К ВОПРОСУ ОЧИСТКИ ВОСКОВОГО СЫРЬЯ: ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Literatura

1. Rezul'taty primeneniya biopreparatov v agregate dlya utilizacii nezernovoj chasti urozhaya v kachestve udobreniya [Tekst]/I.YU. Bogdanchikov, N.V. Byshov, A.N. Bachurin, K.N. Drozhzhin //Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta imeni P.A. Kostycheva. - 2019. - №2. - S. 81-86.

2. Sohranenie balansa mikroelementov v pochve - odin iz faktorov povysheniya urozhajnosti [Tekst] / V.B.Lyubchenko, S.V. Mitrofanov, V.S. Nikitin, N.B. Gorohova // Innovacii v APK: stimuly i bar'ery. - 2017. - S. 183-186.

3. Nebytov V. G. Prostranstvennoe var'irovanie agrohimicheskih svojstv i urozhaya zernovyh kul'tur v usloviyah neodnorodnosti pochvennogo pokrova stacionarnyh polevyh opytov / V. G. Nebytov // Agrarnaya Rossiya. - 2016. - № 10. - S. 13-19.

4. Izotov A.M. Diagnostika neodnorodnostej pochvennogo pokrova v polevodstve s pomoshch'yu metoda vertikal'nogo elektrozondirovaniya /A.M. Izotov, B.A. Tarasenko, D.P. Dudarev//Izvestiya sel'skohozyajstvennoj nauki Tavridy. 2016. № 8 (171). S. 34-41.

5. Afanas'ev R.A., Fotometricheskaya diagnostika azotnogo pitaniya kak faktor robotizacii tochnogo zemledeliya /R.A. Afanas'ev, A.I. Belenkov, E.V. Berezovskij, O.A. SHCHuklina //Nivy Rossii. - 2016. - №6. - S. 68-71.

УДК 638.171

DOI 10.36508/RSATU.2020.26.75.014

К ВОПРОСУ ОЧИСТКИ ВОСКОВОГО СЫРЬЯ: ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

БЫШОВ Дмитрий Николаевич, канд. техн. наук, доцент кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка, [email protected]

КАШИРИН Дмитрий Евгеньевич, д-р техн. наук, доцент кафедры электроснабжения, kadm76@ mail.ru

ПАВЛОВ Виктор Вячеславович, аспирант кафедры электроснабжения, [email protected]

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

В статье приведены описание и результаты многофакторного эксперимента, устанавливающего влияние интенсивности перемешивания, времени перемешивания и гранулометрического состава основного загрязнителя воскового сырья - перги на степень ее разрушения в воде при интенсивном перемешивании. При оптимальном сочетании исследуемых факторов критерий оптимизации - величина осадка, состоящего из частиц, не растворившихся при перемешивании, - достигает минимального значения 0,58 %. Оптимум находится на границе факторного пространства (при соответствующих значениях факторов 1,9 104 Вт/м3; 600 с; 1,75 мм), что соответствует физической сущности исследуемого процесса. Процент нерастворенного осадка стремится к минимальному значению при увеличении интенсивности перемешивания от нижнего уровня к верхнему, а также при увеличении времени перемешивания до 7-7,5 минут, по истечении которых перга полностью распадается до отдельных пыльцевых зерен, а в осадке остаются не растворимые в воде компоненты - восковые чешуйки, обрывки коконов и органических оболочек. Уменьшение начального среднего размера растворяемых частиц также способствует интенсификации процесса растворения. Критерий оптимизации закономерно уменьшается при изменении размера фракции от целых перговых гранул до фракции 1,75 мм. Результаты лабораторного исследования показали, что все факторы, участвующие в эксперименте (интенсивность, время перемешивания и начальный гранулометрический состав материала), значимо влияют на исследуемый процесс, адекватно описываемый экспоненциальной моделью. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании перемешивающих аппаратов, в частности, устройств для очистки воскового сырья, а также расчета основных технологических показателей их работы.

Ключевые слова: восковое сырье, воск, перга, очистка, перемешивание, диспергирование, растворение.

