Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состав и свойства красящих веществ крах мальных гидролизатов 9
1.1. Окрашенные продукты термокислотного разложения глюкозы 9
1.2. Разделение красящих веществ крахмальных гидро-лизатов гель-фильтрацией 18
1.3. Выделение красящих веществ молселектом ДЭАЭ 31
1.4. Разделение красящих веществ с применением ультрафильтрации 37
1.5. Свойства и строение основной фракции красящих веществ гидролизатов 44
1.5.1. Определение удельной оптической плотности 45
1.5.2. Определение знака заряда частиц 46
1.5.3. Определение размера частиц 47
1.5.4. Инфракрасные спектры 55
1.5.5. Определение элементного состава 58
Выводы 58
ГЛАВ А 2. Образование красящих веществ в крахмальных 61
2.1. Дериватографические исследования терморазложения Сахаров 61
2.2. Образование летучих продуктов терморазложения Сахаров 64
2.3. Свойства продуктов карамелизации глюкозы 71
2.4. Образование красящих веществ в водных растворах глюкозы 75
2.5. Состав примесей крахмальных гидролизатов 82
2.6. Влияние качества крахмала на цветность гидро-лизатов 86
2.7. Снижение опалесценции гвдролизатов крахмала и растворов глюкозы 98
2.8. Зависимость цветности кристаллов глюкозы от окрашенности исходного сиропа 107
Вывода и рекомендации промышленности 109
ГЛАВА 3. Совершенствование методов адсорбционной очистки крахмальных гвдролизатов 112
3.1. Адсорбция различных фракций красящих веществ углем 112
3.2. Адсорбция красящих веществ стационарным слоем угля 117
3.3. Термоустойчивость крахмальных гвдролизатов. 125
3.4. Эффективность использования порошкообразного активного угля 127
3.5. Разработка новой схемы очистки крахмальных гвд-ролизатов 131
3.6. Разработка рациональных условий очистки гвдролизатов активным углем 136
3.7. Выбор новых марок активных углей для очистки крахмальных гидролизатов 141
3.8. Разработка режимов очистки гидролизатов крахглала гранулированным углем 145
3.9. Разработка технологической схемы очистгаї гвдролизатов регенерированным гранулированным углем. 155
ЗЛО. Применение ионитов для подкисления первого оттека 169
Выводы и рекомендации промышленности 178
ГЛАВА 4. Аяектродиализная очистка крайшьных гидролизатов 182
4.1. Изучение переноса глюкозы через ионитовые мембраны 186
4.2. Разработка рациональных условий проведения процесса электродиализа 191
4.3. Разработка режима электродиаяизной очистки крахмальных гидролизатов. 197
Выводы 208
ГЛАВА 5. Разработка новых и совершенствование существующих способов кристалжзащи гидратной глюкозд 209
5.1. Теоретические вопросы процесса формообразования кристаллов 210
5.2. Растворимость глюкозы ферментативных крахмальных гидролизатов 216
5.3. Вязкость глюкозных растворов и крахмальных гидролизатов 224
5.4. Кинетика мутаротации глюкозы в водных растворах 230
5.5. Площадь поверхности кристаллов гидратной глюкозы 239
5.6. Кинетика кристаллизации глюкозы 244
5.7. Номограмма для определения параметров процесса кристаллизации глюкозы 252
5.8. Построение математической модели процесса кристаллизации глюкозы 256
5.9. Разработка рациональных режимов и новых способов промышленной кристаллизации глюкозы 260
5.9.1. Способ непрерывной кристаллизации глюкозы 264
5.9.2. Способ одностадийной кристаллизации глюкозы 272
5.10. Распределение красящих веществ в кристаллах глюкозы 277
Вывода и рекомендации промышленности 280
ГЛАВА 6. Разработка новой безотходной технология получения гранулированной глюкозы 283
6.1. Разработка метода изучения кинетики зародыше-образования в глюкозних растворах 284
6.2. Длительность индукционного периода при кристаллизации глюкозы 289
6.3. Таутомерные формы глюкозы при кристаллизации 298
6.4. Разработка новой технологии производства медицинской глюкозы методом распылительной сушки 303
6.5. Разработка новой безотходной технологии получения гранулированной глюкозы методом распыления
на слой гранул 307
6.6. Оценка качества гранулированной глюкозы 322
Выводы и рекомецдации промышленности 327
Общие выводы и рекомендаций промышленности 329
Список использованный литературы
- Выделение красящих веществ молселектом ДЭАЭ
- Свойства продуктов карамелизации глюкозы
- Эффективность использования порошкообразного активного угля
- Разработка рациональных условий проведения процесса электродиализа
Введение к работе
Формирование рыночных отношений объективно требует эффективного менеджмента предприятий. Управление предприятием должно быть направлено на совершенствование функционирования предприятий и повышение их эффективности.
