автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование спиртовых производств на основе экспериментальных исследований рео- и гидродинамики водно-зерновых суспензий в трубах технологических аппаратов

На правах рукописи

Чеботарь Анастасия Викторовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПИРТОВЫХ ПРОИЗВОДСТВ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ PEO- И ГИДРОДИНАМИКИ ВОДНО-ЗЕРНОВЫХ СУСПЕНЗИЙ В ТРУБАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005553051

Санкт-Петербург - 2014

005553051

Работа выполнена в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики на кафедре процессов и аппаратов пищевых производств

Новоселов Александр Геннадьевич доктор технических наук, профессор

Яблокова Марина Александровна доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)» заведующая кафедрой инженерного проектирования

Иваненко Владимир Павлович кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет»

доцент кафедры технического обеспечения торговых и технологических процессов

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт жиров Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится ск/>'и\ Г/л у 2014 г. в / V часов на заседании диссертационного совета Д 212.227.09 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова д.9, тел./факс: (812) 315-30-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан «/^ » с^^рЖ^О 14 г.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного Совета

Колодязная Валентина Степановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Промышленное производство целевых продуктов при помощи микроорганизмов получило наиболее масштабное распространение в спиртовой, пивоваренной, химико-фармацевтической, топливной и других отраслях промышленности. Совершенствование процессов и аппаратов этих биотехнологических производств является важнейшей научно-технической задачей, которая неизбежно связана с созданием новых современных производств, оснащенных высокоэффективным технологическим оборудованием.

Фундаментальные изменения, произошедшие в структуре российской экономики за последние 23 года, поставили перед отечественными производителями, в том числе и в спиртовой отрасли промышленности, серьезные проблемы, связанные с конкурентной борьбой за рынки сбыта. Анализ объемов производства этанола в России за последние 10 лет показывает их резкое снижение, что говорит о неудовлетворительном состоянии спиртовой промышленности в целом.

В первую очередь это связано с повышением цен на сырьевые и энергетические ресурсы, моральным и техническим износом промышленного оборудования, произведенного еще в советский период.

Модернизация имеющихся производственных мощностей и строительство новых спиртовых заводов требует существенных финансовых вложений и осложняется отсутствием на отечественном машиностроительном рынке оборудования, универсальных и высокоэффективных конструкций аппаратов, позволяющих проводить те или иные технологические процессы в интенсивных и экономичных режимах.

В настоящее время активно ведутся работы в направлении повышения рентабельности производства пищевого этанола за счет увеличения выхода конечного продукта с единицы зернового сырья, вторичного использования побочных продуктов основного производства, использования новых штаммов микроорганизмов и ферментных препаратов. Несмотря на определенный прогресс в этой области все эти направления не затрагивают основную проблему, проблему оснащения спиртовых заводов новым высокоинтенсивным и, в то же время, малогабаритным и мало энергоемким технологическим оборудованием, способным реализовывать последние достижения науки в области технологии производства этанола из крахмалосодержащего зернового сырья.

Одной из важнейших стадий технологического процесса производства этанола является стадия водно-тепловой, ферментативной обработки зернового сырья (ВТФО ЗС). От эффективности ее проведения во многом зависит количество и качество целевого продукта и, в конечном итоге, рентабельность спиртового завода. В настоящее время общепризнанной тенденцией в технологии проведения ВТФО ЗС является низкотемпературная схема при высоких концентрациях измельченного зерна в заторе. Для ее

реализации была предложена (патент РФ Л"» 2499050 от 20.11.2013 «Периодический способ производства спирта и кожухотрубный струйно-инжекционный аппарат, используемый при осуществлении способа») конструкция кожухотрубного струйно-инжекционного бродильного аппарата (КСИБА), позволяющая проводить в нем, последовательно, три стадии технологического процесса, а именно, собственно ВТФО, осахаривание сусла и его сбраживание. Такой подход позволяет существенно упростить машинно-аппаратурную схему производства этанола, сделать ее более гибкой, и более доступной для реализации в промышленности предприятиями малой и средней мощности.

Важнейшим условием, гарантирующим успешное продвижение инновационных решений в области создания нового оборудования, является наличие на машиностроительном рынке РФ этого, не сложного в изготовлении и надежного в эксплуатации, технологического оборудования, разработка которого невозможна без тщательного изучения механизмов, происходящих в них физических процессов.

