транспортер стружки; 6 - диффузионный аппарат; 7 - насосы; 8 - м«головушка; 9 - сборник диффузионного сока; 10 - подогреватели, 11 - прсддефекатор системы Бригель-Мюллера; 12 - аппарат холодной дефекации; 13-аппарат горячей дефекации; 14 - карбоннзатор дефекованного сока; 15 - сатуратор; 16-пересатуратор; 17 - контрольный ящик; 18-сборник нефильтрованного сатурированного сока; 19 - напорный сборннк; 20 - фильтр ФиЛС; 21 - мешалка для активирования сатурационного осадка; 22 - мешалка суспензии сатура-ционного осадка; 23 - вакуум-фильтр; 24 - ресивер; 2$ - сборннк сатурированного сока; 26 - сульфитатор; 27 - дисковый фильтр; 28 - сборник сульфитированно-

8. Определены энергетические параметры адсорбционной поровой модели равновесия в системах «капиллярно-пористое тело - жидкость» с учетом экспериментально подтвержденного влияния концентрации сахарозы на температуру кипения сахаросодержащего раствора. Для системы «свекловичная стружка - экстра-

гент» Т|2=167, Та=50,3, а=0,276; для системы «предварительно подготовленная

свекловичная стружка - экстрагент» Ti2=167, Та =75,4, а=0,316.

9. На основании экспериментальных данных по кинетике экстракции определены коэффициента массопередачи в системах «свекловичная стружка - экстрагент» и «предварительно подготовленная свекловичная стружка - экстрагент».

10. Установлено, что использование предварительной обработки свекловичной стружки гипсом и модулированным электромагнитным полем обеспечивает повышение коэффициента массопередачи и равновесной концентрации сахарозы в наружной жидкости.

11. Разработана математическая модель процесса противоточной экстракции сахарозы, учитывающая равновесие в системе «свекловичная стружка - экстрагент», кинетику массообмена и продольное перемешивание контактирующих фаз, явление отжима поровой жидкости из клеточного пространства стружки и явление контракции - изменения объема при смешении поровой и наружной жидкостей, имеющих различную концентрацию сахарозы.

12. Разработана эффективная ресурсосберегающая технологическая схема получения и очистки диффузионного сока с предварительной обработкой стружки гипсом и модулированным низкочастотным электромагнитным полем, позволяющая сократить откачку диффузионного сока при постоянных потерях в жоме со 128% до 119%, повысить его чистоту на 3,39 - 4,18%, сократить количество СаО на известково-углекислотную очистку с 2,8% до 1,8%, повысить выход готового сахара-песка на 0,68% к массе свеклы.

13. На основе промышленных испытаний рассчитан ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения предварительной обработки свекловичной стружки гипсом и 4M ЭМП при производительности завода 4000 т/сутки, который составит 92302 руб. на 1 т. переработанной сахарной свеклы в ценах 2003г.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Рыжков Д.В. Предварительная обработка свекловичной стружки кальцийсо-держащим раствором / Д.В. Рыжков, P.C. Решетова, A.B. Савостин - Кубанский государственный технологический университет. - Краснодар, 2000. - 4с. - Деп. в ВИНИТИ 26.06.2000, № 1803.

2. Влияние электромагнитного поля на диффузию сахарозы из свекловичной

стружки / М.Г. Барышев, P.C. Решетова, М.А. Гаманченко, Д.В. Рыжков // Известия вузов. Пищевая технология.-№ 5-6. - 2000г. - С.87-88.

3. Рыжков Д.В. Пути интенсификации диффузионного процесса свеклосахарного производства / Д.В. Рыжков, P.C. Решетова // Известия вузов. Пищевая технология. - № 2-3.-2002г.-С.45-47.

4. Рыжков Д.В. Влияние электромагнитной обработки на эффективность диффузионного процесса / Д.В. Рыжков, P.C. Решетова, М.Г. Барышев // Известия вузов. Пищевая технология. - № 2-3. - 2002г. - С.80-82.

5. Решетова P.C. Исследование влияния различного сочетания реагентов для перевода белково-пектинового комплекса диффузионного сока в слаборастворимое состояние / P.C. Решетова, Д.В. Рыжков // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: Материалы второй региональной научно-практической конференции молодых ученых, Краснодар, 14-15 декабря 2000г. - Краснодар, 2000. -196-197с.

6. Рыжков Д.В. Фазовое равновесие в системе свекловичная стружка - диффузионный сок / Д.В. Рыжков, E.H. Константинов // Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств: Материалы международной научно-практической конференции, Краснодар, 24-26 сентября 2002г. - Краснодар, 2002. - 26-27с.

7. Рыжков Д.В. Кинетика массообмена при экстрагировании сахарозы из свекловичной стружки в присутствии ионов кальция / Д.В. Рыжков, E.H. Константинов // Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств: Материалы международной научно-практической конференции, Краснодар, 24-26 сентября 2002г. - Краснодар, 2002.-91-92с.

8. Рыжков Д.В. Исследование воздействия электромагнитного поля на диффузионный сок сахарной свеклы // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: Материалы всероссийского семинара, Барнаул, 28-29 марта 2002г. - Барнаул, 2002. - 276-277С.

9. Рыжков Д.В. Моделирование процесса экстрагирования сахара из предварительно обработанной свекловичной стружки / Д.В. Рыжков, P.C. Решетова, E.H. Константинов // Современные проблемы математики и естествознания: Материалы второй заочной всероссийской научно-технической конференции, Н. Новгород, 25-26 сентября 2002г. - Н. Новгород, 2002.-9с.

10. Рыжков' Д.В. Влияние гипса на эффективность и скорость экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки / Д.В. Рыжков, E.H. Константинов, P.C. Решетова // Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России: Материалы международной научно-практической конференции, Уфа, 26 февраля - 1 марта 2002г. - Уфа, 2002. - 206-207с.

11. Рыжков Д.В. Совершенствование процесса извлечения сахара из свекловичной стружки / Д.В. Рыжков, E.H. Константинов // Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов: Труды VIII международной научно-практической конференции, Москва, 23-24 апреля 2002г. - М., 2002. - 127-128с.

12. Фазовое равновесие и кинетика массообмена в системе капиллярно-пористое тело - жидкость при экстракции / В.Е. Константинов, A.A. Лобанов, E.H. Константинов, Т.Г. Короткова, Д.В. Рыжков // Научные основы и практическая реализация технологий получения и применения натуральных структурообразователей: Материалы международной научно-практической конференции, Краснодар, 24-25 мая 2002г. - Краснодар, 2002. -130-134с.

13. Положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче пат^рта РФ на изобретение по заявке № 2002120681/13(021665) от 29.07.2002 «Способ получения диффузионного сока». Решетова P.C., Рыжков ДВ.