В целях обеспечения успешной перспективной деятельности предприятий, формирование экономически устойчивого бизнеса в долгосрочном периоде необходима такая система планирования, которая позволит осуществлять наращивание темпов развития хозяйствующих субъектов в рыночной среде. Возникает необходимость в разработке теории, позволяющей по-новому посмотреть на проблему взаимодействия предприятии и внешней среды. В этих условиях процесс стратегического планирования рассматривается как современный инструмент развития, эффективное средство преобразований, изменений и адаптации, повышения конкурентоспособности предприятия.
Актуальность выбранной темы объясняется необходимостью создания системы стратегического бизнес-планирования, направленной на ускорение темпов развития предприятия на основе применения результатов инновационной деятельности.
Система стратегического бизнес-планирования должна обеспечивать перспективность развития бизнеса предприятий. Зачастую ориентируясь на достижение сиюминутной выгоды, предприятия недооценивают влияние инновационных процессов. Как показывают теоретические и практические исследования, инновационная деятельность является одним из важнейших условия функционирования предприятия. В этой связи планирование на предприятии должно основываться на внедрении продуктовых инноваций.
Вопросам стратегического планирования уделяли большое внимание зарубежные ученые: Ф. Абраме, PL Ансофф, П. Дойль, Дж. Куинн, Г. Минцберг М. Портер, Дж. Стрикленд, А. Стерлин, А. Томпсон, Г. Хамел, К. Праалад, К. Хофер, Э.Чандлер, Г. Штейнер, К. Эндрюс. Теоретическим проблемам
стратегического планирования посвящены работы Г.Л.Азоева, М.М. Алексеевой, В.А. Винокурова, В.В. Гончарова, И.Л. Гольдштейна, Л.Н. Оголевой, Э.А., Уткина, В.И. Борисевича, И.Б. Гуркова, А.Н. Петрова, Е.Н. Селяниной, но они во многом повторяют зарубежные исследования.
При изучении инновационной деятельности автор руководствовался научными взглядами зарубежных ученых П. Дракера, Б. Санто, Б. Твисса, Й. Шумпетера, Л. Водачека, X. Фридлера. Анализировались исследования отечественных специалситов: Ю.П. Анисимова, Л.А. Аносова, И.Т. Балабанова, Н.П. Гончаровой, П.Н. Завлина, С.Д. Ильенковой, В.Г. Медынского, Ю.П. Морозова, Э.А Уткина, Р.А. Фатхутдинова, В.Е. Хрупкого,
Автором сделан вывод, что в большинстве научных трудов не учитываются
в достаточной степени вопросы взаимосвязи планирования и инновационной
деятельности. Выбранная тема исследования объединяет проблемы
стратегического планирования и инновационной деятельности.
Целью диссертационной работы является исследование и развитие теоретических аспектов стратегического бизнес-планирования, разработка методических положений по построению системы стратегического бизнес-планирования в условиях инновационной деятельности, разработка практических рекомендаций по формированию организационного механизма стратегического бизнес-планирования и процедуры выбора бизнес-стратегии предприятия.
В соответствии с целью исследования автором были поставлены и решены следующие задачи:
исследовать и уточнить содержание и особенности стратегического бизнес- планирования в условиях инновационной деятельности, выделить основные и специальные принципы стратегического бизнес-планирования;
построить систему стратегического бизнес-планирования в условиях внедрения продуктовых инноваций;
разработать организационный механизм стратегического бизнес-планирования в условиях выпуска новой продукции;
сформировать процедуру разработки стратегии развития промышленного бизнеса на основе внедрения продуктовых инноваций;
дать рекомендации по информационному обеспечению и организации информационных потоков в процессе стратегического бизнес-планирования.
