Процессы и аппараты пищевых производств. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Расчет продолжительности термообработки и замораживания хлебобулочных изделий с начинкой
Статья научная
Хлебобулочные изделия относятся к продуктам повседневного спроса. Качество хлебобулочных изделий напрямую зависит от продолжительности выпечки. Момент готовности изделий на хлебопекарных предприятиях до настоящего времени определяется экспериментально. Наличие же теоретических зависимостей продолжительности выпечки от режимных параметров позволит оптимизировать как процесс выпечки, так и качество готового изделия. На сегодняшний день отсутствуют методы расчета времени выпекания таких сложных многослойных объектов, как хлебобулочные изделия с начинкой. В данной статье предложены методы расчета продолжительности выпечки хлебобулочных изделий с начинкой на примере пирожка. Расчетные и экспериментальные значения времени выпечки совпадают с погрешностью в пределах 5-7 %.Предлагаемые методы обладают свойством общности и могут быть использованы для всех видов симметричных многослойных изделий. Рынок хлебобулочных изделий за последние годы перераспределился, появилось новое направление в хлебопечении - производство замороженных хлебобулочных изделий различных рецептур. Следует отметить, что на сегодняшний день в состав начинок хлебобулочных изделий вносятся разнообразные влагосвязывающие добавки растительного и животного происхождения, вследствие чего увеличивается доля связанной влаги в начинке, что в свою очередь приводит к уменьшению (в некоторых случаях значительному) криоскопической температуры продукта и соответственно уменьшению времени замораживания изделия. Существующие на данный момент расчетные соотношения для расчета продолжительности замораживания не учитывают данный факт, что ведет к увеличению энергозатрат на производство данного вида продукции. В данной статье представлен метод решения и расчетные соотношения для определения продолжительности замораживания хлебобулочных изделий с начинками, с учетом влияния снижения криоскопической температуры начинки на примере пирожка. Расчетные и экспериментальные значения продолжительности замораживания совпадают с погрешностью менее 8 %.Предлагаемые методы обладают свойством общности и могут быть использованы для всех видов многослойных симметричных изделий.
Бесплатно
Расчет профиля скоростей и температур расплава в кольцевом канале экспандера
Статья научная
Выполнен расчет неизотермического течения расплава в кольцевом канале экспандера, позволяющий рассчитать профиль скоростей, среднюю скорость расплава, а также профиль температуры расплава
Бесплатно
Расчет процесса фракционирования порошка в роторе трубчатой центрифуги
Статья научная
Предлагаемая вниманию читателя центрифуга применяется в самых разнообразных отраслях промышленности. С технической точки зрения её отличает удлинённый, сплошной, движущийся с высокой частотой вращения ротор, откуда следует высокое значение фактора разделения. Данная машина с трубчатым ротором часто используется при обработке жидкостных обладающих уникальными свойствами сред, с целью их разделения (с частицами размером 0,5-5 мкм, объемной концентрацией твёрдого не более 2 %), а также в тех случаях, когда эмульсии разделяются с трудом; в пищевых производствах - при обработке фруктовых соков, бактериальных бульонов. Важным сегментом научно-технической области, когда прибегают к использованию трубчатой центрифуги на практике, является фракционирование на их основе взвесей по величине частиц твердой фазы, а также при дисперсионном анализе высокодисперсных и коллоидных систем. В тоже время следует подчеркнуть, что, хотя с позиций оптимизации процесса центрифугирования, формирования слоя осадка на стенке ротора, исследуемая здесь проблема и поднималась в работах таких учёных, как Соколов В.И., Беккер Е., Александров О.Е. и др., проработана все еще недостаточно. В данной статье на базе научного положения о заданном движении частицы с так называемым критическим диаметром в тонкослойном жидкостном потоке, предлагается методика поэтапного фракционирования полидисперсного взвешенного в жидкости порошка в роторе трубчатой центрифуги, с целью выделить из него частицы данного размера. На пробном измельчённом материале проводится численное моделирование процесса фракционирования, что может быть использовано в практических условиях.
