CC BY
82
Рис. 4
цип работы агрегата следующий. Сырье засыпается в загрузочный бункер, откуда при помощи дозатора поступает в рабочую камеру. Здесь материал последовательно проходит три ее участка, постепенно измельчаясь, и достигнув заданного размера (/тах = 5 см) просыпается через выходное отверстие рабочей камеры. Размер выходной фракции материала можно регулировать перемещением подвижной щеки и удалением или добавлением ножей. Подвижная щека установлена на оси в подшипниковых узлах и совершает возвратно-поступательные движения при помощи кривошипно-шатунного механизма. Горизонтальные ножи имеют пластинчатую, а вертикальные - зубчатую формы, что необходимо для обеспечения скользящего резания. Применение скользящего резания снижает выделение сока из измельчаемого материала и способствует тем самым сохранению в нем витаминов и питательных веществ. Ножи имеют одностороннюю заточку для обес-
печения заданных условий резания. Режущие кромки ножей и края щелей в неподвижной щеке образуют противорежущие элементы. Ножи закреплены при помощи болтовых соединений, позволяющих проводить их быструю замену и санитарную обработку. Возможность регулирования размера выходной фракции позволяет использовать данный агрегат и для окончательного измельчения. Для этого необходимо, чтобы рабочие органы (неподвижная плита и ножевая решетка) были перенастроены на получение фракции размером 2-5 мм. Для отделения готового продукта от пере-измельченного материала рекомендуется использовать циклоны.
ВЫВОДЫ
1. Применение предварительного измельчения позволяет интенсифицировать процесс сушки, так как при этом увеличивается поверхность тепломассообмена, его скорость, сокращаются удельные энергозатраты и необходимые производственные площади.
2. На основе данных о прочностных характеристиках травяного растительного сырья при его резании разработана новая конструкция измельчителя для переработки травяного растительного сырья.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иванец В.Н., Романенко Ю.В., Чертилин Н.Г., Шах -рай С.В. Переработка растительного сырья, используемого для при -готовления чая и лечебных настоев // Хранение и переработка сель-хозсырья. - 2002. - № 12.
2. Пат. 2231386 РФ. Аппарат для предварительного из -мельчения травяного растительного сырья / В.Н. Иванец, Ю.В. Ро -маненко, Н.Г. Чертилин, С.В. Шахрай. - БИПМ. - 2004. - № 18.
Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств
Поступила 28.12.04 г.
668.032.66.067
СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДМЫЛЬНЫХЩЕЛОКОВ
С.П. ДОЦЕНКО, Л.В. БОРОВСКАЯ, Ю.Г. ВЕЛИКОДНАЯ,
А.Н. ВАСИЛЕНКО
Кубанский государственный технологический университет
Введение системы сертификации по экологическим требованиям на базе серии стандартов ИСО 14000 - новый, прогрессивный шаг в развитии системы охраны окружающей среды. Как показал российский эксперимент по внедрению системы, это выгодный, эффективный механизм, направленный на переход на качественно новый уровень развития. Использование таких средств, как сооружения для очистки сточных вод, специальные фильтры, мусоросжигательные печи и т. п., может снижать уровень загрязнений и других воздействий результатов жизненного цикла продукции.
В результате производственной деятельности мыловаренных заводов в водоемы с подмыльными щелоками попадают белки, жиры, масла и красители, низко- и высокомолекулярные мыла и содопродукты. Содержание жировых примесей в виде мыл в под-мыльных щелоках доходит до 2% при содержании содопродуктов в пределах 10%, что дает рН раствора до 12 единиц.
Наличие этих примесей создает трудности для очистки сточных вод в системе горводоканала. Поэтому удаление их на территории мыловаренного завода (локальная схема очистки) наиболее экономически оправдано.
Очистка подмыльных щелоков от мыл осложнена тем, что мыла обладают сильно выраженными поверхностно-активными свойствами.
Основную часть поверхностно-активных веществ (ПАВ) подмыльных щелоков составляют натриевые мыла низкомолекулярных и ненасыщенных жирных кислот, входящие в состав выпускаемых жировых мыл. Характерной особенностью ПАВ является их длительное биохимическое разложение, что ведет к стойкому загрязнению окружающей среды. Время, в течение которого концентрация анионных ПАВ в воде водоемов снижается на 50% за счет биохимического разложения, составляет от нескольких суток до десятков и даже сотен суток в зависимости от химического строения. Период полураспада ПАВ в речной воде равен приблизительно 15 сут. Жирные кислоты по способности к окислению относят к биохимически «мягким» веществам.