Достижение поставленной в диссертации цели позволяет автору считать исследование законченной работой.
Предмет и объект исследования. Предметом исследования диссертационной работы являются управленческие отношения, возникающие в процессе формирования и реализации стратегического бизнес-планирования в условиях инновационной деятельности. Объект исследования- предприятия разных отраслей промышленности, выступающие в качестве хозяйствующих субъектов, где автором выполнялись научные исследования управленческого характера. Подробно исследовались особенности бизнес-планирования на предприятиях ОАО «Россошанский завод прессовых узлов», ОАО «Электросигнал», ОАО «Фирма «Молоко», также практика стратегического планирования на других российский и зарубежных предприятиях.
Теоретической и методологической основой диссертационного
исследования выступают труды отечественных и зарубежных ученых и
специалистов в области менеджмента, маркетинга, инноваций, математического
моделирования экономических процессов, а также законодательные и
нормативные акты, публикации периодической печати, материалы и
рекомендации научно-практических семинаров и конференций, посвященных
современным проблемам планирования и управления на предприятии. В
процессе исследования были использованы основные положения системного
анализа, портфельного, морфологического анализа, динамического
моделирования, организационного проектирования. В диссертационной работе
использованы методические разработки и материалы предприятий г. Россошь Воронежской области.
Информационной базой диссертационной работы послужили статистические материалы, характеризующие экономическую деятельность ряда предприятий Воронежской области. Кроме того, в работе использована информация о российских и зарубежных компаниях, официальные публикации Воронежского областного комитета Госстатистики за 2000-2003 гг., ресурсы сети Интернет.
Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:
1) уточнены содержание и особенности стратегического бизнес планирования
в условиях высоких темпов обновляемости продукции; отличительной чертой
которого является учет результатов реализации инновационных процессов,
2) выделены основные принципы стратегического бизнес-планирования и
предложены специальные принципы, отражающие особенность стратегического
бизнес-планирования при инновационной деятельности;
3) построена система стратегического бизнес-планирования, представляющая
собой совокупность организационных средств и экономических методов,
направленных на адаптацию предприятия к внешним условиям, отличающаяся
ориентацией на использование инноваций;
4) сформирован организационный механизм стратегического бизнес-
планирования на предприятиях, базирующийся на объединении элементов
организационного, ресурсного, функционального содержания процесса
стратегического бизнес-планирования, отличительной особенностью является
обеспечение поэтапной реализации совокупности мероприятий;
5) разработана процедура формирования стратегии промышленного бизнеса на
основе инновационной деятельности, отличительной особенностью которого
является комплексный подход на основе активизации инновационной
деятельности как фактора развития бизнеса.
Практическое значение имеют результаты работы, содержащие: регламент -нормативное положение, определяющее порядок разработки и утверждения стратегического бизнес-плана предприятия; схема документооборота при организации информационных потоков в системе стратегического бизнес-планирования; процедура формирования стратегии бизнес-деятельности предприятий, основывающаяся на внедрении инноваций, обеспечивающая перспективность функционирования предприятия.
Основные результаты и рекомендации использованы на уровне управления предприятиями промышленности, а также отделов предприятия: планово-экономического, отделом по управлению персоналом, отделом маркетинга и другими подразделениями.
Апробация и внедрение результатов. Концептуальные идеи диссертации автор включил в выступления на международных и российских научно-практических конференциях и семинарах, а также межвузовских конференциях и семинарах по вопросам экономики и управления.
Отдельные рекомендации, а именно процедура разработки бизнес-стратегии деятельности (ОАО «Россошанский завод прессовых узлов»), система стратегического бизнес-планирования (ОАО «Фирма «Молоко»), рекомендации по организации информационного обеспечения системы стратегического бизнес-планирования (ОАО «Электросигнал») использованы и внедрены рядом предприятий (акты прилагаются).
Публикации результатов исследования. Основные положения диссертации опубликованы в научных статьях и материалах межвузовских сборников. По теме диссертационного исследования опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 статьи в сборнике научных трудов, 5 материалов научно-практических конференций.
На защиту выносятся следующие положения: - содержание и особенности стратегического бизнес-планирования на предприятии в условиях инновационной деятельности,
система стратегического бизнес-планирования при освоении продуктовых инноваций,
процедура разработки стратегии промышленного бизнеса на основе внедрения продуктовых инноваций,
организационный механизм стратегического бизнес-планирования в условиях реализации инновационных процессов,
организация информационных потоков в системе стратегического бизнес-планирования.
