Введение к работе
Актуальность темы. Разделение смесей на компоненты является одной из важнейших технологических задач во многих отраслях пищевой промышленности. В частности, в молочной промышленности проблема эффективного получения белковых концентратов из вторичного молочного сырья является одной из самых важных. Это связанно с недостатком полноценных пищевых белков в рационе питания населения. Из всех белков животного происхождения, молочные являются самыми полноценными и практически полностью усваиваются организмом. Питательная и биологическая ценность сывороточных белков исключительно высока, поэтому проблема получения этих веществ является актуальной. Применение для этих целей мембранных методов наиболее предпочтительно. Их использование позволяет получать ценнейшие компоненты в нативном состоянии для производства продуктов большего ассортимента и лучшего качества. Однако, использование мембранных методов, несмотря на их безусловную перспективность, в настоящее время ограниченно. Это обусловлено тем, что типовые мембранные аппараты и установки характеризуются невысокой производительностью.
Разработанные в последнее время конструкции мембранных аппаратов с использованием отвода диффузионного слоя из примембранной области, имеют большую производительность и меньшую энергоемкость, что положительно влияет на их использование в промышленности. Вместе с тем, производительность таких аппаратов недостаточно высока. Для её увеличения используют различные методы, такие как ввод дисперсной фазы, применение промежуточной чистки мембраны. Однако, это усложняет конструкцию аппарата, увеличивает вспомогательное время работы и стоимость получаемого продукта, снижает его качество. В связи с этим, актуальной задачей является разработка высокоэффективного мембранного оборудования, позволяющего увеличить производительность, как по отводимому концентрату, так и по образующемуся фильтрату.
Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка мембранного аппарата с побудительным движением диффузионного пограничного слоя для интенсификации процесса мембранного концентрирования молочных сред.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
разработка математической модели процесса мембранного концентрирования стохастическими методами;
разработка конструкции мембранного аппарата с побудительным движением диффузионного пограничного слоя;
экспериментальные исследования новой конструкции мембранного аппарата и изучения влияния его конструктивных параметров на концентрацию отводимого диффузионного слоя и проницаемость-мембраны, с це -—\
ПРОСТАЇЇЇЇ'З И Л Ж Н А Я
БИБЛИОТЕКА С.-Петербург
ОЭ 20о6ькт^
лью нахождения их рациональных значений при обработке молочных
сред.
Научная новизна. Разработана математическая модель, описывающая процесс мембранного концентрирования стохастическими методами, позволяющая определять концентрации растворенного вещества в разделяемом растворе, фильтрате, диффузионном слое и отводимой его части в любой момент времени.
Предложены уравнения регрессий процесса мембранного концентрирования для обезжиренного молока и творожной сыворотки, учитывающие влияние конструктивных параметров аппарата на массовое содержание сухих веществ в отводимом диффузионном слое.
Получены экспериментальные данные по влиянию конструктивных параметров аппарата на концентрацию отводимого слоя и проницаемость, определены их рациональные значения при обработке обезжиренного молока и творожной сыворотки.
Практическая значимость и реализация. По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработаны две конструкции мембранных аппаратов с отводом диффузионного пограничного слоя, техническая новизна которых защищена патентами РФ.
Проведены испытания опытно-промышленного аппарата на ООО НПО «Скоморошка», которые показали его эффективность.
Предложены технологии производства мороженого и кисломолочных напитков, с использованием концентратов обезжиренного молока, полученного на новом мембранном аппарате.
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» ГОУ ВПО КемТИПП в дипломном и курсовом проектировании.
Автор защищает. Новую конструкцию мембранного аппарата с побудительным движением диффузионної о пограничного слоя; математическую модель процесса мембранного концентрирования; результаты экспериментальных исследований разработанного мембранного аппарата.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях КемТИППа (2001 - 2005); Международном симпозиуме «Федеральный и региональный аспекты государственной политики в области здорового питания» (Кемерово, 2002); Межрегиональной конференции молодых ученых «Пищевые технологии» (Казань, 2002-2003); Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые Сибири» (Улан-Удэ, 2003-2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 работ, из них 1 в центральном журнале, 2 депонированных рукописи, 2 патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 109 страницах
машинописного текста. Работа включает 41 рисунок, 8 таблиц. Список литературы содержит 140 наименования. Приложения представлены на 25 страницах.
Похожие диссертации на Разработка и исследование мембранного аппарата с побудительным движением диффузионного пограничного слоя
