Идентификация математической модели ректификационной колонны по данным стендового эксперимента и промышленного внедрения

Через 14 дней хранения изменения физико-химических и органолептических показателей продолжались, сохраняя характер и направленность процессов. Происходило расслоение контрольного образца кумыса, тогда как образцы, содержавшие 0,5% стабилизатора, сохраняли однородную консистенцию.

После 21 дня хранения наблюдалось дальнейшее увеличение титруемой кислотности, вязкости, происходило расслоение всех образцов, хотя сохранялись газирующая и пенящаяся способности.

Через 30 дней хранения характер расслоения образцов изменился: в содержащих 1% и более АА образуется три слоя — появляется небольшой слой мутно-белого плотного осадка. В контрольном образце и в образцах с содержанием 0,1% ЯП и АА, а также 0,5% АА наблюдается два слоя: прозрачный верхний и молочно-белый нижний. Происходит существенное изменение вкуса и запаха изучаемых образцов.

ВЫВОДЫ

1. Наибольшее влияние на качество кумыса оказывает добавление более 1 % яблочного пекти-

на, что ведет к значительным изменениям вкуса и цвета продукта.

2. При введении небольшого количества яблочного пектина и агар-агара (0,1 и 0,5%) тип стабилизатора практически не оказывает влияния на физико-химические и органолептические показатели кумыса.

3. Оптимальная концентрация стабилизатора —

0.5% от массы кумыса.

4. Введение в кумыс стабилизаторов углеводной природы (яблочного пектина и агар-агара) способно повысить лечебные свойства кумыса, так как неусвояемые полисахариды стабилизаторов улучшают деятельность желудочно-кишечного тракта и способствуют выведению токсичных веществ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Инихов Г.С., Брио Н.П. Методы анализа молока и молочных продуктов. — М.: Пищевая пром-сть, 1971. — 423 с.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 19.10.99 г.

664.048.37.001.57

ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ ПО ДАННЫМ СТЕНДОВОГО ЭКСПЕРИМЕНТА И ПРОМЫШЛЕННОГО ВНЕДРЕНИЯ

Е.Д. УМРИХИН, В.Н. МАМИН, Е.Н. КОНСТАНТИНОВ

Кубанский государственный технологический университет

Для обеспечения качества спирта, получаемого при переработке отходов пищевой промышленности, необходимо иметь точные данные о рабочих параметрах ректификационной установки для утилизации. При решении этой задачи широко применяются методы математического моделирования. В настоящей статье приводится идентификация модели ректификационной колонны по данным экспериментальных исследований.

Опыты проводили на стендовой установке по утилизации отходов винодельческой промышленности, смонтированной на Краснодарском пище-комбинате. Установка включает в себя куб-испаритель, снабженный термосифонным кипятильником, ректификационную колонну для получения спирта-сырца с содержанием спирта 30-50% об., соединенную с дефлегматором типа ’’труба в трубе” и конденсатором-холодильником. Колонна имеет 5 ситчатых тарелок провального типа. Получаемый полупродукт накапливается в промежуточной емкости и подается в куб-испаритель второй колонны для получения ректификованного спирта с содержанием спирта 90-96% об. Последняя работает в режиме периодической ректификации, имеет 40 ситчатых тарелок, рефлюксную емкость, снизу испаритель, снабженный термосифонным кипятильником, и сборник готового продукта.

Исследования осуществляли в два этапа. Целью первого было получение продукта с содержанием спирта 7-10% об. Для этого в куб-испаритель

первой колонны загружали дрожжевые осадки в количестве 2-3 м3 с содержанием спирта 0,5— 1,5% об. м нагревали смесь до температуры кипения. Образовавшиеся в кубе-испарителе пары смеси поднимались вверх по колонне, укреплялись и конденсировались в конденсаторе-холодильнике. Процесс проводили до получения необходимого для проведения эксперимента на второй колонне количества конденсата, который накапливали в промежуточной емкости. На втором этапе эксперимента в куб-испаритель второй колонны загружали получившуюся смесь в количестве 500 л с содержанием спирта 4-7% об. и проводили процесс разделения. Работали на бесконечном флег-мовом_ числе при давлении греющего пара 0,3-0,2 кг/см2, показания ротаметра флегмы поддерживали в пределах 25 делений, что соответствовало расходу 50 л/ч, объем рефлюксной емкости составлял 1/2 объема. Производили отбор проб с 20-й, 30-й тарелок колонны, отбор дистиллята с 40-й тарелки и отбор флегмы. Суммарный уровень жидкости на тарелках контролировали по показаниям уровня жидкости в трубке на вакуум-прерывателе. Провели четыре опыта, различающихся составами разделяемой смеси. Составы меняли путем сбрасывания эфироальдегидной фракции в количестве 3-4 л через каждые 1,5-2,5 ч. После сброса эфироальдегидной фракции установку снова выводили на режим в течение 1-1,5 ч. По завершении эксперимента пробы направляли в лабораторию хроматографического анализа.