При традиционной очистке сточных вод в системе горводоканала степень удаления ПАВ находится в пределах 65-88%, составляя в среднем 80% для «мягких» ПАВ. Вс е это регламентирует поступление ПАВ в водоемы.
Нами разработан способ очистки подмыльных щелоков электрокоагуляционным методом, который включает подачу в подмыльный щелок, подвергающийся очистке, минеральных солей с гидролизующимися катионами путем анодного растворения металлов. Это приводит к образованию в существующей щелочной среде малорастворимых соединений, обладающих высокой адсорбционной способностью.
В качестве коагулянтов в разработанном способе могут использоваться хлориды алюминия или железа, образующие в щелочной среде соответствующие гидроокиси, которые обладают высокими адсорбционными свойствами. Для получения коагулянтов использовали отходы производства мехзавода МЖК при металлообработке.
Получение гидроокиси металлов, коагуляция и адсорбция примесей в разработанном способе базируются на использовании электрокоагуляции, в основе которой лежит процесс анодного растворения металла под действием постоянного электрического тока. Перешедшие в раствор катионы А13+, Бе3+ гидролизуются и служат активными коагулянтами для дисперсных примесей. Сопутствующее анодному растворению наложение на коагулирующую систему электрического поля и связанный с ним электрофорез частиц играют подчиненную роль.
Нами получены данные, что структурообразование в гидрозолях алюминия и железа может рассматриваться как образование на первом этапе сплошной пространственной сетки и ее разрыв под влиянием гидродинамических воздействий и процессов старения на втором этапе. В результате разрыва образуются микрохлопья, укрупняющиеся в ходе последующего объединения, что значительно улучшает процесс дальнейшей фильтрации.
Для образования коагуляционной структуры, помимо дестабилизации первичных частиц, необходимо превысить критическую концентрацию твердой фазы
в растворе в пределах 0,1-0,3%. В присутствии посторонней поверхности раздела зародышеобразование и структурообразование протекают интенсивнее, с меньшими энергозатратами.
Коагуляция в контакте с посторонней твердой поверхностью отличается от коагуляции в объеме щелока более высокой скоростью протекания и меньшей чувствительностью к температуре щелока.
Эти особенности связаны с тем, что для выделения взвеси из подмыльного щелока достаточным условием является лишь дестабилизация частиц.
Под действием молекулярных сил адгезии, проявляющихся на расстоянии до 1 мкм от поверхности зерен, происходит прилипание частиц примеси. Интенсивность прилипания во много раз выше взаимного сцепления частиц и зависит от площади поверхности зерен в единице объема материала.
Основной элемент электрокоагулятора - набор же -лезных или алюминиевых отходов металлообработки (анод), в зазорах между которыми протекает обрабатываемый щелок.
Для борьбы с пассивацией металлов (с целью снижения затрат электроэнергии), а также для очистки насыпного анода производят периодическую смену полярности (переполюсовка).
Удельные затраты электроэнергии сведены к минимуму за счет уменьшения расстояния между электродами и плотности тока, высокой электропроводности щелока и скорости его движения в межэлектродных зазорах. Нами установлено, что наличие 9-11% хлорида натрия в подмыльном щелоке при анодном растворении металлов депассивирует электроды с одновременным увеличением электропроводности, а при повышенной температуре (60-80°С) уменьшается пенооб-разование и несколько возрастает выход гидроокиси по току.
В результате исследований установлено, что оптимальные дозы металлов в виде гидроокиси составляют от 2 до 5 тыс. мг/л щелока.
Выделяя наиболее важные для практики результаты исследований по изучению действия электрического поля как интенсификатора коагуляции, пришли к следующим выводам. В поле постоянного тока ускоряются процессы формирования и осаждения коагулированной взвеси, повышается степень очистки щелока от органических и неорганических примесей фильтрованием, улучшается отделение эмульгированных жиров. С увеличением концентрации взвешенных веществ и ростом напряженности электрического поля эффективность обработки воды повышается.
Газы, выделяющиеся на электродах, облегчают условия очистки щелока за счет окисления органических примесей.
