CC BY
43
663.5
АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО СПИРТА ИЗ ЭФИРОАЛЬДЕГИДНОЙ ФРАКЦИИ ПЕРИОДИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
А.И. ФРИДТ, А.С. ДЕРКАЧ, И.Г. ЯКОВЕНКО
Кубанский государственный технологический университет
В связи с ужесточением требований к содержанию примесей в пищевом спирте при его производстве увеличился отбор эфироальдегидной фракции (ЭАФ). Наряду с этим из-за перехода на новые технологии снизилась потребность в ЭАФ лакокрасочной промышленности. Поэтому стала актуальной задача утилизации ЭАФ.
Так как ЭАФ содержит около 90% об. этанола, представляется целесообразным получать из нее продукт, отвечающий требованиям ГОСТ на пищевой спирт. В настоящее время для этого используют трехколонные схемы непрерывной ректификации с рециркуляционными потоками. Такие установки сравнительно дорогостоящи и сложны в эксплуатации. В этой ситуации конкурентоспособными могут оказаться одноколонные установки периодической ректификации.
Цель настоящей работы - исследование методом математического моделирования закономерностей процесса получения пищевого спирта из ЭАФ периодической ректификацией.
Исследование проведено с использованием математической модели периодической ректификации многокомпонентных неидеальных смесей [1], базирующейся на концепции «теоретической тарелки». Моделировали работу колонны диаметром 600 мм при переработке 8 м3 сырья. В качестве сырья принята ЭАФ, содержащая этанол, воду, 5 альдегидов, 6 эфиров и 2 высших спирта [2].
При разделении фиксированного объема спиртосодержащей смеси периодической ректификацией на выход сортового спирта и время процесса перегонки существенное влияние оказывают число тарелок колонны, флегмовое число и крепость перерабатываемого сырья. В этой связи нами проанализированы технико-экономические показатели работы исследуемой колонны в широком диапазоне изменения указанных параметров. Число теоретических тарелок N варьировалось от 20 до 40. При этом объем жидкости на тарелке принимался равным 20 л. Флегмовое число Я изменялось от 4,2 до 31,5. Исходная ЭАФ разбавлялась водой таким образом, чтобы обеспечить изменение концентрации этанола в ней 2р от 35 до 90% об.
Расчеты показали, что при любых значениях Я и при увеличении N возникает одинаковая закономерность. Сначала с ростом N объемы всего сортового спирта ¥с и спирта высших сортов ¥ВС, отнесенные к 1 м3 абсолютного алкоголя в сырье, увеличиваются. При этом время процесса разделения Т, отнесенное к 1 м3 получаемого спирта, уменьшается. Дальнейшее
увеличение ЫТ приводит к снижению ¥С и ¥ВС и росту Т. Например, если Я = 20,6 и = 50% об., то при значениях N-1, равных20, 30, 35 и 40 тарелкам, ¥С составляет соответственно 0,0; 425,1; 641,0; 649,5 и 554,9 л, а ¥ВС соответственно 0,0; 93,6; 467,0; 602,1 и 507,4 л. При этом Т равно 34,8; 29,3; 29,1 и 34,1 ч соответственно.
Такая зависимость ¥С и ¥ВС от N объясняется тем, что с ростом последнего показателя повышается четкость разделения колонны. Это ведет к увеличению ¥С и ¥ВС, так как при меньшем объеме отбираемого дистиллята верхний продукт соответствует требованиям, предъявляемым к пищевому спирту. Однако, чем больше значение ЫТ, тем больше объем жидкости, задерживающейся на тарелках. Поскольку концентрация этанола в этой жидкости высока, то снижаются ¥С и ¥ВС. Сначала при увеличении N определяющим является первый фактор, затем превалирует второй.
Зависимости ¥С, ¥ВС и Т от Я при фиксированных значениях N и также обладают оптимумами. Сначала с ростом Я значения ¥С и ¥ВС увеличиваются, а Т уменьшается. Затем, по достижении оптимума, формируется обратная зависимость. При этом оптимальные значения Я, обеспечивающие максимум ¥С и ¥ВС и минимум Т, не всегда совпадают. Так, если Щ = 40 и 1р = 65% об., то при Я, равных 4,4; 6,2; 9,8; 20,6 и 31,5, ¥С составляет соответственно 0,0; 426,0; 596,3; 663,6 и 603,4 л, а ¥ВС соответственно 0,0; 79,5; 534,6; 618,0 и
566,6 л. Значения Т равны соответственно ¥; 13,4; 16,3; 32,1 и 48,4 ч.