* 1553¿

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Рыжков, Денис Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 Анализ существующих способов осуществления и моделирования процесса экстракции сахарозы из свекловичной стружки

1.1 Основы диффузионного процесса экстракции сахарозы из свекловичной стружки.

1.2 Тепловая обработка свекловичной стружки.

1.3 Обработка свекловичной стружки химическими реагентами.

1.4 Обработка свекловичной стружки электромагнитным полем.

1.5 Экстрагент для диффузионного процесса.

1.6 Теория расчета противоточной экстракции в системе свекловичная стружка — экстрагент.

1.7 Структура потоков и распределение времени пребывания жидкости в аппаратах.

1.8 Кинетика и равновесие процесса экстракции сахарозы.

ГЛАВА 2 Разработка эффективного способа подготовки свекловичной стружки к экстракции.

2.1 Объекты и методы исследования.

2.2 Реагенты для предварительной обработки стружки и их физико-химическая характеристика.

2.3 Влияние концентрации реагента, времени его контакта со стружкой и места ввода реагента в схеме диффузионного отделения на эффективность экстрагирования сахарозы.

2.4 Использование энергии электромагнитного поля для подготовки свекловичной стружки к процессу экстрагирования сахарозы.

ГЛАВА 3 Моделирование и разработка процесса экстракции из подготовленной свекловичной стружки.

3.1 Теоретическая часть.

3.1.1 Математическое моделирование массопередачи сахарозы из свекловичной стружки с учетом явлений отжима и контракции.

3.1.2 Использование математической адсорбционной поровой модели равновесия для системы «свекловичная стружка -экстрагент» с учетом влияния концентрации сахарозы на температуры кипения сахаросодержащих водных растворов. 102 3.1.3 Разработка математической модели противоточной экстракции сахарозы из свекловичной стружки.

3.2 Экспериментальная часть.

3.2.1 Исследование кинетики массообмена при экстракции сахарозы из свекловичной стружки.

3.2.2 Исследование равновесия в системе «свекловичная стружка

- водный раствор сахарозы».

3.2.3 Влияние концентрации сахарозы на температуру кипения сахаросодержащих водных растворов.

3.2.4 Идентификация адсорбционной поровой модели равновесия в системе «свекловичная стружка — экстрагент».

3.2.5 Определение коэффициента массопередачи.

3.2.6 Идентификация математической модели экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки.

ГЛАВА 4 Разработка аппаратурно-технологической схемы и режима процесса экстракции сахарозы из свекловичной стружки.

4.1 Численный эксперимент по математической модели процесса противоточной экстракции сахарозы при обработке свекловичной стружки гипсом и модулированным низкочастотным электромагнитным полем.

4.2 Разработка эффективной ресурсосберегающей аппаратурнотехнологической схемы получения и очистки диффузионного сока.

ГЛАВА 5 Расчет экономической эффективности.

Введение 2003 год, диссертация по технологии продовольственных продуктов, Рыжков, Денис Владимирович

Процессы коренного реформирования, проходящие в России в течении последних десяти лет, привели к существенным преобразованиям в организационно-правовых и хозяйственных механизмах функционирования предприятий и отраслей всего народного хозяйства, формированию рыночной среды, а также различных видов и типов рынков. Российская экономика в целом и большинство отраслей промышленности продолжают оставаться высоко затратными и неэффективными, что предопределяет их неконкурентоспособность. Наряду с этим самоустранение государства от отраслевого регулирования на начальных этапах развития рыночных отношений привело к появлению новой проблемы - усилению импортозави-симости, сворачиванию отечественного производства на фоне существенно низкого уровня его эффективности, что приводит в конечном итоге к утрате экономической безопасности государства по целому ряду товаров и продуктов, производимых стратегически важными отраслями народного хозяйства.

Типичным представителем таких отраслей является сахарная промышленность. Эта монопродуктовая отрасль представляет собой весьма своеобразное явление в экономике и, в частности, в пищевой промышленности. С одной стороны, сахарная промышленность характеризуется жесткой привязкой к единственному отечественному источнику сырья - сахарной свекле и большой степенью риска в ее производстве и переработке, обусловленной влиянием разнообразных условий земледелия и колебаний природно-климатических факторов. С другой стороны, от эффективности использования этих ограниченных сырьевых ресурсов и возможностей отрасли по производству сахара зависит степень удовлетворения потребностей населения в жизненно важном продукте, а также отраслей пищевой и фармакологической промышленности. Это ставит сахар в ряд стратегически важных продуктов, обеспечивающих продовольственную безопасность России.

Среди отраслей пищевой и перерабатывающей промышленности России свеклосахарное производство одно из наиболее высокоиндустриальных и энергоемких технологических процессов.

Россия была одной из первых стран, начавших развивать отечественную свеклосахарную промышленность. На рубеже XVIII - XIX вв. в России был разработан, вслед за Германией, свой более дешевый и безопасный способ получения сахара из свеклы [141]. Первые свеклосахарные заводы были примитивны и трудоемки. Большинство операций проводилось вручную, процесс варки осуществлялся в котлах на открытом огне. Наиболее сложным был процесс извлечения сахара из свеклы.

Первым способом получения сахара из свеклы был прессовый — трудоемкий и малоэффективный, который использовался в России до 1895 г. К середине 19 века [132] уже были известны четыре возможных способа: 1) свекловицу растирают в мезгу и потом прессуют, выжимают сок; 2) из растертой свекловицы удаляют сок посредством центробежных машин; 3) вымачивают свежую свекловичную мезгу и затем извлекают из нее сок; 4) вымачивают сушеную свекловичную мезгу, чтобы извлечь сахаристые вещества.

Прессовый способ старались интенсифицировать для большего извлечения сахара, для этого при вторичном выжимании мезгу нагревали паром. Иногда вместо горячего прессования выжимки смачивали водой или растирали в воде, а затем прессовали, разбавленный сок обрабатывали отдельно. Использовали гидравлические и вальцовые пресса [49].

Способ вымочки, впервые примененный в 1833 г. Давыдовым, явился прототипом диффузионного. Он состоял из следующих операций: свеклу измельчали в мезгу или ломти и помещали в воду, подкисленную серной кислотой, затем эту мезгу перекладывали в деревянные чаны и пропускали по принципу противотока воду, все более насыщавшуюся сахаром. Впоследствии Давыдов отказался от кислоты и применял только холодную воду. В 1874 г. Шишков [43] усовершенствовал способ Давыдова, он применил горячую вымочку и ввел калориферы для подогрева в каждом диффузоре.

Извлекать сахар из сушеной свеклы предложил в 1799 г. Готтлинг, в 1837 г. введен Шутценбахом и вновь воскрешен Тищенко в 1932 г., но не получил распространения из-за высоких затрат топлива и воды.