Параметры технологического процесса электрокоагуляции следующие:
Температура 50-70°С
Образование гидроокиси 150-165 кг/сут
Сила тока 3600-3800 А
Напряжение 3-4 В
Сопротивление блока установки 0,0025-0,0030 Ом
Производительность установки
из 3 блоков до 60 м3/сут.
Характеристики исходного и очищенного щелока представлены в таблице.
Таблица
Характеристика щелока До очистки После очистки
Содержание эфирорастворимых веществ, % 1-1,2 0,05-0,08
Содержание хлорида натрия, % 9-11 8-10
Содержание содопродуктов,% 0,3-0,5 0,1-0,3
ХПК, мг02/л 1720-2180 192-203
БПК, мг02/л 860-1320 98-106
Количество взвешенных, кг/м3 0,1-0,5 0
В целях проверки степени выведения примесей была проведена дополнительная обработка очищенного способом электрокоагуляции подмыльного щелока активированным углем, что снизило количество эфирорастворимых веществ до 387,2 мг/л. Это свидетельствует, что способом электрокоагуляции достигнута практически предельная степень очистки физико-химическими методами при меньших затратах на проведение процесса очистки.
ВЫВОДЫ
1. Технологическая эффективность электрокоагуляции проявляется при обработке подмыльных щелоков, содержащих большое количество органических веществ различного типа. Она объясняется высокой активностью катионов железа и алюминия в момент их образования электролитическим путем, отсутствием дополнительных анионов и, как следствие, большой вероятностью образования металлорганических комплексов, проявляющих хорошие адсорбционные свойства.
2. Способом электрокоагуляции удаляются как высоко-, так и низкомолекулярные жирные кислоты, достигается более глубокое обесцвечивание щелока, снижение БПК и ХПК. Методом электрокоагуляции хорошо удаляются и растворенные фосфорорганические вещества.
Кафедра физической, коллоидной химии и управления качеством
Поступила 15.03.05 г.
66.047.1.517.001.57
МА ТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СУШКИ ДИСПЕРСНЫХ ПРОДУКТОВ В АКТИВНОМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ СЛОЕ
Н.Н. МАЛАХОВ, С.В. ДЬЯЧЕНКО, Е.Г. ПАПУШ,
О.А. КЛИМЕНЧУК
Орловский государственный технический университет Пятигорский государственный технологический университет
Несмотря на значительное количество работ по сушке пищевых продуктов, насчитывающих несколько тысяч публикаций, математическая модель данного процесса остается недостаточно развитой. До сих пор невозможно рассчитать поля влажности высушиваемого продукта, поля теплофизических характеристик в нем, не полностью раскрыто влияние внешних условий тепло- и массообмена на процесс сушки. Особенно слабо развита теория сушки мелкодисперсных продуктов в активном гидродинамическом слое. Об этом свидетельствует большое количество публикаций и изобретений, направленных на создание сушилок с разнообразным сложным движением сушильного агента и высушиваемого продукта. При любом сложном движении газовой фазы на каждую мелкодисперсную частицу, активно вращающуюся в слое продукта, внешний поток действует практически одинаково, т. е. независимо от направления его абсолютной скорости. При учете этого соображения большое разнообразие предложенных конструкций сушилок с активным гидродинамическим слоем нельзя объяснить улучшением процесса сушки в новых конструкциях. Возможно лишь обратить внимание на положительное изменение дру-
гих факторов: псевдоожижение при меньших скоростях потока, образование взвешенного тороидального слоя частиц в закрученных двухфазных потоках и т. п. Однако последний из этих факторов не относится к обязательному элементу процесса сушки, а первый может быть реализован и другими способами. Это свидетельствует о том, что теоретические аспекты сушки в данных условиях требуют уточнения.
В настоящей работе ставится задача создания математической модели сушки дисперсных продуктов в активном гидродинамическом слое.
Создавая математическую модель любого явления, прежде всего, необходимо обосновать его физическую модель. Основным аспектом данного обоснования является перечень явлений, которые должны учитываться разрабатываемой математической моделью. Этот перечень составляется на основании анализа опубликованных исследований и собственных экспериментальных данных.
В работах по созданию математических моделей выпечки хлебобулочных изделий, включающих процессы сушки твердых капиллярно-пористых продуктов [1], обоснована необходимость учета следующих процессов:
отдачи теплоты от окружающей среды поверхности находящегося в ней твердого продукта в процессах теплоотдачи в потоке газа и лучистого теплообмена между изделием и стенками сушильной или пекарной