Эта особенность процесса объясняется тем, что летучесть различных альдегидов и эфиров по отношению к этанолу различна. В начале процесса содержание примесей в дистилляте резко уменьшается из-за интенсивного отвода с ним легколетучих альдегидов и эфиров. Труднолетучие примеси при этом в дистилляте отсутствуют. В конце процесса разделения, когда концентрация этанола по высоте колонны уменьшается, происходит увеличение содержания этих примесей в дистилляте. Чем больше Я, тем быстрее снижается содержание легколетучих примесей в верхнем продукте и тем при меньшем объеме дистиллята отбираемая жидкость соответствует требованиям, предъявляемым к сортовому спирту. Это ведет к увеличению выхода спирта. Однако с ростом Я из-за повышения четкости разделения колонны уменьшается количество выводимых с дистиллятом примесей. Вследствие этого проис -ходит их накопление в колонне в середине процесса разделения. Поэтому в конце процесса из-за относительно большего количества примесей в колонне резкое увеличение содержания альдегидов и эфиров в отбираемом продукте наступает при меньшем объеме дистиллята. Вследствие этого выход спирта снижает-
ся. Сначала с ростом Я преобладает первый фактор, затем второй.
Расчеты показали, что при фиксированных значениях N и Я показатели ¥С, ¥ВС и Т существенно зависят также от степени разбавления ЭАФ водой. С увеличением степени разбавления сначала ¥С и ¥ВС растут, а Т снижается. При дальнейшем разбавлении ЭАФ зависимость меняется. Так, если N = 30 и Я = 20,6, то при Ър, равной 35, 50, 65, 80 и 90% об., ¥с составляет соответственно 530,2; 641,0; 614,4; 461,5 и 268,3 л, а ¥ВС соответственно 404,6; 667,0; 451,8; 334,0 и 180,8 л. При этом Т равно соответственно 33,4; 29,3; 31,5;42,5 и 74,0 ч.
Анализ результатов численного эксперимента позволил определить оптимальные значения исследуемых параметров, обеспечивающих максимальные значения ¥С и ¥ВС или минимальное значение Т. Максимум ¥С и ¥ВС - соответственно около 680 и 635 л - дос-
тигается при N » 35, Я » 30 и » 65% об. При этом Т составляет около 43 ч. Минимум Т - около 15 ч - обеспечивается при N = 40, Я = 10 и = 65% об. При этом
¥С и ¥ВС составляют около 650 и 600 л соответственно.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фридт А.И. Математическое моделирование периодической ректификации спиртовых смесей // Современные информационные технологии в науке, производстве и образовании: Сб. материалов Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 2004. - С. 133-135.
2. Кияшко С.А., Устюжанинова Т.А., Константинов Е.Н. Улучшение качества этилового спирта при переработке эфи-ро-альдегидной фракции для получения спирта высшей очистки и «Экстра» // Средства и методы обеспечения и управления качеством: Сб. докл. студентов и аспирантов на Всерос. науч.-техн. конф., 25-27 февр. 2004 г. - Тольятти, 2004. - С. 92-94.
Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств
Поступила 13.11.06 г.
664.8
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ НА ПЛОДОВО-ЯГОДНОЙ ОСНОВЕ
Н.Т. ШАМКОВА, Р.Ю. БУХТОЯРОВ, З.Т. БУХТОЯРОВА
Кубанский государственный технологический университет
С целью расширения ассортимента функциональных продуктов питания на плодово-ягодной основе нами разработана технология производства самбука, обогащенного функционально активными ингредиентами.
Рецептурные компоненты подготавливают по стандартной технологии: из плодов удаляют плодоножку и семенную камеру из семечковых плодов или косточку из косточковых плодов. В соответствии с нормативами все плоды, кроме абрикосов, укладывают на противни, подливают небольшое количество воды и запекают в жарочном шкафу, а абрикосы тушат, после чего их охлаждают и протирают до получения пюре. В пюре добавляют яичный белок и взбивают на холоде, постепенно добавляя смесь (1 : 1) сахара и структурообразо-
вателя. Для получения структурообразователя высоко-этерифицированный пектин смешивают в равных соотношениях с каррагинаном, полученную смесь природных полимеров соединяют с высушенной биомассой микроорганизмов, обладающих пробиотическим действием в соотношении 4 : 1. Продолжая взбивание продукта, добавляют оставшийся по рецептуре сахар, а после получения пышной массы в смесь вводят витаминную эмульсию. Готовый продукт разливают по формочкам и оставляют на холоде при температуре 0 ... -5 °С для застывания.
Функциональные свойства самбука обеспечивают -ся за счет комплексного использования в качестве рецептурных компонентов пектина, каррагинана и пробиотиков. Функциональные свойства пектина заключаются в его способности связывать ионы тяжелых и радиоактивных металлов с образованием нерастворимых комплексов и выводить их из организма человека
Таблица
Показатель Самбук, приготовленный Самбук, приготовленный по усовершенствованной технологии,рецептура
1 2 3
Массовая доля пектина, % 0,01 0,4 0,8 0,6
Массовая доля витамина С, мг% 3,0 29,5 51,8 98,1
Массовая доля витамина А, мкг% 8,0 290 495 980
Количество жизнеспособных пробиотических клеток, кл/г - 107 107 107
Связывающая способность по отношению к ионам РЬ2+, % 1,2 31,7 65,5 53,2