Результаты анализа использовались для идентификации математической модели ректификационной колонны. В математическое описание этой

I

вокммвваоммд; % об.

модели входят уравнения общего и покомпонентного материальных балансов колонны, уравнения рабочих линий колонны, уравнение фазового равновесия и уравнение для расчета состава пара, уходящего с п-й тарелки. Расчет эффективности действительной тарелки колонны осуществлялся по модели [1], модифицированной с учетом эффектов поверхностного натяжения. Для расчета колонны был использован метод ”от тарелки к тарелке” и принята концепция независимого расчета распределения спирта и микропримесей по высоте колонны. В качестве параметра идентификации разработанной модели было выбрано число единиц переноса в паровой фазе Л^. В основу идентификации разработанной модели было положено уравнение Тестера [2] для расчета числа единиц переноса в газовой фазе. В результате идентификации получено следующее уравнение для расчета Ы0\

= (0,023 + 0,137Г - 0,067^ +

+ 3,144£')8с-1/2,

где Эс —- число Шмидта для газовой смеси;

— высота сливного порога, см;

Р — фактор скорости газа,

/ / / 3\1/2 г

м/с-(кг/м ) ;

Ь' — объемная скорость потока жидкости, м3/[мин-м(ширины тарелки)]. Идентификацию проводили по спирту и примесям: ацетальдегиду и изоамиловому спирту. Сравнение экспериментальных и расчетных данных одного из опытов представлено на рисунке для этанола (а), ацетальдегида (б) и изоамилового

спирта (в) (N— номер тарелки по высоте колонны; л: — содержание спирта, % об.; С — концентрация примеси, мг/л; точки — данные эксперимента). Как видно, сравнение расчетных кривых с опытом дает удовлетворительное согласие.

Уравнение (1) в пределах точности эксперимента можно использовать для расчета эффективности тарелки по модели, предложенной в [1], и для определения рабочих параметров колонны для утилизации. С помощью идентифицированной модели была спроектирована и внедрена на Гиагинском пищекомбинате установка для переработки вторичного сырья с содержанием спирта 2,5-7% об. Установлено, что получение спирта-сырца с содержанием спирта 88-95% об. может обеспечить колонна диаметром 400 мм с 30 ситчатыми тарелками. Результаты промышленной эксплуатации подтвердили работоспособность установки и соответствие качества спирта проектным данным.

ЛИТЕРАТУРА

1. Умрихин Е.Д., Константинов Е.Н. Исследования сопряженного тепломассообмена при ректификации многокомпонентных спиртовых смесей с учетом термических эффектов // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1999. — № 4. — С. 57-61.

2. Gerster J.A., Hill А.В., Hochgraf N.N., Robinson D.G. Efficiencies in Distillation Colmns. Final rep. / Research Committee American Institute of Chemical Engineers. — N.Y., 1958.

Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств

Поступила 29.09.99 г.

663.97.002.3

КАЧЕСТВО СЫРЬЯ НИЗКОНИКОТИННЫХ СОРТОВ ТАБАКА

З.П. БЕЛЯКОВА, И.И. ДЬЯЧКИН, И.Г. КАЛУСТОВА, В.П. РУДОМАХА

Всероссийский научно-исследовательский институт табака, махорки и табачных изделий Абинское опытное поле ВНИИТТИ

Проблемы улучшения качества и снижения токсичности продукции табачной отрасли имеют пер-зостепенное значение в условиях рыночной эконо-

мики. В настоящее время учитываемыми показателями токсичности являются: для табачного сырья

— остаточное количество пестицидов; для табачных изделий — предельно допустимое содержание смолы и никотина в дыме сигарет.

Снижение токсичности дыма табачных изделий до требуемого уровня достигается в основном технологическими приемами.

Качество табачных изделий во многом зависит от качества табачного сырья, используемого для их

« « С.М1/.1

О 200 400 600 с. мг/л