Бесплатно
Расчет процессов релаксации при обезвоживании рыбы
Статья научная
В данной работе разработаны методы изучения релаксационных процессов, применяемых при обезвоживании рыбы, с учетом влияния химического состава, геометрических размеров объектов обработки и режимных параметров процессов сушки. Использование численных методов расчета на основе решений дифференциального уравнения второго порядка для пластины с граничными условиями третьего рода позволяет с достаточной для инженерной практики точностью моделировать различные условия ведения процесса обезвоживания с периодическим восстановлением влагопроводных свойств объектов сушки. Предлагаемые расчетные методы применимы для процессов обезвоживания, состоящих из непрерывного начального периода и последующих комбинированных периодов сушки рыбы и релаксации поверхностного слоя объекта обезвоживания. Необходимость применения релаксации обусловлена тем, что по мере обезвоживания поверхностные слои, потерявшие часть влаги, уплотняются. Уменьшаются размеры капилляров для прохода влаги через поверхностные слои. Вблизи поверхности появляется зона, свободная от подавляющей массы влаги, а, следовательно, имеющая низкие диффузионные свойства. В результате замедляется процесс обезвоживания всего образца. Применение релаксации позволяет восстановить влагопроводные свойства поверхностного слоя рыбы. Во время релаксации прекращается подача электрической энергии на нагревательные элементы. Снижается скорость циркуляции сушильного агента. В сушильную установку подается воздух более низкой температуры и более высокой относительной влажности, чем сушильный агент. В сушильной установке создаются условия, сдерживающие внешний массообмен и способствующие к перераспределению влаги по толщине рыбы. Во время релаксации влага постепенно перемещается от центральных слоев, где обезвоживание еще не наступило, к обезвоженным поверхностным слоям.
Бесплатно
Реализация энергоэффективной технологии комбикормов как системы тепловых и механических процессов
Статья научная
Предложена энергоэффективная технология комбикормов с применением парокомпрессионной холодильной машины. Для реализации технологии как системы тепловых и механических процессов разработан программно-логический алгоритм, позволяющий осуществлять оперативное управление технологическими параметрами.
Бесплатно
Резервы энергосбережения в производстве кормовых добавок с заданным гранулометрическим составом
Статья научная
В связи с возрастающей необходимостью в замене дорогостоящей кормовой продукции зарубежного производства возникает потребность расширения кормовой базы на рынке РФ. Недостатками существующих линий для приготовления минеральных кормовых добавок являются высокие удельные энергетические затраты, низкая экономическая эффективность и недостаточные условия для обеспечения экологической безопасности. Поэтому на кафедре технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающих производств ВГУИТ разработан энергоэффективный способ производства кормовой добавки на основе цеолита и линия для его осуществления. Использование холодильного агрегата, работающего в режиме теплового насоса, позволяет обеспечить подготовку теплоносителей с максимальной утилизацией вторичных источников теплоты. Отработанный сушильный агент после сушки подается на предварительный нагрев суспензии метионината меди посредством рекуперативного теплообмена, затем на осушение в испаритель холодильного агрегата и далее возвращают в первую секцию двухсекционного конденсатора в режиме замкнутого цикла. Кормовой жир подогревают до 55-60 ºС «горячей водой», нагрев которой происходит во второй секции 11 конденсатора до температуры 70-75 ºС и подают в рубашку жиротопки, после чего возвращают во вторую секцию конденсатора с образованием контура рециркуляции. Получена кормовая добавка со следующим гранулометрическим составом: крупная фракция 2,8 %, средняя фракция 95,2 %, мелкая фракция 2,0 %, остаток на сите с сеткой № 1,2 2,0 % с влажностью 6,2 %, углом естественного откоса 42 град., распыляемостью 6,9 %, объемной массой 385 кг/м 3. Предлагаемый способ производства кормовой добавки на основе цеолита позволяет обеспечить экологическую безопасность производства за счет замкнутых рециркуляционных схем по материальным и энергетическим потокам, снизить энерго- и ресурсозатраты на выработку кормовой добавки, получить высококачественный продукт, обладающий высокой однородностью и низким содержанием влаги.
