CC BY
45
a =0,5 a = 1 a = 2 —9- a =3 a = 4^— a = 5 ~0~ a = 6 -X— a = 7
Рис. 1
Полученный ряд также быстро сходится и дает достаточную точность решения при 6-7 членах. В дальнейших расчетах возможно принимать N = 1.
На рис. 1 и 2 показаны зависимости локальных безразмерных температур при теплообмене слоя дисперсных материалов и пронизывающего его теплоносителя. Если рассматривается нагревание слоя, то уравнение (8) и рис. 1 представляют зависимости для потока пронизывающего слой теплоносителя. Соответственно уравнение (9) и рис. 2 представляют зависимости для слоя дисперсного материала.
вывод
Получены расчетные зависимости локальных безразмерных температур для слоя дисперсных материалов и пронизывающего его теплоносителя.
0 1 2 3 4 5 6 7 a
• b =0,5 -я-b =1 ± b =2 —b =30 b =4 □ b =5 b =6 X b =7
Рис. 2
ЛИТЕРАТУРА
1. Машины и аппараты пищевых производств: В 2 кн. / Под ред. В.А. Панфилова. - М.: Высш. шк., 2001.
2. Hoffman A. Theoretical solution for the cross-flow heat exchanger // Heat and Mass Transfer. - 36 (2000). - P. 127-133.
3. Anzelius A. Uber Erwarmung mittels durchstromender Medien //Z. f. angew. Math. u. Mech.-Band6 (1926). -Heft 4. -S. 291.
4. Hausen H. Warmeubertragung im Gegenstrom, Gleichstrom und Kreuzstrom. 2 // Aufl. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1976.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 12.02.08 г.
663.52
РАВНОВЕСИЕ В ТРОЙНЫХ СИСТЕМАХ ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ: ИЗОБУТАНОЛ-ЭТАНОЛ-ВОДА И ИЗОАМИЛОЛ-ЭТАНОЛ-ВОДА
Х.Р. СИЮХОВ, В.В. АРТАМОНОВА, Ю.Ф. ЯКУБА Т.Г. КОРОТКОВА, А.М. АРТАМОНОВ
Майкопский государственны й технологическийуниверситет Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства Кубанский государственный технологический университет
Получение сивушного масла, отвечающего требованиям, предъявляемым к нему на специализированных заводах, является необходимым условием эффективной работы брагоректификационной установки (БРУ). Выработка пищевого ректификованного спирта по ГОСТ Р 51652-2000 марок Экстра и Люкс привела к изменению мест отбора и увеличению расходов сивушных спиртов и сивушных масел. Эго связано с повышением требований к качеству пищевого спирта, тогда как спирт марок Высшая очистка и I сорта не находит сбыта.
Поиск оптимального режима работы БРУ, снабженной экстрактором сивушного масла, методами ма-
тематического моделирования зависит от надежного описания равновесия в системе сивушное масло-эта-нол-вода. Нами было показано [1,2], что для описания равновесия в этой системе эффективно применение метода иМС>иАС. Энергетические параметры этого метода необходимо уточнять по экспериментальным данным.