Процесс ВТФО ЗС - как физический процесс - представляет собой сложнейшую совокупность тепло-массообменных процессов, скорость которых во многом определяется гидродинамической обстановкой в аппарате. Сложность этих процессов заключается в необратимости количественного состава фаз с момента начала ВТФО. В свою очередь гидродинамическая обстановка в аппарате неразрывно связана с реодинамическими характеристиками обрабатываемого в нем сырья. Изучение качественных и количественных взаимосвязей между реодинамическими и гидродинамическими параметрами этих процессов, протекающими в КСИБА и его трубах, представляет собой актуальную задачу, решение которой крайне важно, как для фундаментальной, так и прикладной науки, с точки зрения создания научно-обоснованной методики расчета.

Цель и задачи исследования. Целыо работы являются комплексные экспериментальные исследования peo- и гидродинамики водно-зерновых суспензий в трубах технологических аппаратов (КСИБА) в процессе проведения водно-тепловой и ферментативной обработки зернового сырья.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- обобщить и проанализировать имеющиеся в научно-технической и патентной литературе данные по проведению ВТФО ЗС, peo- и гидродинамике течения водно-зерновых суспензий в трубах;

- разработать системный подход к анализу физико-химических процессов, происходящих на стадии ВТФО ЗС и на его основе:

- провести фотографические исследования изменения структуры водно-зерновой суспензии из ячменя при проведении ВТО и ВТФО ЗС;

- составить алгоритм проведения теоретических и экспериментальных исследований реодинамических характеристик водно-зерновой суспензии в диапазоне гидромодулей от 1:4 до 1:2,5 (массовых соотношений зерна и

воды), разработать методику проведения экспериментов и экспериментальную установку;

- составить алгоритм проведения теоретических и экспериментальных исследований гидродинамических характеристик водно-зерновой суспензии в диапазоне гидромодулей от 1:4 до 1:2.5, разработать методику проведения экспериментов и создать экспериментальную установку;

- провести комплексные исследования реодинамических характеристик водно-зерновой суспензии в диапазоне: гидромодулей от 1:4 до 1:2,5; температур от 20°С до 90°С; дозировке амилолитического ферментного препарата - 2 ед АС/г крахмала;

- изучить гидродинамические характеристики двухфазных потоков при их движении по трубам на пилотной установке в диапазоне гидромодулей от 1:4 до 1:2,5 при заданных температурах.

Научная новизна работы:

- применен системный подход к анализу процессов происходящих в водно-зерновых суспензиях при проведении водно-тепловой и ферментативной обработки;

- получены эмпирические уравнения для расчета эффективной вязкости водно-зерновой суспензии в зависимости от скорости сдвига и температуры в диапазоне гидромодулей от 1:4 до 1:2,5 без и с применением ферментного препарата;

- получены эмпирические уравнения для расчета коэффициента трения водно-зерновой суспензии в зависимости от критерия Рейнольдса для неньютоновских жидкостей в диапазоне гидромодулей от 1:4 до 1:2,5.

Практическая значимость.

1. Материалы диссертационной работы внедрены в учебный процесс при изложении лекционного курса и проведении лабораторных занятий по дисциплине «Процессы и аппараты биотехнологических производств» для магистров, обучающихся по направлению 151000 «Технологические машины и оборудование» и профилю «Процессы и аппараты пищевых производств».

2. На основе результатов диссертационной работы разработаны исходные данные и техническое задание на проектирование КСИБА производительностью 100 литров этилового спирта и переданы ОАО «НПО Приборы» для разработки рабочих чертежей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Конгрессе молодых ученых (СПб, НИУ ИТМО ИХиБТ, 2013), 6-ой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (г. Бийск, 2013), VI Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (СПб, НИУ ИТМО ИХиБТ, 2013), Х1ЛП научной и учебно-методической конференции НИУ ИТМО (СПб, НИУ ИТМО ИХиБТ, 2014) и на IV Международной научно-практической конференции «Инновационные

пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья» (Краснодар, ГНУКНИИХП Россельхозакадемии, 2014).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 8 — в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние водно-тепловой обработки без и с применением ферментного препарата (ФП) на структурно-механические и физические свойства среды.