Значительным шагом вперед стало изобретение Робертом в 1864 г. диффузионного способа извлечения сахара. Новый способ быстро осваивался в России, и к концу 1895 г. не осталось ни одного прессового завода.

С середины XX века в свеклосахарной промышленности шло повсеместное переоснащение заводов: трудоемкие батареи Роберта заменялись менее трудоемкими и более экономичными непрерывнодействующими диффузионными аппаратами, вводилось в действие оборудование большей мощности.

Диффузионный способ, возникший в 60-х годах XIX века, за 20 лет совершенно вытеснил прессовый и до наших дней остается единственным и наиболее приемлемым.

Свеклосахарная промышленность России еще не исчерпала резервов своего развития, однако, для их использования необходимо создание благоприятных экономических условий.

В современных условиях производство и реализация продукции свеклосахарного производства подчиняются постоянно усиливающейся конкуренции, как отечественной, так и зарубежной. В связи с этим необходима разработка ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих максимальное использование сырья и выпуск продукции высокого качества при максимальной экономии материальных и энергетических ресурсов.

Достижение данных целей представляется возможным при использовании в сочетании знаний в области химии, физики, биологии, механики. Примером может служить разработка новых и усовершенствование существующих способов осуществления процесса экстрагирования сахара из свекловичной стружки.

От эффективности работы диффузионного отделения во многом зависит выбор варианта проведение известково-углекислотной очистки са-харосодержащего раствора, а количество получаемого товарного сахара находится в непосредственной зависимости от степени извлечения сахарозы из сырья. Таким образом, получение диффузионного сока является одной из наиболее важных операций свеклосахарного производства.

В настоящее время на отечественных свеклосахарных заводах степень извлечения сахара из свекловичной стружки не достаточно высока. Это связано: во-первых, со снижением технологического качества перерабатываемой свеклы; во-вторых, с несовершенством существующего оборудования для проведения процесса; в-третьих, с недостаточным использованием физико-химических способов интенсификации процесса извлечения сахара; в-четвертых, с отсутствием предварительной обработки стружки различными химическими реагентами с целью повышения ее прочности. Это обусловливает необходимость совершенствования процесса экстракции сахара из свекловичной стружки. Эффективный способ решения этой задачи базируется на применении методов математического моделирования.

Учитывая то, что процессу извлечения сахарозы из сахарной свеклы в последние годы исследователями не уделяется должного внимания, разработка эффективного способа экстракции и создание математической модели этого процесса является весьма актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с федеральной НТП Минобразования РФ «Разработка теории фазового равновесия в системах «жидкость - капиллярно-пористое тело», типичных для пищевого возобновляемого сырья» (№ гос. регистрации 01200103156). 4 9

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- определение оптимального расхода кальцийсодержащего реагента;

- определение оптимального места ввода реагента для проведения предварительной обработки стружки;

- определение состава равновесных фаз и описание равновесия в системе «свекловичная стружка — экстрагент» на основе адсорбционной поровой модели;

- описание влияния массовой доли сахарозы на температуру кипения сахаросодержащих растворов с использованием теории, основанной на групповом составе молекул раствора;

- идентификация адсорбционной поровой модели равновесия двух-компонентной смеси «сахароза — растворитель» для системы «свекловичная стружка - экстрагент»;

Научная новизна работы заключается в том, что:

- разработана математическая модель процесса противоточной экстракции с применением единого подхода для систем «свекловичная стружка - экстрагент» и «предварительно обработанная свекловичная стружка — экстрагент», учитывающая термодинамическое равновесие, массопереда-чу, продольное перемешивание фаз, а также явления отжима поровой жидкости из клеточного пространства стружки и контракции в уравнениях массопередачи и материальных балансов.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

- ожидаемый экономический эффект от внедрения способа подготовки стружки к процессу экстракции при производительности свеклосахарного завода 4000 т/сутки составит 55619-92302 руб. на 1 тыс. т. переработанной сахарной свеклы в ценах 2003г (Приложение 5).

Практическая значимость и научная новизна работы подтверждена положительным решением ВНИИГПЭ о выдаче патента РФ на изобретение (№ 2002120681/13(021665) от 29.07.2002 «Способ получения диффузионного сока» (Приложение 6)).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на ежегодных расширенных заседаниях кафедры технологии сахаристых продуктов им. М.И. Даишева КубГТУ (19992002гг.), на Второй региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2001г.), на Третьей региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2002г.), на Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России» (Уфа, 2002г.), Всероссийском семинаре «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2002г.), на Международной научно-практической конференции «Научные основы и практическая реализация технологии получения и применения натуральных структурообразователей» (Краснодар, 2002г.), на заочной Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы математики и естествознания» (Нижний Новгород, 2002г.), на Международной научно-практической конференции «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств» (Краснодар, 2002г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ: из них 4 статьи , 8 материалов по докладам на конференциях и 1 положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.

Заключение диссертация на тему "Совершенствование и моделирование процесса экстрагирования сахарозы при предварительной обработке свекловичной стружки структурообразующим веществом"

1. Предварительная обработка свекловичной стружки перед экстрак цией гипсом существенно повышает эффективность диффузионного про цесса, улучшая качество диффузионного сока и снижая энерго- и ресурсо затраты на его очистку.2. Оптимальные условия подготовки стружки к экстракции: расход гипса - 0,05%, продолжительность контактирования со стружкой — не ме нее 1 мин, место ввода реагента — ленточный транспортер стружки перед диффузией. Это позволяет повысить чистоту диффузионного сока на

