CC BY
28
іерфора-[шльтра, шленно-ареты с /сиг. и
>сы о важ-WX в обла-
— Со-
- 32 с. he carbon joratories NFTR, 8 p. a papiers - Annales
ИЕ
К
ro
тельного ун-т. —
ечения
диокси-
эв.
ІЧЄСКИМИ
юл. ун-т.
іьтерна-ых табле-чного ды-
ітельного
иблиогр.:
ах комби-ельно об-тов коммой ”Аг-
хнология 199. - 24
ны усо-ня возра-ован для
665.128,001.57
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ БИНАРНЫХ СИСТЕМ НАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
В.Н. ДАНИЛИН, С.П. ДОЦЕНКО, Л.В. БОРОВСКАЯ, А.В. МАРЦИНКОВСКИЙ
Кубанский государственный технологический университет
Температура плавления и теплота смешения насыщенных жирных кислот являются важными параметрами некоторых технологических процессов масло-жировой промышленности. Наличие точных сведений о них позволяет усовершенствовать эти процессы.
Нами были исследованы фазовые равновесия двойных систем насыщенных жирных кислот. Эксперимент проводили на дифференциальном сканирующем микрокалориметре ДСМ-2М, позволяющем исследовать температуру и теплоту фазовых переходов, а также теплоемкость в интервале температур от -150 до +500°С. Энтальпии плавления смесей и чистых компонентов, их температуры плавления и теплоемкости определяли по извест-
ным методикам. Термограммы процесса плавления записывали в интервале 30-80 С, данные по теплоемкости снимали с шагом в 10° С в том же температурном интервале. Скорость сканирования составляла 0,5 К/мин, чувствительность определения тепловых эффектов — 0,15 Дж/г, массы исследуемых образцов брались в пределах от 3 до 25 мг. В эксперименте использовали кислоты марки ч.д.а. Уфимского химзавода ’’Реактив”.
Были исследованы б систем жирных кислот: миристиновая—пальмитиновая, миристиновая'— пентадекановая, миристиновая—стеариновая, пальмитиновая—стеариновая, пентадекановая— стеариновая и пентадекановая—пальмитиновая.
Суммарные тепловые эффекты при кристаллизации различных составов в исследуемых системах, определенные методом дифференциальной сканирующей калориметрии ДСК, приведены в табл. 1.
144 Таблица 1
Концентрация кислоты с меньшей молекулярной массой, мол. доли Теплота кристаллизации смеси кислот, кДж/моль
Мириетияовая- пальмитиновая Пальмитиновая- стеариновая Миристиновая- стеариновая Пентадекановая- стеариновая Миристиновая- пентадекановая Пентадекановая- пальмитиновая
0,000 54,350 56,400 56,400 56,400 43,130 54,350
0,100 49,546 53,564 54,546 53,772 42,950 —
0,200 46,338 49,249 53,064 54,764 42,800 52,657 ,
0,300 44,742 49,250 51,980 54,147 ; 42,560 51,425
0,400 42.669 48,891 50,430 46,870 42,300 49,480
0,440 — ; — — 43,020 —
0,450 — — 46,856 — 49,037
0,480 — — s' :г — — . 38,750 —
0,500 42,184 54,651 48,465 51,220 39,360 50,730
0,600 46,716 52,647 47,288 47,358 45,900 53,775
0,665 — — 49,860 — 38,800 —
0,700 41,147 48,125 48,890 45,766 39,480 47,775
0,750 — 47,843 — 44,472 — —
0,760 — 49,287 — — — —
0,770 38,854 — — — — —
0,780 — — - — — — 40,830
0,800 42,859 52,082 45,514 41,275 40,783 43,013
0,820 — — 42,623 — —
0,830 — 44,750 — — — "
Х 0,900 38,742 51,738 44,630 42,339 44,570 42,161
1,000 44,970 54,350 44,970 43,130 44,970 43,130
ОТ О N ^ 0) 00 О №
ооооаооо
X
К
0> О) О) Ф ® О) О)
А аі (Л 6 б) М N
сл о сл о сл о ел
О)
о Ja О
о ш -а
<Т> <Т> i=a V К ПЭ
а хз
яі?
ЇО
^О) Гйз О) !Г
-о
>§
640 ----------------------------------------------------------------1-1-1 592
н
ф
г
□
Ф
U
тз
г
3
А
Ї
?