2. Результаты экспериментальных исследований, направленных на изучение реодинамических характеристик водно-зерновых суспензий без и с применением ФП в диапазоне гидромодулей от 1:4 до 1:2,5 и температур от 20 до 90°С.

3. Результаты экспериментальных исследований, направленных на изучение гидродинамических характеристик водно-зерновых суспензий в трубах в диапазоне гидромодулей от 1:4 до 1:2,5 и заданных температур.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы, включающей 132 источника, из них 12 -иностранный, 4 приложений. Содержание работы изложено на 136 страницах машинописного текста, содержит 43 иллюстрации и 24 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложены цель и задачи исследований, отмечена научная новизна и практическая значимость исследований, представлены выносимые на защиту основные положения.

В обзоре литературы рассмотрен подход и приведен анализ процессов, происходящих в водно-зерновых суспензиях в процессе ВТО и ВТФО ЗС для спиртовых производств. Выполнен анализ работ, посвященных изучению реодинамических характеристик неньютоновских жидкостей, анализ состояния научных исследований по проблеме движения неньтоновских жидкостей в трубах. Проанализированы литературные данные, касающиеся изучения физических и структурно-механических характеристик водно-зерновых суспензий в процессе ВТО и ВТФО ЗС, касающиеся проблемы их движения в трубах. На основании анализа научной информации сформулирована цель и определены задачи исследований. Подробная схема проведения исследований представлена на рисунке 1.

Объектом исследования являлась: водно-зерновая суспензия, полученная при смешивании измельченного зерна ячменя и воды в определенной пропорции (гидромодуле) без и с применением ферментного препарата (ФП). Измельченный ячмень, размер частиц которого составлял порядка 1,0 мм и менее, при 100 % проходе через сито диаметром 1мм имел крахмалистость - 50,1 % и влажность - 15%.

Рисунок 1 - Структурная схема проведения исследований

Исследование реодинамических характеристик водно-зерновой суспензии в процессе ВТО и ВТФО

Ввиду существования различных теорий механизма клейстеризации крахмала первоначально были проведены фотографические исследования по изучению изменения структуры водно-зерновой суспензии в процессе ВТО и ВТФО. Результаты данного исследования представлены на рисунке 2.

При изучении изменения значений плотности, необходимых для расчета гидродинамических характеристик водно-зерновой суспензии и выбора оптимальной концентрации твердой фазы в заторе в процессе ВТО и ВТФО было установлено, что при гидромодуле 1:2,5 и температуре 30°С параметр плотности имеет максимальное значение и снижается с повышением температуры и переходом к маловязким гидромодулям (рисунок 3).

[

1

Без прим. ФП

С прим. ПФ

Рисунок 2 — Изменение структуры водно-зерновой суспензии при нагреве

Р.кг! м1 1100

р.кг/.ч3 1120

1080 1060 1040

1020

1020

1000 -:- 1000

30 40 50 60 70 80 90 30 40 50 60 70 80 90

О ("1:2,5 о г 1:3 О г1:3.5 й П:4 1,'С О г 1:2,5 Ог1:3 □ П:$,5 Л г1:4 ¡,'С

Рисунок 3 - Зависимость плотности водно-зерновой суспензии от температуры для различных гидромодулей без и с применением ФП Обработка экспериментальных данных по исследованию физических свойств среды позволила получить эмпирические зависимости для определения плотности водно-зерновой суспензии (таблица 2).

1100 1080 1060 1040

Таблица 2 - Сводная таблица формул для расчета плотности водно-зерновой __суспензии _

Гидромодуль Без применения ФП С применением ФП

1:2,5 рс = 1091 + 0,46-;-0,012-/2 рс =1079 + 1,09-г--0,015г2

1:3 рс =1075 + 0,87-/-0,016-г2 рс =1066+1,03-г-0,015-г2

1:3,5 рс =1059 + 0,83-/-0,016 г2 рс =1062 + 0,78-/-0,013-/2

1:4 рс =1054 + 0,4б-Г-0,011-Г2 рс =1061 + 0,17-Г-0,009-/2

Исследования показали, что изменение значения плотности затора происходит за счет процесса клейстеризации - набухания крахмальных зерен в теплом водном растворе, вследствие которого происходит увеличение объема с последующим разрывом клеточных стенок.