Бесплатно
Статья научная
В кормовых рационах животных и птицы должны присутствовать соединения, обладающие биологической активностью, недостаток которых традиционно восполняют добавлением премиксов, основой которых являются синтетические вещества. Способностью решить проблему полноценности кормов в значительной степени обладают суспензии микроскопических водорослей, которые являются ценными добавками для сельскохозяйственных животных и птицы, они способствуют лучшему усвоению кормов и увеличивают сопротивляемость организма к заболеваниям, являются хорошим профилактическим средством против авитаминозов, повышают привесы, увеличивают яйценоскость. Анализ современных технологий гранулированных комбикормов с использованием микроводоросли хлореллы и фуза подсолнечного масла позволил выявить неиспользованные резервы энергоэффективности и обеспечить их эффективную реализацию за счет применения абсорбционной водоаммиачной холодильной машины. Показано, что абсорбционная водоаммиачная холодильная машина позволяет радикально снизить эксплуатационные расходы на промышленное охлаждение гранулированного комбикорма за счет использования доступного альтернативного источника энергии, который дешевле затрат на подключение дополнительных электрических мощностей; обеспечивает более полное использование топливно-энергетических ресурсов и повышает экологическую безопасность технологии, полностью исключающую выброс отработанных энергоносителей в окружающую среду.
Бесплатно
Резервы энергоэффективности конвективной сушки дисперсных материалов при переменных режимах
Статья научная
В настоящее время широкое применение получили способы сушки дисперсных материалов в переменных режимах, когда не только температура и скорость сушильного агента изменяется во времени, но и состояние слоя материала претерпевает изменения, обусловленные управляемой гидродинамикой в рабочем объеме сушильной установки. Переменные режимы используются при сушке в осциллирующих режимах, при ступенчатых гидродинамических и температурных режимах, а также при сушке в изотермическом цикле. Если осциллирующая сушка с чередованием зон нагрева и охлаждения материала и сушка материала при ступенчатых режимах, прежде всего, направлена на сохранение качества целевого продукта, то изотермическая сушка заключается в предварительном нагреве материала до предельно допустимой температуры при последующем высушивании без ее снижения в течение всего процесса с максимальной скоростью влагоудаления. Снижение теплоэнергетических затрат в процессах сушки при переменном теплоподводе достигается благодаря максимальной рекуперации теплоты в замкнутых термодинамических циклах по теплоносителю, в том числе с использованием теплонасосных технологий. На примере многозонной барабанной сушилки, укомплектованной двухступенчатым парокомпрессионным тепловым насосом, показана возможность существенной экономии теплоэнергетических затрат в процессе сушки дисперсного материала без дополнительного калориферного подогрева. Из анализа процесса сушки в I-d диаграмме следует, что утилизация и рекуперация теплоты в замкнутом термодинамическом цикле по теплоносителю позволяет снизить удельные энергозатраты. Предложен алгоритм управления технологическими параметрами в области допустимых технологических свойств высушиваемого материала.
Бесплатно
Статья научная
В статье описаны пути решения проблемы снижения производительности керамических мембранных элементов для обработки вина на конечном этапе его производства. В частности, экспериментально подтверждена относительная стабильность скорости фильтрации, эффективность удаления газов и осветления вин при контактном наложении колебаний волн ультразвукового излучателя на керамический фильтр. Что существенно сократило затраты на различные консерванты для увеличения сроков хранения. Для изучения процессов при обработке вина предлагаемым способом была изготовлена экспериментальная установка на базе опытно-промышленной машины МРп-1/2 по розливу тихих жидкостей и ультразвукового аппарата «Волна–М» УЗТА-1/22-ОМ с жёстко закреплённым, при помощи звукопередающего волновода, на излучателе ультразвука корпуса фильтра. Опытным путём определены рациональные параметры мощности подводимого ультразвука и давления в системе для стабилизации производительности ультразвуковой установки с керамическими мембранными элементами без снижения качества обрабатываемых вин. Представлены выведенные зависимости и графики, позволяющие определить момент выхода фильтра на относительно стабильный режим работы. Выявлено существенное снижение удельных затрат на фильтрацию, так как это позволило уйти от загрязнения продукта различными консервантами, и увеличение длительности хранения в герметичной таре при асептическом розливе без тепловой стерилизации. Ультразвуковой излучатель за счёт контактного наложения колебаний волн на керамический фильтр не только повышает эффективность удаления газов, но и улучшает органолептические показатели, стабилизирует работу фильтров, повышает их производительность. Удаление газов создаёт неблагоприятные условия для развития дрожжей, что, в свою очередь, увеличивает срок хранения для полусладких вин.
