Введение к работе
Актуальность темы. Крахмало- и целлюлозосодержащие отходы сельскохозяйственного производства и процессов переработки его продукции, а в частности отходы мукомольного производства, ввиду относительно низкой стоимости и высокого содержания гидролизуемои части являются ценным сырьевым материалом для получения биоэтанола.
Включение в технологическую линию производства биоэтанола различных электрофизических способов предварительной обработки крахмало -и целлюлозосодержащего сырья (КЦС) обеспечивает снижение энергозатрат на стадии тепловой обработки или разваривания. Использование электрогидравлического эффекта (ЭГЭ) на стадии предварительной обработки приводит к быстрому разжижению крахмалистой части и к деструкции кристаллической структуры целлюлозы, которая создает физический барьер для возможных точек контактов гидролитических ферментов.
Разработка электрогидравлического (ЭГ) способа обработки КЦС в технологии производства биоэтанола является актуальной и его практическое применение будет способствовать снижению себестоимости данного вида биотоплива.
Цель и задачи исследования. Цель работы - повышение эффективности предварительной обработки сырья при производстве биоэтанола путем использования ЭГЭ для разрушения клеточной структуры крахмала и целлюлозы в отходах мукомольного производства.
В задачи исследований входило:
Анализ существующих способов и технических средств предварительной обработки КЦС в технологических линиях получения биоэтанола.
Разработать и обосновать способ ЭГ воздействия на КЦС при предварительной обработке и разваривании в технологических линиях получения биоэтанола.
Провести теоретический анализ и экспериментальные исследования основных параметров и режимов импульсного ЭГ воздействия на КЦС.
Провести экспериментальные исследования процесса ЭГ обработки КЦС.
Оценить технико-экономический эффект при использовании ЭГ способа обработки отходов мукомольного производства в технологии получения биоэтанола.
Объектом исследования является ЭГ обработка КЦС на стадии разваривания в технологических линиях получения биоэтанола.
Предмет исследования - закономерности влияния режимов высоковольтной электрогидравлической обработки КЦС на процесс ферментации в технологии производства биоэтанола.
Методы исследования. Использовались электрофизическая теория импульсных разрядов в жидких средах, аналитические и экспериментальные методы, теория планирования эксперимента, методы математической статистики с применением современного программного обеспечения и графиче-
ских средств персональных компьютеров. Экспериментальные лабораторные исследования высоковольтного импульсного разряда в рабочих жидких средах КЦС.
Научную новизну работы составляют:
ЭГ способ предварительной обработки КЦС при производстве биоэтанола;
результаты экспериментальных исследований по ЭГ обработке отходов мукомольного производства для получения биоэтанола;
- параметры и режимы высоковольтной ЭГ обработки КЦС.
Новизна технических решений защищена пятью патентами Российской
Федерации на изобретения и полезные модели. На защиту выносится:
способ импульсного ЭГ воздействия на КЦС из отходов переработки зерновых культур при производстве биоэтанола;
режимы работы установки для ЭГ обработки КЦС;
регрессионные модели целевого показателя стадии ферментации КЦС при ЭГ обработке.
Практическая ценность. Обоснован и исследован способ импульсного электрогидравлического воздействия на КЦС отходов процессов переработки сельскохозяйственной продукции, обеспечивающего снижение ферментных препаратов и уменьшение энергозатрат на стадии разваривания.
Реализация работы. ЭГ обработка отходов мукомольного производства внедрена на технологическом оборудовании для получения биоэтанола в ОАО «Ростовремагропром».
Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены и получили одобрение на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерно-град, 2008-2010 г.г.), ФГОУ ВПО Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (г. Пушкино, 2008 г.), ФГОУ ВПО Ставропольского ГАУ (г. Ставрополь, 2009 г.), ГНУ ВНИПТИМЭСХ (г.Зерноград, 2009 г.), ФГОУ ВПО Челябинского ГАУ (г. Челябинск, 2009 г.) и ФГОУ ВПО Саратовского ГАУ (г. Саратов, 2010 г.), в ФГОУ ВПО Южном федеральном университете по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса 2010» (УМНИК-2010, г. Ростов-на-Дону).
Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 11 работах, в их числе 2 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, и 5 патентов РФ на изобретения и полезные модели.
Объём работы. Работа содержит введение, пять глав, общие выводы, список литературы из 121 наименования и приложения. Она изложена на 171 странице, включает 57 рисунков и 22 таблицы.
