CC BY
32
г
?1-2,1996
3.001.24
ян тестировали
ІЖДЄНИЙ
іьзовали а атмос-у закан-ов от 13 їм мето-иенного і начале ) прора-
фузы в гически
2МЯН ВО
г 98 до :у, Про-мян до ше, чем
ю стан-получе-тельно-х семян
= 14%
н Гс и
Г6 Г/.
центах, твенно зочный :редне-14, гра-з изме-знение ьности альной
: с до-, необ-)узы в ЇТЬ для
>тхалиб-
435-91.
ащенко.
Е., Вер-
четного 992. -
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1-2, 1996 63
665.3.067.73
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЗОДОРАЦИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ В ПЛЕНКЕ
М.Л. КОНОВАЛОВ, В.В. БЕЛОБОРОДОВ
Красноярский коммерческий институт
Всероссийский научно-исследовательский институт жиров
Преимущества дезодорации в пленке в значительной мере обусловлены кратковременностью пребывания в ней жира, т.е. минимальным временем термического воздействия на продукт. Рациональность сочетания пленочной и кубовой зон в дезодораторе отмечается в [1-3]. Вместе с тем, кинетические закономерности дезодорации и дис-тилляционной нейтрализации в пленочной зоне изучены недостаточно. В частности, предлагаемая в [3] модель основывается на предположении постоянства равновесной концентрации отгоняемого компонента в жидкой фазе по высоте пленочной зоны, что существенно снижает точность описания процесса.
Нами сформулирована и решена задача дезодорации и дистилляционной нейтрализации в пленочной зоне аппарата с учетом переменности равновесной концентрации отгоняемого компонента в жидкой фазе по высоте пленочной зоны [4].
Решение задачи для конечной концентрации отгоняемого компонента в жидкой фазе при нулевой начальной концентрации его в паровой фазе имеет вид
Х„ =
(*Ап/^)-ехр(1 - (КАп/КМ
(1)
Введенные безразмерные величины расшифровываются следующим образом:
V к =к. К = ^чр<ЗЯ"
П » и г* *
X.
К К
ГДе Рп’РАп
Ап
и
Г
давления в пленочной зоне и чистого отгоняемого компонента при температуре дезодорации;
Ь, С — мольные расходы паровой и жидкой фаз;
/?у„ — кинетический коэффициент уравнения отгонки;
р — плотность жидкой фазы;
Н — высота пленочной зоны;
Хя, ХК — начальная и конечная концентрации компонента в жидкой фазе;
Г — массовый расход жидкой фазы на единицу длины смоченного периметра;
(5 — толщина пленки жидкости (масла).
Толщина пленки стекающей жидкости в соответствии с рекомендациями [5] может быть рассчитана по следующим формулам: для ламинарного режима стекания пленки
ш р2ё1
для волнового режима стекания пленки
д = 0,93\7¥-,'
Р§
има с
1т
V 9
где ц — динамическая вязкость масла.
Как следует из [5], наиболее эффективным с точки зрения интенсификации массообмена является волновой режим стекания пленки.
При КАп/= 1 выражение (1) не определено и величина Хк в этом случае не может быть найдена. Поэтому получено отдельное решение задачи при Кцп/Кц - 1- Принято вс» внимание, что в данном случае углы наклона линии равновесия и рабочей линии к оси абсцисс одинаковы, а следовательно, движущая сила массопереноса вдоль пленочной зоны не изменяется. Таким образом, изменение концентрации отгоняемого компонента в жидкой фазе по высоте пленочной зоны носит линейный характер. Решение для данного случая имеет вид
У
■«к
1
(2)
^тп+ 1
Полученные решения задачи (1), (2) в сочетании с уравнениями материального баланса и фазового равновесия позволяют найти выражение для расчета коэффициента насыщения паровой фазы отгоняемым компонентом:
К
Ук
Ап
к,.
(3)
Соотношения (1), (2), (3) могут служить основой для анализа и расчета дезодорации и дистилляционной нейтрализации масел в пленке. Они могут быть применены и для многокомпонентных систем, если концентрации отгоняемых компонентов в жидкой и паровой фазах невелики. В этом случае выражения, аналогичные (1), (2), (3), можно записать для каждого компонента многокомпонентной системы. Совокупность этих выражений образует математическую модель дезодорации и дистилляционной нейтрализации многокомпонентной системы.
Для проведения анализа необходимо знать область численных значений кинетических коэффициентов отгонки, имеющих место в пленочной зоне дезодоратора. С этой целью воспользуемся экспериментальными данными [3] по отгонке стеариновой кислоты из подсолнечного масла при давлении в пленочной зоне дезодоратора 400 Па, температуре 493 К, производительности по маслу 235 кг/ч, расходе пара 6,61 кг/ч и плотности орошения 0,3 кг/(ч-м). Расчеты по формуле (1) показывают, что данному значению конечной концентрации соответствует величина кинетического коэффициента отгонки, равная 0,045 1/с. Она принята в качестве базовой при расчете безразмерного параметра КТп в выражении (1).