Бесплатно
Результаты экспериментальных и теоретических исследований процесса посола сельди
Статья научная
Процессу посола рыбы посвящено множество исследований, как в экспериментальном, так и в теоретическом плане. Изучение особенностей просаливания рыбы в историческом плане можно разделить на 3 группы. Одна группа исследователей считала, что при посоле основное влияние оказывает осмотическое давление. Другая группа приписывает данному процессу влияние молекулярной диффузии. Третья считает, что в данном процессе имеет место и осмос и диффузия. Определение основных характеристик (соленость, коэффициенты диффузии, время посола и т.д.) является весьма трудоемкой задачей. Это приводит к мысли о поиске инновационных методов исследования. Современное состояние науки, помимо теоретических решений, указывает на возможность определения основных характеристик посола и применения методов, связанных с взаимодействием ультразвуковых и электромагнитных излучений с веществом. В наших исследованиях производилось сканирование лазерным лучом раствора поваренной соли и толщи мяса рыбы. По рассеянному излучению определялись: концентрация соли, коэффициенты диффузии, размеры диффундирующих частиц. Данный метод называется методом фотонной корреляционной спектроскопии. Этот метод применен в нашей работе. Исследована зависимость интенсивности рассеянного света от концентрации раствора поваренной соли (тузлука). По распределению коэффициента диффузии в растворе до кожицы сельди сделан вывод о приобретении раствором соли фрактальной структуры, и определены ее размеры. Также определены зависимости коэффициентов диффузии от температуры в слоях тузлук-кожа, кожа, толща мяса сельди. При температурах 10-12° С выявлен процесс диффузионно-осмотического равновесия. Высказана возможность более качественного посола рыбы при отрицательных температурах. На основании автомодельного решения дифференциального уравнения диффузии получена формула расчета времени посола рыбы.
Бесплатно
Решение задачи распределения температурных полей в процессе сушки зерна гречихи перегретым паром
Статья научная
Составлена математическая модель распределения температурных полей в процессе энергосберегающей сушки зерна гречихи перегретым паром. Предложенный вариант решения может быть использован для исследования процессов теплопереноса в объектах с треугольной симметрией.
Бесплатно
Статья научная
Математическая модель позволила воспроизвести и изучить на качественном уровне изменение формы плодов и структуры слоя плодов в процессе сушки. Отдельный плод в процессе сушки постепенно теряет упругость, уменьшается в объеме, кожура собирается в складки, появляются внутренние пустоты. Слой плодов в процессе сушки уменьшается в толщине, контактирующие плоды прочно связываются между собой за счет возникновения согласованных складок кожуры, слой уплотняется за счет проникновения потерявших упругость плодов в пустоты между плодами. Модель с высокой детализацией описывает процесс сушки плодов черной смородины, поэтому имеет большое число параметров, доступных к изменению. Среди них выбраны три наиболее важных технологических параметра, влияющих на производительность и качество сушки: мощность СВЧ-излучения P, толщина слоя плодов h, давление окружающей среды p. Из выходных показателей модели наиболее важными являются три функции от времени: зависимость средней влажности слоя от времени W ср( t ), зависимость скорости изменения средней влажности от времени dW ср( t )/dt, зависимость средней температуры слоя от времени T ср( t ). По общепринятой классификации моделей предлагаемая модель является алгоритмической, но не аналитической. Это означает, что выходные характеристики модели рассчитываются по входным не путем аналитических преобразований (это в принципе не возможно для моделируемого процесса), а с помощью пространственной и временной дискретизации и соответствующего алгоритма расчета. Детальное исследование процесса СВЧ-сушки с помощью модели позволяет выделить следующие его стадии: быстрый нагрев, быстрое обезвоживание, замедленное обезвоживание, уплотнение слоя продукта, окончательное высушивание, разогрев после обезвоживания.
