CC BY
203
времени переходного процесса. Программная реализация ПВИ-закона управления не вызывает затруднений.
Алгоритм предельно высокой интенсивности цифрового управления был успешно применен в системе автоматического контроля и управления увлажнением зерна перед помолом.
2. Пугачев В.И. Нелинейные и цифровые системы управ -ления. Методические указания по курсу «Теория автоматического управления». Ч. III / Краснодар. политехн. ин-т. - Краснодар, 1995. -114 с.
3. Пугачев В.И. Методические указания и программы расчета основных характеристик систем автоматического управления / КубГТУ. - Краснодар, 1996. - 77 с.
4. Изерман Р. Цифровые системы управления. - М.: Мир, 1984. - 541 с.
Кафедра автоматизации производственных процессов
Поступила 17.11.05 г.
ЛИТЕРАТУРА
664.1.66.063.2.66.067
1. Стефани Е.П. Основы расчета настроики регуляторов теплоэнергетических процессов. - М.: Энергия, 1972. - 376 с.
СПОСОБ ОЧИСТКИ ДИФФУЗНОГО СОКА
А.В. САВОСТИН, Н.В. ЕМЕЛЬЯНЧИКОВА
Кубанский государственный технологический университет
Преддефекация - одна из важнейших стадий очистки диффузионного сока, целью которой является проведение реакций нейтрализации органических кислот, коагуляции и осаждения несахаров диффузионного сока, прежде всего высокомолекулярных соединений (ВМС) и веществ коллоидной степени дисперсности (ВКД), а также формирование осадка с хорошими фильтрационно-седиментационными свойствами, устойчивого к пептизации в условиях основной дефекации. Из общего эффекта известково-углекислотной очистки диффузионных соков 40-45% на долю пред-дефекации приходится 17-20%. Фактически же на сахарных заводах эффективность очистки на преддефе-кации не превышает 13-15%. Поэтому актуальна разработка способов совершенствования проведения преддефекации.
Для получения осадка с хорошими фильтрацион-но-седиментационными свойствами в практике сахарных заводов получил распространение такой прием, как возврат на преддефекацию суспензии осадка сока II сатурации [1]. При попадании на преддефекацию в
/"ч 2+
присутствии ионов кальция Са частички осадка кар -боната кальция заряжаются положительно и адсорбируют отрицательно заряженные несахара, одновременно увеличивая плотность образующегося осадка. Если провести активацию, т. е. заранее создать на поверхности карбоната кальция положительный заряд, то эффективность возврата такой суспензии на процессы коагуляции и осаждения несахаров увеличивается. Известны способы активации суспензии осадка сока II сатурации:
смешивание со всем количеством извести, необходимым для преддефекации [2];
смешивание с преддефекованным соком в соотношении 1 : 1 [3, 4];
пересатурирование до рН 7,5 [5, 6].
В первых двух случаях заряд осадка создается за счет ионов кальция известкового молока, в третьем за счет перевода части труднорастворимого осадка карбоната кальция в более растворимый гидрокарбонат.
Ионы Са2+ гидрокарбоната являются потенциалобра-зующими для осадка карбоната кальция. Оценивая эффективность описанных способов активации, необходимо отметить, что удельный и общий заряд поверхности осадка карбоната кальция зависит от его дисперсности, при повышении которой увеличивается его адсорбционная способность и эффективность очистки диффузионного сока, но ухудшаются фильтрацион-но-седиментационные свойства преддефекационного осадка.
На кафедре технологии сахаристых продуктов Куб-ГТУ были проведены исследования влияния возврата на преддефекацию суспензии осадка сока II сатурации, активированной механо-кавитационной обработкой, на эффективность очистки диффузионного сока. Для обеспечения экспериментальной части исследований был использован лабораторный активатор для жидкостей и суспензий ЗАО «НПО Технопром» [7].
Исследования проводились по следующей методике. Диффузионный сок подвергали холодной преддефекации известковым молоком в количестве 0,3% СаО к массе свеклы и суспензией осадка сока II сатурации в количестве 10% к массе свеклы. Длительность предде-фекации составляла 20 мин. Затем проводили холодную дефекацию в течение 20 мин с расходом известкового молока 1,6% СаО к массе свеклы, горячую дефекацию в течение 10 мин, I сатурацию, фильтрацию, дефекацию перед II сатурацией с расходом извести 0,4% СаО к массе свеклы. Отсатурированный сок фильтровали и после охлаждения анализировали. Очистку диффузионного сока осуществляли по трем вариантам с возвратом на преддефекацию суспензии осадка сока II сатурации:
1 - обработанной в активаторе (расход извести на преддефекацию 0,3% СаО к массе свеклы);
2 - активированной известковым молоком в количестве 0,15% СаО к массе свеклы и затем обработанной в активаторе (расход извести на преддефекацию 0,15% СаО к массе свеклы);
3 - активированной известковым молоком в количестве 0,3% СаО к массе свеклы и затем обработанной в активаторе (без подачи извести на преддефекацию).