2,34%, сократить расход извести на 1%, кокса на 0,2% и снизить потери сахарозы в производстве на 0,39% к массе свеклы.3. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения предва рительной обработки свекловичной стружки гипсом при производительно сти завода 4000 т/сутки составит 55619 руб. на 1тыс. т. переработанной са харной свеклы в ценах 2003 г.4. Показано положительное влияние на качественные показатели диффузионного сока модулированного низкочастотного электромагнитно го поля при обработке свекловичной стружки.5. Обоснована целесообразность совмещения предварительной обра ботки свекловичной стружки гипсом и воздействия модулированного низ кочастотного электромагнитного поля, обеспечивающего существенное повышение эффективности свеклосахарного производства.6. Оптимальные параметры воздействия модулированного низкочас тотного электромагнитного поля на предварительно обработанную гипсом свекловичную стружку: модулирующая частота 18 Гц, магнитная индук ция 6 мТл, продолжительность воздействия 60 мин.7. На основании экспериментально полученных данных по равнове сию в системе «свекловичная стружка - водный раствор сахарозы» уста новлено, что данная система характеризуется обратным адсорбционным эффектом, так как концентрация сахарозы в наружной жидкости больше, чем в поровой жидкости.8. Определены энергетические параметры адсорбционной поровой модели равновесия в системах «капиллярно-пористое тело — жидкость» с учетом экспериментально подтвержденного влияния концентрации сахаро зы на температуру кипения сахаросодержащего раствора. Для системы «свекловичная стружка - экстрагент» т12=167, та=50,3, а=0,276; для сис темы «предварительно подготовленная свекловичная стружка — экстра гент» т12=167, та =75,4, а=0,316.9. На основании экспериментальных данных по кинетике экстракции определены коэффициенты массопередачи в системах «свекловичная стружка - экстрагент» и «предварительно подготовленная свекловичная стружка — экстрагент».Ю.Установлено, что использование предварительной обработки свекловичной стружки гипсом и модулированным электромагнитным по лем обеспечивает повышение коэффициента массопередачи и равновесной концентрации сахарозы в наружной жидкости, 11 .Разработана математическая модель процесса противоточной экс тракции сахарозы, учитывающая равновесие в системе «свекловичная стружка — экстрагент», кинетику массообмена и продольное перемешива ние контактирующих фаз, явление отжима поровой жидкости из клеточно го пространства стружки и явление контракции — изменения объема при смешении поровой и наружной жидкостей, имеющих различную концен трацию сахарозы.12.Разработана эффективная ресурсосберегающая технологическая схема получения и очистки диффузионного сока с предварительной обра боткой стружки гипсом и модулированным низкочастотным электромаг нитным полем, позволяющая сократить откачку диффузионного сока при постоянных потерях в жоме со 128% до 119%, повысить его чистоту на

3,39 - 4,18%, сократить количество СаО на известково-углекислотную очистку с 2,8% до 1,8%, повысить выход готового сахара-песка на 0,68% к массе свеклы..13, На основе промышленных испытаний рассчитан ожидаемый го довой экономический эффект от внедрения предварительной обработки свекловичной стружки гипсом и частотно-модулированным электромаг нитным полем при производительности завода 4000 т/сутки, который со ставит 92302 руб. на 1 тыс. т. переработанной сахарной свеклы в ценах

Библиография Рыжков, Денис Владимирович, диссертация по теме Процессы и аппараты пищевых производств

1. Аксельруд Г.А. Массообмен в системе твердое тело жидкость. Львов: Изд. ЛГУ, 1970. 186 с.

2. Аксельруд Г.А. Теория диффузионного извлечения из пористых тел. Львов: Изд. ЛПИ, 1959. 351 с.

3. Аксельруд Г.А. Введение

4. Александров В.Г. Анатомия растений. М.: Высшая школа, 1968. 576 с.

5. Алов И.А. Основы функциональной морфологии клеток И.А, Алов, А.И. Брауде, М.Е. Асниз М.: Медицина, 1966. 158 с.

6. Аристахов В.М. Физико-химические основы первичных механизмов биологического действия магнитного поля. Реакции биологических систем на магнитные поля В.М. Аристахов, В.П. Цыбышев, Л.А. Пирузян. М.; Наука, 1978. 162 с.

7. Архипович Н.А. Исследование электрофлотационной очистки транспортерно-моечных вод на полупромышленьюй установке Н.А. Архипович, В.А. Лагода Научно-технический реферативный сборник: Сахарная промышленность. М.: ЦНИИГЭИпищепром, 1976. №10.-18с.

8. Бажал И.Г. Получение диффузионного сока электрохимическими способами И.Г. Бажал, Л.Г. Воронина, М.П. Купчик Сахарная промышленность. 1982. 3. 1 9 2 2

9. Бажал И.Г. Обессахаривание свекловичной стружки в электрическом поле И.Г. Бажал, М.П. Купчик, И.С. Гулый Сахарная промышленность. 1983. 3. 28-30.

10. Бартеньев С И Некоторые новые факторы в процессе диффузии

11. Барышев М.Г, Влияние магнитного поля на корнеплоды сахарной свеклы и другие биологические объекты растительные происхождения М.Г. Барышев, Р.С. Решетова. Краснодар., 2002. 135с.

12. Белобородов В.В. Основные процессы производства растительных масел. М.: Пищевая промышленность, 1966. 478 с.

13. Белостоцкий Л.Г. Интенсификация технологических процессов свеклосахарного производства. М.: Агропромиздат, 1989, 223с.

14. Бенин Г.С. О качестве питательной воды для диффузионного процесса Сахарная промышленность. 1974. 10. 25-27,

15. Биохимия растений Пер. с англ. А.А. Бундель, А.Б. Вакарова, Н.В. Карапетян и др. М.: Мир, 1968. 176 с.

16. Биохимия растительного сырья В.Г, Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова и др. М.: Пищевая промышленность, 1999. 225 с.

17. Бисульфит кальция в качестве вспомогательного вещества при прессовании жома и его антисептическое действие: первые результаты [G.Vaccari, LVellentza, G.Squaldmo, G.Mantovani].— Llndustria Sacchanfera Itatiana. 1985. 2.- P.39-49. Ш

18. Бронштейн Д.Г. Некоторые вопросы производства сахара Д.Г. Бронштейн, Л.И. Немировский М.: ЦПИИТЭИпищепром, Выпуск2.-С. 8-9. 1970.

19. Бугаенко И.Ф. Технохимический контроль сахарного производства. М Агропромиздат, 1989.-216с.

20. Бученко А.Л. Магнитные взаимодействия в химических реакциях. В кн: Физическая химия. Современные проблемы М.: Химия, 1980. 7-9,

21. Вирясов С,Н. Электроосмотические процессы в области контакта бислойных липидных мембран Н. Вирясов, В,В. Перелыгин

22. Гапоненко Т.К. О пектиновых веществах и их роли в растениях Т.К. Гапоненко, З.И. Проценко Ботан. Журнал. 1962. Т.47. №10. 1488-1493.

23. Голдовский A.M. Теоретические основы производства растительных масел. М.: Пищепромиздат, 1958. 446 с.

24. Головин П.В. Теория диффузия. промышленности, 1948. 160 с.

25. Головин П.В. Химия и технология свеклосахарного производства П.В. Головин, А.А. Герасименко. Киев: Наукова думка, 1964, 728 с.

26. Головняк Ю.Д. Влияние способа подготовки питательной воды для процесса диффузии на качество сока Сахарная промышленность. 1976.-№7.-С.10-19.

27. Голыбин В.А. Исследование влияния отдельных факторов на показатели диффузионного процесса ВГТА. Воронеж, 1997. 12 с. Деп. в ВИНИТИ 01.04.97, №1011-В97.

