CC BY
68
Режим обеспечивает промышленную стерильность консервов, так как величины фактической летальности в наименее и наиболее прогреваемых точках удовлетворяют необходимым значениям: они соответственно равны 238 и 208 усл мин. Коэффициент неравномерности тепловой обработки для предлагаемого режима 1,14. Это свидетельствует о том, что по предлагаемому режиму периферийные и центральные слои продукта получают более равномерное тепловое воздействие, чем по режимам действующей технологической инструкции.
На рис. 4 аналогичные данные представлены для консервов «Компот из яблок» (п = 16 об/мин), стерилизованных по режиму
4
12
# _J_________________
"70°С 85°С 100°С
5
5
0,2.
Полученное значение Кк.н = 220/207 = 1,06 свидетельствует о преимуществе предлагаемого способа ротационно-ступенчатой стерилизации компота со ступенчатым водяным охлаждением.
Разработанные режимы ступенчатой стерилизации компотов с водяным охлаждением и вращением банок с донышка на крышку обеспечивают:
выработку консервированных продуктов, отвечающих требованиям промышленной стерильности;
равномерную прогреваемость консервов при небольшом тепловом воздействии, что в конечном счете влияет на пищевую ценность продукта;
Время, мин
Рис. 4
сокращение продолжительности процесса тепловой стерилизации консервов и значительную экономию тепловой энергии и воды.
Разработанные режимы можно рекомендовать для внедрения в производство.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сборник технологических инструкций. Т. 2. - М.: Пищевая пром-сть, 1977.
2. Демирова А.Ф. Изыскание параметров непрерывной ро -тационной стерилизации консервов в стеклянной таре: Дис. ... канд. техн. наук. - Махачкала, 2000.
3. Флауменбаум Б.Л. Основы консервирования пищевых продуктов. - М.: Агропромиздат, 1982.
Поступила 21.12.09 г.
STEP ROTATIONAL STERILISA TION OF COMPOTES IN GLASS CONTAINER SKO 1-82-1000
A.F. DEMIROVA, T.A. ISMAILOV, ME. AKHMEDOV
Daghestan State Technical University,
70, Imam Shamilprosp., Mahachkala, 367015; ph. : (8722) 62-37-61, fax: (8722) 62-37-97, e-mail: dstu@dstu.ru
It is investigated warming up of compotes at sterilisation on modes of the operating technological instruction autoclaves and step-rotational heating in hot water. Modes of step sterilisation of compotes are established by step water cooling and use of rotation of container.
Key words: conservation of products, sterilisation in autoclaves, step sterilisation.
663.551.4
ВЛИЯНИЕ РАСХОДА ВОДЫ, ПОДАВАЕМОЙ В ЭКСТРАКТОР СИВУШНОГО МАСЛА, НА ВЫХОД РЕКТИФИКОВАННОГО СПИРТА И СИВУШНОГО МАСЛА
Х.Р. СИЮХОВ 1, А.М. АРТАМОНОВ 1, О.В. МАРИНЕНКО 1, Е.Н. КОНСТАНТИНОВ 2
1 Майкопский государственный технологический университет,
352700, г. Майкоп, ул. Первомайская, 191; электронная почта: ророуа@таукор.ги Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: intrel@kubstu.ru
Метод Ы^ГЪ с параметрами бинарного взаимодействия, найденными на основе исследования равновесия в системе жидкость-жидкость, использован для сравнения результатов расчета с экспериментальными данными по водной экс -тракции этанола из сивушного масла. Методами математического моделирования технологической схемы брагоректи -фикационной установки исследовано влияние расхода воды, подаваемой в экстрактор сивушного масла, на выход ректификованного спирта и сивушного масла при отборе фракции сивушного масла (ФСМ) с 6-8-й тарелок спиртовой ко -
лонны. Определено оптимальное место отбора ФСМ. Показана более высокая эффективность процесса водной экс -тракции по сравнению с сепарацией и с сивушной колонной.
Ключевые слова: сивушное масло, водная экстракция сивушного масла, математическое моделирование, брагоректи-фикация.
Получение сивушного масла, отвечающего требованиям, предъявляемым к нему на специализированных заводах и обеспечивающим его надежную реализацию, является необходимым условием эффективной работы брагоректификационной установки. Сивушное масло, выводимое из паровой фазы ректификационной колонны с тарелок, расположенных ниже питательной, обогащено в основном изоамиловым, изобутиловым, н-пропиловым спиртами, этанолом и водой. Смешиваясь в любых соотношениях со спиртом, сивушное масло имеет ограниченную растворимость в воде [1]. При получении товарного сивушного масла применяют водную экстракцию этанола из сивушной фракции с целью повышения выхода ректификованного спирта и обеспечения требований ГОСТ 17071-91 к сивушному маслу. При этом получают две жидкие фазы: сивушное масло и подсивушную воду, рециркулируемую в цикл брагоректификации [1, 2].