Эксперимент по определению равновесных составов смеси сивушное масло-эганол-вода был проведен в 1961 г. [3]. Для уточнения состава авторами [3] исследованы методом газовой хроматографии образцы сивушного масла, вырабатываемого на 17 зерно-карто-фельных и мелассных спиртовых заводах. Полученные данные показали, что состав сивушного масла колеблется в широких пределах. Основные его компоненты - изоамиловый спирт, изобутанол и н-пропанол; н-бу-танол и н-амилол обнаружены в малых количествах -до 0,3% об. и не во всех образцах. Кроме спиртов со-
Таблица 1
Количество в исходной смеси, см3 Количество образовавшихся фаз, см3
№ п/п Изоамиловый спирт Этиловый спирт 96,5% об. Вода д истилл ирован ная Характеристика смеси Легкая (верхняя) Тяжелая (нижняя)
1 20 0 20 Г етерогенная 20 20
2 22 3 25 » 24,5 25,5
3 20 5 25 » 23 27
4 18 7 25 » 23 27
5 16 9 25 » 21,5 28,5
6 14 11 25 » 21 29
7 12 13 25 » 20 30
8 10 15 25 » 18 32
9 22 3 25 » 24,5 25,5
10 18 7 25 » 23 27
11 8 17 25 Гомогенная - -
Таблица 2
Количество в исходной смеси, см3 Количество образовавшихся фаз, см3
№ п/п Изобутиловый спирт Этиловый спирт 96,5% об. Вода диет иллиро ванная Характеристика смеси Легкая (верхняя) Тяжелая (нижняя)
1 20 0 25 Гетерогенная 25 25
2 22 3 25 » 25 25
3 20 5 20 » 27 18
4 18 7 25 » 25 25
5 16 9 25 » 25 25
6 15 10 25 Гомогенная - -
7 17,5 10 22,5 » - -
8 12,5 10 27,5 » - -
держатся также эфиры, органические кислоты и амины. В сивушном масле содержание изоамилола колеблется от 45 до 75% об., изобутанола от 10 до 25% об, н-пропанола от 5 до 15% об. Средние соотношения между содержанием высших спиртов находятся в пересчете на продукт без воды и этанола: изоамилола 65-70%, изобутанола 18-22%, н-пропанола 10-13%. Авторами [3] для модельной смеси, состоящей из безводных спиртов изоамилола - 68%, изобутанола - 22% и н-пропанола - 10%, построена при20°С на треугольной диаграмме кривая равновесия сивушное мас-
ло-этанол-вода, которая вошла во все учебники по технологии спирта.
Однако в методе ЦМС^иАС требуется уточнять энергетические параметры парного взаимодействия, получаемого при исследовании смесей, содержащих чистые компоненты. Влияние каждого из взятых компонентов сивушного масла на вид равновесной кривой ранее экспериментально изучено не было.
В настоящей работе экспериментально изучено равновесие жидкость-жидкость при 21 °С в 3-компонентных системах изобутанол-этанол-вода и изоами-лол-этанол-вода. Наличие изобутанола и изоамилола
Таблица 3
№ п/п Легкая фаза (верхняя) Тяжелая фаза (нижняя)
Изоамилол Этанол Вода Изоамилол Этанол Вода
При отстое 1 сут
1 97,850/97,398 0/0 2,150/2,602 2,2756/1,879 0/0 97,724/98,121
2 88,969/88,000 5,211/4,999 5,820/7,001 4,5808/3,852 6,8918/5,621 88,527/90,527
3 85,237/84,425 9,049/8,693 5,714/6,882 4,6301/3,926 10,825/8,902 84,545/87,172
4 76,418/75,338 14,876/14,224 8,706/10,437 4,8192/4,110 13,464/11,138 81,717/84,752
5 71,151/69,934 18,254/17,402 10,595/12,664 4,8259/4,158 18,226/15,229 76,948/80,613
6 61,435/59,848 23,074/21,801 15,491/18,351 5,3654/4,659 21,463/18,076 73,172/77,265
7 51,743/50,091 28,958/27,190 19,299/22,719 6,5982/5,781 24,53/20,844 68,872/73,375
8 35,550/33,559 32,472/29,731 31,978/36,709 12,807/11,469 29,133/25,304 58,060/63,227
Повтор при отстое 5 сут
9 88,076/86,908 5,004/4,789 6,9199/8,303 4,3838/3,687 7,0928/5,785 88,523/90,528
10 76,056/75,004 15,320/14,654 8,624/10,342 4,4952/3,829 13,185/10,894 82,320/85,277
Примечание: числитель - % об., знаменатель - % мае.
