CC BY
53
процессы происходят соответственно при следующих температурах, °С: 45; 45-105; 105-175. Полное разложение смеси с обугливанием наблюдается при / свыше 175 °С.
Таким образом, анализ полученных данных позволяет выявить температурные зоны, которые соответствуют испарению влаги с различной энергией, образующейся при термическом разложении гороха, а также смеси гороха с БД. Вид кривых ТТ (рис. 1) имеет следующий вид: для образца 1 при нагреве до 67 °С не происходит никаких изменений, при /выше 80 °С резко снижается масса образца, что можно объяснить сложностью макромолекулярной структуры гороха. Подобныйвид кривой встречается в катионитах. Авто -ры объясняют данный эффект высокой степенью сшивки макромолекул [4]. Для образца 2 ТГ имеет обычный вид кривых для пищевых продуктов (кукуру-
за, соя, кофе). По-видимому, введение белковой добавки меняет уровень сшивки макромолекул, облегчая процесс дегидратации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Термические методы анализа / Под ред. У. Уэндландта; пер. с англ. - М.: Мир, 1978.
2. Розовский А.Я. Кинетика технохимических реакций. -М.: Химия, 1974. - 220 с.
3. Вода в пищевых продуктах / Под ред. Р.Б. Дакуорта; пер. с англ. - М.: Пищевая пром-сть, 1986.
4. І\.<ірГіОв О.Н., "Тулупов !ТВолков 6>И< Тсрмогравн-метрическое исследование сульфокатионитов на основе стирола и дивинилбензола / Журн. физической химии. - 1971. - № 7.
Кафедра процессов и аппаратов химических и пищевых пр оюводств
Поступила 26.11.02 г.
666.923/.925.002.612
ОЦЕНКА КА ЧЕСТВА ИЗВЕСТКОВОГО МОЛОКА
В.А. ЛОСЕВА, И.С. НАУМЧЕНКО, А.А. ЕФРЕМОВ
Воронежская государственная технологическая академия . .
Известковое молоко как основной реагент очистки соков сахарного производства представляет собой суспензию кристаллов гидроксида кальция в его насыщенном растворе. От качества известкового молока зависят расход и эффект очистки соков. Поэтому исследование физико-химических свойств известковой суспензии и разработка эффективных методов оценки ее технологической ценности являются актуальными для сахарной промышленности.
Традиционный показатель качества известкового молока - активность (А, %), т. е. массовая доля активной извести в общем ее содержании. Активнім известь - это часть свободной извести известкового молока, содержащаяся в растворе, которая формирует его щелочность и участвует в реакциях известково-углеки-слотной очистки. Методика определения массовой доли активной извести предполагает отделение от навески известкового молока кристаллов размером более 1,2 мм и титрование полученного фильтрата раствором соляной кислоты молярностью 1 моль/дм3 в присутствии индикатора фенолфталеина. Массовая доля активной извести в известковом молоке представляет собой объем кислоты, израсходованный на титрование навески фильтрата, % СаО, и отнесенный к массе взятой на анализ навески известкового молока [2].
При определении активной извести в известковом молоке трудно точно установить конец титрования вследствие необходимости проводить одновременно собственно титрование (прибавление раствора кислоты из бюретки) в фарфоровой ступке, перемешивание
и растирание пестиком крупинок извести. Даже если титрование закончено (наступает полное обесцвечивание индикатора фенолфталеина), случайно не растертые крупинки извести могут раствориться, и индикатор вновь примет розовую окраску. Значит, точно определить содержание активной извести в известковом молоке затруднительно.
Цель исследования - разработка новой методики контроля качества известкового молока и сравнение ее воспроизводимости с традиционной методикой - применением статистических критериев: стандартного отклонения 51 и относительной погрешности 5 [3].
Расчет этих показателей проведен после установления факта однородности оценок дисперсий по не-
ТГ 1/*ТГ\ Г ЛТПТТОЛГ ТТ-П"* ТТ/"ЧТТЭ/> ТТСТ£»’Т' Г^ГЧ^ЧТТГГ.ГТХ лтигтр
•'ЦЭАЧжша чдиллд. 1 ич/ицш ч
выводы, полученные при исследовании отдельной вы-борки, на всю генеральную совокупность - всю методику.
5(,4 ) = ^£(А,-А)2, ■ (1)
где £(/1) - стандартное отклонение величины^; п - число параллельных опытов (повторов измерений); А - среднее значение активности по результатам семи параллельных опытов; 'АГА \ - абсолютная погрешность в каждом /'-том измерении.