На рисунке 4 представлена графическая зависимость, отражающая изменение эффективной вязкости водно-зерновых суспензий с различными гидромодулями в процессе их нагрева.

Рисунок 4 - Изменение коэффициента эффективной вязкости суспензии при скорости сдвига у- 16,32с"1 для различных гидромодулей

от скорости сдвига при различных температурах без применения ФП (г 1:3)

0 1000 г,с 2000

Рисунок 6 - Типовой график реперных значений коэффициентов эффективной вязкости и зон кривой течения водно-зерновой суснензии, позволяющие контролировать процесс ВТО

Учитывая общность кривых вязкости, представленных на рисунке 4, для всех исследованных гидромодулей, было выделено четыре реперных значения, позволяющих контролировать процесс ВТО (рисунок 6). Это начальная вязкость затора цэфф1 при температуре складки, минимальное значение вязкости во второй зоне кривой течения рэфф2, максимальное значение цэффз в третьей зоне кривой течения и цэфф4 значение вязкости при постоянной температуре выдержки. Значения этих коэффициентов различны и зависят от величины гидромодуля и скорости сдвига.

Исследования водно-зерновой суспензии в процессе ВТФО проводились с наиболее сложными с реологической точки зрения, но в то же время, экономически выгодными гидромодулями: 1:3 и 1:2,5.

Зависимость коэффициента эффективной вязкости цэфф3 от скорости сдвига для заданных ГМ представлена на рисунке 7. Применение ФП амилолитического действия позволило снизить мак-симачьную вязкость замесов: на малых скоростях сдвига (/ = 2-8с"1) в среднем в 9,5 раз, на средних (у = 16-48с"') — в 10 раз, на больших (у = 81-436с"') - в 2.75, а также уменьшить температуру достижения цэфф3 до 70 °С.

Математическая обработка экспериментальных данных по исследованию реодинамики водно-зерновых суспензий при их нагреве позволила получить эмпирические зависимости (таблицы 3, 4).

Рисунок 7 - Зависимость коэффициента максимальной эффективной вязкости

Шффз от скорости сдвига при гидромодулях 1:2.5, 1:3 и дозировке ФП (Дистицим БА-Т special) 2 ед/г крахмала

Таблица 3 - Сводная таблица формул для расчета эффективной _вязкости без применения ФП_

гм Формула цэфф=/(г, у )

1:4 20+50°С В ^эфф .0,98 1,7 , у ■/ ' ' где В = 5479,3 р Л4 60+90 "с & 1 №эфф . 0,85 , у где В = 5,39Т0"15

1:3,5 20+50 X" В ^эфф .0,93 1,45 , где В = 5200,2 я Л54 60+90 С а'г фф ~ .0,78 , У где В = 5,24-10"15

1:3 20+50°С В Рэфф .0,88 1,36 , у -г где В = 3776,2 о .8,89 60+90°С о'Г ^э фф .0,69 , У где В = 1,45Т0"15

1:2,5 20+50°С В Рэфф .0,68 0,92 , У 'Г где В = 685,6 я Л75 60+90 С в ' < ^эфф ~ . 0,48 , У где В = 4,19Т0"15

ГМ Формула ц,фф=/(С, у )

1:4 го'' _ В»С2А 'эфф\ ^0,98 где В = 1079 В • С3'6 90'сеыд. В • С2'"

1:3,5 1:3 1:2,5 где В = 669 НэффТ, . 0,8 У где В = 8448 г эфф4 ^0,87 где В = 7910

Таблица 4 - Сводная таблица формул для расчета максимальной _эффективной вязкости с применением ФГ1_

Гидромодуль Формула цэфф=/(С, у )

1:3 , ,70°С В-С4'65 ^эффз у0,1 ' где В = 3701

1:2,5

Исследования показали, что все полученные зависимости имеют максимум. Вязкость замеса начинала возрастать при температуре 55-^60°С, что связано с набуханием крахмала. При температуре 7(Н75°С замес представлял собой однородную хорошо набухшую массу. Дальнейший нагрев до температуры 90°С приводил к снижению вязкости за счет разжижения крахмального клейстера.