Бесплатно
Роторный распылительный пылеуловитель
Статья научная
Приведены результаты исследований гидравлических сопротивлений, брызгоуноса и эффективности пылеулавливания в роторном распылительном пылеуловителе. Исследовано влияние частоты вращения распылителя, приведенной скорости газа и диаметра распыливающих отверстий на гидравлические сопротивления, величину брызгоуноса и эффективности пылеулавливания в аппарате диаметром 0,25 м. В качестве модельной жидкости использована вода. Представлены результаты математической обработки.
Бесплатно
Статья научная
Проведены исследования по изучению скорости температурного прироста в подкорковом и центральном слоях изделий из мясного сырья с различным соотношением влажность/жирность при нагревании в паровоздушных средах. В качестве объектов исследований выбраны куриное филе без кожи (влажный обезжиренный образец (далее ВОО), влажность - 74,5 %, жирность - 1,4 %) и мясо лопаточной части свиной туши (маловлажный жирный образец (далее МЖО), влажность - 55,1 %, жирность - 29,4 %). Изделия формовались в виде одномерных цилиндра и пластины. Нагревание осуществлялось в среде сухого воздуха и паровоздушной смеси влагосодержанием 80-85 % при температурах теплоносителя 160-240 °С. Замеры осуществлялись в подкорковом слое (верхний влажный) и в центре (внутренний влажный). Определены общие скорости температурного прироста в исследуемых слоях, описаны наблюдаемые закономерности. Для более полного описания процесс разделили на периоды разогрева и доведения до готовности; выбран вариант разделения по темпу нагревания, которое осуществлено по результатам анализа изменений избыточной температуры во времени. Для анализа представленных данных рассчитывали соотношения скоростей температурного прироста в зависимости от вида теплоносителя и образца. Показано, что скорость температурного прироста увеличивается при повышении температуры теплоносителя на обоих периодах обработки для всех исследуемых вариантов. На начальном этапе более высокая скорость температурного прироста наблюдается при нагревании в паровоздушной смеси (связано с преобладающей теплоотдачей за счет конденсации), в основном этапе - в воздушной (связано с преобладающей теплоотдачей за счет конвекции). Для подкоркового слоя на начальном этапе более высокий температурный прирост наблюдается для МЖО, в основном этапе - для ВОО (связано с испарительной способностью материала). Для центра более высокий прирост наблюдается для ВОО в обоих периодах (связано с тормозящим эффектом жирового расплава МЖО).
Бесплатно
Смеситель с Z-образной рабочей лопастью для высоковязких компонентов
Статья научная
Несовершенство смесительной техники сказывается на качестве выпускаемой продукции. Процесс смешивания компонентов относится к наиболее энергоемкому, положительно влияющему на качество готовой продукции и сроки хранения. Разработан смеситель, имеющий три камеры, через которые проходят два вала, при этом быстроходный вал, расположенный в первой камере, установлен внутри тихоходного вала. Особенностью конструкции смесителя является z-образная рабочая лопасть, расположенная на быстроходном валу, с использованием которой улучшается процесс смешивания компонентов. На быстроходном валу после Z-образных лопастей расположены две ленточные спирали разного диаметра с противоположной навивкой, обеспечивающие направление движения потоков смеси навстречу друг другу в виде перекрестного противотока. Рабочими органами (конусообразными лопастями и ленточными спиралями) создаются три вида движения смеси в смесителе: тангенциальное, радиальное и осевое течения. Смеситель позволяет оптимизировать процесс смешивания исходного сырья, различного по своему гранулометрическому составу и физическим свойствам, за счет рационального характера движения смеси в каждой рабочей камере в зависимости от функционального назначения продукта. Кроме этого, расширяется область применения смесителя за счет достигнутой универсализации механизма перемешивания с учетом особенностей физико-механических свойств исходных компонентов. Кроме этого, сокращается продолжительность технологического цикла получения готовой смеси, и, следовательно, снижаются удельные энергозатраты на процесс смешивания при достижении наилучшей однородности готовой продукции.