Состав и структура работы. Диссертация включает 160 страниц основного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, а также списка использованной литературы, приложений. Работа содержит 14 таблиц, 24 рисунка и 165 наименований литературных источников.
В первой главе «Теоретические положения системы стратегического бизнес-планирования в условиях развития инновационной деятельности» исследованы сущность и особенности стратегического бизнес-планирования в условиях инновационной деятельности, исследованы принципы, проведен мониторинг стратегического планирования на отечественных и зарубежных предприятиях.
Вторая глава «Исследование стратегий бизнес-деятельности предприятий на основе внедрения инноваций» посвящена характеристике стратегий промышленного бизнеса; представлены методические рекомендации по формированию системы стратегического бизнес-планирования; построена динамическая модель маркетинговой подсистемы стратегического бизнес-планирования.
Третья глава «Разработка бизнес-стратегии деятельности в условиях внедрения продуктовых инноваций» включает организационный механизм стратегического бизнес-планирования в условиях инновационной деятельности, процедуру разработки бизнес-стратегии деятельности предприятия, рекомендации по организации информационных потоков в системе стратегического бизнес-планирования.
Выделение красящих веществ молселектом ДЭАЭ
Для разделения смесей веществ по ионоактивным свойствам успешно применяются ионообменные материалы /218/.
Выделение анионоактивной части красящих веществ крахмальных гидролизатов проводилось на среднеосновном анионите молселект ДЭАЭ. Использовался молселект ДЭАЭ-25 с размером частиц 40-120 мкм и обменной емкостью 3,0-4,0 мг-экв/г. Применение ДЭАЭ-целлю-лозы для разделения красящих веществ сахарного производства /13, 37/ позволяет получить шесть и более отдельных фракций. Такое разделение проводилось с применением метода последовательного вымывания каждой фракции различными элюентами. Вначале применялась вода, затем возрастающие концентрации раствора кислого фосфорнокислого натрия, хлористый аммоний и, наконец, возрастающие концентрации раствора едкого натрия. Однако, в случае разделения красящих веществ крахмальных гидролизатов с использованием ДЭАЭ - молселекта применить указан ную методику не удалось /74,75/. актирование красящих веществ водой проходило очень долго, окраска элюата не изменялась при пропускании даже очень больших количеств воды. Раствор щелочи вымывал небольшую часть поглощенных анионитом веществ. Наиболее полно сорбированные анионитом красящие вещества элюировались растворами кислот. При этом полнота элшрования мало зависела от концентрации кислоты в пределах 0,1-1,5 моль/л. Для уменьшения количества примесей в элюате вымывание красящих веществ проводили раствором соляной кислоты концентрацией 0,1 моль/л.
В колонку диаметром 1,6 см помещали набухший отмученный молселект ДЭАЭ-25. Высота слоя его составляла 20 см. После тщательного промывания колонки водой в нее подавали 100 мл раствора гидрола с концентрацией 16,6$.
Пробы проходящего гидрола отбирали автоматическим отборщиком фракций через каждые 9 мин. Объем каждой фракции замеряли, определяли концентрацию сухих веществ и после доведения до значения рН = 5 концентрированным раствором едкого натрия фракции спектро-фотометрировали на спектрофотометре "Спекорц" в видимой и ультрафиолетовой области спектра с записью кривой поглощения. После пропускания гидрола колонку промывали водой до достижения нулевой концентрации сухих веществ, после чего в нее подавали 0,Ш раствор соляной кислоты.
При пропускании гидрола анионит интенсивно сорбирует красящие вещества. Верхний слой колонки быстро темнеет, граница этого слоя медленно перемещается вниз.
После начала пропускания соляной кислоты плотный слой темно-окрашенных веществ опускается вдоль колонки и выходит из нее в виде концентрированной фракции красящих веществ. В верхней части колонки остается окрашенный слой гранул молселекта. Попытки элю-ировать этот слой растворами кислот, солей и щелочей не увенчались успехом. Исследование гранул анионита показало, что при этом в верхнем слое произошло механическое включение части красящих веществ и десорбировать их практически невозможно.
