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 |

Совершенствование способов экстракции сахарозы из свеклы

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОНДРАТОВА ОКСАНА ЮРЬЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ЭКСТРАКЦИИ

САХАРОЗЫ ИЗ СВЕКЛЫ

Специальность: 05.18.05 Технология сахара и сахаристых продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет» на кафедре «Технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака».

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор Решетова Раиса Степановна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Сидоренко Юрий Ильич

кандидат технических наук,

заведующий технологическим

отделением Северо-кавказского

НИИ сахарной свеклы и сахара Городецкий Владимир Олегович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Российский НИИ сахарной промышленности

Россельхозакадемии (ГНУ РНИИСП)

Защита состоится «___» ________2008 г. в _______ часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.01 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д.11, ауд._______.

Приглашаем Вас принять участие в заседании Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря совета профессора М.С. Жигалова.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП.

Автореферат разослан _______мая 2008 г.

Ученый секретарь

Совета Д 212.148.01

кандидат технических наук, профессор М.С. Жигалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важное значение для экономики страны и обеспечения продовольственной безопасности имеет рынок сахара. Это связано, прежде всего, с тем, что сахар - стратегический продовольственный товар и, в то же время - сырье для многих предприятий пищевой, фармацевтической и химической промышленности. Ежегодная потребность сахара в Российской Федерации составляет 5,5 млн. т. Однако, за последние годы использование производственной мощности заводов значительно снизилось. Это вызвано, прежде всего, необеспеченностью сырьем и сложным финансовым состоянием заводов, слабой материально-технической базой сахарных заводов, ведущей к неоправданным потерям сахара при хранении и переработке корнеплодов, превышающим в 1,5 раза потери в передовых сахаропроизводящих странах.

Переход к рыночным отношениям, вхождение в мировое пространство выдвигает в качестве первоочередной задачи выход нашей сахарной промышленности на мировой уровень. В связи с этим необходима коренная реконструкция сахарных заводов, оснащение их современным оборудованием, создание принципиально новых энергосберегающих технологий, обеспечивающих безотходную переработку сырья.





В комплексе мер по повышению эффективности производства сахара важную роль необходимо уделять процессу экстракции. Степень совершенства процесса экстрагирования во многом определяет условия проведения последующих технологических операций и отражается на эффективности производства сахара в целом.

Однако, несмотря на многочисленные исследования в области экстракции сахарозы, в том числе в процессе подготовки экстрагирующей жидкости, возможности совершенствования этого процесса еще до конца не исчерпаны и являются актуальными.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы явилась разработка ресурсо – и энергосберегающей технологии извлечения сахара из свеклы в рамках единого комплекса, одним из элементов которой является эффективная предварительная подготовка экстрагирующей жидкости.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- выбор высокоэффективных веществ для подготовки экстрагирующей жидкости к процессу извлечения сахара из свекловичной стружки;

- определение оптимального расхода кальцийсодержащих реагентов;

- изучение влияния совместной обработки экстрагирующей жидкости кальцийсодержащими реагентами и глубоким пересатурированием на качественные показатели получаемого диффузионного сока;

- изучение влияния места ввода кальцийсодержащих реагентов в экстрагирующую жидкость на качественные показатели получаемого диффузионного сока;

- изучение влияния низкочастотного модулированного электромагнитного поля при подготовке экстрагирующей жидкости на технологические показатели экстрагирующей жидкости и диффузионного сока;

- изучение возможности использования подготовленной с помощью кальцийсодержащих реагентов, приема глубокого пересатурирования и энергии электромагнитного поля жомопрессовой воды в качестве ошпаривающего агента для свекловичной стружки;

- разработка технологической схемы и технологического режима усовершенствованного процесса экстракции сахарозы из свекловичной стружки с использованием предварительно подготовленной экстрагирующей жидкости;

- проверка в производственных условиях эффективности разработанной схемы подготовки экстрагирующей жидкости к процессу диффузии.

Научная новизна работы состоит в том, что теоретически обоснована и практически подтверждена эффективность совместного использования в качестве кальцийсодержащих реагентов гипса и известкового молока, а также приема глубокого пересатурирования для подготовки экстрагирующей жидкости, обеспечивающая повышение качественных показателей самой экстрагирующей жидкости, получаемого диффузионного сока и снижение энергетических затрат на производство сахара.

Разработан и обоснован способ подготовки экстрагирующей жидкости к процессу извлечения сахара из свеклы, включающий химическую обработку гипсом, известковым молоком, в сочетании с приемом глубокого пересатурирования и обработку низкочастотным модулированным электромагнитным полем, обеспечивающий повышение эффективности свеклосахарного производства.

Обоснована возможность использования подготовленной жомопрессовой воды в качестве ошпаривающего агента для свекловичной стружки.

Практическая значимость и реализация результатов работы

В процессе выполнения работы разработан способ подготовки экстрагирующей жидкости с использованием химической обработки гипсом, известковым молоком в сочетании с приемом глубокого пересатурирования и энергии электромагнитного поля. На основе предложенного способа получения реагентноспособной экстрагирующей жидкости разработана и испытана на сахарных заводах технологическая схема получения диффузионного сока, позволяющая увеличить чистоту диффузионного сока на 1,0 – 1,5%, чистоту очищенного сока на 1,5 – 2,0% по сравнению с типовым, выход сахара на 0,3 – 0,4 % и уменьшить расход условного топлива на 0,6%.