тз
К
01
ч
ф
£
3
о
Ї
*2
Ї
со
К
* а
CD №
аз -з
Н М 03 Ь
2 4 о о
и©- CD w
Р? ~ и
о tfl ТІ 5? ч
я йэ к О) оэ
S ta Сі) Р н ТІ
U) S С15 i-U •ч — за *3 о
'"I 1 г<
* -J
Теплоемкости чистых кислот: миристиновой, пентадекановой, пальмитиновой и стеариновой в твердом (а) и жидком (б) состоянии, полученные методом ДСК, представлены соответственно на рис. 1-4.
Энтальпия плавления системы в каждой точке на диаграмме фазового равновесия [1] складывается из:
энтальпий плавления /-го и /-го компонентов ЛТД Я“ и ЛЛДЯпл;
энтальпии образования смешения сплава ДЯ^см; энтальпий переохлаждения /-го и /-го компонентов, вычисляемых в соответствии с законом Кирхгофа:
т„
N,5 (С*-Ср*)ЛТ;
Т ■
№М.
/ (с: - с;уг;
N. -■
/ (С* - с;\йт.
В итоге тепловой баланс сводится к виду Д Я™ = Л^.ДЯ“ + Л^ДЯ™ + ДЯ™ +
Гэ Л^ЛГ Гэ
+ лг / с с* - с;з;мг + / (с* - +
Л г..
+
N.
да,
\ г.
/(С!
(і)
/
где Л^, ЛГ. — мольные доли компонентов;
ДЯ™, 7гпл — теплота и температура плавления компонентов;
С/\ с;в — мольные теплоемкости чистых компонентов в жидком и твердом состоянии (рис. 1-4); д я,см — энтальпия образования жидкого сплава;
Гэ — температура плавления эвтектики;
Гл — температура ликвидуса.
Результаты экспериментов показали, что в бинарных системах насыщенных жирных кислот образуются молекулярные соединения, которые кристаллизуются в точках максимума. На основании полученных диаграмм были предложены стехиометрические составы образующихся в системах кислот молекулярных соединений:
Миристиновая—
Пентадекановая-
Пальмитиновая-
Миристиновая—
Пентадекановая-
Миристиновая—
■стеариновая
—стеариновая
-стеариновая
•пальмитиновая
—пальмитиновая
•пентадекановая
Ми2Ст
ПеСт
ПаСт
МиЛ1а2
Пе,Т1а9
Ми3Пе2
Для прогнозирования фазовых диаграмм по теориям растворов каждая диаграмма разбивалась на две;простые эвтектические диаграммы кислота— соединение (с обшей формулой АтВп).
Пересчет координат эвтектики в систему общей диаграммы производили по следующим зависимостям. Для левой части диаграммы
п
п + т
N.
для правой
т
где
/ Гг
энтальпии переохлаждения свободного г-го компонента :
п + т
ЫА в — мольная доля молекулярного сое-т п динения на диаграмме с простой эвтектикой; т, п — число молекул компонентов А я В в молекулярном соединении соответственно;
»в — мольная доля компонента В в системе координат общей диаграммы.
Расчет координат эвтектик для систем кислота—молекулярное соединение проводился исходя из равновесия фаз (1), описанного в работе [2], с учетом избыточной энергии Гиббса Ай*36. При этом можно записать
* ДЯШ
ЙТ 1п м + АС?6 = -АНТ + Т
(2)
ДСК36 = V.
ЫУ,
му + ыу
12
(1 -ЬТ), (3)
где Ур V. — мольные объемы;
N. — мольные доли г'-го и /-го компонен-
I I <>
тов;
Т — температура ликвидуса; а12 — параметр парного взаимодействия 1-го и 2-го компонентов.
Параметр взаимодействия а12 бинарной системы жирных кислот можно рассчитать по формуле
12
ь =
, ВДВД
1п [0,5 (7\
ДЯ“
Кр
+ г.кр
)]
0,5 Т (Т1
кр
где тр
+ Т.кр
/
)
(4)
(5)
Гкр
■ критические температуры г-го и /-го компонентов соответственно. Значения параметра взаимодействия с целью сглаживания и упрощения расчета аппроксимировались по уравнению [2]
+ К
V,
ДЯ"С
V,
+
дяисп днш
1________
V, V,
(6)
где
ДЯ,"СП, ДЯ^СП
■энтальпии испарения;
'К — варьируемый коэффициент.
Результаты расчетов по уравнениям (1)—(6) в сравнении с экспериментальными данными для 6 смесей насыщенных жирных кислот представлены в табл. 2. Все расчеты проводились в среде Ма^сас!.