Проведенные исследования по изучению реодинамических характеристик водно-зерновых суспензий ячменя позволяют сделать выводы о том, что снижение температуры проведения ВТО возможно с применением ФП амилолитического действия. Значение эффективной вязкости снижается в несколько раз. Вязкость водно-зерновой суспензии, а также максимальная вязкость в «пике» клейстеризации становится достаточно низкой, чтобы проводить дальнейшие исследования, как по исследованию гидродинамики потока в трубах, так и по течению среды в КСИБА.

Исследования гидродинамики водно-зерновых суспензии в трубах

Для проведения исследований по гидродинамике движения водно-зерновой суспензии, была разработана экспериментальная установка, схема

которой, представлена на рисунке ! г

ф р■

-Н Ь* Л.

Т Г вода зв,

£Пц

I

хладоноситвпь

ж

Ь:

Рисунок 8 - Схема экспериментальной установки для изучения режимов течения водно-зерновой суспензии в трубах 1 - горизонтальная труба (исследуемый участок); 2 - теплообменник «труба в трубе»; 3 - цилиндроконическая емкость, 4 - циркуляционный насос, 5 -электромагнитный расходомер, 6,7 - датчики давления, 8 — котел, 9 - насос подачи теплоносителя, 10 — объемный счетчик тепло- или хладоносителя,

1х2- датчики температуры После проведения первой серии экспериментов для проверки функционирования экспериментальной установки и в результате получения утвердительных данных корректной ее работы на воде, были выполнены исследования по гидродинамике движения водно-зерновой суспензии с гидромодулями 1:4, 1:3.5, 1:3, 1:2.5.

В результате математической обработки полученных данных по гидродинамике водно-зерновых суспензий были получены эмпирические уравнения (таблица 5), описывающие изменение коэффициента трения в зависимости от изменения числа Рейнольдса для заданных гидромодулей. Таблица 5 - Сводная таблица формул для расчета коэффициента трения при

Тем-ра Гидромодуль

1:4 1:3,5 1:3 1:2,5

20 )ч,=0,72-Кен"°'5-! л„ =1,20' 11ен ~°'66 =1,58' Ые/0'72 Хн =1,97' Б!.ен"и'/6

30 К=0,77- Яен ~и'48 А,„=1,58- 11ен-и'62 =1,65' Ые„ "и'71 Хн=2,11-Кен"и'74

40 К =0,97' Яе„"0,47 =1,58- Ке,,-"'58 Хн=1,72-11ен-0'68 ^=1,61- 11ен ~и,/4

50 А,„ = 1,9- Кен "и,ЗУ Хя=1,91-Кен'0,71 =2,11 • Яен ~0,86

60 А,л = 38,7' 11ен "°'97 К =37,4- Ие„~',!2 Хц =35,1 • Яен"1''2 А.н =31,5' 11ен~''41

70 Хн = 5,49-Кен_№ Х„=3,84- 11е„"и'У1 А« =3,6' Ке„"и'95 X,, =2,24' Яен "1,и2

80 Х„= 1,86- 11ен ~0,82 А,н =1,36' 11ен "°'83 К =0,76- Яе„ Ащ =0,32' Ке„"1,оу

В результате использования рассчитанных коэффициентов трения построена графическая зависимость напора сети от объемного расхода суспензии для заданных гидромодулей (рисунок 9).

В результате обработки данных также были получены графические изображения консистентных значений водно-зерновой суспензии в диапазоне гидромодулей от 1:4 до 1:2.5 для заданных температур.

Из уравнений в таблице 5 можно констатировать

закономерность поведения водно-зерновых суспензий, а именно внутри исследуемого гидромодуля: повышение коэффициента трения до температуры начала клейстеризации крахмала около 60°С, в следствии трансформации водно-зерновой суспензии, затем при температуре около 60-80°С резкое его снижение вследствие существенного повышения вязкости замеса на стадии клейстеризации крахмала, и достижении наименьшего

показателя при температуре 80°С, когда наблюдается максимальная вязкость замеса, о чем свидетельствуют коэффициенты при числе Рейнольдса.

Такое поведение замесов подтверждают и данные реодинамических исследований.