Данная технологическая схема подтвердила свою эффективность при проведении производственных испытаний на ОАО «Черемновский сахарный завод» (Алтайский край) и ЗАО «Уваровский сахарный завод» (Тамбовская область).

Практическая значимость и научная новизна работы подтверждена патентом РФ на изобретение «Способ получения диффузионного сока» (№ 2292399 С 13 D 1/08 (2006.1). Опубл. 27.01.07. Бюл.№ 3). 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.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на ежегодных расширенных заседаниях кафедры технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака КубГТУ (2004 – 2008 гг.), на Международной научно-практической конференции «Разработка новых и совершенствование существующих технологий, оборудования и методов контроля сахарного производства» (Воронеж, 2005), на Всероссийской НПК «Пищевая промышленность: интеграция науки, образования и производства» (Краснодар, 2005), на ХХХIII научной конференции студентов и молодых ученых вузов Южного федерального округа (Краснодар, 2006), на Всероссийской научно-технической конференции «Наука-производство-технологии-экология» (Киров, 2007), на XXXIV научной конференции студентов и молодых ученых ВУЗов Южного Федерального округа (Краснодар, 2007), 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 Всероссийской научно-практической конференции на тему: «Пути повышения технико-экономической эффективности отечественного свеклосахарного производства» (Краснодар, 2008). Основные результаты исследований, выполненных автором, опубликованы в центральной печати, в том числе в журналах, рекомендованных ВАК.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, 5 глав, выводы и рекомендации промышленности, список литературы (175 наименований, в том числе 20 – зарубежные издания) и 4 приложения. Работа изложена на 150 страницах, содержит 21 рисунок и 16 таблиц.

Приложения содержат акты производственных испытаний, расчет технико – экономического обоснования, патент и дипломы выставок.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, излагаются цель и задачи исследований, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе сделан аналитический обзор литературы, где приведены теоретические аспекты процесса экстракции сахарозы из свекловичной стружки, рассмотрены роль и место процесса экстракции в общей технологической схеме производства сахара из свеклы, основные факторы, влияющие на протекание процесса экстракции, приведено сравнение эффективности применения различных реагентов и методов для подготовки вод, входящих в состав экстрагирующей жидкости.

На основании анализа литературных данных сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена исследованию влияния способа подготовки экстрагирующей жидкости к диффузионному процессу на качественные показатели диффузионного сока.

Химические реагенты, применяемые для подготовки экстрагирующей жидкости должны удовлетворять ряду требований, основные из которых – это повышение качества экстрагирующей жидкости и повышение прочности свекловичной ткани. Такими реагентами могут быть вещества, содержащие двухвалентные ионы кальция.

Эксперименты в этом направлении проводились в лабораторных условиях на модельных растворах, в состав которых входили: обезаммеаченные конденсаты, жомопрессовая и бараметрическая воды. С целью выявления наиболее эффективного реагента использовали следующие вещества: известковое молоко (вариант 1), хлористый кальций (вариант 2), сульфат кальция (гипс) (вариант 3). В качестве контроля использовали раствор, подвергнутый тепловой обработке (вариант 4). Средние результаты исследований представлены на рис. 1, 2

Рис.1 - Влияние варианта Рис.2 – Влияние способа подготовки

подготовки экстрагирующей экстрагирующей жидкости

жидкости на чистоту на содержание ВКД в

диффузионного сока диффузионном соке

Из рисунков видно, что применение экстрагирующей жидкости, подготовленной с использованием гипса, позволяет существенно повысить чистоту диффузионного сока и снизить содержание ВКД. Это объясняется тем, что в результате гидролиза сульфата кальция образуются ионы кальция Са2+, которые действуют осаждающе, и сульфат - ионы SО42-, которые среди анионов по возрастающей активности их действия на процесс осаждения грубодисперсных, коллоидных и растворенных примесей стоят на третьем месте после цитрата и татрата. На свекловичную ткань ион SО42- действует высаливающе, уменьшая накопление коллоидов в диффузионном соке, помимо этого ионы сульфата SО42- обладают дезинфицирующим свойством, снижают неучтенные потери сахарозы в диффузионном отделении.

Изучено влияние расхода гипса при подготовке экстрагирующей жидкости на качество диффузионного сока. Сравнительный анализ диффузионного сока, полученного с использованием подготовленной экстрагирующей жидкости, осуществлялся при следующих расходах гипса: 0,01%, 0,03%, 0,05%, 0,1%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2,0% к массе экстрагирующей жидкости, с типовым способом проведения экстракции (рис. 3).

Рис. 3 - Влияние расхода гипса на чистоту диффузионного сока

Выявлено, что рациональным является расход гипса 0,05 – 0,1% к массе экстрагирующей жидкости.