В работах [3, 4] предложены методики определения оптимального места отбора фракции сивушного масла (ФСМ) из спиртовой колонны при ее последующей сепарации на сивушное масло и подсивушную воду. В усовершенствованной методике [4] в качестве критерия оптимизации принят выход ректификованного спирта. Вместе с тем показано, что отбор ФСМ из мест с максимальной концентрацией сивушного масла не обеспечивает максимума функции цели.
В настоящей статье выполнен аналогичный анализ для случая водной экстракции этанола из ФСМ. В качестве критерия оптимизации принят суммарный выход ректификованного спирта и сивушного масла в стоимостном выражении. В качестве ограничений - заданное качество ректификованного спирта по содержанию 2-пропанола, так как содержание остальных компонентов пренебрежимо мало, и качество сивушного масла по содержанию в нем этанола.
Исследование проводили в два этапа. На первом этапе экспериментально определяли составы сивушного масла и подсивушной воды, полученных после водной экстракции этанола. К исходному сивушному маслу в количестве 15 см3 добавляли дистиллированную воду: в первом образце - 9,5 см3, во втором -19,5 см3, в третьем - 35 см3. Пробы перемешивали стеклянной палочкой и отстаивали в течение 1 сут при температуре 20°С. Все пробы расслоились на легкую фазу - сивушное масло и тяжелую фазу - подсивушную воду. По завершении отстаивания хроматографическим методом определяли покомпонентный состав расслоенных фаз на хроматографе Кристалл 2000 М в проблемно-исследовательской лаборатории ГНУ
«СКНИИСиВ» Россельхозакадемии (Краснодар). Основными компонентами сивушного масла были: 2-бу-танол, н-пропанол, изобутанол, изоамилол, этанол и вода.
При хроматографическом анализе концентрацию воды не определяли, поэтому она не приведена в табл. 1-3.
Ошибки эксперимента имеют место в определении состава исходной смеси, сивушного масла и подсивушной воды. Для уменьшения расходимости материаль-
Таблица 1
Образец 1 (объем 24,5 см3)
Исходное Легкая фаза Тяжелая фаза
Наиме- сивушное масло см3
нование (15 см3) Экспер. Расчет Экспер. Расчет
нента 11,5 11,5 13 13
Концентрация, % об.
Экспер. Расчет Экспер. Расчет Экспер. Расчет
2-Бута- нол 0,0832 0,0783 0,0868 0,0926 0,0273 0,0084
н-Пропа-нол 26,6219 26,5769 25,1432 23,3964 11,471 9,9688
Изобута -нол 37,6163 36,2088 41,5067 36,8417 9,8209 9,1886
Изоами- лол 5,2616 4,9184 6,3162 5,5499 0,7961 0,7656
Этанол 6,5068 6,7181 4,6719 5,1285 4,3043 3,2149
Таблица 2
Образец 2 (о бъем 34,5 см3)
Исходное Легкая фаза Тяжелая фаза
Наиме- сивушное масло 3 см
нование (15 см3) Экспер. Расчет Экспер. Расчет
нента 9,5 9,845 25 24,655
Концентрация, % об.
Экспер. Расчет Экспер. Расчет Экспер. Расчет
2-Бута- нол 0,0832 0,0906 0,0920 0,1160 0,0238 0,0088
н-Про- панол 26,6219 28,9541 24,2985 22,2074 9,53 83 8,7479
Изобу- танол 37,6163 40,9446 46,4636 40,3511 8,9077 8,7979
Изоами- лол 5,2616 5,7068 7,7310 6,7867 0,7534 0,7620
Этанол 6,5068 7,0364 3,7006 4,2469 3,1333 2,5851
Таблица 3
Образец 3 (объем 50 см3)
Исходное Легкая фаза Тяжелая фаза
Наиме- сивушное масло см3
нование (15 см3) Экспер. Расчет Экспер. Расчет
нента 7 6,214 43 43,786
Концентрация, % об.
