авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Разработка способов повышения эффективности свеклоперерабатывающего отделения свеклосахарного завода

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Игнатьев Алексей Александрович

Разработка способов повышения эффективности свеклоперерабатывающего отделения
свеклосахарного завода

Специальность: 05.18.05 – Технология сахара и сахаристых продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор, Решетова Раиса Степановна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Петров Сергей Михайлович

кандидат технических наук

Костенко Владимир Георгиевич

Ведущая организация: ГОУВПО «Кубанский государственный аграрный университет»

Защита состоится 19 ноября 2009 года в 1300 на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.01 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, ауд. 53 ВК.

Автореферат размещен на сайте www.mgupp.ru.

Приглашаем Вас принять участие в заседании Совета или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах, подписанный и заверенный печатью, по указанному выше адресу на имя профессора М.С. Жигалова.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО МГУПП.

Автореферат разослан 16 октября 2009 г.

Ученый секретарь совета Д 212.148.01 проф. М.С. Жигалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Обеспеченность России сахаром за счет собственного производства составляет только 30 % и это создает реальную угрозу продовольственной безопасности страны.

Обусловленная этим необходимость увеличения объемов и эффективности производства сахара в РФ требует совершенствования работы не только сокоочистительного и продуктового отделений сахарного завода, но и свеклоперерабатывающего отделения, поскольку именно в нем наблюдаются значительные потери не только свекломассы (3…6% к массе свеклы), но и сахарозы (0,4…0,9 % к массе свеклы).

Главными источниками указанных потерь на отечественных свеклосахарных заводах являются: отсутствие возврата на питание диффузионных установок жомопрессовой воды (ЖПВ); отсутствие эффективной схемы переработки крупных обломков свёклы.

Относительно простые и эффективные решения двух вышеуказанных проблем свеклоперерабатывающего отделения являются актуальными, т.к. позволят значительно повысить эффективность извлечения сахарозы из свеклосырья.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы явилось повышение эффективности работы свеклоперерабатывающего отделения сахарного завода благодаря разработке ресурсо- и энергосберегающих технологий извлечения сахарозы из обломков корнеплодов свеклы (свекловичного боя и хвостиков) и возврата в производство очищенной и подготовленной жомопрессовой воды, реализованных в рамках единого аппаратурно-технологического комплекса при использовании флотационной обработки получаемых дисперсных сахарсодержащих растворов.





Для достижения поставленных целей решались следующие задачи:

  • выявление возможности использования флотационной обработки для удаления несахаров из сахарсодержащих растворов на примере ЖПВ;
  • определение параметров флотационной обработки сахарсодержащих растворов;
  • изучение влияния совместной обработки сахарсодержащих растворов флотационным и дефекосатурационным способами на качество ЖПВ и диффузионного сока, определение последовательности этапов такой обработки;
  • выбор рационального способа и последовательности механической, физико-химической и химической очистки сахарсодержащих растворов содержащих грубодисперсные и коллоидно-диспергированные частицы (ЖПВ, смесь ЖПВ и мезги обломков свеклы);
  • разработка технологической схемы совместной переработки обломков свеклы и подготовки ЖПВ к возврату в производство;
  • производственные или лабораторно-производственные испытания разработанной схемы.

Научная новизна работы состоит в развитии существующих теоретических и практических представлений о флотационной очистке низкоконцентрированных сахарсодержащих дисперсных растворов, влиянии параметров флотационной обработки на эффективность удаления высокомолекулярных соединений (ВМС) и веществ коллоидной степени дисперсности (ВКД).

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность совместной флотационной и дефекосатурационной очистки низкоконцентрированных сахарсодержащих дисперсных растворов для улучшения их качественных характеристик.

Новизна технических решений защищена патентом РФ на полезную модель.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработан способ подготовки ЖПВ к возврату в производство, заключающийся в химической обработке воды известковым молоком и последующей физико-химической очистке флотацией.

Предложено и экспериментально обосновано использование комбинированной флотационной и дефекосатурационной очистки смеси ЖПВ и мезги обломков свеклы от несахаров с учетом полученной новой информации о поведении гетерогенной системы «ЖПВ-мезга свекловичных обломков» при флотации.

Впервые исследована и научно обоснована на основе сравнительных испытаний с электрофлотационной обработкой возможность использования компрессионной флотации для очистки сахарсодержащих растворов, содержащих грубодисперсные и коллоидно-диспергированные частицы.

Обоснован способ подготовки жомопрессовой воды к возврату в производство как по отдельной линии, так и в совокупности с очищенным сахарсодержащим раствором, получаемым из мезги свекловичных обломков.

Разработан технологический регламент очистки ЖПВ.

