CC BY
121
фоне нормального протекания процесса сушки в Ни-ро-Атомайзер-1650. Имитация загорания 300 г сухого цельного молока представлена на рис. 3.
На основании полученных результатов сделан вывод о возможности прогнозирования по содержанию продуктов деструкции пожарной опасности процесса сушки, что позволяет принять меры технологического характера, а в случае устойчивого нарастания уровня горючих веществ - противопожарные меры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Петрова Л.В., Харитонов В.Д. Пожарная безопасность процесса сушки молочных продуктов. - Омск, 2003. - 128 с.
2. Петрова Л.В. Разработка метода обнаружения ранней стадии загорания молочного порошка в распылительных установках // Юбил. сб. науч. тр. - Омск, 2002. - С. 48-55.
Кафедра оборудования предприятий молочной промышленности
Поступила 03.08.05 г.
664.1.035.1
ЭКСТРАКЦИЯ САХАРОЗЫ ИЗ СВЕКЛОВИЧНОМ СТРУЖКИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННЫМ ЭКСТРАГЕНТОМ
В.А. ЛОСЕВА, И.В. КВИТКО
Воронежская государственная технологическая академия
Экстрагирование сахарозы из свекловичной стружки в значительной степени определяет эффективность свеклосахарного производства, поскольку успешное проведение процесса диффузии способствует получению высокого выхода сахара и снижению его потерь. Способ подготовки воды для экстрагирования сахарозы также влияет на качественные и количественные параметры работы диффузионных установок и сказывается на основных технико-экономических показателях завода [1].
Кроме реализации потенциальных возможностей традиционного способа получения диффузионного сока совершенствование процесса извлечения сахарозы может осуществляться с помощью новых методов подготовки стружки и экстрагента, например, электроэкстрагирования [2], обработки воды электрокоагуляцией [3 ], электрохимической активации [4].
Способ электрохимической активации (ЭХА) состоит в безреагентном экологически чистом изменении кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных свойств водных растворов - рН, окислительно-восстановительного потенциала, поверхностного натяжения, диэлектрической проницаемости, электропроводности.
Нами проведены исследования по применению ЭХА водных растворов на стадии экстракции сахарозы из свекловичной стружки. Изучено влияние pH ЭХА экстрагента и температуры экстракции на качество диффузионного сока. Значения рН экстрагента достигались путем электрохимической активации его в активаторе Эсперо с введением в анодную зону активатора соли (ЫН4)2804 в количестве 0,028% к массе воды. Для обеззараживания стружки перед диффузией ее опрыскивали полученным анолитом с рН 3,5.
Введение анолита ингибирует клеточное дыхание свекловичной массы и подавляет активность сопутствующей микрофлоры. Эффективность этого воздейст-
вия такова, что позволяет обходиться без операции ошпаривания стружки и проводить экстракцию при более низкой температуре (55-67°С).
Анолит, применяемый в качестве экстрагента, воздействует на мембрану свекловичной клетки, повышая ее проницаемость для сахарозы и снижая для несаха-ров. Кроме того, обеззараживающий эффект анолита, приготовленного на сульфате аммония, формируется за счет окислителей на основе кислорода и озона без участия окислов хлора, что значительно повышает экологическую чистоту процесса.
При проведении исследований применяли ротата-бельный метод планирования эксперимента, позволяющий получить наиболее точное математическое описание процессов [5].
В качестве изменяемых параметров при исследовании процесса диффузии выбраны рН электрохимически активированной воды, подаваемой на диффузию, и температура диффузионного процесса (/), а в качестве функций отклика - чистота диффузионного сока (Ч), содержание белка в диффузионном соке (q) и содержание пектиновых веществ (П).
В табл. 1 приведены основные характеристики плана эксперимента при исследовании процесса диффузии с использованием ЭХА воды.