Введение

Важнейший критерий качества пчелиного воска - его сорт - определяется такими количественными и качественными характеристики, как цвет, твердость, температура плавления, влажность,

содержание посторонних примесей и др. [1, 2]. Все эти показатели напрямую связаны как с условиями производства воска на пасеках, так и с качеством самого воскового сырья, к которому относится сушь выбракованных сотов, а также вос-

© Бышов Д. Н., Каширин Д. Е., Павлов В. В., 2020 г

ковый ворох, полученный при извлечении перги посредством механизированных технологий [3-6]. Загрязненность сырья пергой и другими примесями существенно снижает упомянутые выше показатели, а кроме того, уменьшает количественный выход воска при перетопке [2, 7, 8, 9]. Предлагаемые нами технологии и технические средства предварительной очистки воскового сырья от загрязнений были опубликованы ранее [10-13]. Их разработке и материальному воплощению предшествовал ряд теоретических и экспериментальных исследований, часть из которых направлена на изучение физико-механических, теплофизиче-ских и гигроскопических свойств воскового сырья и содержащихся в нем загрязняющих компонентов [8, 14]. Целью настоящего исследования является изучение способности перги, как основного загрязняющего компонента воскового сырья, к растворению в воде при интенсивном механическом перемешивании в емкости, оборудованной лопастной мешалкой с электроприводом. При планировании многофакторного эксперимента был произведен отбор интересующих технологических и физико-механических факторов, влияние которых на критерий оптимизации предстояло определить. Это: 1) интенсивность перемешивания; 2) продолжительность перемешивания; 3) первоначальный гранулометрический состав растворяемого материала (перги). Критерием оптимизации являлся процент не растворившихся примесей от их начальной массы в пересчете на сухое вещество. Поскольку в данном случае относительное количество не растворившегося материала является мерой его диспергирования в воде, критерий оптимизации - процент не растворившихся примесей - должен быть минимизирован в процессе анализа результатов.

Материалы и методы исследования

Для проведения лабораторного исследования была изготовлена лабораторная установка, конструкция которой подробно описана в источнике [1]. Установка позволяет плавно регулировать частоту вращения рабочего вала с мешалкой, фиксировать значение величины оборотов при помощи измерительных приборов, а также измерять потребляемую электроприводом мощность.

Уровни варьирования факторами и их интер-

Эксперимент проводили при температуре +20...+23 °С. Ранее нами установлено, что при температурах менее +15...+18 °С растворение происходит существенно медленнее, а при температурах, близких к 30 °С и выше восковое сырье приобретает пластические свойства, что затрудняет его очистку [3, 11, 12, 14]. Поэтому выход за

валы определялись путем проведения предварительных однофакторных экспериментов. Варьирование фактором «интенсивность перемешивания» определялась с помощью ранее установленной эмпирической зависимости, приведенной в источнике [1]. Там же дано описание лабораторной установки для изучения процессов растворения твердых тел в воде и приведены геометрические параметры аппарата с мешалкой. Установлено, что перемешивание перги в воде при частоте вращения мешалки менее 400 об/мин способствует неполному смачиванию частиц перги водой. Более мелкие из них остаются на поверхности воды в процессе перемешивания. Не стоит также увеличивать частоту вращения мешалки выше 2000 об/мин, так как эффективность растворения от этого не увеличивается, а затраты энергии возрастают. Указанным граничным значениям оборотов мешалки соответствуют значения интенсивности 270 и 18770 Вт/м3 для перемешивающего устройства с заданными геометрическими параметрами [1].

Верхний уровень фактора «время перемешивания» ограничен 10 мин. Целесообразность данного ограничения следует из результатов предварительных исследований.

Экспериментальное исследование проводили следующим способом. Пергу с относительной влажностью 14-15 %, добытую из пчелиных сотов с использованием механизированной технологии [4, 7, 10, 12], выдерживали в морозильной камере в течение трех-четырех часов, затем измельчали в штифтовом измельчителе. Измельченную массу фракционировали при помощи ситового рассева, собранного из трех сит с отверстиями диаметром 1 мм, 3 мм и 4,5 мм. Так были получены три фракции, средний гранулометрический состав которых соответственно равнялся 5,75 мм (не разрушенные гранулы); 3,75 мм (на среднем сите); 1,75 мм (на нижнем сите). Данные значения соответствуют трем уровням фактора «начальный гранулометрический состав».

Фракционированный материал запечатывали в герметичные полипропиленовые пакеты, которые хранили при комнатной температуре.

Уровни и интервалы варьирования трех исследуемых факторов представлены в таблице 1.

обозначенный диапазон температур не представляет интереса в данном исследовании.