Результаты фото- и рефрактометрического определений фракций, прошедших через молселект, приведены на рис.1.6. Видно, что оптическая плотность при Л =284 нм выходящего из колонки раствора гидрола меняется незначительно, учитывая что оптическая плотность исходного гидрола составляла II = 133. Это подтвердило сделанный ранее вывод о том, что вещества гидрола, определяющие максимум поглощения при 284 нм, практически не сорбируются анионитом. Вещества, поглощающие свет в видимой области спектра, адсорбируются анионитом в значительной степени. Вымывание их кислотой позволяет получить красящие вещества в концентрированном виде. Так, оптическая плотность исходного раствора гддрола в видимой области составила 3,55, а оптическая плотность полученной фракции - 9. На рис.1.6,6 даны спектральные кривые исходного раствора гидрола и двух фракций - прошедшего через молселект раствора гидрола и элюата красящих веществ. В ультрафиолетовой области спектра кривая поглощения прошедшего через анионит гидрола мало отличается от исходного. В видимой области спектра оптическая плотность гидрола этой фракции значительно ниже, чем исходный гидрол. Выделенная фракция красящих веществ имеет характер спектра, отличный от гидрола. Судя по спектральной кривой, красящие вещества, выделенные на анионите, по своей природе аналогичны фракции I, выделенной на биогеле.
По результатам опытов были проведены балансовые расчеты выделенных веществ. При этом исходили из положения, что оптическая плотность раствора пропорциональна концентрации оптически активных веществ.
Свойства продуктов карамелизации глюкозы
Е.Лшшман /281/ ввел в химию названия продуктов терморазложения сахара с разной степенью деструкции: карамелан - с потерей 10,5$ массы и карамелен, образующийся при потере 14$ массы сахарозы, связанной с отщеплением восьми молекул воды от трех молекул сахарозы. Более глубокая дегидратация приводит к образованию карамелина. Однако введенные определения и метод идентификации различных видов продуктов терморазложения сахарозы довольно условны, а для случая терморазложения глюкозы непригодны. Так, при исследовании карамелей сахарозы З.П.Мирошникова и др. /145/ не смогли получить карамелин. Разделением с помощью анионита ЭДЭ-1Ш выделено .две фракции - сорбируемая и не сорбируемая ионитом. Исследования с помощью ИК-спектрометрии и химических методов показали, что карамели являются карбонильными соединениями непредельного характера, содержащими большое количество ОН-групп различной основности и способными образовывать гетероциклы в твердом состоянии. Методом бумажной хроматографии /210/ обнаружено наличие нескольких зон в хроматограмме карамелана, из чего сделано заключение, что он состоит из нескольких, близких по природе соединений. Продукты карамелизации имеют одинаковые конфигурации спектральных кривых с максимумом 282 нм. Продукты термической карамелизации глюкозы изучены недостаточно.
Представляет значительный интерес исследовать растворимые продукты карамелизации глюкозы методом гель-фильтрации со спектро-метрированием всех фракций.
Изучались вещества, образовавшиеся при карамелизации глюкозы и остающиеся в твердом состоянии Растворы карамелизованной при 150С гидратной глюкозы увеличивали цветность практически прямо пропорционально времени нагревания. Показатель рН растворов снижался с 6 до 2,6. Исследовались находящиеся в карамелях летучие продукты. Для этого раствор карамели кипятили и из него отгонялись вещества, уносимые с паром. Пар конденсировался, конденсат спектрофотометрировали в ультрафиолетовой области спектра. При исходной оптической плотности раствора продуктов карамелизащи 400 в максимуме полосы поглощений 283 нм отобраны два образца ковденсата каждый по 5 мл. Оптическая плотность первого оказалась равной 100 в максимуме 278 нм. Таким образом, первый отгон представлял собой фурфурол. Второй образец имел оптическую плотность 9 в максимуме 280 нм. В растворе продуктов карамелизащи оказались фурановые соединения, содержащие около 1,25$ фурфурола. При сухом терморазложении, как мы видели, наиболее легколетучим оказался фурфурол, его содержание в водных растворах ЛШ было 82-84$. Оксиметилфурфурол улетучивался труднее, значительная часть его оставалась в карамелизованном остатке. Для фракционирования сухих и оптически активных веществ продуктов карамелизащи глюкозы раствор их 2 мл помещали в гель-хроматографическую колонку с молселектом GI0. Каждую выходящую из колонки фракцию спектрофотометрировали в УФ и видимом диапазонах светового спектра и анализировали на содержание сухих веществ. Результаты фракционирования приведены на рис.2.4.