Практическая значимость и научная новизна работы подтверждены патентом РФ на полезную модель «Линия очистки жомопрессовой воды» (№ 81729 С 13 D 3/02 (2006.1). Опубл. 27.03.09. Бюл.№ 9). Данная работа вошла в комплексную тему: «Разработка эффективной ресурсосберегающей известково – углекислотной очистки сахарных растворов», которая в 2008 году награждена серебряной медалью на XI Международном салоне промышленной собственности «Архимед - 2008» и золотой медалью на VI Московском международном салоне инноваций и инвестиций и выполнена в рамках гранта РФФИ № 08-08-99072 «Исследование воздействий активированных жидких сред на технологические процессы пищевых производств».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на ежегодных расширенных заседаниях кафедры технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака КубГТУ (2006 – 2009 гг.), на Х Всероссийской научно-практической конференции «Образование-наука-технологии», IХ Всероссийской научно-практической конференции «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов», IХ Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы современности» (Майкоп, 2007); на международной научно-практической конференции «Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы» (Пенза, 2008); на III научно-практической конференции «Качество продукции, технологий и образования» (Магнитогорск, 2008); на V международной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество» (Новосибирск, 2008); на I всероссийской конференции студентов и аспирантов «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2008).

Основные результаты исследований, выполненных автором, опубликованы в центральной печати, в том числе в журналах, рекомендованных ВАК.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 1 патент РФ на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, 5 глав, выводы и рекомендации промышленности, список литературы (119 наименований, в том числе 15 – зарубежные издания) и приложения. Работа изложена на 142 страницах, содержит 42 рисунка и 28 таблиц.

Приложения содержат расчет технико–экономического обоснования, патент на полезную модель, акт лабораторно-промышленных испытаний и технологический регламент на опытно-промышленную технологическую линию очистки ЖПВ.

Краткое СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Глава 1. Аналитический обзор литературы

В первой главе проведен аналитический обзор литературы, где произведен анализ разработанных к данному моменту технологических схем по улавливанию и дальнейшей переработке обломков свеклы и подготовки ЖПВ к возврату в производство, указаны их достоинства и недостатки. Обоснованы теоретические предпосылки использования флотационного способа для очистки сахарных растворов, содержащих как грубодисперсные частицы, так и частицы околоколлоидного характера, что может быть применено для очистки ЖПВ и (или) ее смеси с мезгой свекловичных обломков. Сформулированы цель и задачи исследований.

Глава 2. Объекты и методы исследований

Во второй главе описаны объекты и используемые методы исследований, приведены методики определения достоверности экспериментальных данных.

Глава 3. Экспериментальные исследования и разработка способа подготовки жомопрессовой воды к возврату в производство

В третьей главе даны результаты исследований по флотационной очистке ЖПВ.

3.1 Флотационная очистка неподщелоченной жомопрессовой воды. На первом этапе исследована возможность очистки неподщелоченной ЖПВ электрофлотационным способом, как более простым в техническом исполнении. Предварительно освобожденные от грубых частиц свекловичной ткани образцы ЖПВ обрабатывались в электрофлотационном аппарате, изображенном на рисунке 1.

  Схема электрофлотационной-0

Рисунок 1 – Схема электрофлотационной установки: 1 – электрофлотационный аппарат; 2 – источник постоянного тока; 3 – мультиметр

Изучаемыми характеристиками процесса электрофлотации являлись: плотность тока i, мА/см2; время обработки , мин; высота слоя обрабатываемой жидкости h, мм; температура жидкости t, С. Эффективность флотационной обработки (), % рассчитывали по относительному уменьшению содержания ВМС и ВКД в очищаемых образцах.

Результаты статистической обработки данных экспериментов приведены на рисунках 2 - 5.

Установлено, что параметры электрофлотационной обработки, при которых наблюдается максимальный эффект удаления ВМС и ВКД, составляют i–9…11 мА/см2; h–270 … 300 мм; t –48…52°С; –35…40 мин.

Полученные данные показали, что флотационная обработка неподщелоченной ЖПВ низкоэффективна, поскольку эффект удаления ВМС и ВКД составляет не более 8 - 10%.

3.2 Флотационная очистка подщелоченной жомопрессовой воды.

Поскольку ЖПВ является, по-сути, разбавленным диффузионным соком и содержит практически весь комплекс несахаров, присущий ему, логично предположить, что эффект ее очистки можно увеличить путем предварительного подщелачивания и удаления образующегося коагулята несахаров.

С целью подтверждения данного предположения изучалась эффективность электрофлотационной очистки подщелоченной до рН 10,8…11,0 ЖПВ температурой 48…52С при различных параметрах плотности тока, времени и высоты слоя жидкости. Зависимость эффекта удаления ВМС и ВКД подщелоченной ЖПВ () от плотности тока показана на рисунке 6. Установлен интервал значений плотности тока - 19…21 мА/см2, при которых наблюдается максимальный эффект удаления ВМС и ВКД, равный 83…86%.