Экспер. Расчет Экспер. Расчет Экспер. Расчет
2-Бута- нол 0,0832 0,0940 0,0904 0,1565 0,0218 0,0100
н-Про- панол 26,6219 29,9421 22,1604 20,3099 7,9956 7,3751
Изобу- танол 37,6163 42,7647 50,9314 44,2894 8,4230 8,3647
Изоами- лол 5,2616 5,8657 9,4747 8,6730 0,7146 0,7786
Этанол 6,5068 7,0730 2,6402 3,2802 2,2350 1,9575
Бражка
БК
Пар
Бардаі
п
■Он
Бражной
конденсат
Пар
ЭАФ
ЭК
Эпюрат
РК
- Ректификованный спирт
ФСМ
Сивушный спирт Сивушное
ЭСМ
Подсивушная вода
Лютер
Рис. 1
ного баланса расчетный состав исходной смеси определили как среднее между экспериментальным и найденным путем расчета смешения полученных при расслаивании легкой и тяжелой фаз. По расчетному значению состава исходной смеси определили расходы и составы равновесных фаз по математической модели [5]. Коэффициенты активности компонентов рассчитывали по методу МЯТЬ с использованием уточненных параметров бинарного взаимодействия, приведенных в [6, 7]. Полученные результаты (табл. 1-3) подтверждают, что уточненные данные по параметрам бинарного взаимодействия обеспечивают согласие теории и эксперимента по экстракции этанола из реальных смесей сивушное масло-этанол-вода.
На втором этапе методом математического моделирования проанализировали влияние места отбора ФСМ и расхода воды, подаваемой в экстрактор сивушного масла, на выход ректификованного спирта и сивушного масла и содержание в нем этанола при ограни-
Расход воды в экстрактор, м /сут Рис. 2
чении на качество получаемого ректификованного спирта по содержанию 2-пропанола, которое принято равным 5 мг/см3 абсолютного алкоголя.
Математическая модель брагоректификационной установки, снабженной экстрактором сивушного масла (рис. 1), содержит модули бражной (БК), эпюраци-онной (ЭК), ректификационной (РК), экстрактора сивушного масла (ЭСМ), рецикла (Я1) возврата головной фракции (ГФ) из ректификационной колонны в эпюра-ционную и рецикла (Я2) возврата подсивушной воды в эпюрационную колонну. ФСМ, отбираемая из паровой фазы, после конденсатора (не показан) направляется в ЭСМ. В качестве исходных данных использован состав бражки, приведенный в [7].
С ростом расхода воды в экстрактор выход сивушного масла и содержание этанола в нем снижаются (рис. 2), а выход ректификованного спирта имеет экстремум (рис. 3). Увеличение номера тарелки отбора вплоть до 8-й, считая снизу, приводит к увеличению выхода обоих продуктов. При отборе с 9-й тарелки из-за высокого содержания этанола ФСМ не расслаивается.
Для определения оптимальных значений номера тарелки отбора ФСМ и расхода воды на экстракцию были найдены величины расхода воды и соответствующие значения выхода сивушного масла, при которых удовлетворяется ограничение на содержание этанола в сивушном масле на принятом уровне 3,5% об. Порядок построения показан стрелками на рис. 2.
Таблица 4
Показатель Номер тарелки отбора ФСМ
6 7 8
Расход воды, м3/сут 0 2,6 7
Выход ректификованного спирта, дал/сут 2705 2720 2728
Выход сивушного масла, дал/сут 10,6 13,2 13,8
Рис. 3
Отсюда следует, что ограничения на качество ректификованного спирта и сивушного масла при заданной тарелке отбора ФСМ жестко определяют расход экстракционной воды в соответствии с табл. 4. Причем эти расходы выше отвечающих максимуму выхода ректификованного спирта, что следует из рис. 3. При оценке условного дохода все расходы, кроме расходов на воду и количества ректификованного спирта и сивушного масла, в денежном выражении приняты условно постоянными. Оптимальным по экономическому критерию оказался отбор ФСМ с 8-й тарелки (табл. 4).
ЛИТЕРАТУРА
1. Технология спирта / В.Л. Яровенко, В.А. Маринченко, В. А. Смирнов и др.; Под ред. проф. В. Л. Яровенко. - М.: Колос, 1999.
- 464 с.
2. Цыганков П.С. Ректификационные установки спиртовой промышленности: расчет, анализ работы, эксплуатация. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. - 336 с.
3. Сиюхов Х.Р., Панеш Р.Н., Мариненко О.В., Константинов Е.Н. Особенности технологического режима ректификации спирта с учетом величины насыщения жидкой фазы этанолом и си -вушными спиртами // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2009. - № 4.
- С. 79-83.
4. Артамонов А.М., Сиюхов Х.Р. Влияние номера тарелки отбора фракции сивушных масел на показатели работы брагорек-
кость-жидкость: изобутанол-этанол-вода и изоамилол-этанол-во-да // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2010. - № 1. - С. 104-106.