Полученные эмпирические уравнения можно использовать для расчета циркуляционных трубопроводов и подбора насосов для обвязки кожухотрубного струйно-инжекционного бродильного аппарата (КСИБА), предназначенного для последовательного проведения трех технологических стадий производства этилового спирта.

Основные результаты работы

1.В результате обработки цифровых изображений структуры ячменного замеса на стадии ВТО и ВТФО получено подтверждение механизма трансформации нативного крахмала в растворимую форму.

2. Получены эмпирические уравнения вида pc = f{t) для расчета плотности водно-зерновой суспензии.

3. Выполнены комплексные исследования реодинамических характеристик водно-зерновой суспензии в процессе ВТО и ВТФО на экспериментальной установке в лабораторных условиях. Получены эмпирические уравнения вида /и

100 2Ó0 , , 300 о г 1:3.5 «г 1:3 »г 1:2.5 О'Ю-'.м'/с

□ вода л г 1:4

Рисунок 9 - Характеристика сети для заданных гидромодулей

эфф

- fit, у) для расчета эффективной

и

вязкости водно-зерновой суспензии в зависимости от скорости сдвига и температуры в широком диапазоне гидромодулей, а также вида Иэфф = /{С,у) в зависимости от скорости сдвига и концентрации твердой

фазы для реперных точек, без применения ферментных препаратов.

4. Предложено оценивать изменение реологических свойств водно-зерновых суспензий по значениям эффективной вязкости в реперных точках, разделяющим характерные области реологического поведения суспензий на вязкостно-температурных кривых. Выделено четыре реперных значения, позволяющих контролировать процесс ВТО а именно: начальная вязкость затора р.Эфф I при температуре складки, минимальное значение вязкости во второй зоне кривой течения |лЭфф2, максимальное значение ц.ффз в третьей зоне кривой течения и (Л,фф( значение вязкости при постоянной температуре выдержки.

5. Получены эмпирические уравнения вида иэфф ~ /(С, у) для расчета

максимальной эффективной вязкости водно-зерновой суспензии в зависимости от скорости сдвига и концентрации твердой фазы с применением ферментного препарата амилолитическсго действия для высококонцентрированных замесов.

6. Получены экспериментальные данные по изучению гидродинамических характеристик водно-зерновых суспензий в процессе ВТО на пилотной установке. Получены уравнения вида /1?/ = /{Ксп) для расчета коэффициента трения А„ в диапазоне гидромодулей от 1:4 до 1:2.5 и заданных температур, определены, входящие в него, численные значения эмпирических коэффициентов. Получены графические зависимости характеристики сети и консистентных значений для заданных температур.

7. Полученные уравнения рекомендовано использовать для расчета циркуляционных трубопроводов и подбора насосов для обвязки кожухотрубного струйно-инжекционного бродильного аппарата, предназначенного для последовательного проведения трех технологических стадий производства этилового спирта. Разработаны исходные данные и техническое задание на проектирование КСИБА производительностью 100 литров этилового спирта и переданы ОАО «НПО Приборы» для разработки рабочих чертежей. Новизна технического решения его использования подтверждена патентом РФ № 2499050 на периодический способ производства спирта и кожухотрубный струйно-инжекционный аппарат, используемый при осуществлении способа.

Список используемых сокращений и условных обозначений

Сокращения: ВТО - водно-тепловая обработка, ВТФО ЗС - водно-тепловая и ферментативная обработка зернового сырья, ГМ - гидромодуль, ФП - ферментный препарат.

Условные обозначения: I - температура, °С; С — величина, характеризующая концентрацию твердой фазы, фактически представленная

как массовое отношение количества воды к количеству зерна, кг/кг; Цофф — эффективная вязкость, Па-с; у — скорость сдвига, с"1.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Чеботарь A.B., Ибрагимов Т.С., Баракова Н.В., Новоселов А.Г. Повышение эффективности производства спирта за счет проведения нескольких технологических стадий в одном аппарате. 2. Проведение механико-ферментативной обработки зернового сырья в КСИБА. Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий», - Электронный журнал - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2011.- №1.- март 2011;

2. Чеботарь A.B., Ибрагимов Т.С., Новоселов А.Г. Проведение водно-тепловой обработки, осахаривания и сбраживания высококонцентрированного сусла в КСИБА с применением низкотемпературной схемы разваривания // Новые Технологии. - Майкоп: Майкопский государственный технологический университет (МГТУ), 2011. - Вып. №4. - С. 24-27.- 322 с.

