Перспективы производства сухих низкотемпературных моющих средств на базе неутилизированных сельскохозяйственных отходов

УДК 66.047: 661.185

И. Ю. Алексанян, Е. Е. Кравцов, В. В. Давидюк, Л. Х.-А. Саипова Астраханский государственный технический университет

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА СУХИХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫ1Х МОЮЩИХ СРЕДСТВ НА БАЗЕ НЕУТИЛИЗИРОВАННЫ1Х СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ отходов

Подпрессовые бульоны жиромучного производства, отходы при переработке мяса, рыбы являются продуктами, утилизация которых - первостепенная задача перерабатывающей отрасли как с точки зрения использования ценных белковых компонентов, так и с точки зрения решения задач экологической безопасности. Бульон содержит 3-10 % белков и жиров и загнивает уже через несколько часов после получения, загрязняя окружающую среду продуктами разложения. Подавить этот процесс удалось с помощью добавки гидроксида натрия №ОН. При этом добавка, как выяснилось, играет не только роль консерванта, но и придает бульону поверхностно-активные свойства. Получается продукт, обладающий высоким моющим действием по отношению к таким загрязнителям, как нефте- и жировые остатки.

На кафедре неорганической химии Астраханского государственного технического университета под руководством профессора Е. Е. Кравцова был найден перспективный путь использования неутилизированных бульонов в качестве основного сырья при производстве моющих средств (МС) для очистки промышленных емкостей в нефтехимической и пищевой промышленности от остатков нефтепродуктов и жиров.

После отпрессовки бульон, имеющий температуру около 60 °С, гидролизовался при добавлении 2-5 % раствора щелочи. Образующийся через 1-2 часа гидролизат бульона (ГБ), во-первых, был устойчив к разложению и, во-вторых, обладал поверхностно-активными свойствами. Было исследовано поверхностное натяжение МС на основе ГБ, его моющая и эмульгирующая способность. МС, полученное из отходов, по своим свойствам не уступало растворам синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ), а во многом превосходило их: при его использовании не нужен расход тепла на нагрев моющего раствора (обработка производится при температуре окружающей среды, в отличие от традиционных способов, требующих повышенной (около 80 °С) температуры обработки) и дорогостоящих добавок на основе синтетических ПАВ.

Дальнейшее исследование показало, что на основе ГБ получаются эффективные моющие растворы, применение которых возможно для очистки стальных и стеклянных емкостей от остатков нефти, мазута, осмолившихся жировых загрязнений, эмульсии олифы для производства масляных красок. Таким образом, удалось из бросовых отходов, загрязняющих природную среду, получить полезный продукт и уменьшить опасность загрязнения окружающей среды.

Однако ГБ получают путем химического или биохимического (ферментативного) расщепления белков в условиях пищевых перерабатывающих предприятий, чаще всего находящихся на значительных расстояниях от основных потребителей МС. Это делает невыгодными транспортировку и хранение готовых МС. Отсюда очевидна перспектива сушки полученных из ГБ МС до готового продукта - сухих МС.

Вследствие высокой пенообразующей способности сушку ГБ, как «трудносохнущего» белкового продукта, целесообразно проводить во вспененном состоянии. Был проведен ряд постановочных экспериментов, позволивших очертить наиболее перспективные области дальнейших поисков оптимальных условий сушки РГ. Наиболее перспективным способом сушки МС на основе ГБ оказалась вакуумная пеносушка предварительно упаренного до исходной концентрации сухих веществ С0 = 50-60 % раствора при объемном инфракрасном (ИК-) энергоподводе.

Для практической проверки теоретических исследований процессов сушки, термодинамического анализа взаимодействия продукта с водой и механизма устойчивости пеноструктуры, выбора рационального способа энергоподвода, а также отработки оптимальных режимов сушки, предполагается проведение серии экспериментов по изучению кинетики сушки МС и влияния основных факторов на ее эффективность на экспериментальной установке (рис.).