Таблица 1
Показатели
продукт' рН Щ, % СаО СВ, % Сх, % Ч, % % % О О 55, см/мин
Диффузионный сок Суспензия осадка сока II сатурации Известковое молоко 6,5 13,0 рН 10,95 84,23 = 9,28; р = 1,15 г/см3 р = 1,19 г/см3
Преддефекованный с ок
1 11,2 0,10 11,4 9,80 85,96 13,76 3,4
2 11,2 0,10 11,2 9,80 87,50 23,70 2,9
3 11,2 0,10 11,3 9,75 86,28 15,06 2,8
Сок I сатурации
1 11,0 0,08 - - - - 3,8
2 11,0 0,08 - - - - 3,7
3 11,0 0,08 - - - - 3,7
Сок II с атурации
1 9,3 0,03 10,8 9,55 88,40 29,90 -
2 9,3 0,03 10,6 9,60 90,56 44,32 -
3 9,3 0,03 10,7 9,50 88,78 33,49 -
Суспензию осадка сока II сатурации смешивали с диффузионным соком до преддефекации, а преддефе-кацию проводили в режиме прогрессивного наращивания щелочности.
Провели несколько серий экспериментов, усредненные результаты которых представлены в табл. 1 (рН - реакция среды; СВ - содержание сухих веществ; Сх - содержание сахарозы; Ч - чистота продукта; Эо -эффект очистки; р - плотность суспензий; 55 - скорость осаждения за 5 мин; Щ - щелочность продукта). Определение показателей соков проводили по типовым методикам.
Полученные результаты показали, что активация суспензии осадка сока II сатурации без известкового молока не улучшает ее адсорбционных свойств, поскольку отсутствуют потенциалобразующие ионы Са2+, которые бы заряжали частицы осадка положительно. Установили, что количество извести, затрачиваемое на активацию, существенно - при добавлении к суспензии половины известкового молока, расходуемого на преддефекацию, достигался наибольший эффект очистки на всех этапах. При этом скорость осаждения преддефекационного осадка уменьшалась. Но на I сатурации за счет адгезии частиц осадка происходило его укрупнение, и скорость осаждения во всех трех вариантах выравнивалась.
Повышение эффективности очистки диффузионного сока с использованием описанного приема имеет теоретическое обоснование. За счет механического и кавитационного воздействия на известкованную суспензию происходит следующее:
повышается энергетический уровень воды, что вызывает разрушение ее кластеров (структурированная за счет водородных связей вода), и увеличивается доля ее мономолекул, обладающих повышенной растворяющей и диссоциирующей способностью [8-10];
возрастают дисперсность известкового молока и растворимость извести, сопровождающиеся увеличением концентрации потенциалобразующих ионов кальция Са2+ [11, 12];
повышается дисперсность осадка карбоната каль -ция и его удельная поверхность [13-15];
результатом первых трех изменений является увеличение удельного заряда осадка и его адсорбционной способности;
повышается внутренняя энергия обработанной суспензии, что приводит к увеличению скорости движения ионов кальция;
активированная суспензия, введенная в диффузионный сок, вызывает дегидратацию высокомолекулярных соединений и веществ коллоидной степени дисперсности, а вероятность столкновения ставших более подвижными ионов кальция с реакционными группами ВМС и ВКД возрастает, что приводит к увеличению полноты их коагуляции и осаждения.
Полученные результаты целесообразно сравнить с известными способами активирования суспензии осадка сока II сатурации, для чего провели вторую серию экспериментов по описанной выше методике при смешивании активированных суспензий с диффузионным соком до преддефекации. Преддефекацию проводили по пяти вариантам:
1 - известковым молоком в количестве 0,3% СаО к массе свеклы и неактивированной суспензией осадка сока II сатурации (типовая схема очистки);
2 - суспензией осадка сока II сатурации, активированной известковым молоком в количестве 0,3% СаО к массе свеклы (без подачи извести на преддефекацию);
3 - известковым молоком в количестве 0,3% СаО к массе свеклы и суспензией осадка сока II сатурации, активированной пересатурированием до рН 7,5;
4 - известковым молоком в количестве 0,15% СаО к массе свеклы и суспензией осадка сока II сатурации, активированной в активаторе ЗАО «НПО Технопром» в присутствии известкового молока в количестве 0,15% СаО к массе свеклы (т. е. при расходе извести на активацию суспензии, равном половине ее расхода на преддефекацию);
5 - известковым молоком в количестве 0,3% СаО к массе свеклы и суспензией осадка сока II сатурации,
Таблица 2
Показатели
Продукт рН Щ, % СаО СВ, % Сх, % Ч, % % % О Э $5, см/мин
Диффузионный сок Суспензия осадка сока II сатурации Известковое молоко 6,5 13,0 рН 10,95 84,23 = 9,28; р = 1,15 г/см3 р = 1,19 г/см3
Преддефекованный с ок
1 11,2 0,10 11,4 9,75 85,52 9,56 3,4
2 11,2 0,10 11,4 9,80 85,96 13,76 2,8
3 11,2 0.10 11,3 9,80 86,72 18,20 3,8
4 11,2 0,10 11,2 9,80 87,50 23,70 2,8
5 11,2 0,10 11,2 9,75 87,05 20,54 2,9
Сок I сатурации
1 11,0 0,08 - - - - 3,6
2 11,0 0,08 - - - - 3,6
3 11,0 0,08 - - - - 4,2
4 11,0 0,08 - - - - 3,6
5 11,0 0,08 - - - - 3,6
Сок II с атурации
1 9,3 0,03 10,8 9,55 88,43 29,90 -
2 9,3 0,03 10,8 9,60 88,90 33,30 -
3 9,3 0,03 10,7 9,55 89,25 35,66 -
4 9,3 0,03 10,6 9,60 90,56 44,32 -
5 9,3 0,03 10,6 9,50 89,62 38,10 -
активированной преддефекованным соком в соотношении 1 : 1.