Непосредственно перед экспериментом пакеты с пергой распечатывали, формировали навески по 0,02 кг ± 10 %, которые погружали в рабочую камеру перемешивающего устройства, наполненную водой. Затем включали электродвигатель и регу-

Таблица 1 - Факторы и уровни их варьирования

Уровни варьирования

Фактор Обозн Ед. изм. ниж- нулевой верхний Интервал

ний(-1) (0) (+11)

Интенсивность перемешивания I Вт/мз 270 9520 18770 9250

Время перемешивания t с 60 330 600 270

Начальный гранулометрич.состав d мм 1,75 3,75 5,75 2

лированием питающего напряжения посредством ЛАТРа устанавливали требуемые обороты мешалки. По истечении времени, установленного в соответствии с планом эксперимента, установку отключали. Не растворившиеся частицы примесей отфильтровывали на сите с ячейками размером 0,5^0,5 мм. Осадок перги, не прошедший через сито, смывали холодной водой в другую емкость, затем данную водяную смесь отфильтровывали вакуумным способом на обеззоленных фильтрах [1] с использованием колбы Бунзена и воронки Бюхнера (DIN 12905-1980 Porcelain laboratory ware; Buechner funnels and Hirsch funnels).

Критерий оптимизации, за который принят процент нерастворенного осадка, определяли по формуле:

(1)

где С - процент нерастворенного осадка, %; МО - масса нерастворенного сухого осадка,

МП - начальная масса навески, кг;

М/- начальная влажность навески, %;

1 - М/100 - пересчет на сухое вещество. Повторность каждого опыта была трехкратной.

Результаты и их анализ Результатом проведенного исследования и статистической обработки экспериментальных данных является уравнение регрессии, устанавливающее влияние интенсивности перемешивания, времени перемешивания и начального гранулометрического состава перги на критерий оптимизации, в качестве которого принят процент нерас-

творенного осадка в пересчете на сухое вещество:

0.58-d 2-1СГ7 -14 17.59-10"'' / rf-4.4910"4 t-d

(2 )'

C(I,t,d) = 3.05-e

кг;

где С - процент нерастворенного осадка, % I - интенсивность перемешивания, Вт/мз t - продолжительность перемешивания, с; й-исходный гранулометрическийсостав, мм.

Проверка значимости коэффициентов регрессии по критерию Стьюдента на уровне а = 0,1 подтверждает значимость всех исследуемых факторов. Незначимыми оказались линейные эффекты при факторах I и ^ а также квадратичные эффекты 12, t2, й2. Проверка адекватности модели по критерию Фишера на уровне а = 0,05 свидетельствует о том, что модель адекватна на данном уровне значимости.

Оптимизацию полученной эмпирической зависимости (2) проводили в среде МаШсай, ее результаты следующие:

Таким образом, оптимальное (минимальное) значение критерия оптимизации находится на границе области варьирования факторами.

На рисунках 1,2 представлены графические зависимости, построенные при фиксировании одного из трех факторов.

При значении начального гранулометрического состава растворяемой перги й = 6 мм (целые гранулы) уравнение (2) примет вид:

C(lJ,d) = 99-е

45.54-10 -7—26.94-10 -i—2-10 It

(3)

График уравнения (3) представлен на рисунке 1.

Рис. 1 - Зависимость процента нерастворившегося осадка от интенсивности и времени перемешивания при значении начального гранулометрического состава растворяемой перги й = 6 мм (целые гранулы)

При значении интенсивности перемешивания I = 104 Вт/м3 уравнение (2) примет вид:

0.58759-г/ 2-10"3 .49■ 10"4

с(ю4 ,t,d) = 3.05-е° График уравнения (4) представлен на рисунке 2.

(4)

d, mili

rf. mm

7.915 4 ÍSS

Ю0 ICO 600

и S

Рис. 2 - Зависимость процента нерастворившегося осадка от времени перемешивания и начального

гранулометрического состава растворяемой перги при интенсивности перемешивания I = 104 Вт/м3

Результаты, полученные при проведении лабораторного эксперимента, в целом подтверждают данные теоретического моделирования. При оптимальном сочетании исследуемых факторов критерий оптимизации - процент осадка, состоящего из частиц, не растворившихся при перемешивании, - достигает минимального значения 0,58 %. Как и ожидалось, оптимум находится на границе факторного пространства, что соответствует физической сущности исследуемого процесса. Процент нерастворенного осадка стремится к минимальному значению при увеличении интенсивности перемешивания от нижнего уровня к верхнему, а также при увеличении времени перемешивания до 7-7,5 минут, по истечении которых (при оптимальных значениях остальных факторов) перга полностью распадается до отдельных пыльцевых зерен, а в осадке остаются нерастворимые в воде компоненты - восковые чешуйки, обрывки коконов и органических оболочек (рисунки 1,2). Уменьшение начального среднего размера растворяемых частиц также способствует интенсификации процесса растворения (рис. 2). Критерий оптимизации закономерно уменьшается при изменении размера фракции от целых перговых гранул до фракции 1,75 мм.