Показатель 51 характеризует степень разброса значений параллельных опытов по измерению величины А. Чем меньше 5, тем больше воспроизводимость (точность) методики.
8(А) - относительная погрешность методики:
(2)
При этом температура известкового молокадолжна составлять 22-28 °С.
I -
I
1та;
к
Здесь г(А) - доверительный интервал измеряемой величины. Истинное значение активности с доверительной вероятностью Р = 0,95 лежит в пределах А ± г (А). Длярасчета е(Л) использован критерий Стью-дента / (Р, /) = 2,45 для заданного значения Р и числа степеней свободы/= п-1:
: : . ; г<4) = tiP.fi Я(А). / •. (3)
В табл. 1 приведены результаты расчета показателей для методики [2] определения активности извести известкового молока.
Таблица I
№ опыта А1: % А, % \At-A |, % ад г(А\ % 5 (/}), %
1 88,73 88,41 0,32 0,28 0,68 0,77
2 88,26 » 0,15 » » »
3 88,72 » 0,31 » » »
4 88,22 » 0,19 » » »
5 88,74 » 0,33 » » »
6 88,09 » 0,32 » » »
7 88,14 » 0,27 » » »
Как видно из данных табл. 1, методика [2] характеризуется низкой воспроизводимостью: истинное значение А с вероятностью 0,95 находится в интервале А ± 0,68; стандартное отклонение Б(Л) = 0,28; относительная погрешность 8(А) = 0,77 %.
Исследованы возможности использования параметров дисперсионной среды известкового молока в качестве показателей, определяющих его технологическую ценность. Дисперсионная среда - это истинный раствор, титриметрическим анализом которого определяют наиболее важные для сахарного производства показатели: содержание щелочи и растворенного кальция [Са2+]. Дисперсионную среду можно отделить от известковой суспензии с помощью осадительной центрифуги [1]. Точка эквивалентности при титровании навески дисперсионной среды более отчетлива, потому что в титруемом растворе отсутствуют кристаллы извести.
Методика определения содержания растворенной извести в дисперсионной среде известкового молока предусматривает: взвешивание навески; отделение твердых частиц извести от дисперсионной среды центрифугированием на осадительной центрифуге с последующим фильтрованием среды под разрежением; взвешивание навески дисперионной среды; титрование ее ОД моль/дм3 раствором соляной кислоты в присутствии фенолфталеина до исчезновения розовой окраски и расчет содержания активной извести с точностью до третьего знака после запятой по формуле (4).
Р =
V • 0,0028 • 100 в
(4)
где р —содержание извести в дисперсионной среде известкового молока, %: V- объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование, см'; й - навеска фильтрата дисперсионной среды, г.
В табл. 2 приведены результаты расчета показателей 5(Р) и 8([3), определяющих точность предложенной методики. '
■ ' • *• Таблииа 2
№ опыта Рь % Р, % ;[з,-Р1, % ад) <Р), % 5ф), %
0,373 0,373 0,000 0,001 0,001 0,325
2 0,374 » 0,001 » » «
3 0,373 » 0,000 » » «
4 0,373 » 0,000 » » »
5 0,374 » 0,001 » » »
6 0,373 » 0,000 » » »
7 . 0,374 » 0,001 » » »
Результаты анатиза таблицы показали, что предложенная методика характеризуется большей воспроизводимостью, чем в работе [2]: истинное значение Р с вероятностью 0,95 находится в интервале (3 ± 0,001; стандартное отклонение 5’(|3) = 0,001; относительная погрешность 5(|3) = 0,325 %.
Известно, что во многих реакциях известковой очистки сахарсодержащих растворов (разложение амидов кислот и редуцирующих веществ, омыление жиров, образование нерастворимых солей кальция и др.) участвует только растворенная известь. Поэтому, чем больше извести растворено, тем быстрее и полнее пройдут реакции известковой очистки. Следовательно, при большем содержании извести в дисперсионной среде известкового молока будет лучше его качество. На практике для очистки сахарсодержащих растворов желательно использовать известковое молоко с содержанием извести в дисперсионной среде не менее 0,370 %. Необходимы дальнейшие исследования зависимости между физико-химическими свойствами известкового молока и показателями эффективности очистки соков сахарного производства.
выводы
1. Предложена новая точная и оперативная методика контроля качества известкового молока по содержанию в нем активной извести.
2. Рассчитаны значения критериев оценки воспроизводимости методик определения качества известкового молока: стандартное отклонение, относительная погрешность и доверительный интервал.