28. Голыбин В.А. Повышение технологических показателей соков при переработке свеклы низкого качества В.А. Голыбин, Ю.И. Зелепукин Сахарная промышленность: Экспрссс-ииформ. М.: АгроНИИТЭИпищепром. 1988. Вып.8. 24-26.

29. Горин А.Г. Сравнительная характеристика промышленных пектинов А.Г. Горин, A.M. Костенко Фармацевтический журнал. 1981. 6. 69-70.

30. Гороновский И.Т. Краткий справочник по химии И.Т. Гороновский, Ю.П. Назаренко, Е.Ф. Некряч. Киев: Наукова думка, 1974. 992 с.

31. Гребенюк СМ. Экстракционные аппараты в пищевой промышленности.-М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1971.-60 с. Киев: ВПИТО пищевой

32. Гриншпун В.Я. Аппараты для массообмена в системе твердое тело жидкость. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1980. 73 с.

33. Даишев М.И. Пути ресурсосбережения и интенсификации в сахарном производстве (сокодобывание и очистка). Обзоры. Инф. АгроНИИТЭИПП. Сер. «Сахарная промышленность». М., 1991. Вып. 11.-36 с.

34. Даишев М.И. Рациональные условия работы диффузионных установок Повышение эффективности сахарного производства при минимальных капигальиых заграгах: Тезисы республиканской научнопрактической конференции Краснодар, 1994, 41.

35. Даишев М.И. Теоретические основы технологии сахара. Часть I. Технология получения диффузионного сока (современное состояние и перспективы развития). Краснодар: Изд-во КубГТУ, 1997. 68 с.

36. Даишев М.И. Физико-химические основы свеклосахарного производства. Теоретические основы получения и очистки диффузионного сока М.И. Даишев, Р.С. Решетова. Ростов на Дону: Март, 2001. 72 с.

37. Даишев М.И. Диффузионный процесс при возрате жомопрессовой воды М.И. Даишев, В.О. Городецкий Известия вузов. Пищевая технология. 1983. 4. 98.

38. Даишев М.И. Эффективность возврата жомопрессовой воды на диффузию М.И. Даишев, В.О. Городецкий //Сахарная промышленность. 1984.-№ 8. 19.

39. Даишев М.И. Влияние рН на переход пектиновых"веществ в диффузионный сок М.И. Даишев, Н.П. Троянова Сахарная промышленность. 1970. №7. 17-20.

40. Демиденко Г.Т. Повьшгение качества диффузионного сока в процессе диффузии Г.Т. Демиденко, В.М. Приймак Реф. сб. «Сахарная 41. Дорфман Я.Г. Физические явления, происходящие в живых объектах под действием постоянных магнитных полей. Влияние магнитных полей на биологические объекты. М.: Химия, 1971. 204 с,

42. Дронов Ф. Динамическая теория извлечения сахара из свеклы диффузионным методом. М.: Пищепромиздат, 1952. 83с.

43. Душский И.Е. Сахарное производство в русской технической литературе. Киев: Hay ко ва Думка, 1922, 168 с.

44. Евдокимов В.Б. О броуновском движении частиц в магнитном поле ЖФХ. 1969. Т. 43. 2. 454.

45. Жигалов Ф. Процессы и аппараты свеклосахарного производства. М.: Пищепромиздат, 1958.-265 с.

46. Заорска Н. Увеличение выхода жома под влиянием HoSOj и Са(Н50з)2 Gazeta Cukrownieza. №11. 1975. 244-250.

47. Заяц Ю.А. Повышение эффективности тепловой обработки свекловичной стружки Ю.А. Заяц, В.Д. Мартынюк Тепло- и массообменные процессы в пищевой промышленности. Киев: КТИПП, 1990.-С.76-85.

48. Зуев М.Д.. Энциклопедия свеклосахарного производства. Киев: Сахаротрест, 1924, Т. 1. 153 с.

49. Иванов З. Очерки по истории техники отечественного сахарного производства З. Иванов, И.П. Лепешкин. М.: Пищепромиздат, 1955.-308 с.

50. Инструкция по химико-технологическому контролю и учету сахарного производства, Киев: ВНИИСП, 1983. 476 с.

51. Интенсификация процессов извлечения сахара из свекловичной стружки в электрическом поле И.М. Катроха, Л.Б. Матвиенко, А.Г,

52. Исследование и разработка новых методов очистки полупродуктов сахарного производства с целью повышения выхода и улучшения качества сахара: Отчет о НИР (промежут.) /КТИПП; В.Р. Кулинченко, СП. Олянская, И.А. Архипович, Л.Д. Бобровник, Л.А. Федоренченко. Киев, 1975. 339 с. 53. К вопросу о повышении очистки сока II сатурации электрическим током И.М. Федоткин, Б.И. Жарик, B.C. Мельничук, В.И. Погоржельский Пищевая промышленное!ь. Киев: Техника, 1977, 2, С 10-15.

53. Каргин В.А. Краткие очерки по физико-химии полимеров В.А. Картин, Г.Л. Слонимский. М.: Химия, 1967. 38 с.

54. Карпович Н. Предварительная тепловая обработка свекловичной стружки Н. Карпович, В. И. Кухар, П. П. Гайденко Сахарная промышленность. 1983. 3. 24 26.

55. Карпович Н. Эффективность предварительного нагрева свекловичной стружки И. Карпович, М. А. Тоткайло Сахарная промышленность. 1985. 1. 25 27.

56. Карпович П.С. Таблицы для определения диффузионных свойств растительного сырья Н.С. Карпович, В.М. Лысянский Пищевая промышленность.- 1983. №1. Вып. 12.-23с.

57. Карташев А.К. Результаты исследования и применения плазмолиза при извлечении сахара из свеклы А.К. Карташев, Е.Т. Коваль Труды ЦИНС. М.: Пищепромиздат, 1956. Вып.4. 204с.

58. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. 652 с.

59. Кварацхелия Д.Г. Интенсификация процесса экстрагирования растительных масел: Дис. канд. техн. наук Краснодар, 1991. 191 с.

60. Киролов П.Л. Справочник по теплогидравлическим расчетам: (Ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы) П.Л. Киролов, Ю.С. Юрьев, В.П. Бобков. М.: Энергоатомиздат, 1984. 553 с.

61. Ковалев В.А. Математическое моделирование и оптимизация процесса экстракции твердое тело жидкость В.А. Ковалев, Е.П. Константинов Сб. докладов Всесоюз. конф. по экстракции и экстрагированию, Рига, сент., 1

63. Константинов В.Е. Математическое моделирование экстрагирования из маслосодержащего сырья и равновесия в системе капиллярнопористое тело жидкость. Дис. канд. техн. наук. Краснодар, 2002.-110 с.

