Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение населения страны необходимыми продуктами питания принадлежит к числу первоочередных задач отечественной пищевой промышленности. Производство сахара должно развиваться в направлении совершенствования основных производственных процессов и, прежде всего, процесса экстрагирования. Актуальной задачей является разработка технических решений для интенсификации процесса экстрагирования сахара из свекловичной стружки с использованием активационных методов воздействия на стружку и экстрагент. Это позволит влиять на изменения физико-химических свойств экстрагента и стружки и интенсифицировать процесс при одновременном улучшении качества диффузионного сока. . В данной работе на основе наукометрических исследований информационных потоков в области экстрагирования сахара показано, что темпы роста публикаций по применению новых физи-. ческих методов для интенсификации экстрагирования вдвое превышают общие темпы роста работ по экстракции. Проведены сравнительные исследования различных методов активации экстрагента, в результате которых получены диффузионные сока с высокими показателями доброкачественности. При исследовании влияния метода электрохимической активации (ЭХА) на физико-химические свойства, равновесия и кинетику экстрагирования получены данные, которые с помощью математического моделирования позволили оценить степень интенсификации процесса.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР Кубанского Государственного технологического университета по комплексной научно-технической программе "Продовольствие" (№ гос. регистрации 01920001870).
Пель работы. Разработка предложений по интенсификации процесса экстрагирования сахара из свекловичной стружки с использованием метода ЭХА на основе изучения свойств стружки при ее обработке электроактивированным экстрагентом с получением диффузионного сока высокого технологического достоинства, условий статики и кинетики экстрагирования сахара и математического моделирования работы карусельного экстрактора.
2 Основные задачи исследования:
теоретический анализ процесса экстрагирования с учетом кон-центрационно-зависящего коэффициента диффузии и влия-ния возврата жомопрессовой воды на эффективность экстрагирования сахара;
сопоставительные исследования влияния различных способов активации экстрагента на интенсивность процесса экстрагирования сахара из свекловичной стружки;
исследование физико-химических свойств электроактивированных экстрагентов, экстракционных, равновесных и кинетических, а также реологических свойств свекловичной стружки и жома при обработке стружка электроактивированным водным раствором (ЭВР);
определение влияния режимов ЭХА па основные технологические показатели процесса экстрагирования сахара;
разработка математической модели карусельного экстрактора и исследование влияния факторов на интенсивность процесса в данном аппарате;
разработка технических решений, позволяющих интенсифицировать процесс экстрагирования сахара из свекловичной стружки.
Научная новизна:
проведен теоретический анализ процесса экстрагирования сахара с учетом концентрациошю-зависящего коэффициента диффузии и влияния Еозврата жомопрессовой воды на эффективность экстрагирования сахара;
усовершенствован метод определения параметров диффузионного процесса для дробно-линейной концентрационной зависимости коэффициента диффузии;
экспериментально установлены зависимости некоторых физико-химических свойств экстрагентов при их подготовке методом ЭХА, а также экстракционных равновесных, кинетических к реологических свойств свекловичной стружки при дозированной обработке электроактивированным экстраген-том;
— разработана математическая модель карусельного экстрактора, позволяющая проводить оптимальное конструирование с целью интенсификации процесса в этом аппарате.
Практическая значимость. Полученные в результате исследований данные о влиянии различных факторов при ошпаривании стружки с применением метода ЭХА на интенсивность процесса экстрагирования использованы при обосновании способов получения диффузионного сока (Патент Российской Федерации № 2010861, положительные решения НИИГПЭ о выдаче патентов РФ по заявкам № 4911636/13 от 15.02.91 и № 93-038348/13 от 27.07.93), способа получения свекловичного сиропа (Заязка № 94-0149447/13 от 21.04.94) и конструкции аппарата для ошпаривания свекловігчной стружки дозиросанным количеством электроактивированного экстрагента.
Реалпзапия результатов исследования. Схема получения свекловичного сиропа с применением метода ЭХА для ошпаривания свекловігчной стружки и обработки диффузионного сока испытана в лаборатории очистки соков и сиропов Северо-Кавказского НИИ сахарной сахарной свеклы и сахара НПО "Красно-дарсахар". Использование предлагаемого способа позволит получить пищевой сироп из сахарной свеклы, снизить потери сахара в производстве, сократить расходы химических реагентов и улучшить экологическую обстановку производства.
Апробатшя работы. Основные положения диссертационной работы представлены и доложены на VIII конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию образования МТИПП (Москва, июнь 1991 г.), на II международной конференции "Проблемы механизации и электронизации сельского хозяйства" (г.Краснодар, октябрь 1991г.), на XI международной конференции "Market and Exhibition on Chemical Engineering and Services", CHISA — 93 (г.Прага, август 1993г.), на научно-практической конференции "Проблемы энергетики, теплотехно-логии в отраслях АПК, перерабатывающих растительное сырье" (г.Москва, январь 1994г.), на Республиканской научно-практической конференции "Повышение эффективности сахарного производства при минимальных капитальных затратах" (г.Красно-
4 дар, июнь 1994г.), на международной научной конференции "Прогрессивные технологии и техника в пищевой промышленности" (г.Краснодар, сентябрь 1994г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, получен 1 патент и 2 положительных решения НИИГПЭ о выдаче патентов Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основная часть работы изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок, 14 таблиц. Список литературы включает 195 наименований, из них 42 на иностранных языках. Приложения даны на 37 страницах.