Таблица 4
№ п/п Легкая фаза (верхняя) Тяжелая фаза (нижняя)
Изобутанол Этанол Вода Изобутанол Этанол Вода
При отстое 2 ч
1 87,099/84,473 0/0 12,901/15,527 11,615/9,576 0/00 88,385/90,424
2 76,614/73,599 6,1234/5,822 17,2626/20,579 11,516/9,610 5,8967/4,870 82,587/85,520
3 63,582/60,035 11,412/10,665 25,006/29,300 12,441/10,508 10,754/8,990 76,805/80,502
4 60,062/56,652 14,342/13,389 25,596/29,959 13,102/11,141 13,281/11,178 73,617/77,681
5 43,563/40,085 19,587/17,838 36,85/42,077 22,105/19,297 16,771/14,490 61,124/66,213
Повтор при отстое 10 сут
1 88,656/86,297 0/0 11,344/13,703 11,775/9,711 0/0 88,225/90,289
2 73,471/70,136 6,514/6,154 20,016/23,710 10,785/8,978 5,450/4,490 83,764/86,532
3 63,461/60,024 12,252/11,470 24,287/28,506 13,167/11,111 9,638/8,050 77,195/80,839
4 57,231/53,706 14,892/13,831 27,877/32,463 14,408/12,288 13,400/11,311 72,192/76,401
5 44,610/41,110 19,228/17,537 36,162/41,353 18,137/15,700 16,708/14,314 65,155/69,986
Примечание: числитель - % об., знаменатель - % мае.
У6а[ \ ё,
% ] ап.
Е?Т -а] ёёТ ё % ] ап.
о - а і ї ааі і ау пепоаі а (уепї абеі аі баёШ й а ааі □ - шсабТ ааі і ау пепоаі а (уепї абеі аі оаёШ й а а
■ - пї апоааі і й а уепї абеі аі оаеиі й а ааі і й а ї бе • - пї апоааі і й а уєпї абеі аі оаеиі й а ааі і й а ї бе
■ - епбТ аі и ё пї поаа пі апё;
Аї аа, % ] ап.
иаїбе 20іN[4]) ійа їбе 20і N [4])
21' N (ї де \ бпої а 1 пбб)
21і N (ї ї абї б ї бе \ дпа а 5 пбб)
У баі ї ё, % ї а.
9С Ё 9Ї - . аооаі ї ё
АІ аа,
А - п! апи \ а баппёаёааабпу Рис. 1
в смеси сивушное масло-этанол-вода приводит к ее расслоению.
Для исследования равновесия в указанных системах были взяты чистые компоненты: изобутанол по ГОСТ 6016-77, изоамилол по ГОСТ 5830-79, этиловый спирт96,5% об. по ГОСТ Р 51652-2000, дистиллированная вода поГОСТ 6709-72. В табл. 1 и 2 приведены соотношения компонентов, взятых для приготовления исходных смесей и полученные количества легкой и тяжелой фаз.
Экспериментальные данные по составам легкой и тяжелой фаз, полученных при расслаивании, приведены в табл. 3 и 4.
К обработке принимались данные, в которых ошибки материального баланса по каждому из компонентов не превышали 5%. Плотности компонентов приняты, кг/м3: этанола-795,98; воды-997,986; изобутанола-804,23; изоамилола - 820,676.
% ї а. Ю 20 30 40 50 60 70 80 90 %їа
□ - Т абаТ \ а-*-аёСи и ё уёпТ абёТ г\ дТ бё Т бпа + Т бё21'N
■ - Т Т абТ б Т бё 21' N (Г бё \ бпбТ а 10 поо)
• - Ш апи \ а баппёаёааабпу Т бё21' N
■ - ёпбТ г\ и ё пТ пбаа п! апё
Рис. 2
Чтобы иметь представление о виде бинодальных кривых и гомогенной и гетерогенной областях, на рис. 1 и 2 представлены фазовые диаграммы.
По энергии взаимодействия вода-эгиловый спирт имеются надежные данные, полученные на основании обобщения обширного экспериментального материала по паро-жидкостному равновесию в системе этанол-вода [5]. Энергия взаимодействий изоамило]ъ-во-да и изобутанол-вода легко определяется по экспериментальным точкам, лежащим на горизонтальной стороне треугольной диаграммы, а для уточнения энергии взаимодействия изоамилол-этиловый спирт и изобу-танол-эгиловый спирт могут использоваться точки, лежащие на бинодальной кривой и связанные хордами.