64. Константинов В.Е.. Равновесие в системе жидкость пористое твердое тело В.Е. Константинов, Т.Г. Короткова, Е.Н. Константинов Известия вузов. Пищевая технология. 2000. I. 65-69.

65. Константинов Е.Н. Квазихимический метод описания адсорбционного равновесия для расслаивающихся жидких смесей (основные соотношения) Е.Н. Константинов, Т.Г. Корогкова Теоретические основы химической техно;ю1ии. 1994. -Т.28. 3. 243-250,

66. Константинов Е.Н. Квазихимический метод описания адсорбциошюго равновесия для расслаивающихся жидких смесей (расчетные уравнения и их практическое применение) Е.Н. Константинов, Т.Г. Короткова Теоретические основы химической технологии. 1994. Т.28. 4. 429-432.

67. Константинов Е.Н. Физические основы поровой адсорбционной модели Е.Н. Константинов, Т.Г. Короткова, В.Е. Константинов Совершенствование процессов пищевой промышленности. Технология

68. Кочеткова А.А. Некоторые аспекты применения пектина Пищевая промышленность. 1992. №7. 28-29.

69. Кошевой Е.П. Кинетика экстрагирования веществ из растительного сырья Изв. вузов. Пищевая технология. 1982. 6. 95-98,

70. Кошевой Е.П. Исследование многоступенчатых процессов экстракции из твердой фазы Е.П. Кошевой, А.А. Скрипников Известия СКИЦВШ: Серия «Технические науки». 1975. 1. 56-59.

71. Кошевой Е.П. Математическое моделирование мниогоступенчатого процесса экстракции в системе твердое тело жидкость Е.П. Кошевой, А.А. Скрипников Совершенствование теории и техники экстрагирования из твердых материалов с целью создания высокоэффективных автоматизированных экстракторов: Тез. докл. респ. конф. Киев, 1974.-С. 21-23.

72. Краткая химическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1964.-Т.3.-907 с.

73. Кузнецов А.Н. Механизм действия магнитных полей на биологические системы А.Н. Кузнецов, В.К. Ванаг Серия биологическая. 1987.-№6.-С. 814-825.

74. Кулинич Н.В. Влияние качества питательной воды для диффузионного процесса на изменение рН диффузионной среды Н.В. Кулинич, В.Г. Ярмилко, Б.Н. Валовой Сахарная промышленность. 1980.-№4.-С.55-60.

75. Кульский Л.А.Теоретические основы и технология кондиционирования воды. Киев.: Наукова Думка, 1983. 528с.

76. Купчик М.П. Получение и очистка диффузионного сока в электрическом поле Сахарная промышленность. 1986. 3. 16-19.

77. Купчик М.П. Массоперенос при экстрагировании сахара из свеклы при наложении электрического поля М.П. Купчик, А.Б. Матвиенко, В.В Манк// Промышленная теплотехника. 1986. №3. С 65-71.

78. Купчик М.П. Изменение ультраструктуры клетки свеклы в процессе диффузии при воздействии температуры и электрического поля М.П. Купчик, А.Б. Матвиенко, В.В Манк Сахарная промышленность. 1987. 5. 25-27.

79. Кухар Н.С. Предварительная тепловая обработка свекловичной стружки Н.С. Кухар, А.А. Липец и В.М. Лысянский Сахарная промышленность: Обзор.-М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1974. 28с.

80. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов Пер. с англ. под ред. М.Г. Слинько. М.: Химия, 1969. 624с.

81. Лобанов А.А. Равновесные и кинетические закономерности процесса экстракции масла из фосфолипидного концентрата и частично обезжиренных фосфолипидов А.А. Лобанов, Е.П. Константинов Известия вузов. Пищевая технология. 2002. 2-3. 39-42.

82. Лыков А.В. Явления переноса в капиллярно пористых телах. М.: Гостехиздат, 1965.- 265 с.

83. Лысиков В.П. Современные диффузионные аппараты непрерывного действия Обзорная информация. Серия: сахарная промышленность. М.: ЦМИИТЭИпипюпром, 1977. 32с.

84. Лысянский В.М. Процесс экстракции сахара из свеклы. Теория и расчет. -М.: Пищепромиздат, 1973. -223с.

85. Лысянский В.М. Экстрагирование в пищевой промышленности В.М. Лысянский, СМ. Гребенюк. М.: Агропромиздат, 1987. 188с.

86. Лысянский В.М.. Зависимость коэффициента диффузии сахара в свекле от температуры и концентрации Сахарная промышленность. №5. 1964. 27-31.

87. Методы исследования некоторых физико-химических свойств поверхностно-активных веществ и полиакрил амидов. Уфа, 1971. 53с.

88. Моделирование равновесия в системе капиллярнопористое тело жидкость В.Е. Константинов, Т.В, Мгебришвили, Т.Г. Короткова, А.С. Дмитриев Известия вузов. Пищевая технология. 2001. 5-6.-С. 82-83.

89. Молотилин Ю.И Высокоэффективная технология известково- углекислотной очистки сахаросодержащих растворов.: Дисс...д-ра техн. наук. М.: МГУПП, 1997. 392с.

90. Молотилин Ю.И. Комбинированный способ подготовки стружки к экстракции Ю.И. Молотилин, К.В. Орлова, В.О. Городецкий Сахарная промышленность. 1994. №5. C.2I-24.

91. Молотилин Ю.И. Оптимальные условия подготовки свекловичной стружки к экстракции Ю.И. Молотилин, Н.В. Орлова, З.В. Бсссарабова Сахарная промышленность. 1995. №6. 14-15.

92. Мороз О.В. Повышение адсорбции несахаров при экстракции сахарозы из свекловичной стружки О.В. Мороз, А.А. Липец, Д.М. Корил кевич Известия вузов. Пищевая технология. 1985. №2. 20-23.

93. Насонов Д.Н., Александров В.Я. Реакция живого вещества на внешние воздействия. М.: АН СССР, 1940. 326с.

94. Натан Б.В. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 459 с.

95. Некоторые электрофизические характеристики диффузионного сока сахарного производства Р.Д. Джабраилов, A.M. Гаврилов, А.А. Славянский, Е.А. Черныхова, Е.И. Голикова Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. 1997. 4 17-19.

96. Новые способы интенсификации технологических процессов свеклосахарного производства М.П. Купчик, А.Б. Матвиенко, В.В. Манк, И.С. Гулый, Л.А. Купчик. М.: АгроНИИТЭИПП. Сахарная промышленность. 1988. Вып. 5. 45с.

97. Новый способ подготовки водя для диффузии А.Д. Голубева, К.П. Захаров, Н.И. Жаринов и др. М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1978. 31с. 98. О качестве диффузионного сока, полученного электрохимическим способом И.Г. Бажал, М.П. Купчик, И.М. Катроха, В.А. Заяц Сахарная промышленность. 1982. 10. 42—43.