а

і------І

и Ил \А

б

Экспериментальная установка: а - схема; б - варианты носителя продукта:

1 - корпус; 2 - смотровое окно; 3 - ёмкость для исходного продукта;

4 - насос для подачи продукта; 5 - вакуумный насос; 6 - вакуумметр;

7 - панели ИК-излучателей; 8 - щеточный распылитель; 9 - термопара;

10 - пластина; 11 - игольчатый носитель; 12 - весы;

13 - цифровой измеритель ёмкости; 14 - потенциометр; 15 - щит управления

Экспериментальная установка позволяет осуществить сушку продуктов в вакууме и в атмосферных условиях на ровной пластине, сетке при радиационном и комбинированном энергоподводе. Нагрев сохнущего продукта осуществляется посредством трубчатых галогенных ламп КИ (КГ, КГТ) или спиралей из проводов ОХ27Ю5А в кварцевых трубках (предусмотрено двухстороннее облучение). Температура продукта и рабочей поверхности регистрируется автоматическим потенциометром КСП-4 в комплекте с хромель-копелевыми термопарами. Измерение убыли массы продукта в процессе сушки осуществляется с помощью весов ВЛК-500 или модернизированных весов ВЛК-500 со встроенным в них конденсатором переменной емкости, изменяющейся при варьировании веса. Конденсатор связан с цифровым измерителем емкости типа Е8-4 с точностью измерения 0,01 пФ, что обеспечивает точность измерения массы ± 0,02 г. Перед экспериментом проводится градуировка весов в реальных условиях сушки. Весы соединяются с вертикальной или горизонтальной пластиной (рабочей поверхностью), на которую в случае сушки с напылением наносится посредством щеточного распылителя слой продукта, подаваемый в камеру шестеренчатым насосом из расходной емкости. В случае необходимости для дополнительного диспергирования продукта предусмотрен подвод газа на питающей линии. Камера снабжена смотровыми окнами для визуального наблюдения процесса сушки. Остаточное давление контролируется по вакуумметру. Откачка воздуха проводится двумя спаренными насосами типа ВН-461М или водокольцевым насосом типа ВВН. ИК-излучатели располагаются на специальной раме или двух рамах (при двухстороннем облучении) и снабжены плоским отражателем из полированного алюминия для обеспечения диффузного потока облучения. Предусмотрена также возможность взаимного перемещения ИК-излучателей, продукта и распылителя. Включение каждого излучателя обеспечивается независимо друг от друга, регулировка напряжения осуществляется посредством тиристорного регулятора, связанного с приборами контроля напряжения и силы тока на щите управления.

Для оценки зависимости эффективности сушки от количества подводимого к слою продукта тепла, расчета распределения объемной плотности поглощенной энергии по толщине слоя и температурных полей необходимо экспериментальное определение значений лучистых тепловых потоков. На основе литературного анализа методов измерения тепловых потоков был выбран универсальный тепломер для исследования процессов средней интенсивности с удельным тепловым потоком 10^10 000 Вт/м2. В экспериментальной установке используется одиночный датчик теплового потока.

Предполагается исследование сушки предварительно упаренных растворов МС на основе ГБ, исходная концентрация сухих веществ которых контролируется посредством высушивания навесок в вакууме до постоянного веса.

Получено 29.12.05

PROSPECTS

OF DRY LOW TEMPERATURE DETERGENT MANUFACTURE ON THE BASE OF NONUTILIZABLE AGRICULTURAL WASTE

I. Yu. Aleksanyan, E. E. Kravtsov,

V. V. Davidyuk, L. Kh.-A. Saipova

The technology that allows receiving highly effective detergent on the basis of the bouillon hydrolyzate is offered in the work. The detergent received from waste products is not inferior to synthetic surface-active substances solutions in its properties, but excels them in many aspects. However transportation and storage of ready detergent is economically inefficient, that makes drying of received detergent up to a ready product (dry detergent) rather perspective. The most perspective is vacuum foam drying of a presteamed solution at volumetric infra-red power supply. To find out optimum modes of drying, a series of experiments to study the kinetics of detergent drying and the influence of major factors on its efficiency on the developed experimental installation is supposed to carry out.