Заключение

Результаты лабораторного исследования показали, что все факторы, участвующие в эксперименте (интенсивность, время перемешивания и начальный гранулометрический состав материала), значимо влияют на исследуемый процесс. Исследуемый процесс адекватно описывается экспоненциальной моделью. Критерий оптимизации - процент не растворившегося осадка - принимает минимальное значение, равное 0,58 %, на границе исследуемого факторного пространства при соответствующих значениях факторов 1,9-104 Вт/м3; 600 с; 1,75 мм, что соответствует физической сущности исследуемого процесса. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании перемешивающих аппаратов, в частности, устройств для очистки воскового сырья

[10, 12], а также расчета основных технологических показателей их работы.

Список литературы

1.Бышов, Д. Н. К вопросу механизации очистки воскового сырья / Д. Н. Бышов, Д. Е. Каширин, В. В. Павлов // Продовольственная безопасность: от зависимости к самостоятельности : сб. матер. Всерос. науч.-практ. конф. - Орел, 2017. - С. 45-48.

2.Бышов, Н. В. Обоснование рациональных параметров измельчителя перговых сотов / Н. В. Бышов, Д. Е. Каширин // Вестник Красноярского государственного университета. - 2012. - № 6. - С. 134-138.

3. Харитонова, М. Н. Качество перги, стабилизированной разными способами, в процессе ее хранения / М. Н. Харитонова, Д. Е. Каширин // Инновационные технологии в пчеловодстве : материалы научно-практической конференции / Министерство сельского хозяйства Российской Федерации; Федеральное государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования специалистов "Академия пчеловодства". - 2006. - С. 195-197.

4. Каширин, Д. Е. Обоснование параметров установки для извлечения перги из сотов / Д. Е. Каширин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 11. - С. 26-27.

5. Пат. № 2297763 РФ. Способ извлечения перги из сотов / Д. Е. Каширин. - Заявл. 05.12.2005; опубл. 27.04.2007, бюл. № 12. - 4с.

6. Каширин, Д. Е. Исследование массы и геометрических параметров перги и перговых сотов / Д. Е. Каширин // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2010. - № 5. - С. 152-154.

7. Каширин, Д. Е. Способ и устройство для извлечения перги / Д. Е. Каширин // Вестник саратовского государственного университета им. Н.И.Вавилова. - 2010. - № 5. - С. 34-36.

8. Каширин, Д. Е. Исследование рабочего процесса измельчителя перговых сотов / Д. Е. Каши-рин // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ имени В.П. Горяч-кина. - 2010. - № 1 (40). - С. 24-27.

9. Исследование рабочего процесса измельчителя перговых сотов / Д. Н. Бышов, Д. Е. Каширин, Н. В. Ермаченков, В. В. Павлов // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2015. - № 8. - С. 155-159.

10.Пат. № 2360407 РФ. МПК А01К 59/00. Способ извлечения перги из сотов / Д. Е. Каширин. -Заявл. 02.04.2008; опубл. 10.07.2009, бюл. № 19. -5 с.

11.Пат. № 2275563 РФ. F26B 21/04. Установка для сушки перги в сотах / Д. Е. Каширин. - Заявл. 29.11.2004; опубл. 27.04.2006, бюл. № 12. - 5с.

12.Каширин, Д. Е. К вопросу отделения перги из измельчённой воскоперговой массы / Д. Е. Ка-ширин // Вестник Красноярского государственного

аграрного университета. - 2010. - № 1. - С. 138140.

13.Каширин, Д. Е. Энергосберегающая установка для сушки перги в сотах / Д. Е. Каширин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 10. - С. 24-25.