98. Олейник И. А. Интенсификация технологического процесса подготовки воды для диффузионных аппаратов. М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1984.-29 с.

99. Олейник И. А. Совершенствование процесса очистки воды для диффузионных аппаратов на основе классификации примесей Сахарная промышленность. 1983. 6. И 13.

100. Олейник И. А. Совершенствование технологических процессов экстракции сахара и очистки соков с целью их интенсификации в свеклосахарном производстве.: Дис... д-ра техн. паук. Киев, 1985. 250 с.

101. Определение коэффициента диффузии воды п растительной ткани в процессе осмотического обезвоживания Е.

102. Дьяченко, В.М. Лысянский, Е.Ф. Юревич, Л.А. Стоянова, Н.А. Тигинян, Ф.В. Барабанова В кн.: «Новые методы технологии и контроля консервного и винодельческого производства». Кишинев: Изд-во «Штиинуа», 1972. -526с.

103. Орлова Н.В. Подготовка свекловичной стружки к экстракции и активации осадка Повышение эффективности сахарного производства

104. Пирузян Л.А. Действие постоянных и низкочастотных магнитных полей на биологические системы Л.А. Пирузян, А.Н. Кузнецов Серия биологическая. 1983. 6. 805-819.

105. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии А.Н. Плановский, В.М. Рамм, З. Коган. М.: Химия, 1967.-847 с.

106. Поведение структурных элементов растительной клетки в электрополе Н.С. Карпович, И.Г. Бажал, И.С. Гулый, Л.Д. Бобровник, М.А. Тотн аил о//Сахарная промышленность. -1981. 10. С, 32 35.

107. Подготовка свекловичной стружки к экстракции /М.И. Даишев, Р.С. Решетова, Ю.И. Молотилин и др. Сахарная промышленность. 1994.-№4.-С. 15-17.

108. Позин М.Е. Технология минеральных солей. Л.: Химия, 1974. 1242с.

109. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. В 2-х частях. М.: Химия, 1995. 769 с. ПО. Процессы и аппараты пищевых производств Стабников В.Н., В.Д. Попов, Ф.А, Редько, В.М, Высянский. М.: Пищевая промышленность, 1966. -635 с.

110. Пушанко Н.Н. Интенсификация процесса ошпаривания свекловичной стружки Н.Н. Пушанко, Б.Д. Коваленко Серия: Сахарная промышленность. М,; ЦНИИТЭИпищепром, 1979. №3. 28 с.

111. Пушанко Н.Н. Скоростная тепловая обработка свекловичной стружки Н.Н. Пушанко, Б.Д. Коваленко, А.С. Дмитраш Сахарная промышленность,- 1978. -№1.-С.7-10.

112. Расчет равновесия в расслаивающейся системе касторовое масло гексан Е.Н. Константинов, Г.Я. Стам, Т.Г. Короткова, Л.В, Данник //Тр. Краснодарского политехи. Института, 1988. --С. 73-83.

113. Реми Г. Курс неорганической химии. Т.1. М Мир, 1972. 824с.

114. Решетова Р.С. Разработка ресурсосберегающей технологии очистки свеклосахарного производства.: Дис...д-ра техн. наук. М., 2003. 367с. 116. Рид р. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд Пер. с англ. под ред. Б.И. Соколова. 3-е изд. перераб. и доп. Л.: Химия, 1982. 481 с.

115. Романков П.Г. Экстрагирование из твердых материалов П.Г. Романков, М.И Курочкина. Л.: Химия, 1983.-256 с.

116. Романков П.Г. Массообменные процессы химической технологии (системы с твердой фазой) П.Г. Романков, Н.Б. Рашковская, В.Ф. Фролов. Л.: Химия, 1975. 334 с.

117. Романюк А.Я. Аппарат для обработки воды, применяемой на диффузии Сахарная промышленность. 1977. №3. 14-17.

118. Романюк А.Я. Очистка питательной воды для диффузионных установок методом электрокагуляции А.Я. Романюк, А.А. Лепец, И.А. Олейник// Сахарная промышленость. 1976. 2. 11—14.

119. Рудобашта СП. Массоперенос в системах с твердой фазой. М.: Химия, 1980.-248 с.

120. Рыжков Д.В, Влияние электромагнитной обработки на эффективность диффузионного процесса Д.В. Рыжков, Р.С. Решетова, М.Г. Барышев Известия вузов. Пищевая технология. 2002. 2-3. 80-82.

121. Сапожникова Е,В. Пектиновые вещества плодов. М.: Наука, 1965, 159с.

122. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. М.: Колос, 1998. 495 с.

123. Силин П.М. Технология сахара. М.: Пищевая промышленность, 1967.-625 с.

124. Силин П.М, Химический контроль свеклосахарного производства П.М. Силин, Н.П. Силина. М.: Пищевая промышленность, 1977. 187с.

125. Совершенствование процессов и обрудования для подготовки и сокодобывания В.Г. Ярмилко, А.К. Бурыма, Н.Д. Хоменко и др. Пищевая промышленность. 1978. №3-4. 55-57.

126. Способы интенсификации извлечения сахара из свекловичной стружки Б.Н. Жарик, Д.Г. Гоманюк, Ю.М. Родионов, Н.А. Тверитина, И.М. Москаленко. М.: ЦНИИТЭИпищепром. 1980. Сер. 11 .Вып. 11.-24с.

127. Способы интенсификации извлечения сахара из свекловичной стружки Б.Н. Жарик, Д.Г. Гоманюк, Ю.М. Родионов, Н.А. Твсрина, И.М. Москаленко Сахарная промышленность. 1982. №3. 1214.

128. Степаненко Б.Н. Курс органической химии Учебник для вузов. 4е изд., перераб. М.: Высшая школа, 1972. 600с.

129. Степанова Е.Г. Технологические эффекты процесса экстрагирования сахара с применением ЭАЖС Е.Г. Степанова, Е.П. Кошевой Известия вузов. Пищевая технология. 1992. 3-4. -С. 55-57.

130. Технология по Вагнеру. СПб., 1862. Вып.2. 26с.

131. Технология сахара Пер. с нем. под ред. Силина П.М. М.: Пищепромиздат, 1958. 479 с.

132. Уэлис Фазовые равновесия в химической технологии. Т. 1,2. М.: Мир, 1989.-279с.

133. Федоткин И.М, Применение электрического поля для очистки сока в сахарном производстве И.М. Федоткин, Б.Н. Жарик. М.:ЦНИИТЭИпищепром, 1977.-24с.

134. Фракционный состав и локализация пектиновых веществ в связи с их функциями в растении Е.В. Сапожникова, Н.В. Лльба, Г.С. Бариашова и др. В сб. биохимические исследования растительных и животных объектов. Саранск, 1977. Вып. 2. 3-10.

