Попова Наталія Вікторівна. Інтенсифікація процесу періодичного екстрагування за допомогою низькочастотних механічних коливань при виробництві екстрактів із рослинної сировини

brief description

Попова Наталія Вікторівна. Інтенсифікація процесу періодичного екстрагування за допомогою низькочастотних механічних коливань при виробництві екстрактів із рослинної сировини : Дис... канд. наук: 05.18.12 2008

Попова Наталія Вікторівна.Інтенсифікація процесу періодичного екстрагування за допомогою низькочастотних механічних коливань при виробництві екстрактів із рослинної сировини: - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12. Процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. Національний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2008.
Дисертаційна робота присвячена дослідженню впливу низькочастотних механічних коливань, як джерела створення пульсуючих вібротурбулізуючих знакозмінних потоків в системі тверде тіло рідина, на інтенсифікацію масообміну при періодичному екстрагуванні із рослинної сировини, вибору найбільш ефективних конструкцій віброперемішувальних пристроїв та на їх основі створенню нових віброекстракторів для раціональної переробки рослинної сировини або її відходів.
Встановлено вплив режимних та технологічних параметрів на зовнішній масообмін при періодичному віброекстрагуванні. Запропоновано нову методику оцінення зовнішнього масообміну при твердофазному екстрагуванні. Одержані математичні моделі надають можливість прогнозувати якісні харак-
19
теристики екстрактів та оптимізувати періодичне віброекстрагування цільових компонентів із рослинної сировини.
Розроблені нові конструкції екстракторів періодичної дії з віброперемі-шувальними пристроями, здатними створювати в робочому середовищі апарата ефективні гідродинамічні умови протікання процесу за рахунок вібротурбулізуючих знакозмінних струменів, що забезпечує їх перспективність для харчової, фармацевтичної та інших галузей промисловості.

Аналіз традиційних способів вилучення цільових компонентів із рослинної сировини підтвердив високу інтенсифікуючу дію низькочастотних механічних коливань та перспективність застосування віброекстрагування в різних галузях промисловості.
Доведено можливість застосування модельної речовини з дифузійним типом розчинення для оцінення ефективності впливу гідродинамічних умов віброекстрагування на зовнішній масообмін. Встановлено, що незначна зміна швидкості пульсуючих потоків призводить до суттєвого зростання коефіцієнта розчинення. Цей спосіб та розроблена математична модель можуть бути поширені на всі типи екстракційної апаратури.
Експериментально встановлено, що для оптимального забезпечення молекулярної дифузії у чайному листі, лофанті і гісопі необхідна температура 6070 С. Визначені коефіцієнти молекулярної дифузії можуть бути використані для розрахунку кінетичних характеристик процесу вилучення дубильних речовин із цієї сировини при проектуванні екстракційної апаратури.

Встановлено вплив режимних та технологічних параметрів на зовнішній масообмін при періодичному віброекстрагуванні дубильних речовин із чайної сировини, лофанту і гісопу на розроблених конструкціях апаратів. Доведено, що найбільш ефективним є режим екстрагування при частоті коливань віброперемішувального пристрою до 9 Гц, амплітуді 1020 мм, гідромодулі (1020):1 та температурі: при атмосферному тиску 8085 С; при розрідженні 0,50,8 ат 7050 С. При цьому досягається максимальний вихід цільових компонентів і висока якість екстракту. Отримані рівняння регресії, що описують процес вилучення таніну з чайного листя в залежності від температури екстрагенту, тривалості процеса, гідромодуля, розміру частинок сировини та частоти коливань віброперемішувального пристрою надають можливість встановити найбільш раціональні режими ведення процесу екстрагування пропонованим способом.
Запропонована методика встановлення результуючого ефекту перенесення речовини на мікро- і макрорівнях з використанням об’ємного коефіцієнта масопередачі, математична модель для прогнозування зміни поточної концентрації цільового компонента в екстрагенті та визначення мінімального часу твердофазного екстрагування.
Розроблено номограми для визначення дифузійного критерія Біо, адаптовані під інтегровану систему MathCAD для автоматизації інженерних розрахунків.

16
7. На основі накопичених експериментальних даних та отриманих в результаті їх узагальнення аналітичних залежностей розроблено нові конструкції періодично діючих віброекстракторів (пат. України 14515 від 15.05.2006 та 25090 від 25.07.2007). Встановлено, що найбільший ефект вилучення цільових компонентів із рослинної сировини досягається при поєднанні віброперемішування та ефекта проміжного віджиму сировини в об’ємі апарата.
8. Матеріали досліджень використані Яготинським машинобудівним заводом при сумісному розробленні технічної документації віброекстрактора та його виготовленні. Віброекстрактор періодичної дії успішно пройшов випробування на Агропромисловому виробництві в м. Берегово. Очікувана розрахункова сумарна дисконтована віддача проекту від впровадження у виробництво в 5,9 разів перевищить інвестиційні вкладання.
9. Розроблена нова апаратурно-технологічна схема виробництва чайного концентрату (пат. України 25089 від 25.07.2007), яка може бути використананa для поглибленого перероблення іншої рослинної сировини та її відходів з можливістю отримання кінцевого продукту у вигляді рідкого концентрату або розчинного порошку.