Для определения влияния на эффект удаления высоты слоя жидкости и времени обработки был проведен двухфакторный эксперимент, на основании которого выявлена зависимость между этими факторами.

Рисунок 6 - Зависимость эффекта удаления ВМС от плотности тока

В качестве независимых переменных выбраны высота слоя обрабатываемой жидкости (фактор Х1) и время обработки (фактор Х2), в качестве зависимой переменной (отклик Y) – эффект удаления ВМС (). Графическая интерпретация результатов экспериментов представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Зависимость эффекта удаления ВМС от времени обработки и высоты слоя жидкости

Согласно данным статистической обработки результатов эксперимента получено уравнение регрессии, описывающее зависимость эффекта очистки известкованной ЖПВ от времени обработки и высоты слоя обрабатываемой жидкости:

Выявлено, что наибольшее влияние на эффект очистки оказывает время обработки, и гораздо меньшее–высота слоя обрабатываемой жидкости. Наибольший эффект очистки 79…84% наблюдается при Х1 (h) –360…400 мм и Х2 () – 18…24 мин.

Данные исследования наглядно показывают, что флотационная очистка подщелоченной ЖПВ гораздо более эффективна, чем неподщелоченной.

Сравнение качественных характеристик ЖПВ до и после электрофлотационной очистки представлено в таблице 1.

Таблица 1 – Качественные характеристики продуктов флотационной обработки ЖПВ

Показатель Продукт
ЖПВ Очищенный раствор Пена*
Сх, % 0,85 0,85 0,0112
СВ, % 1,241 1,129 0,0393
Ч, % 68,49 75,29 -
ВМС, % к СВ 18,738 3,280 -
Эффект удаления ВМС , % 82,49
Эф.оч. (общий), % 28,66

Примечание: Для продукта, отмеченного знаком * качественные характеристики выражены в % по массе свеклы.

Полученные данные позволяют сделать вывод, что флотационный способ очистки, позволяющий получить очищенную воду с чистотой близкой к чистоте диффузионного сока, самостоятельно может использоваться в том случае, если исходная ЖПВ имеет достаточно высокую чистоту (более 80…82%). При более низкой чистоте необходимо использовать дополнительные способы обработки.

3.3 Совместная флотационная и дефекосатурационная обработка жомопрессовой воды. Исследовано влияние совместной флотационной и дефекосатурационной обработки на эффективность очистки ЖПВ пониженной чистоты (менее 80…82%).

На первом этапе проводилось параллельное сравнение флотационного и сатурационного способов очистки известкованной ЖПВ. Для этого ее, освобождали от грубых частиц тканей свеклы, подогревали до 50С, подщелачивали до рН 10,8…11,2 и делили на две части. Одну часть (вариант 1) подвергали флотационной обработке при параметрах, указанных в п. 3.2, а другую (вариант 2) – сатурационной обработке до рН 8,6…9,0. Качественные характеристики очищенных по обоим вариантам растворов представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Качественная характеристика продуктов этапа 1

Показатель Продукт
ЖПВ Очищенный раствор Пена*
Вариант 1
(флотация)
Вариант 2
(дефекосатурация)
Сх, % 1,00 1,00 1,05 0,0133
СВ, % 1,422 1,268 1,248 0,0624
Ч, % 70,32 78,86 84,13 -
ВМС, % к СВ 16,029 3,530 2,707 -
V, % к объему исходного раствора - - - 7,49
Эф. удал. ВМС , % - 77,98 83,11 -

Примечание: Для продукта, отмеченного знаком * показатели Сх и СВ выражены в % по массе свеклы.

Как видно, качественные характеристики очищенной ЖПВ, полученной по варианту 2 лучше, чем у образцов, очищенных по варианту 1.

На втором этапе исследовали возможность совмещения флотационного и сатурационного способов очистки подщелоченной ЖПВ. Для этого, полученную после флотационной обработки по варианту 1 (этап 1) ЖПВ подвергали сатурационной обработке до конечного рН 8,6…9,0. Результаты опытов, представленные в таблице 3, позволяют сделать вывод о том, что эффект удаления ВМС ЖПВ существенно повышается при ее обработке известью до рН 10,8…11,0, удалении скоагулированных несахаров (в основном ВМС и ВКД) флотационным способом и последующей сатурации до рН 8,6…9,0.

Таблица 3 – Качественная характеристика очищенных растворов этапов 1 и 2 после сатурационной обработки

Показатель рН20 Сх, % СВ, % Ч,
%
ВМС, % к СВ Цв, усл. ед. Эффект удаления ВМС , %
Этап 1 9,40 1,05 1,248 84,13 2,707 21,76 83,11
Этап 2 9,43 1,10 1,239 88,78 1,350 19,45 91,58


Pages:   || 2 | 3 |
 



Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.