Таблица 1
Условия планирования
Пределы изменения факторов
рН экстрагента ґ диффузии, °С
Основной уровень 6,00 65,0
Интервал варьирования 2,00 10,0
Верхний уровень 8,00 75,0
Нижний уровень 4,00 55,0
Верхняя «звездная» точка 8,83 79,1
Нижняя «звездная» точка 3,17 50,9
Результаты исследований обработаны в соответствии с методикой [3]. Уравнения регрессии имеют вид
pH воды pH воды pH воды
Ч = 43,27 + 0,4076 рН + 1,328/ - 0,03171 рН2 -
- 0,01044/2; (1)
q = 1,037 + 0,1850 рН - 0,04018/ - 0,000734рН/ -
- 0,01074рН2 + 0,0002702/2 (2)
П = 0,05606 - 0,006166рН - 0,00105/ -- 0,00003238рН/ + 0,000647рН2 + 0,00001318/2 (3) Регрессионный анализ (1-3) показывает, что при выбранных пределах варьирования рН и / чистота диффузионного сока в большей степени зависит от температуры процесса диффузии, а содержание белка и пектиновых веществ в диффузионном соке - от рН экстрагента.
На рисунке приведены графические зависимости Ч, q и П от рН ЭХА воды и /(1 - 50,9; 2 - 55,0; 3 - 65,0; 4 -75,0; 5 - 79,1 °С). При увеличении рН ЭХА воды до 6,4 Ч повышается за счет снижения содержания пектиновых веществ.
Комплекс высокомолекулярных соединений (ВМС) диффузионного сока, включающий белок, имеет две оптимальные зоны коагуляции в кислой и щелочной среде при рН 3,5-4,5 и 10,8-11,4 соответственно [1]. В кислой среде комплекс ВМС коагулирует в изоэлектрической точке. При смещении рН в кислую или щелочную область увеличивается степень коагуляции белка. Графические зависимости q от рН ЭХА воды и / (рис. б) согласуются с данными [ 1 ]. Это свидетельствует, что электрохимическая активация воды на диффузии не влияет на рН перехода белковых веществ из стружки в диффузионный сок. С увеличением / белок свекловичной ткани денатурирует и фиксируется в клеточных стенках, что приводит к снижению его концентрации в диффузионном соке.
При повышении температуры количество пектиновых веществ, переходящих в диффузионный сок, возрастает. Это связано с гидролизом протопектина, содержащегося в свекловичной ткани. Гидролиз протопектина катализируется также Н+- и ОН-ионами, поэтому П в кислой и щелочной средах возрастает. С увеличением температуры наряду с гидролизом протопектина происходит гидролиз некоторых соединений свеклы, смещающий значение оптимального рН перехода пектиновых веществ в область более высокого [6 ].
Оптимальными параметрами процесса диффузии с применением ЭХА воды являются такие значения рН и /, при которых чистота диффузионного сока максимальна.
Представленные зависимости Ч от рН и / (1) имеют вид парабол, ветви которых направлены вниз (рис. а), при этом величины рН и / не взаимосвязаны, следовательно, для определения оптимальных параметров диффузионного процесса необходимо выражение (1) продифференцировать в частных производных и приравнять полученные выражения к нулю. Оптимальные значения параметров процесса диффузии с применением ЭХА воды: рН 6,4; / 63,6°С, при этом Ч 86,82%.
С целью проверки адекватности полученных ре -зультатов проводили диффузию по разработанной схеме. Чистота диффузионного сока при указанных рН и / составила 86,76%, т. е. относительная погрешность между расчетным и экспериментальным значением Ч составляет 0,06%.
С целью изучения влияния ЭХА воды на показатели качества очищенного сока проводили очистку диффузионного сока до сока II сатурации. В качестве контроля использовали диффузионный сок, очищенный по традиционной схеме. Результаты проведенных исследований представлены в табл. 2.
Анализ данных показывает, что чистота диффузионного сока, полученного по схеме с ЭХА воды, по сравнению с чистотой диффузионного сока, выработанного по традиционной схеме, повысилась на 1,5% за счет снижения содержания коллоидов на 0,14% к массе сока и пектиновых веществ на 0,00529%. Следовательно, чистота преддефекованного сока и сока II сатурации, полученных путем очистки опытных образцов, выше, чем чистота контрольных.
Отмеченный факт также связан с тем, что диффузионный сок, полученный по разработанной схеме, содержит больше растворенного белка, роль которого в реакциях, протекающих на преддефекации, существенна [7]. С увеличением pH на преддефекации растворимость белка вначале повышается, достигая максимума, а затем снижается, и белок начинает коагулировать и выпадать в осадок. На преддефекации белки и другие ВМС выступают стабилизаторами веществ
Таблица 2
Показатель Вид сока
Диффузионный Преддефекованный Сок II сатурации
Чистота, % 85,26/86,76 87,28/89,27 90,45/92,94
Растворимый белок, г 0,445/0,792 0,307/0,250 0,036/0,017
Коллоиды, % к массе сока 0,414/0,274 0,249/0,194 0,152/0,137
Пектиновые вещества • 102, % 2,178/1,649 - -
Цветность, усл. ед. - - 12,05/11,10
Соли кальция, % СаО - - 0,025/0,025
Примечание: числитель - традиционная схема, знаменатель - с ЭХА воды.