Результаты расчета по формуле (1) в широком диапазоне изменения параметра КАп/при различных /С.. представлены в виде графических зависимостей на рис. 1. Численные значения КТг (/ — 0,0711; 2 — 0,143; 3 — 0,287; 4 — 0,571;' 5 —1,142; 6 — 2,285) выбраны с учетом возможной области изменения влияющих на него величин ДХп, р, #п, Г, ц. Логарифмический масштаб по оси
позволяет максимально расширить диапазон изменения Кгв.
Комплекс Км/Кц выражается через следующие параметры процесса:
К
Ап
к„
'ц Р квЬ
Таким образом, при постоянном рв и постоянной температуре, определяющей рАп, изменение КАг/Кр связано с изменением соотношения С и Ь в пленочной зоне. При этом малые расходы паровой фазы соответствуют большим значениям комплекса, а большие расходы — малым значениям комплекса КАп/ К
\%
о/
0,6
Й¥
чг
-г ы
X* X
—__
% 7 \
——- • \ 43
*/%
Рис, 1
Как следует из графика, при малых расходах пара относительная конечная концентрация отгоняемого компонента в жидкой фазе изменяется несущественно и близка к единице, что свидетельствует о неэффективности отгонки. При дальнейшем увеличении расхода пара (для большинства кривых в зоне ^{КАп/К^) от 1 до -1) происходит существенное снижение относительной конечной концентрации. Причем, чем больше Кгп, тем значительней это снижение. Наконец, начиная с некоторого момента (1ц(Ккп/К ) близок к -1), дальнейшее увеличение расхода пара не приводит к существенному снижению относительной конечной концентрации.
Рис. 2
На рис. 2 представлены зависимости Хк, коэффициента насыщения паровой фазы отгоняемым компонентом ук и коэффициента извлечения отгоняемого компонента в пленочной зоне (рк (соответственно кривые /, 2 и 3) от комплекса V К при К1а = 0,571 (аналогичные зависимости могут быть построены и для других значений КХГ). График показывает, что при малых расходах пара ук максимален, близок к единице и мало зависит от расхода пара. В диапазоне изменения 1д(/Гдп/К^) от 1 до -1 ук изменяется наиболее значительно — от величин, близких к единице, до величин, близких к нулю. Дальнейшее увеличение расхода пара соответствует зоне очень малых значений ук. Сказанное справедливо для большинства зависимостей коэффициента насыщения при других численных значениях КТт1 .
Зависимость <ркна рис. 2 является зеркальным отображением зависимости Хк относительно оси Хк = 0,5.
Таким образом, зоны малых (1 ё(КАп/К^} > 1) и больших (^(Лдп/К^) <- 1) расходов пара практического интереса не представляют, так как в первом случае </>к'близок к нулю, а во втором дальнейшее увеличение расхода пара не приводит к повышению эффективности отгонки (^'практически не растет, а ук близок к нулю).
С практической точки зрения представляет интерес зона, ограниченная значениями 1ё(КАп/К^) от 1 до -1 (внутренняя часть), где Хк, ук и 1рк изменяются в значительных пределах. Однако выбор наиболее благоприятного режима неоднозначен, так как высокие значения ук в этой зоне соответствуют малым <рк, а по мере повышения последних ук быстро снижается.
Учитывая, что ук определяет энергетическую эффективность установки (расход острого пара определяет расход рабочего пара в эжекторе), необходимо стремиться к его максимально возможному значению. В то же время при низких значениях рк‘теряется смысл применения пленочной зоны. В данной ситуации необходимо искать компромиссное решение, по всей видимости, в зоне значений \^{КАо/Ки), близких к нулю.
В условиях, когда расходы фаз и температура в пленочной зоне определены, значения комплекса КАп/Кц для каждого из отгоняемых компонентов жира неодинаковы вследствие различия величин рАп. Причем более летучие компоненты, для которых рАт1 выше, отгоняются, хотя и с большим <рк; но с меньшим ук. Однако степень повышения <рк легколетучих компонентов опять-таки зависит от того, в каком диапазоне изменяется 1ц(КАп/К^): при значениях, близких к -1, повышение '/>к'может быть незначительным. Таким образом, утверждения, что легколетучие компоненты безусловно отгоняются быстрее (например, в сравнении со свободными жирными кислотами), представляются спорными: результат зависит от диапазона изменения комплекса КАп/К^.
На основании сказанного можно утверждать, что для жиров с различным составом отгоняемых компонентов требуются разные режимы отгонки как по температуре, так и по расходу острого пара. Это определяет и различие режимов дезодорации и дистилляционной нейтрализации.