3. Чеботарь A.B., Ибрагимов Т.С., Новоселов А.Г. Производство этилового спирта в кожухотрубном струйно-инжекционном аппарате по низкотемпературной схеме // Техника и технология пищевых производств. -Кемерово: КемТИПП, 2012. - Вып. №1 (24). - С. 112-115. - 168 е.;

4. Чеботарь A.B., Ибрагимов Т.С., Новоселов А.Г. Исследование теплофизических свойств зерновых суспензий в процессе механико-ферментативной обработки. Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий»,

- Электронный журнал - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2012,- №2,-сентябрь 2012.

5. Чеботарь A.B., Ибрагимов Т.С., Свинцов Д.В., Новоселов А.Г. Реологические характеристики зерновых суспензий в процессе механико-ферментативной обработки. Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий»,

- Электронный журнал - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2012,- №2-сентябрь 2012.

6. Чеботарь A.B., Ибрагимов Т.С., Новоселов А.Г. Характерные особенности изменения реологических свойств водно-зерновых суспензий в процессе водно-тепловой и ферментативной обработки (ВТФО) зернового сырья. Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий», - Электронный журнал - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2013. - №1,- март 2013.

7. Чеботарь А.В, Ибрагимов Т.С., Баракова Н.В., Новоселов А.Г. Периодический способ производства спирта и кожухотрубный струйно-инжекционный аппарат, используемый при осуществлении способа // Пат. №

2499050 Российская Федерация, МПК С12Р 7/06; заявитель и патентообладатель НИУ ИТМО - заявка № 2011126872/10 от 29.06.2011, публикация 20.11.2013. Бюл. №32 - С. 10.

8. Чеботарь A.B., Новоселов А.Г., Петрова Д.Л. Влияние времени замачивания измельченного ячменного зерна на максимальную вязкость сусла в процессе водно-тепловой его обработки. Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий», - Электронный журнал - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2013. - №2,- сентябрь 2013.

9. Чеботарь A.B., Новоселов А.Г., Ибрагимов Т.С., Петрова Д.Л. Изменение реодинамических характеристик водно-зерновых суспензий в процессе их водно-тепловой и ферментативной обработки (ВТФО) при производстве этанола // Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием. - Бийск: Алт. гос. техн. ун-та, 2013. - С. 213-215. - 508 с.

10. Чеботарь A.B. Повышение эффективности проведения биотехнологических процессов путем совершенствования машинно-аппаратурной схемы производства этилового спирта // Сборник трудов II Всероссийского конгресса молодых ученых. - СПб: НИУ ИТМО, 2013. - С. 169-176,- 197 с.

11. Чеботарь A.B., Новоселов А.Г., Петрова Д.Л. Влияние времени замачивания измельченного ячменного зерна на вязкость водно-зерновой суспензии // VI Международная научно-техническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». - Санкт-Петербург, 13-15 ноября 2013 г. Материалы конференции. - СПб: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. - С. 630-632. - 818 с.

12. Чеботарь A.B., Новоселов А.Г., Петрова Н.Л. Исследование влияния амилолитических ферментов на вязкость водно-зерновой суспензии в процессе водно-тепловой ферментативной обработки ячменного зерна // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»,- Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2014. - Вып. 1(17).

13. Чеботарь A.B., Новоселов А.Г., Гуляева Ю.Н. Течение водно-зерновых суспензий в трубах. 1. Реологические характеристики водно-зерновых суспензий и их изменение в процессе водно-тепловой обработки // Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. 22-23 мая 2014 г. / Фед.агентство научн.организаций, Гос. науч. учреждение Краснодар. НИИ храпения и переработки с.-х. продукции; под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Е.П. Викторовой. - Ижевск: Издатель С.А. Пермяков, 2014. С. 264-269.-352 с.

Подписано в печать 27.06.2014. Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л. 0,93 Печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 0,94 Тираж 80 экз. Заказ № 82

НИУ ИТМО. 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., 49 ИИК ИХиБТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9