ЛИТЕРАТУРА
1. Заявка 2001110354, МІЖ7 С 13 I) 3/02. Способ определения качества известкового молока / В. А. Лосева, И.С. Наумченко. А.А. Ефремов. - Положит, рега. ФИПС о выдаче пат. РФ от 13.05.2002 г.
2. Инструкция по химико-техническому контролю и учету сахарного производства / Киев: ВНИИСП, 1983. - 476 с.
3. Кучменко Т.А., Аристов И.В., Десятое Д.Б. Применение методов планированиямногофакгорныхэкспери.ментов в аналитической химии: Учебное пособие. - Воронеж: ВГТА. 1999.-99с.
Кафедра технологии сахаристых веществ Кафедра процессов и аппаратов химических ипшцевых производств
Поступ та 18.06.02 г.
621.92.517
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ФРАГМЕНТОВ СМЕСЕПРИГОТОВИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
Б.А. ФЕДОСЕНКОВ, Е В. АНТИПОВ, ДЛ. ПОЗДНЯКОВ
Кемеровский технологический институт пищ свой пром ышя енност и
Математическая модель динамики процессов, протекающих в кибернетических системах, к которым относится смесеприготовительный агрегат (СМИА), на общем уровне записывается в виде системы дифференциальных уравнений, являющейся в общем случае нелинейной. Данная система уравнений представляет собой исходную базу для разработки структурных и топологических моделей, представляемых соответственно блочными структурными схемами (СС) или сигнальными графами, для описания которых используется аппарат передаточных функций (ПФ). По существу, методы расчета переходных процессов, протекающих в динамической системе, являются методами решения систем дифференциальных уравнений. В связи с этим следует заметить, что ПФ и СС разных уровней - это формы представления систем дифференциальных уравнений.
Технологический процесс смесеприготовления на основе сыпучих материалов как объект управления характеризуется целым рядом входных и выходных переменных. К первым, например, относятся материальные потоки, поступающие от блока дозирующих устройств (ДУ), режимные параметры дозаторов, от которых зависит структура этих потоков, динамика подачи материалов от дозаторов к смесительному устройству и т. д. К выходным управляемым переменным относятся показатели качества результирующей смеси, а также большое число режимно-конструктивных и расхо-довых параметров в разных точках смесительного устройства (в каналах прямой и обратной подачи материала).
В качестве выходных переменных могут использоваться как реальные, поддающиеся измерению, физические переменные, так и абстрактные, не поддающиеся измерению переменные, например производные (скорости, ускорения, импульсы и т. д.) от наблюдаемых выходных переменных. На такой основе любой скалярный динамический элемент, описываемый дифференциальным уравнением /7-го порядка (при п > 1),
может рассматриваться как многомерный (векторный).
В данной работе излагается способ расчета выходных координат векторной (многомерной) системы как ее реакций на произвольный вектор возмущающих входных воздействий методом переменных состояния (ПС) системы.
При описании элементов, входящих в состав структуры СМПА, были использованы линейные дифференциальные уравнения первого порядка, записанные в нормальной форме Коши:
dx.it) ^ а
-X", -мо ЬХЛ/ '‘’'А'*
Г,.г:, Ш >1 .• 1
где хд/) - ПС агрегата или его фрагментов; ./ = 1,п; и^) - входные сигналы системы смесеприготовления, представляющие собойвесо-вые расходы материалов, действующих на входе системы или ес элементов; ; = 1,/л; ад и Ьр - коэффициенты, являющиеся функциями параметров отдельных узлов смесительного агрегата.
Уравнения вида (1) являются уравнениями состояния СМПА.
Переменные состояния х//), взятые в минимальной по их количеству совокупности, полностью характеризуют переходные процессы, протекающие в анализируемой смесеприготовительной системе, и позволяют выразить сигналы >>,■(/), снимаемые на выходе смесительного аппарата, с помощью линейных алгебраических уравнений типа:
п т
у к (о=Xе# (о+XX' • и>
>1 ,=1
где сц и с!ц - коэффициенты, функционально зависящие от технических параметров агрегата; к = 1, г.
Уравнения (2) являются уравнениями выхода СМПА.
Таким образом, если состояние смесеприготовительной системы, которое описывается совокупностью сигналовXI(0, хг(0, ... , х„{(), характеризующих расходы вещества (материальные потоки) или концентрации в различных точках СМПА, известно в некоторый начальный момент времени /0, а входные сигналы Щ (О, ЫО, • • •, ит(0> представляющие собой материальные воздействия в виде фиктивных или реально дейст-