Из рисунка видно, что красящие вещества выходят из колонки плотным слоем вместе с частью сухих веществ, представляющих собой продукты конденсации промежуточных соединений при разложении глюкозы. Красящие вещества, полученные при терморазложении глюкозы, имеют совсем другую спектральную характеристику, чем, например, красящие вещества гидрола. На ней отмечаются два максимума - при 224 и 284 нм, причем оптическая плотность в первом поч ти в два раза больше, чем во втором. Кривая имеет два минимума -при 206 и 253,5 ны. После фракции красящих веществ выходит основная масса сухих веществ раствора, представляющая собой, по-видимому, неразложившуюся глюкозу. Это видно по положению выходной кривой, совпадающей с выходной кривой .для глюкозы в других опытах, когда последняя использовалась в качестве индикатора.
Вторая фракция имеет четко выраженную и отличную от соседних выходную характеристику. Это промежуточный продукт распада с потерей 1-1,5 моля вода в молекуле глюкозы.
Наконец, третья фракция представляет собой оксиметилфурфу-рол и имеет характерную для этого соединения кривую поглощения. Незначительного количества содержащегося в растворе фурфурола обнаружить не удалось.
Отношение величины оптической плотности во втором максимуме к оптической плотности в первом для первой фракции составило 0,52, для второй - 1,4, а для третьей - 3,87. Кривая поглощения первой фракции похожа на кривую фракции 4, полученную при фракционировании гидрола на биогеле Р-2, с некоторым батохромним сдвигом первого минимума, вызванного наличием в ней сахара. Из данных выходных характеристик по площади под кривыми можно определить, что первая фракция занимает 14% в общем поглощении света в области 280 нм, вторая фракция - 41, а третья - 45$. Этим же способом было определено, что из всех сухих веществ, вышедших с элюатом, около 60$ представлено глюкозой, остальные являются более сложными соединениями.
Необходимо отметить, что в растворе продуктов карамелизавди глюкозы с большей степенью терморазложения количество оксиметил-фурфурола снижается во много раз, при фракционировании все сухие и оптически активные вещества выходят с первыми фракциями элюата вместе с красящими веществами.
Как видно из спектральных кривых поглощения, красящие вещества продуктов сухой карамелизапии глюкозы значительно отличаются от красящих веществ гидролизатов. Это отличие проявляется как в наличии у них полос погашения, так и в их физико-химических свойствах. Так, красящие вещества продуктов карамелизапии не сорбируются молселектом ДЭАЭ в отличие от красящих веществ гидролизатов. Это очень важное обстоятельство свидетельствует о различии в природе карамелей и окрашенных продуктов кислотно-термической деструкции глюкозы в гидролизатах. Их нельзя использовать в качестве аналогов при исследованиях красящих веществ крахмальных гидролизатов.
В связи с этим были проведены исследования по кинетике образования красящих веществ в водных растворах глюкозы при воздействии различных факторов.
Эффективность использования порошкообразного активного угля
Как уже отмечалось, гидролизаты крахмала на разных стадиях производства подвергаются воздействию высоких температур. Особенно интенсивно термовоздействие в процессе гидролиза крахмала и при выпаривании сиропов.
В связи с этим важное значение имеет свойство гвдролизатов сопротивляться воздействии высоких температур. В последнее время в практику производства Сахаров вошло понятие термоустойчивости /128,130,131/. Под термоустойчивостью подразумевается свойство гвдролизатов сопротивляться нарастанию цветности при температурном воздействии. Так, повышенной термоустойчивостью, например, объясняются свойства свекловичных соков некоторых зон свеклосеяния меньше наращивать цветность в процессе производства. Исследования по термоустойчивости глюкозних сиропов /203,204/ при выпаривании и уваривании их показали, что это свойство в значительной степени определяется технологическим режимом производства. Термоустойчивость глюкозних сиропов зависит от значений рН /202/. Минимальная скорость реакции цветообразования у растворов медицинской глюкозы при значениях рН=4 4,5, в сиропах кислотно-ферментативного способа гидролиза - при рН=3 4. Сиропы кислотного гидролиза имеют максимальную термоустойчивость при рН=3,5.