Усредненные результаты исследований (табл. 2) показывают, что все способы активации в большей или меньшей степени увеличивают эффективность очистки диффузионного сока. Способ возврата на преддефе-кацию суспензии, активированной пересатурировани-ем до рН 7,5 (вариант 3), способствует получению хорошо отделяемого осадка как на преддефекации, так и на I сатурации, и одновременно повышает эффект очистки по сравнению с типовой схемой на 5,76%. Этот способ позволяет реализовать технологическую схему с отделением осадка до основной дефекации. Однако его использование связано с перерасходом известнякового камня на получение дополнительного количества сатурационного газа для частичного растворения карбоната кальция и перевода его в гидрокарбонат.
Способ активации суспензии механическим и кавитационным воздействием в активаторе ЗАО «НПО Технопром» [16] позволяет получить наибольший эффект очистки диффузионного сока из рассмотренных в данной работе (вариант 4). По сравнению с типовой схемой эффективность очистки повышается на 14,42% при удовлетворительной скорости осаждения осадка сока I сатурации. Этот способ можно рекомендовать для использования в технологических схемах без отделения осадка до основной дефекации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. -М.: Колос, 1998. - 495 с.
2. Активация осадка сока II сатурации // К.П. Захаров, В.З. Семененко, Р.Г. Жижина и др. // Сахарная пром-сть. - 1984. -№ 5. - С. 22-25.
3. Гаманченко М.А, Решетова Р.С., Даишева Н.М. Активирование суспензии осадка сока II сатурации преддефекованным соком // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2000. - № 1. - С. 88-89.
4. Пат. 2169772 РФ. Способ очистки диффузионного сока / Р.С. Решетова, Н.М. Даишева., М.А. Гаманченко. - Опубл. в БИПМ. - 2001. - № 18.
5. Активация осадка карбоната кальция при возврате на преддефекацию / М.И. Даишев, Р.С. Решетова, Ю.И. Молотилин и др. // Сахарная пром- сть. - 1994. - № 4. - С. 15-17.
6. Пат. 1838420 РФ. Способ очистки диффузионного сока / М.И. Даишев, Р.С. Решетова, Ю.И. Молотилин и др. - Опубл. в БИ. -1993. - № 32.
7. Свидетельство на полезную модель 27258. Активатор для жидкости и суспензий / А.Н. Литош. - Опубл. в БИПМ. - 2003. -№ 1.
8. Вода в дисперсных системах / Б.В. Дерягин, Н.В. Чура-ев, Ф.Д. Овчаренко и др. - М.: Химия, 1989. - 288 с.
9. Зайцев И.Д., Креч Э.И. Применение и познание временно активированной воды // Хим. пром-сть. - 1989. - № 4. - С. 44-47.
10. Рогов И.А., Шестаков С.Д. «Надтепловое» изменение термодинамического равновесия воды и водных растворов: заблуждения и реальность // Хранение и переработка сельхозсырья. -2004. - № 7. - С. 24-28.
11. Бойнтон Р.С. Химия и технология извести: Пер. с англ. - М.: Изд-во лит-ры по строительству, 1972. - 240 с.
12. Зимон А.Д., Лещенко А.Ф. Коллоидная химия. 2-е изд., испр. - М.: Агар, 2001. - 320 с.
13. Болдырев В .В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние , 1983. - 65 с.
14. Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении. - М.: Недра, 1988. - 208 с.
15. Рева Л.П., Симахина Г.А., Логвин В.М., Виговский В.Ю. Механохимия природных материалов с целью их использования в свеклосахарном производстве // Изв. вузов. Пищевая техноло -гия. - 1990. - № 4. - С. 48^9.
16. Пат. 2244752 РФ. Способ очистки диффузионного сока / А.В. Савостин, А.Н. Литош. - Опубл. в БИПМ. - 2005. - № 2.
Кафедра технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака
Поступила 11.03.05 г.
