Вібраційні екстрактори для переробки харчової сировини та її відходів
Накладання низькочастотних механічних коливань на середовища, що взаємодіють, через вібротранспортувальні пристрої є ефективним способом інтенсифікації процесу екстрагування, оскільки сприяє зменшенню зовнішнього дифузійного опору і наближає активну поверхню масообміну до 100 %.
Нова конструкція екстрактора складається з циліндричної колони із завантажувальним U-подібним пристроєм, вібротранспортувального пристрою з поперечними переділками (тарілками), що закріплені почергово на вертикальних шкотах і здійснюють зміщені на півперіода гармонічні коливання. Вібропривід із кривошипно-шатунним механізмом забезпечує фіксовані амплітуду і частоту руху штоків. Для розвантаження апарата від проекстрагованої рослинної сировини передбачено розвантажувальний механізм і шкребачку з лотком. Для подачі екстрагента в апарат над верхньою тарілкою розміщено зрошувач.
Турбулентні пульсуючі струмені, що генеруються вібрувальними елементами (соплами), створюють оптимальні гідродинамічні умови для проходження протитечійного масообміну завдяки інтенсивному мікроперемішуванню в поперечному перерізі робочого об’єму апарата з мінімальним повздовжнім. Розвинута при цьому велика міжфазова поверхня, при виключно високій турбулізації в зоні тарілки, створює умови для інтенсивного масообміну. При цьому тривалість перебування усіх часток у робочому об’ємі апарата майже однакова.
Запропонована конструкція віброекстрактора може бути використана в різних галузях харчової промисловості: в цукровій — для раціональної утилізації некондинційної сировини, у виноробній та консервній – для екстрагування харчових барвників та ароматичних речовин із плодів та ягід, у пивоварній — для отримання хмільових екстрактів, у фармацевтичній — для екстрагування цільових компонентів рослин лікарського призначення іт. ін.
Регулярні насадки з зубчастими отворами
Розроблені ефективні різновидності регулярних пакетних насадок для проведення процесів тепломасообміну в протитечійних скубберах. Насадки складаються з набраних в пакети вертикальних листів з зубчастими отворами. Площа отворів складає 30...50 % площі поверхні листів. Ефективність таких насадок за показником висоти одиниці перенесення маси на 30...50 % перевищує ефективність масообміну плоско-паралельної насадки з перфорованими листами внаслідок утворення краплин рідини на зубцях отворів і більш інтенсивного перемішування рідкої фази. Насадки рекомендуються для систем з основним опором перенесенню маси у рідкій фазі.
Для газо-рідинних систем, у яких потрібно додатково турбулізувати газову фазу при мінімальному зростанні гідравлічного опору, розроблена пакетна насадка з зубчастими отворами і періодично розташованими горизонтальними гофрами невеликої висоти.
Розроблені також насадки з зубчастими отворами і зубчастими пелюстками, відігнутими під кутом відносно вертикальної або горизонтальної лінії. У цих насадках реалізується краплинно-плівкова течія рідини як на поверхні листів, так і по поверхні пелюсток. Змінюючи кут нахилу пелюсток до вертикальної площини, можна одержати насадки, ефективність і гідравлічний опір яких змінюється в широких межах і які займають проміжне місце між регулярними і нерегулярними насадками. В наслідок організованого руху потоків насадки з зубчастими пелюстками мають у 2...3 рази нижчий гідравлічний опір, ніж нерегулярні насадки.
Всі різновидності насадок забезпечують високу ефективність процесів абсорбції, уловлювання компонентів з газової фази, охолодження води в градирнях, сепарації краплин рідини з газового потоку.
Застосування природних мінералів для зневоднення етилового спирту
Для отримання абсолютованого спирту (99,8/100%) існує технологія зневоднення з використанням циклогексану, яка не набула достатнього застосування. У світовій практиці є багато прикладів використання синтетичних адсорбентів (молекулярних сит), які є ефективними, але їх вартість дуже висока, що веде до значного підвищення собівартості готової продукції.
Проблема пошуків сорбентів природного походження є надзвичайно актуальною.
Проведені дослідження по зневодненню етилового спирту з використанням модерніту, захищені патентом і показали, що запропонований природний сорбент забезпечує високий ступінь зневоднення та має максимальну адсорбційну ємність – 0,15 см3/г.
Морденіт – природний мінерал групи цеолітів. Він має адсорбційні вхідні вікна кристалічних решіток, утворені із 12 атомів кисню, що входять у суміжні тетраедри (розмір вікон 0,67...0,70 нм) або із 8 атомів кисню (розмір вікон 0,29 ... 0,57 нм). Кристалічний діаметр молекули води дорівнює 0,27 нм і ці молекули вільно проникають крізь вікна і залишаються у порожнинах морденіту. Проникнути через вікна кристалічної решітки морденіту молекули етанолу не можуть внаслідок існування енергетичного бар’єру. Тому із водно-спиртового розчину морденіт поглинає лише воду.