135. Хелемский М.З. Хранение сахарной свеклы. М.: Пищевая промышленность, 1964, 38с.

136. Хенглейн Н.Ф. Пектины Биохимические методы анализы растений. М.: ИН.ЛИТ., I960.- 280-323.

137. Холодов Ю.А. Реакция нервной системы на электромагнитные поля. -М.: Колос, 1975.-С. 218.

138. Хржановский В.Г. Курс общей ботаники: Учебник для сельхоз. вузов. 2-е изд., Перераб. и доп. М.: Высш. школа, 1982. 384с.

139. Цехановский М.Ю. Русская свеклосахарная промышленность в ее настоящем и прошлом М., 1911,- 32с,

140. Цыганков СП. Исследование теплообмена, перемешивания и массообмена в наклонных двухшнековых диффузионных аппаратах. Автореферат канд. диссерт. Киев: КТИИПП, 1978. 26с.

141. Цыганков СП. Продольное перемешивание в диффузионных аппаратах СП. Цыганков, В.М. Лысянский. Известия вузов СССР. Пищевая технология. 1977. -№5. С133-135.

142. Чубик И.А. Справочник по теплофизических характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов И.А. Чубик, A.M. Маслов. М.: Пищевая технология, 1970.- 184с.

143. Шелухина И.П. Пектиновые вещества, их некоторые свойства и производные И.П. Шелухина, З.Д. Ажубаева, Г,В. Аймухамедова.

144. Шнайдер Ф. Плазмолиз свекловичной клетки Ф. Шнайдер, Т. Гофман Сахарная промышленность. 1952. №11. 17-18.

145. Энди У.Р. Частотные и энергетические окна при воздействии слабых электромагнитных полей на живую ткань ТИИЭР. 1980. Т. 68. 1.-С. 140.

146. Эсау К. Анатомия растений. М.: Мир, 1969. 4 5 6 с

147. Юсупбеков П.Р. Сравнительный анализ моделей кинетики экстракции капиллярнопористых тел. 15.10.87,Хо1646.-4с. 150. А.СагЬоп 13-n.m.r. Study of sugar-beet pectin M.H.J. Keenan, P.S. Belton, J.A. Matthew et al. Carbohydr. Res.- 1985. Vol.138. №1. P.168-170.

148. Alkaline preatreatment and pressing of beet cossetterrs K.M. Bliesener, K.Buchnolz, D.Miehe Int. Sugar Journal 1993. 95. №1129. P.4-8

149. Aspinall G.O. Carbohydrate polymers of plant cell walls Biogenesis of plant cell walls polysaccharides New York, London: Acad. Press, 1973. P 9 5 115.

150. Aspinall G.O. Fanshawe R.S. Pectic substance from Lucerne (Medicago Sativa). Part

151. Pectic acid J. Chem. Soc. 1 9 8 1 №9. P.4215-4226.

152. Bruniche-OIsen H. Ein Warmeaustauscher nach dem Prinzip des DDS Diffusion. "Zeitschrift f. D. Zuckerindustrie". 1965. 4. P. 190.

153. Bruniche-Olsen H. Evaluation of Non-cell-divided Continuous Diffusers. -"Sugar".- 1 9 5 2 2 P 3 8

154. Bruniche-Olsen H. Judging Coll Divided Continuous Diffusers/ «Sugar».-1950.-3.-P.34.

155. Bruniche-Olsen H. Solid-liquid Extraction. Copenhagen, 1962. 462p. Рук. деп. в АгроНИИТЭИПП

156. Hanqual K., Jrylleus E. Eiufluss der verstatrkten des auscelcaugten Sehni- I

157. Hrubisek J. Tvar sladkych rizku. "Listy cukrovamicke". 1949-1950. №6. S.127.

158. Jost W. Diffusion in Solids Liquidus, Gases, New York, 1952.

159. Koshevoy E.P., Stepanova E.G. Development of sugar extraction technology by applying activated treatment The 11-th International Congress of Chemical Engineering, Chemical Equipment Design and Automation. Praha, 1993, August 29 September 3. P.24.

160. Oplatka G. A cukrogyari diffusios folyamat elemelete, IX.-"Cukoripari kutatointezet kozlemenyci". 1956. 3. 1

161. Oplatka G. A cukrogyari kutatointezet k62lemenyci.-"Cukoripari kutatointezet kozlemenyci". 1955. 1-2. P.72.

162. Oplatka G. Az elenaramu Extractions folyamat elemelete es ipari Alkalmasasa.-"Cukoripari kutatointezet kozlemenyci". 1953. 3.

163. Oplatka G. Theorie des Diffusionsprozesses in der Zuckerfabrikation, I."Acta Chimica Academiae Scientarum Hungaricae", 1951. 1. P,254,

164. Oplatka G,, Tegze M. Theorie des Diffusionsprozesses in der Zuckerfabrikation, 111.-"Acta Chimica Academiae Scientarum Hungaricae". 1952.-2,-P,383,

165. Oplatka G., Tegze M. Theorie des Diffusionsprozesses in der Zuckerfabrikation, IV.-"Acta Chimica Academiae Scientarum Hungaricae". 1952.-2.-S.427.

166. Schliephake D, Die Diffusion der Saccharose in wabriger Losung, Zuker, 1968,-№3.-S.45.

167. Schliephake D. Die Diffusion der Saccharose und wabriger Losung Zuker.- 1965. 6 S 168

168. Schliephake D., Wolf A. Stofftransportvorgange in der Aniaufphase der

169. Schneider F., Hoffmann-Walbeck H.P. Uber die Plasmolyse in Rubenzellen. "Zucker Beihefte". 1952. 3. S.70.

170. Schneider F., Hoffmann-Walbeck H.P. Uber die Plasmolyse und die Zuckerzusammensetzung in verschiedenen Bestandteilen des Rubenzellgewebes. "Zucker-Reihefte". 1953. 2. S.44.

171. Schneider F., Reinefeld E. Uber die kontinuierliche Saftgewinnung. "Zeitschrift fur die Zuckerindustrie". 1960. 10. S.251.

172. Vondrak J. Studie uber die Diffusion. «Zeitschrift fur die Zuckerindustrie der Cechoslovakiscen Republ.». 1932-1933.-57.-37.-S.301.

173. Walerianeryk E. Znaczenie pH w procesie ekstrakeje cukru Gazeta cukrov. 1970. 78. №6. S.143-147.

174. Zagrodski S., Kubak J. Wplyw jakosce dyfurji Gazeta Cukrownicza. 1963.-№ll.-S.8-9. «f

Похожие работы

Технология продовольственных продуктов
05.18.00