14. Каширин, Д. Е. Усовершенствование технологического процесса отделения перги от восковых частиц / Д. Е. Каширин // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный агроинженер-ный университет им. В.П. Горячкина. - 2009. - № 4. - С. 24-26.

TO THE QUESTION OF CLEANING WAX RAW MATERIALS: LABORATORY STUDY OF ORGANIC

CONTAMINATION DISPERSION PROCESS

Byshov Dmitrij N., candidate of technical sciences, Associate Professor, [email protected]

Kashirin Dmitrij E., doctor of technical sciences, Associate Professor, [email protected]

Pavlov Viktor V., graduate student, [email protected]

Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev

The article describes and results of a multivariate experiment, which establishes the influence of mixing intensity, mixing time and particle size distribution of the main pollutant of wax raw materials - bee bread, on the degree of its destruction in water with vigorous stirring. With an optimal combination of the studied factors, the optimization criterion - the percentage of sediment consisting of particles that did not dissolve with stirring - reaches a minimum value of 0.58 %. The optimum is located at the boundary of the factor space (with corresponding factor values of 1.9104 W/m3; 600 s; 1.75 mm), which corresponds to the physical nature of the process under study. The percentage of insoluble sediment tends to a minimum value with an increase in the mixing intensity from the lower to the upper level, as well as with an increase in the mixing time to 7-7.5 minutes, after which the beebread completely disintegrates into individual pollen grains, and water-insoluble components remain in the sediment - wax flakes, scraps of cocoons and organic shells. Reducing the initial average size of the soluble particles also contributes to the intensification of the dissolution process. The optimization criterion naturally decreases with a change in the size of the fraction from whole feather beads to a fraction of 1.75 mm. The results of a laboratory study showed that all factors involved in the experiment (intensity, mixing time and initial particle size distribution of the material) significantly affect the process under study, which is adequately described by the exponential model. The research results can be used in the design of mixing devices, in particular devices for cleaning wax materials, as well as the calculation of the main technological indicators of their work.

Key words: wax raw material, wax, bee bread, cleaning, mixing, dispersing, dissolving.

Literatura

1.Byshov D.N, Kashirin D.E., Pavlov V.V. K voprosu mekhanizacii ochistki voskovogo syr'ya// Prodovol'stvennaya bezopasnost': ot zavisimosti k samostoyatel'nosti: sb. mat-lov Vseros. nauch.-prakt. konf. -Orel, 2017. -S. 45-48.

2.Byshov N.V. Obosnovanie racional'nyh parametrov izmel'chitelya pergovyh sotov / N.V. Byshov, D.E. Kashirin // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo universiteta. - 2012. №6. - S. 134-138.

3. Haritonova M.N. Kachestvo pergi, stabilizirovannoj raznymi sposobami, v processe ee hraneniya / M.N. Haritonova, D.E. Kashirin //V sbornike: Innovacionnye tekhnologii v pchelovodstve Materialy nauchno-prakticheskoj konferencii. Ministerstvo sel'skogo hozyajstva Rossijskoj Federacii; Federal'noe gosudarstvennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie dopolnitel'nogo professional'nogo obrazovaniya specialistov "Akademiya pchelovodstva". - 2006. - S. 195-197.

4. Kashirin D.E. Obosnovanie parametrov ustanovki dlya izvlecheniya pergi iz sotov / D.E. Kashirin // Mekhanizaciya i elektrifikaciya sel'skogo hozyajstva. - 2009. - № 11. - S. 26-27.

5. Pat. № 2297763 RF. Sposob izvlecheniya pergi iz sotov / D.E. Kashirin. - Zayavl. 05.12.2005; opubl. 27.04.2007, byul. № 12. - 4s.

6. Kashirin D.E. Issledovanie massy i geometricheskih parametrov pergi i pergovyh sotov/D.E. Kashirin // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2010. - № 5. - S. 152-154.

7.Kashirin D.E. Sposob i ustrojstvo dlya izvlecheniya pergi / D.E. Kashirin // Vestnik saratovskogo gosudarstvennogo universiteta im. N.I.Vavilova. - 2010. - № 5. - S. 34-36.

8. Kashirin D.E. Issledovanie rabochego processa izmel'chitelya pergovyh sotov/D.E. Kashirin // Vestnik FGOU VPO MGAU imeni V.P. Goryachkina. - 2010. - №1 (40). - S.24-27.