Великі поклади морденту розташовані в Закарпатській області України, налагоджено його добування, яке не потребує складних технологічних операцій. Адсорбент піддається регенерації, що є ефективним для багаторазового використання. Враховуючи все це використання морденту для зневоднення етанолу є надзвичайно перспективним.
Адсорбційне очищення спиртових розчинів за допомогою природних мінералів
Кожна галузь харчової промисловості ставить за мету виробництво високоякісної продукції, технологія одержання якої вимагає попереднього очищення. Так, для приготування водно-спиртових розчинів концентрацією 40% об., що звуться сортівками, інколи використовується етиловий спирт з підвищеним вмістом шкідливих домішок. Тому для одержання якісних горілок необхідно провести попереднє очищення цих розчинів.
У спиртовій промисловості, як і в її лікеро-горілчаній галузі, застосовують різні методи покращення якості спирту, сортівок, одним із яких є адсорбційне очищення активованим вугіллям.
Перспективним напрямком у спиртовій промисловості є використання природних дисперсних мінералів у якості ефективних та дешевих адсорбентів і зокрема палигорскіту. Він характеризується високою поглинаючою здатністю, яка представлена цеолітними каналами в самих кристалах, а також перехідними порами від взаємного розташування кристалів і їх агрегатів. Активність адсорбційної поверхні зумовлюється „розірваними” зв’язками на ребрах і торцях кристалів та існуванням обмінних іонів на поверхні мінералу. Ненасичений заряд розірваного поверхневого зв’язку компенсується протоном, переводячи О-2в ОН-. Молекули води приєднуються до поверхні палигорскіту в основному за допомогою водневих зв’язків. Тепловий ефект, що виникає при взаємодії молекул води з кисневою поверхнею адсорбенту, відображає процес переходу води з вільною у стан зв’язаної, що кількісно відповідає об’єму мономолекулярного шару. Енергія цього ефекту (теплота змочування) відображає величину і активність вільної поверхні, яку має мінерал в момент взаємодії, що в значній мірі залежить від особливостей його кристалічної будови.
Враховуючи низьку собівартість, великі поклади в надрах українських родовищ є доцільним використання природного мінералу палігорскіта для очищення водно-спиртових розчинів.
Безвідходна та енергоощадна технологія виробництва пектиновмісних порошків з яблучних вичавок
На основі проведених досліджень розроблено та апробовано регламент виробництва пектиновмісних порошків з яблучних вичавок.
Нова технологія та відповідна їй апаратурно-технологічна схема виробництва забезпечують безвідхідне отримання не власно хімічно чистого пектину, а пектиновмісних порошків двох типів: типу А – з пектинового екстракту; типу Б – з прогідролізованих вичавок. Відповідна вміст пектину в порошках складає 15 та 6 % до маси сухих речовин, а драглеутворююча міцність – не менше 240 мм рт.ст.
Енергоощадження за такої технологічної схеми досягається виведенням в порівнянні з технологічною схемою виробництва чистого пектину таких енергоємних процесів: спиртового осадження та промивання пектину, сушіння під розрідженням та регенерації спирту.
Технологічна схема запропонованого нового виробництва включає сімнадцять послідовних процесів, основними з яких є сушіння та кислотний гідроліз яблучних вичавок, упарювання пектиновмісного екстракту і його розпилювальне сушіння з отриманням готової продукції, кондуктивне сушіння прогідролізованих вичавок.
Апробація отриманих на пілотній лінії пектиновмісних А– та Б– порошків підтвердила можливість їх широкого використання в різних галузях харчових та фармакологічних виробництв в якості драглеутворюючих компонентів відповідних продуктів.
Застосування кавітаційних ефектів для інтенсифікації технологічних процесів
На основі досліджень впливу кавітаційних ефектів на оброблюванні середовища розроблено технічні і технологічні рішення для інтенсифікації процесів в харчовій промисловості.
Встановлено доцільність та ефективність використання гідродинамічних (ГД) кавітаційних пристроїв для оброблення дифузійного соку на тих цукрових заводах, де є примусова подача його на попередню дифікацію.
Розроблено і впроваджено пароконденсаційні (ПК) кавітаційні пристрої для одночасного кавітаційного і хімічного оброблення дифузійного соку та для активації водно-вапняної суспензії.
Застосування ГД і ПК кавітаційних пристроїв на цукрових заводах дозволяє покращити якісні показники очищених соків, збільшити вихід цукру та зменшити витрати вапняка. Ці дослідження проведено спільно з кафедрою технології цукристих речовин.
Використання ПК кавітаційних пристроїв можливе для інтенсифікації очищення соків консервного виробництва.