коллоидной дисперсности (ВКД), так как и адсорбируются на дисперсных частицах, и хорошо растворяются в соке. Адсорбция индивидуальных молекул ВМС в большинстве случаев носит необратимый характер, что обусловлено относительно большим числом контактов макромолекулы с поверхностью. С повышением растворимости белка большее число его молекул будет находиться на поверхности мицелл и определять стабилизацию системы (стабилизационный эффект Бригель - Мюллера). В случае стабилизации ВКД высокомолекулярными соединениями пептизации коллоидов на основной дефекации почти не происходит, так как они хорошо скоагулированы. Таким образом, чистота очищенного сока, полученного по схеме с ЭХА водой, будет выше, поскольку в диффузионном соке, выработанном по традиционной схеме, содержание белка в 1,8 раз меньше.
Таким образом, использование в качестве экстрагента на диффузии ЭХА воды приводит к повышению чистоты сока II сатурации на 2,49%, снижению цветности на 0,95 усл ед., содержания коллоидов на 0,015% к массе сока.
По результатам проведенных исследований разработан способ получения диффузионного сока с ис-
пользованием ЭХА растворов на диффузии [8], который рекомендуется к практическому использованию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. -М.: Колос, 1998. - 495 с.
2. Новые способы интенсификации технологических про -цессов свеклосахарного производства / М.П. Купчик, В.В. Манк, А.Б. Матвиенко и др. - М.: АгроНИИТЭИПП, 1988. - Вып. 5. - 44 с.
3. Романюк А.Я., Липец А.АОлейник И.А. Очистка пи -тательной воды для диффузионных установок методом электрокоагуляции // Сахарная пром-сть. - 1976. - № 2. - С. 11-14.
4. Степанова Е.Г., Кошевой Е.П. Технологические эф -фекты процесса экстрагирования сахара с применением ЭАЖС // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1992. - № 3^. - С. 55-57.
5. Саутин С.Н. Планирование эксперимента в химии и химической технологии. - Л.: Химия, 1975. - 48 с.
6. Олянская С.П., Загородняя Л.И., Архипович Н.А. Исследование влияния основных факторов на переход несахаров из свекловичной стружки на диффузии // Сахарная пром-сть. - 1986. -№ 5. - С. 21-5.
7. Лосева В.А. Разработка новых и совершенствование существующих способов очистки сахарсодержащих растворов: Авто -реф. дис. ... д-ра техн. наук. - М., 1998. - 52 с.
8. Пат. 2231555 РФ. Способ получения диффузионного со -ка / В.А. Лосева, И.В. Квитко, А.А. Ефремов и др. // БИПМ. - 2004. -№ 18.
Кафедра технологии сахаристых веществ
Поступила 28.06.05 г.
621.315.67(06)
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОДАЧИ ПРОДУКТА ПО ТРУБОПРОВОДУ
А.В. БАРИНОВ
Московский государственный университет пищевых производств
В процессе производства возникают ситуации, когда при требуемых показаниях контрольных приборов происходит изменение технологических параметров. Это ведет к нарушениям в технологическом процессе и требует немедленного исправления. Но эти нарушения не так просто обнаружить, поскольку они не диагностируемы прямыми измерениями, а приборы показывают заданные значения. Так, при перекачивании шоколада по трубопроводу из одной емкости в другую задается и контролируется давление подающего насоса и температура обогревающей жидкости, использующей-
ся для контроля состояния продукта. Результирующим же параметром является расход продукта, перекачанного по трубопроводу. При изменении вязкости продукта (например, при затруднении обогрева и, как следствие, падения температуры обогрева на некотором участке трубопровода) изменяется расход продукта, тогда как давление и температура подаваемой для обогрева жидкости остаются постоянными (заданными). Таким образом, наблюдается отклонение технологического параметра расхода при требуемых значениях задаваемых параметров давления и температуры обогрева. Если искать причину отклонения и исправлять ее после остановки процесса перекачивания про-