9.ByshovD.N. Issledovanierabochegoprocessa izmel'chitelyapergovyh sotov/D.N. Byshov, D.E. Kashirin, N.V. Ermachenkov, V. V. Pavlov // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2015.

- № 8. - S. 155-159.

10.Pat. № 2360407 RF. MPK A01K 59/00. Sposob izvlecheniya pergi iz sotov/D.E. Kashirin. - Zayavl. 02.04.2008; opubl. 10.07.2009, byul. № 19. -5s.

11.Pat. № 2275563 RF. F26B 21/04. Ustanovka dlya sushki pergi v sotah / D.E. Kashirin. - Zayavl. 29.11.2004; opubl. 27.04.2006, byul. № 12. - 5s.

12.Kashirin D.E. K voprosu otdeleniya pergi iz izmel'chyonnoj voskopergovoj massy / D.E. Kashirin // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2010. - № 1. - S. 138-140.

13.Kashirin D.E. Energosberegayushchaya ustanovka dlya sushki pergi v sotah /D.E. Kashirin // Mekhanizaciya i elektrifikaciya sel'skogo hozyajstva. - 2009. - № 10. - S. 24-25.

14. Kashirin D.E. Usovershenstvovanie tekhnologicheskogo processa otdeleniya pergi ot voskovyh chastic /D.E. Kashirin //Vestnik Federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego professional'nogo obrazovaniya Moskovskijgosudarstvennyjagroinzhenernyj universitetim. V.P. Goryachkina.

- 2009. - № 4. - S. 24-26.

УДК 638.171 DOI 10.36508fRSATU.2020.59.83.015

К ВОПРОСУ ОЧИСТКИ ВОСКОВОГО СЫРЬЯ: МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

БЫШОВ Дмитрий Николаевич, канд. техн. наук, доцент кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка, [email protected]

КАШИРИН Дмитрий Евгеньевич, д-р техн. наук, доцент кафедры электроснабжения, kadm76@ mail.ru

ПАВЛОВ Виктор Вячеславович, аспирант кафедры электроснабжения, [email protected] Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

В статье приведено теоретическое обоснование параметров процесса влажной очистки воскового сырья от его основного загрязняющего компонента - перги путем ее растворения при интенсивном механическом перемешивании измельченных пчелиных сотов в воде. В основу построения модели легли идеи новейшей пленочнопенетрационной теории, основанной на предположении о существовании на поверхности твердого тела, растворяющегося в жидкой среде, пограничного слоя, через который осуществляется процесс переноса частиц твердой фазы в объем жидкости. При этом скорость массообмена прямо пропорциональна энергии, затрачиваемой на принудительное перемешивание рассматриваемой системы. Результаты численного моделирования показали, что степень диспергирования монотонно возрастает при увеличении интенсивности перемешивания. Теоретически установлено, что при увеличении интенсивности перемешивания значительно сокращается время полного растворения. Так, при перемешивании с интенсивностью 104 Вт/м3 для полного растворения перги (достижение остаточной концентрации нерастворенных компонентов менее 3%) требуется более 10 минут. При перемешивании с интенсивностью 2104 Вт/мз полное растворение достигается за время 400-600 с. При изменении интенсивности перемешивания в диапазоне от 0 до 2000 Вт/мз наблюдается максимальный темп увеличения массоотдачи, который замедляется при дальнейшем повышении интенсивности перемешивания. Перемешивание с интенсивностью более 1,5104 Вт/мз не оказывает заметного влияния на увеличение скорости диспергирования. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании перемешивающих аппаратов, в частности, устройств для очистки воскового сырья, а также для расчета основных технологических показателей их работы.

Ключевые слова: восковое сырье, воск, перга, очистка, перемешивание, диспергирование, растворение.

Введение ко загрязняет вытапливаемый воск, существенно

Технология производства пчелиного воска в снижая его качество, но и уменьшает его коли-пасечных или заводских условиях предполагает чественный выход, так как свободно стекающий обязательную тепловую переработку воскового воск впитывается загрязнениями и переходит в сырья, которая осуществляется сухим или влаж- связанное состояние [3-7]. Все известные в насто-ным способом, при этом сырье нагревается выше ящее время способы очистки воска от примесей температуры плавления воска [1, 2]. Наличие в со- основаны преимущественно на обработке гото-тах перги, прополиса и других включений не толь- вого воска после его получения. Сюда относится,

© Бышов Д. Н., Каширин Д. Е., Павлов В. В., 2020 г.