Нами были проведены опыты по термоустойчивости сиропов разной степени очистки /96/. В качестве критерия оценки термоустойчивости выбрана величина прироста оптической плотности гидролизата после его термообработки в герметическом сосуде при І20С в течение 30 мин. Оптическая плотность исследуемого гидролизата до и после термообработки определялась в гидролизате, тщательно очищенном от взвешенных частиц и доведенном до значения рН=5. Опыты проводились с гидролизатами глюкозного производства кислотного способа гидролиза. В начале опыта готовили образцы сиропа с различной степенью очистки. Для этого их обрабатывали при температуре 70С при постоянном перемешивании в течение 20 мин различными количествами угля марки ОУ-Б. После очистки сиропы фильтровали и подвергали термообработке при І20С в течение 30 мин. Оптическую плотность определяли на фотоэлектроколориметре ФЭК-М. Результаты опыта приведены в табл.3.2 ( Эср - эффект обесцвечивания, лПуд -абсолютный прирост удельной оптической плотности, Р - относительный прирост оптической плотности).
Из данных табл.3.2 видно, что все образцы гидролизата с разной степенью очистки в результате термообработки увеличили оптическую плотность. При этом в неочищенном гидролизате оптическая плотность увеличилась на 29$, а в очищенном наибольшим количеством активного угля - на 136$. Отсюда может сложиться представление о пониженной термоустойчивости гвдролизатов с более высокой степенью очистки. Однако судить о термоустойчивости по относительному приросту цветности нельзя. Прирост цветности характеризует и прирост красящих веществ, причем количественно он пропорционален оптической плотности. Поэтому правильно оценивать прирост цветности и термоустойчивость по количеству красящих веществ, образовавшихся в гидролизате при термовоздействии, т.е. по абсолютному приросту оптической плотности.
Как видно из результатов опыта, прирост оптической плотности с увеличением степени очистки сначала увеличивается, а затем при дальнейшем увеличении чистоты гидролизата - снижается. Наиболее низкой термоустойчивостью обладали щдролизаты, имеющие степень обесцвечивания 50$. Это явление можно объяснить удалением из гвдролизатов при очистке углем веществ, определяющих буферность сиропов и ингибирующих тем самым образование красящих веществ. В дальнейшем, с ростом степени обесцвечивания, из сиропа удалялись вещества, являющиеся источником последующего образования красящих веществ при термовоздействии. Таким образом, глубокая очистка гвдролизатов увеличивает их термоустойчивость.
Активный уголь широко применяется для очистки крахмальных гидролизатов. Учитывая высокую стоимость и дефицитность угля, важно определить эффективность использования его адсорбционной способности.
Дня этого была проанализирована осветляющая способность активного угля марки ОУ-Б после очистки разных продуктов паточного и глюкозного производства. Осветляющая способность определялась стандартным методом сравнения цветности растворов мелассы. Для анализов использовался отработанный уголь, взятый с фильтров паточного и глюкозного производства Верхнеднепровского крахмало-паточного комбината. Уголь предварительно промывали .дистиллированной водой до содержания сухих веществ в фильтрате не более 1%. Результаты определений приведены в табл.3.3.
Из результатов определений видно, что на всех стадиях глюкозного и паточного производства остаточная осветляющая способность активного угля довольно низкая. Для сравнения проводилась полная многократная заработка угля раствором гидрола. Промытый водой образец такого угля показал остаточную обесцвечивающую способность 6%, Таким образом, эта величина является, по-вдцимому, предельной величиной использования адсорбционной способности.
Разработка рациональных условий проведения процесса электродиализа
Как уже отмечалось, эффективное применение гранулированного угля возможно только при условии организации его регенерации и повторного использования. Регенерация может быть химической, термической или состоять из операций, комбинирующих эти методы. Так, регенерация угля АГ-5 паром с температурой до 400С /121/ показала, что увеличение температуры обработки с 200 до 350С увеличи вает степень регенерации угля от 65 до 90$.