Вли
значн
(главі го ко зоны) Вел показ остро (при пара» малы ной і
1. Мс
/
др.
В.П.
Кубан
С)
СТ0В(
прои сти ■ мног дине ухуд На
ЩЄВІ
Прее
п
этап
ком
прес
плот
энер
1-2,1996
коэф-
ияемым
■т отго-:оответ-ки ПРИ
ут быть График
Ук мак-[СИТ от %/%) 1ЬНО —
I, близка пара 7г Ска-
1ИСИМО-IX чис-
1ЛЬНЫМ
гельно
> 1) и [ракти-в пер-льней-; повыше ки не
[ет ин-
< И <Рк ко вы-нозна-[ зоне пения
ескую пара ;), не-■змож-: зна-очной ь ком-| зоне
■ура в :лекса
ентов
1ИЧИН
кото-
™ <рк: ИЯ й ■ ИТ от
/Ю-
гожет
эжде-ю от-) сво-
[ЮТСЯ
иене-
дать,
емых
онки
пара.
ации
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1-2, 1996
65
Влияние КГи на эффективность отгонки однозначно: необходимо стремиться к его увеличению
(главным образом за счет повышения кинетического коэффициента отгонки и высоты пленочной зоны).
Величина, обратная коэффициенту насыщения, показывает, во сколько раз увеличивается расход острого пара по сравнению с идеальным процессом (при полном насыщении паровой фазы). Данный параметр может быть полезен при поиске оптимальных режимов дезодорации и дистилляцион-ной нейтрализации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Модернизация дезодоратора пленочно-барботажного типа / К.Ф. Затуловская, И,В. Ляховицкая, А.И. Аскинази и др. / / Масло-жировая пром-сть. — 1986 . — № 2. — С. 31.
2. Гребенюк С.М., Бакланов В.А., Аскинази А.И. Исследование процесса образования пленки и оптимизация конструкции распределителя жидкости для дезодорации жиров: Деп. рукопись. — М.: МТИПП, 1987. — 1604. — 14 с.
3. Бакланов В.А. Совершенствование непрерывной дезодорации подсолнечного масла: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М.: МТИПП, 1991. — 25 с."
4. Коновалов М.Л., Белобородов В.В. Моделирование пленочной зоны комбинированного дезодоратора непрерывного действия // Масло-жировая пром’-сть. — 1994. — № 1-2. — С. 25.
5. Расчет пленочной зоны комбинированных дезодорацион-ных установок / С.М. Гребенюк, В.А. Бакланов, А.И. Аскинази и др.: Деп. рукопись. — М.: МТИПП, 1987. — 1605. — 10 с.
Кафедра инженерных дисциплин и оборудования
Поступила 24.07.95
663.97.055
ТАБАЧНЫЙ ПРЕСС .НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
В.П. БОРОДЯНСКИЙ, В.Л. КЕГЕЛЕС
Кубанский государственный технологический университет
Существующие устройства ддяг уплотнения листового табака в кипы имеют относительно низкую производительность, не обеспечивая непрерывности технологического процесса переработки. При многократном прессовании при давлении, необходимом для получения кипы заданной плотности, ухудшается к качество табака [1, 2].
На кафедре технологического оборудования пищевых производств КубГТУ разработан табачный пресс непрерывного действия 13].
Процесс изготовления кипы выполняется в два этапа: формирование стандартной кипы при низком давлении прессования до заданной массы и прессование сформированной кипы до конечной плотности, что снижает потери табака и расход энергии.
ч
Выдержка готовой кипы под давлением происходит в пресс-камере, что обеспечивает релаксацию напряжений [4].
Рис.
Пресс (рис. 1, 2) состоит из формирователя табачных кип, рабочими органами которого служат качающиеся пресс-плиты 1 с дугообразными распределительными щитками 2; пресс-формы из двух смежных пресс-камер 3 и 4, имеющей возможность вертикального перемещения при помощи винтовых пар 5, установленных на каретке б, которая смонтирована в горизонтальных направляющих 7 рамы пресса и приводится в движение винтовой парой 8. Пресс снабжен двумя толкателями кип 9 и двумя кипоприемниками 10, расположенными симметрично по отношению к формирователю кип. Кроме того, на раме пресса установлены горизонтальные плиты противодавления 11.
Работа пресса осуществляется следующим образом. Пусть в исходном положении каретка находится в крайнем левом положении, а пресс-форма с камерами поднята вверх. Качающиеся пресс-плиты приводятся в движение, и листовой табак начинает поступать в камеру 4 пресс-формы для уплотнения. Некоторое время пресс-форма находится в верхнем положении, а затем по мере формирования кипы опускается вниз при помощи