С целью определения рационального расхода гипса и извести при совместной обработке экстрагирующей жидкости, нами был спланирован и проведен двухфакторный эксперимент, на основании результатов которого получены математические зависимости, отражающие влияние этих факторов (расход гипса Qгипса – фактор X1 и расход известкового молока Qизв. мол. – X2) на чистоту диффузионного сока (Y). Для каждого фактора были заданы основной уровень, интервалы варьирования и границы области исследования. На основании обработки экспериментальных данных получено уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс влияния величин значений выбранных факторов на качественные показатели диффузионного сока: Y = 79,36 + 47,60X1 + 82,81X2 - 229,81X1X2 + 47,72X12 - 256,30X22.

Полученные нелинейные зависимости позволили получить пространственную поверхность, показанную на рис.4, отображающую изменение чистоты диффузионного сока при различных значениях исследуемых факторов.

В результате статистической обработки экспериментальных данных установлено, что при добавлении в экстрагирующую жидкость известкового молока в количестве 0,15% СаО к массе свеклы и 0,1% гипса к массе экстрагирующей жидкости, чистота получаемого диффузионного сока наибольшая и составляет 89,5 %.

Рис. 4 – Зависимость чистоты диффузионного

сока от расхода гипса и известкового молока,

содержащихся в экстрагирующей жидкости

Оценку влияния величины значений выбранных факторов на качественные показатели диффузионного сока вели с использованием экстрагирующей жидкости, подготовленной по трем вариантам.

Первый вариант – контрольный – в нем экстрагирующую жидкость нагревали до температуры 72 – 750С и сульфитировали до рН 5,5 – 6,4. По второму варианту, экстрагирующую жидкость нагревали до температуры 72– 750С, добавляли в нее гипс в количестве 0,05% к массе экстрагирующей жидкости, затем сатурировали до рН 5,5 – 6,4. По третьему варианту, экстрагирующую жидкость нагревали до температуры 72 – 750С, добавляли гипс в количестве 0,05% к массе экстрагирующей жидкости и известковое молоко в количестве 0,15% СаО к массе экстрагирующей жидкости, полученный раствор сатурировали до рН 5,5 – 6,4. После проводили процесс экстракции с применением данных экстрагирующих жидкостей. Зависимость чистоты диффузионного сока от варианта подготовки экстрагирующей жидкости показана на рис. 5.

Рис. 5 - Влияние совместной обработки экстрагирующей жидкости гипсом и известью с последующим глубоким пересатурированием на качество диффузионного сока.

Необходимо, чтобы каждый из реагентов проявил свою активность в полной мере, без потери эффекта очистки каждого из них. В лабораторных условиях было проведено изучение качества диффузионного сока, полученного при различной последовательности подачи гипса и извести в экстрагирующую жидкость. Сравнительный анализ осуществлялся при следующих комбинациях подачи реагентов в экстрагирующую жидкость, имеющей температуру 72 – 750С: добавляется известь, затем раствор сатурируется, после добавляется гипс (вариант 1); в экстрагирующую жидкость добавляется гипс, известь, затем смесь сатурируют (вариант 2). В качестве контроля использовали экстрагирующую жидкость, подвергнутую тепловой обработке (вариант 3).

Выявлено, что большую чистоту имеет диффузионный сок, полученный при использовании экстрагирующей жидкости, подготовленной по первому варианту, т.е. с добавлением гипса после известкования и сатурирования. Результаты исследований представлены на рис. 6.

Рис. 6 - Влияние места ввода реагентов при подготовке экстрагирующей жидкости на качество диффузионного сока

На основании исследований разработан и рекомендован к использованию на сахарных заводах способ подготовки жомопрессовой воды с использованием гипса, извести и приема глубокого пересатурирования.

В третьей главе отражены результаты исследования по повышению эффективности процесса экстракции сахарозы из свеклы путем предварительной подготовки экстрагирующей жидкости с совместным использованием химической очистки и энергии электромагнитного поля.

Жомопрессовая вода является благоприятной средой для развития микроорганизмов и может служить источником инфицирования диффузионного процесса, поэтому необходимо проводить исследования по обеспечению стерильности среды.

Исследования по подготовке экстрагирующей жидкости с использованием энергии электромагнитного поля и химических реагентов, показали, что наиболее рациональными для подавления активности бактерий в экстрагирующей жидкости являются следующие параметры ЭМП: величина магнитной индукции В от 1 до 3 мТл, моделирующая частота f=18 – 20 Гц, время обработки 30 с – 1 мин. Результаты исследований с использованием данных параметров при подготовки экстрагирующей жидкости представлены в табл. 3.

Таблица 3 – Качественные показатели диффузионного сока, полученного с использованием предварительно подготовленных экстрагирующих жидкостей

Качественные показатели Способы проведения диффузионного процесса
1 2 3 4
Количество микроорганизмов в 1 мл диффузионного сока, КОЕ 32000 22000 8000 700
СВ, % 17,30 17,60 17,40 16,80
Сх, % 14,70 15,00 15,10 14,90
Ч, % 84,97 85,23 86,78 88,69
Содержание ВКД, % на 100 г СВ 7,2 4,5 3,7 2,5


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.