Органические вещества в порах углей изменяются уже в первые минуты пропускания пара при температуре 180С. Правда наблюдающееся выделение удушливых газов объясняется в этом случае не столько разложением органических веществ, сколько десорбцией и удалением поглощенных продуктов дегидратации Сахаров. При исследовании характера сорбции красящих веществ углями /237/ оказалось, что сорбция их носит молекулярный характер, поэтому химическая регенерация гранулированных углей необязательна, достаточно проведение термической регенерации.
В практике сахарорафинадного производства .для регенерации гранулированного угля применяются барабанные печи. Они представляют собой металлический, тщательно футерованный внутри огнеупорным материалом, вращающийся барабан, один конец которого выходит в топку. Продукты сгорания топлива с температурой выше 800С поступают в барабан, раскаляя находящийся в нем регенерируемый уголь.
В работе /237/ описана регенерационная печь Одесского сахарорафинадного завода, которая представляет собой барабан .длиной 10,8 м, .диаметром 1,6 м. Такая установка позволяет получать 300-450 кг регенерированного угля в час при расходе мазута 9-13$ к массе регенерируемого угля. для исследования полноты регенерации гранулированного угля после адсорбции красящих веществ крахмальных гидролизатов были проведены опыты на электрической барабанной печи Института углеродистых сорбентов (г.Пермь). Установка представляла собой стальной вращающийся барабан, покрытый теплоизоляционным материалом и нагреваемый с помощью расположенных на наружной поверхности электрических нагревательных элементов. Уголь загружали в барабан, и при вращении последнего он постепенно передвигался от вход ной части к выгрузочному устройству. В выгрузочную часть для активации угля подавали водяной пар, который проходил вдоль барабана и вместе с регенерационными газами удалялся из зоны регенерации.
Регенерированный уголь анализировали по таким показателям, как обесцвечивающая способность, зольность и рН водной вытяжки. В процессе регенерации адсорбционная способность угля восстанавливалась полностью.
Барабанные печи, применяемые для регенерации угля, имеют ряд существенных недостатков. Как показано выше, такие печи громоздки, требуют значительного количества вспомогательных устройств -топки, загрузочной и выгрузочной камер, системы вентилирования и других. В ней недостаточно высок коэффициент использования топлива. Печи такого типа требуют очень точной системы регулирования горения. Коэффициент избытка воздуха в печах такого типа должен быть на уровне Ї, или несколько ниже-, так как наличие кислорода в газах вызывает сгорание угля и повышенные потери его при регенерации. В промышленных условиях на автоматизированных регенерапи-онных установках потери угля составляют при регенерации 5-15$ /237/. Снижение коэффициента избытка воздуха вызывает опасность взрыва в связи с наличием горючих газов в атмосфере печи.
Применяемые в некоторых отраслях шахтные печи для регенерации угля также требуют точного регулирования горения и взрывоопасны. В связи с этим нами разработан новый способ регенерации гранулированного угля, применяемого в крахмало-паточном производстве. Сущность его заключается в том, что уголь нагревается пропусканием через него переменного электрического тока. При этом уголь разогревается до высокой температуры, достаточной для осуществления процесса регенерации.
Предварительно было выявлено влияние основных факторов -продолжительности нагревания, температуры процесса, необходимого количества активирующих газов и других - на процесс регенерации. Исследования проводились на лабораторном устройстве, представляющем собой металлический патрон .диаметром 50 мм, высотой 200 мм с завинчивающейся крышкой. В дно и крышку патрона были вварены трубки диаметром 10 мм для подвода регенерирующего агента и отвода регенерационного газа. Обе трубки выводились над патроном. На дне патрона располагалась стальная сетка. Гранулированный уголь, предназначенный .для регенерации, помещали в патрон, последний закрывали и вставляли в разогретую до требуемой температуры поставленную вертикально муфельную печь. Для опытов использовали муфельную печь ВНР с точностью регулировки температуры І5С. Температура печи после установки патрона снижалась, но через определенное время достигала заданной. Этот момент принимался за время начала опыта.
В трубку, подведенную к патрону в нижней его части, из специальной бюретки через капельницу подавали воду. Регулирование подачи вода производили вручную с таким расчетом, чтобы заданное количество вода вводилось равномерно в продолжение всего опыта. Образующийся при нагревании пар проходил через слой раскаленного угля, активируя его. Регенерационные газы выходили через трубку, установленную в крышке патрона.