7. Панеш Р.Н. Научное обоснование и разработка квази-стационарного технологического режима получения пищевого спирта при импульсном отборе сивушных масел: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар: КубГТУ, 2009. - 23 с.
Поступила 25.05.10 г.
EFFECT OF ADDITION OF WATER SUPPLIED TO THE EXTRACTOR FUSEL OILS, OUTLET RECTIFIED ALCOHOL AND FUSEL OILS
KH.R. SIYUKHOV 1, A.M. ARTAMONOV 1, O.V. MARINENKO 1, E.N. KONSTANTINOV 2
1 Maikop State Technological University,
191, Pervomaiskaya st., Maikop, 352700; e-mail: popova@maykop. ru
2 Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; e-mail: intrel@kubstu.ru
Method of NRTL used the c parameters of binary cooperation, found on the basis of research of equilibrium in the system a liquid is a liquid, for comparing of results of calculation to experimental data on aquatic extraction of ethanol from fusel oil. Influence of rate-of-flow, given in the extractor of fusel oil on the output of rectified alcohol and fusel oil at the selection of faction of fusel oil with 6-8th plant of a alcohol column is investigational the methods of mathematical design of flowsheet of the rectification setting.
Key words: fusel oil, water extraction fusel oil, mathematical modeling, brew rectification.
тификационной установки // Изв. вузов. Пищевая технология. -2010. -№ 2-3. - С. 76-79.
5. Мариненко О.В., Короткова Т.Г., Сиюхов Х.Р. Метод расчета процесса расслаивания многокомпонентных спиртовых смесей // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2006. - № 2-3. - С. 104—107.
6. Сиюхов Х .Р., Артамонов А.М., Лунина Л.В., Коротко -ва Т.Г. Моделирование равновесия в тройных системах жид-
663.551.4
ОСНОВЫ МЕЖФАЗНОГО РАВНОВЕСИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СПИР ТОВО- УГЛЕВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ С ДВОЙНЫМИ И ТРОЙНЫМИ АЗЕОТРОПАМИ
Т.Г. КОРОТКОВА
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: intrel@kubstu.ru
Рассмотрены принципы разработки и моделирования процессов азеотропной ректификации получения абсолютного спирта с добавлением ограниченно растворимого в воде углеводородного компонента с образованием тройного гете -роазеотропа. Показано, что указанные смеси удовлетворительно описываются методом МЯТЬ. Проанализированы свойства бинодальных кривых, нод, линий идеальной ректификации, разделяющих пространство фазовой диаграммы на области ректификации для изобарных и изотермических условий. Установлено правило выбора состава исходной смеси, который обеспечивает заданный состав кубового остатка, получаемого при непрерывной азеотропной ректификации. Предложен и обоснован метод нахождения тройного гетероазеотропа.
Ключевые слова: тройной гетероазеотроп, равновесие пар-жидкость-жидкость, спиртово-углеводородные смеси, идеальная ректификация, метод МЯТЬ.
Развитие производства этилового спирта в последнее время стимулируется применением биоэтанола в моторном топливе, основные объемы которого получают путем смешения бензина с ректификованным спиртом. Получение бензанола смешением связано с раздельным промышленным производством бензина и спирта. Совместная переработка спиртово-углеводородных смесей изучена недостаточно полно [1, 2]. В связи со спецификой погодных условий в Ро ссии, которые характеризуются низкими температурами, для обеспечения стабильности спирто-бензиновых смесей в зимнее время к бензину необходимо добавлять абсолютный спирт.
Основные экспериментальные и теоретические исследования по производству абсолютного спирта ректификацией связаны с использованием системы эта-нол-бензол-вода, которая образует гетероазеотроп с
температурой кипения меньше температур кипения бинарных азеотропов (этанол-вода, бензол-вода, этанол-бензол) (таблица) [3]. Однако бензол является крайне вредным веществом, поэтому представляется целесообразным замена его на практически безвредный прямогонный бензин. Разработки в этом направлении находятся на начальной стадии.
Технология азеотропного получения абсолютного спирта является сравнительно сложной. Технологическая схема содержит рецикловые потоки, обеспечивающие стабильность ее работы и получение абсолютного спирта. Разработке этой технологии предшествовало экспериментальное определение составов гомо и гетеро двойных и тройных азеотропов, равновесных составов и температур кипения в двухфазных (пар-жидкость) и трехфазных (пар-жидкость-жидкость) системах, а также лабораторные исследования