Бесплатно
Снижение теплоэнергетических затрат энергоемких процессов в технологии комбикормов
Статья научная
Сформирован методологический подход к созданию энергосберегающих процессов с непосредственным вовлечением в процесс производства теплонасосных технологий для подготовки энергоносителей при получении комбикормов заданного гранулометрического состава. Выполненные экспериментальные и аналитические исследования подготовили условия для разработки энергоэффективных технологий комбикормов с подключением парокомпрессионного (ПКТН) и пароэжекторного (ПЭТН) тепловых насосов по замкнутым термодинамическим схемам. Показано, что стратегия оперативного управления технологическими параметрами в области допустимых технологических свойств получаемой комбикормовой продукции не позволяет найти компромисс между конфликтующими технико-экономическими показателями и разрешить основное техническое противоречие между производительностью и энергозатратами. Задача управления существенно усложняется при отсутствии практической возможности подробного описания тепловых процессов, протекающих в замкнутых термодинамических рециклах на основе законов феноменологической термодинамики с учетом сбалансированности материальных и энергетических потоков в технологической системе. Возникает необходимость в адаптивных системах управления на основе экстремальных характеристик управляемого объекта. Эффект адаптации достигается за счет получения информации о протекающих процессах в условиях эксплуатации технологической линии производства комбикормов выровненного гранулометрического состава, которая позволяет сформировать сигнал управления по экстремальному значению функции цели. Предложена схема автоматической оптимизации, обеспечивающая непрерывное наблюдение за минимальным значением удельных теплоэнергетических затрат, устанавливающая оптимальный расход исходного рассыпного комбикорма и рациональную нагрузку на оборудование линии.
Бесплатно
Совершенствование гидроциклонных установок для линий производства крахмала
Статья научная
Мультициклонные установки содержат до 15 ступеней разделения (мультициклонов). Повышение качества работы при уменьшении количества ступеней разделения может быть достигнуто увеличением выхода крахмала из ступени при уменьшении выхода жидкой фазы. Для достижения этого за ступень разделения приняли не отдельный мультициклон, а соединение трёх мультициклонов по перекрестной схеме. Показано, что у ступени разделения, состоящей из трёх мультициклонов, изменение в перераспределении компонентов суспензии происходит за счёт конструктивного решения ступени разделения, в которой жидкие сходы соединяются только с жидкими сходами, а сгущенные сходы – только со сгущенными. В данной ступени получено увеличение выхода крахмала в сгущенном сходе при уменьшении выхода всего продукта, и в одной ступени получен более качественный крахмал, т. к. его стало больше в сгущенном сходе ступени. Однако и при таком соединении мультициклонов крахмал попадает в жидкий сход каждой ступени, который поэтому дополнительно сгущается для выделения крахмала путём соединение четырёх мультициклонов в одну ступень разделения. Новая многоступенчатая мультициклонная установка состоит из 12 мультициклонов вместо 15, что уменьшает капитальные и эксплуатационные расходы. Таким образом, возможно, манипулируя схемой соединения микроциклонов в установке, получить требуемый технологический результат с улучшенными экономическими показателями. ВНИИ крахмалопродуктов разработаны линии по переработке картофеля на сухой крахмал мощностью 10 и 50 т в сутки по исходному сырью на базе гидроциклонных установок, что позволяет организовать без больших капитальных затрат новое производство. Для исключения влияния входного потока на качество фракционирования суспензии разработана конструкция гидроциклона с изменённым внешним способом подачи суспензии, при котором в микрогидроциклон подается уже вращающийся поток продукта.
Бесплатно
Совершенствование кристаллизации утфелей в сахарном производстве
Статья научная
В статье рассмотрены концепции работы вакуум-аппаратов непрерывного действия: вертикального VKT (VKT - Verdampfungs-Kristallisations-Turm) и горизонтального каскада вакуум-аппаратов VKH (VKH - horizontal vacuum pan) компании БMA (Германия). Показаны преимущества и особенности вертикального вакуум-аппарата непрерывного действия VKT, а также возможности по увеличению эффективности работы продуктового отделения сахарных заводов. Благодаря специальной конструкции кристаллизационных камер, низкому уровню утфеля над греющей камерой и применению механических мешалок в каждой камере аппарат VKT может без затруднений работать с очень малой разностью температур между греющим паром и утфелем, а также с абсолютным давлением греющего пара значительно ниже 1 бар. При оптимальном использовании вакуум-аппаратов VKT могут быть реализованы самые различные энергосберегающие схемы, напримар, испарение с двойным эффектом в кристаллизационном отделении. Часть вторичного пара кристаллизации используется для обогрева одного из аппаратов VKT, что позволяет сэкономить идущий на эти цели греющий пар выпарной установки. При увеличении производительности сахарного завода возможно быстрое оснащение аппарата VKT дополнительной камерой. Аппарат работает непрерывно в течение всего сезона, в особенности с продуктами чистотой утфеля более 94 %. Очистка камер производится без остановки всего аппарата. Уваривание утфелей всех ступеней кристаллизации в аппаратах VKT обеспечивает равномерный режим работы продуктового отделения, позволяет добиться увеличения выхода сахара и способствует сокращению расхода пара на заводе.