Таким образом, получены дополнительные данные для уточнения энергетических параметров парного би-
нарного взаимодействия в 3-компонентных системах изоамилол-этиловый спирт-вода и изобутанол-этило-вый спирт-вода, которые могут быть использованы для оптимизации БРУ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мариненко О.В., Короткова Т.Г., Сиюхов Х.Р. Метод расчета процесса расслаивания многокомпонентных спиртовых смесей // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2006. - № 2-3. - С. 104—107.
2. Чич С.К., Короткова Т.Г., Сиюхов Х.Р., Константинов Е.Н. Моде л ир ова ние равновесий жидкость-жидкость-пар мно-
покомпонентных спиртовых смесей//Изв. вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 1. - С. 82-86.
3. Суходол В.Ф., Мальцев П.М. Исследование равновесия двух жидких фаз в системе сивушное масло-этанол-вода // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1961. - № 2. - С. 114-121.
4. Метюшев Б.Д. Влияние изоамилового спирта на летучесть этилового спирта в водно-спиртовых смесях // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1964. - № 3. - С. 145-147.
5. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2 кн. / Под ред. B.C. Бескова; Пер. с англ. - М.: Мир, 1989.
Кафедра технологии бродильных производств и виноделия Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств
Поступила 11.03.08 г.
ПАТЕНТЫ
Патент № 2300896. Способ получения шоколадных масс / А.А. Петрик, Е.П. Корнена, В.В. Сорокина и др. Заявка № 2005134921 от 11.11.05; Опубл. 20.06.2007.
Изобретение может использоваться для получения шоколадных масс в качестве основы в производстве шоколадов и шоколадной глазури. Способ включает нагревание масла какао или его заменителя и какао тертого, измельчение сахара в тонкоизмельченную пудру, дозирование этих компонентов, последующее их смешивание, измельчение смеси, введение в полученную смесь фосфолипидов, масла какао и ароматических веществ, последующее смешивание и гомогенизацию. В качестве фосфолипидов используют масложировой фосфолипидный продукт, полученный путем экстракции этиловым спиртом фосфолипидного концентрата при соотношении его со спиртом (1 : 3)-(1 : 7) и температуре 40-60°С с образованием спирторастворимой и спиртонерастворимой фракций фосфолипидов. Спирторастворимую фракцию отделяют от спиртонерастворимой и удаляют из нее этиловый спирт под вакуумом с получением масложирового фосфолипидного продукта. Масложировой фосфолипидный продукт разбавляют какао-маслом или его заменителем в соотношении (1 : 5)-(1 : 10) иобрабатыва-ют при температуре 40^15° С в зоне вращающегося переменного электромагнитного поля с магнитной индукцией 0,4-0,6 Тл и частотой 50 с-1. Масложировой фосфолипидный продукт вводят в количестве 0,2-0,3% к массе шоколадной массы. Приэтомобеспе-
чивается повышение качества шоколадных масс за счет достижения их оптимальной вязкости и повышения дисперсности.
Патент № 2310335. Способ получения пищевого белкового концентрата из семян подсолнечника / В.Г. Лобанов, М.В. Степуро, ИВ. Шульвинская, В.Г. Щербаков. Заявка № 2006105617 от 22.02.06; Опубл. 20.11.2007.
Изобретение относится к получению белковых концентратов из растительного сырья. Семена подсолнечника с содержанием хлорогеновой и кофейной кислот не более 0,02% предварительно измельчают до прохода через сито с отверстиями 0,25 мм и обезжиривают на холоду (при +4°С во избежание денатурации белков) петролейным эфиром (возможно также использование гексана). Полученную белковую муку обрабатывают водным раствором янтарной кислоты в следующих режимах: концентрация янтарной кислоты 2-9%), температура обработки 50-70°С, продолжительность обработки 17-30 мин, гидромодуль (1 :10)-(1 : 15), pH 4,5. После 3-5- кратной обработки при энергичном встряхивании белковый продукт промывают водой до полного удаления янтарной кислоты. Полученный белковый концентрат высушивают при температуре 40-50° С и измельчают. Предложенный способ позволяет получить целевой продукт пищевого подсолнечного белка, свободный от хлорогеновой кислоты и содержащий минимальное количество кофейной кислоты, благодаря чему белковый концентрат имеет светлый цвет.