В работах [3-4] на многочисленных примерах показано, что рассмотренная теория растворов достаточно точно описывает системы жирных кислот. Из табл. 2 видно, что полученные значения
Таблица 2
Координаты эвтектик в системе общих диаграмм
Система Экспериментальные данные Расчет по уравнениям
^ВТ, мол. доли* гвт, к Л7Г, мол. доли* Гвг, К
Миристиновая—Ми2Ст 0,830 319,0 0,83 318,1
Стеариновая—Ми2Ст 0,610 321,1 0,60 321,1
Пентадекановая—ПеСт 0,758 314,2 0,765 315,3 ;
Стеариновая—ПеСт и, 0,450 323,1 0,450 323,4
Пальмитиновая—ПаСт 0,745 325,0 0,737 325,7
Стеариновая—ПаСт 0,420 329,3 0,424 328,3
Миристиновая—Ми3Па2 0,770 316,8 0,768 317,2
Пальмитиновая—Ми3Па2 0,490 320,1 0,490 322,2
Пентадекановая—Пе3Па2 0,780 323,3 0,778 321,9
Пальмитиновая—Пе3Па2 0,450 326,6 0,445 325,5
Миристиновая—МцеПе2 0,665 319,5 0,660 319,8
Пентадекановая—Ми3Пе2 0,480 318,1 0,483 317,6
* — для кислоты с меньшей молекулярной массой
хорошо согласуются с экспериментальными данными. Средняя относительная ошибка прогнозирования е по температуре и составу не превышает 2%. Это подтверждает правильность выдвинутых нами предпосылок при составлении уравнения теплового баланса (1).
ЛИТЕРАТУРА
1. Данилин В.Н., Боровская Л.В., Срывалин И.Т. Исследование диаграммы плавкости и энтальпии образования сплавов висмут-кадмий методом ДСК / / Изв. вузов. Цветная металлургия. — 1986. — № 6. — С. 41-44.
2. Данилин В.Н., Шурай П.Е., Доценко С.П., Алексеев
С.А. Эвтектические и монотектические легкоплавкие сплавы. — Краснодар: Изд-во КПИ, 1991. —■ 138 с.
3. Данилин В.Н., Доценко С.П., Улитин О.А., Марцин-ковский А.В. Диаграммы плавкости двойных систем жирных кислот / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1998. — № 1. — С. 30-31.
4. Данилин В.Н., Доценко С.П., Улитин О.А. Расчет диаграмм плавкости двойных смесей насыщенных жирных кислот // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1996. — № 5-6. — С. 83-84.
Кафедра физколлоидной химии Поступила 12.11.99 г.
отдели: трех ог
й,
мм
00/
25 5|
50 1|
75 з|
Колі
мезги,
где
По симос фугир видно ская з ние
где
Tor.il
663.322.067.1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ЯБЛОЧНОЙ МЕЗГИ
Е.Г. СТЕПАНОВА
Кубанский государственный технологический университет
Процессы экстрагирования и прессования растительных материалов сопровождаются фильтрационным течением жидкой фазы в деформируемой пористой среде [1,2]. Для оценки фильтрационных свойств яблочных выжимок следует определить значение коэффициента фильтрации Кф. Ввиду того, что проницаемость между частицами значительно больше проницаемости внутри частиц, то гидродинамическим сопротивлением каналов между частицами можно пренебречь по сравнению с сопротивлением внутри частиц. Коэффициент фильтрации Кф связан с коэффициентом проницаемости К зависимостью
(1)
где
V — кинематическая вязкость фильтруемой жидкости, м/с2; g — ускорение силы тяжести, м/с".
В выражении (1) соотношение v/g характеризует свойства фильтруемой жидкости. Будем полагать [2], что внутри частиц возникает ламинарная фильтрация по закону Дарси.
Экспериментальные исследования проводили на лабораторной осадительной центрифуге, на вертикальный вал которой устанавливается ротор со сменными стаканами, поэтому отвод раствора от частиц мезги в условиях опыта происходит мгновенно.
Цель работы — определение зависимости количества выхода сока от толщины слоя загрузки яблочной мезги /г (мм), частоты вращения ротора центрифуги п (об/мин), времени центрифугирования I (с), а также определение слоя яблочной мезги.
Помещая в стаканы центрифуги различные навески яблочной мезги и центрифугируя их за данные промежутки времени с частотой 750, 1500 и 3000 об/мин, определяли количество раствора,
где
С.В. В' Вороне^
Од^ телык] более| ферме
На осахар ферме) кавам« ции н« время