Бесплатно
Совершенствование работы оборудования для противоточной экстракции на основе моделирования процесса
Статья научная
В статье рассматривается возможность и эффективность применения дискретной диффузии при экстрагировании материалов с внутренней анизотропной структурой по сравнению с непрерывным процессом диффузии. С этой целью выполнены теоретические расчеты и проведены экспериментальные исследования противоточной экстракции пектина из топинамбура. Для проведения моделирования были определены уравнение для расчета коэффициента внутренней диффузии и уравнение изотермы адсорбции при противоточной экстракции. Оценка эффективности применения противоточного экстрагирования для получения пектина из топинамбура проводилась рассмотрением влияния эффекта дискретной диффузии на скорость протекания процесса. Полученные уравнения дали возможность провести аналитическую оценку эффективности дискретной диффузии из двухзонных частиц шарообразной формы в сравнении с непрерывной диффузией при многоступенчатом экстрагировании растительного материала. Имея аналитические данные о распределении концентраций экстрагируемого вещества во внутренней и внешней зонах частицы на разных ступенях экстракции, можно высчитать коэффициенты диффузии материалов в различных зонах и теоретически определить степень деструкции клеточных стенок и структуры на разных стадиях экстракции. Разработанная методика, благодаря аналитическому описанию процесса, позволяет подобрать оптимальные условия для экстракции различных материалов из растительного и животного сырья.
Бесплатно
Статья научная
Современные тенденции совершенствования конструкции пленочных аппаратов для фотоавтотрофного биосинтеза светозависимых микроорганизмов направлены на значительное увеличение производительности ценных продуктов из биомассы микроскопических водорослей и получение на их основе отдельных полезных веществ (препаратов), используемых в различных отраслях народного хозяйства и медицине. В пленочных аппаратах эффективно протекают процессы тепло- и массообмена при контакте газа с культуральной жидкостью, стекающей в виде пленки по прозрачной пленкообразующей поверхности при ее интенсивном освещении, а автотрофный биосинтез развивается только в присутствии смеси воздуха с углекислым газом. При этом полностью исключается накапливание продуктов метаболизма за счет их непрерывного отвода из пленки культуральной жидкости с отходящим газом, что не характерно для аппаратов других типов. Небольшие габариты пленочных биореакторов позволяют увеличить степень насыщения жидкости углекислым газом с возможностью изменения концентрации газа в культуральной жидкости и обеспечить культивирование микроорганизмов с заданным выходом биомассы. В настоящее время разработано значительное количество способов обеспечения контакта газа с жидкостью (барботажный, газлифтный, механическое перемешивание, струйный, пленочный и др.), на основе которых созданы промышленные биореакторы, обладающие различным «стрессовым» эффектом. Считается, что для проведения культивирования наиболее оптимальными являются биореакторы с механическим перемешиванием жидкости, которые позволяют обеспечить наибольшую производительность по биомассе. Однако применяемые в них типовые механические перемешивающие устройства создают в рабочей полости биореактора хаотичное, неорганизованное перемешивание, что способствует к возникновению слабого массообмена, недостаточного для жизнеобеспечения клеток культур и микроорганизмов. Анализ способов взаимодействия газа с жидкостью в пленочных аппаратах показал необходимость создания биореакторов нового поколения с интенсивным массопереносом без вероятности лимитирования продуктивности биотехнологических систем. В работе показано последовательное изменение конструктивных элементов пленочных биореакторов, направленные на повышение эффективности их эксплуатации.
Бесплатно
