УДК 66.011.669.015.

 

ТЕРМОДИФФУЗИОННЫЙ МЕТОД ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ВЫСОКОЙ ВЯЗКОСТИ

 

Жайлаубаев Ж.Д., Жайлаубаева Ш.Д.

 

ДГП «Исследовательский центр мясной и молочной промышленности»  РГП «НПЦ перерабатывающей и пищевой промышленности»

 

      В ряде работ установлено, что термодиффузией можно извлечь из продуктов высокой вязкости такие фракции, которые не могут быть получены другими способами новых, на сравнению с исходным продуктом, свойств, вязкости, низкая температура застывания, низкие окисляемость и испаряемость /1-3/.

      В связи с этим возникает разделение экстрактивных веществ из многокомпонентой смеси жировой эмульсии проблемы разработки технологического процесса выделения продуктов с указанием свойствам.

      Осуществление технологического процесса требует создания теоретических основ расчета оборудования, необходимого для фракционирования продуктов высокой вязкости представляющей многокомпонентной  смеси из которых структура и физические свойства неизвестны. Поэтому использование теории разделения в термодиффузионных процессах бинарные смеси многокомпонентные  смеси может быть модифицирована, если качестве характеристики процесса разделения использовать не изменение концентрации компонентов, а изменение такой его интегральной характеристики, как показатель преломления, обладающей тем достоинством, что по ней можно судить о величине индекса вязкости. Так, например, зависимость от показателя преломления для фракций, получаемых из многокомпонентной смеси высокой вязкости, может быть выражена:

 

                                  

 

     Заметим, что получение подсолнечного масел с высоким индексом вязкости важно для ряда технологических приложений.

     Таким образом, задача сводится к получению уравнения переноса в термодиффузионном процессе, предназначенной для фракционирования жировой эмульсии и решению его для определенного типа термодиффузионной аппаратуры. Основное базируется на том экспериментальном факте, что при термодиффузии продукты высокой вязкости происходит четкое разделение. Это дает основание допустить, что сырье жировой эмульсии состоит из множества компонентов, представляющей сложную смесь индивидуальных веществ. Так как удельная молекулярная обладает свойством аддитивности, то для  каждой из указанных фракций можно получить следующие выражения для суммарной удельной рефракции:

 

                                                      

 

Где - - соответственно показатели преломления и плотности для фракций    - показатели преломления и плотности k1 и k2    индивидуальных веществ, образующих эти фракции,     - массовые доли каждого из компонентов.

      Молекулярная рефракция для разделяемого многокомпонентного смеси высокой вязкости может быть по аналогии выражена соотношением

                                                                                    (1)

где   С1, С2 - концентрация из этого равенства, принимая во внимание малые различия между   р, рn, pH, т.е. полагая     и учитывая, что       получим

                              т                                                (2) 

    Учитывая, как это видно из /2/ линейный характер зависимости показателя преломления от концентрации, для него можно записать закон сохранения  в виде

                                                                                                                  (3)    

 где  – поток показателя преломления, связанный с массовым потоком соотношением

                                                                                                           (4)

Как известно, массовый поток при отсутствии конвекции

                                                                                (5)

Используя /2/, /4/, /5/получим

                   (6)

 

При относительно малых сдвигах показатели преломления, что имеет место в действительности. Множитель при втором слагаемом в /6/ сохраняет приблизительно постоянное значение а и последнее соотношение может быть представлено в виде

                                                                                                   (7)

Индекс х обозначает, что /7/ описывает поток в горизонтальном направлении. Массовый поток в вертикальном направлении                                                          

                                                         

Откуда с учетом (2) и (4)

                                                                                                   (8)

Из уравнений /3/, /7/, /8/ при выходе уравнения переноса /4/, то перенос компонента будет выражаться формулой

                                                                                            (9)

Учитывая, что в стационарном состоянии ,  где   - показатель преломления в отбираемом продукте из 9 получим  

                                                                                               (10)

Формула /9/, /10/ могут сложить для расчета термодиффузионной аппаратуры, предназначенной для фракционирования жировой эмульсии, если известны величины Н и К, имеющие следующий вид:

                    ,                              (11)

Как видно из /11 / вычисление Н и К по физическим характеристикам и геометрическим размерам аппаратуры, а значение величин а, α и D неизвестны. Определение Н и К возможно на основе экспериментов, при проведении которых было установлено, что при рабочем состоянии термодиффузионной    0,55 эти коэффициенты имеют довольно сильную температурную зависимость, выражаемую эмпирическими соотношениями

                      ,                  (12)

Наиболее выгодно проводить в аппаратура где ее оптимизации может энергетически равноценной если высота колонны является линейной функцией продольной координаты.

     В итоге расчетные формулы принимают вид для высоты аппарата

                                                  ,                                                     (13)

     Для периметра рабочего   объема

                                                          ,                                                          (14)

 

 

   Тепловые удельные затраты вычисляются по формуле.

                                                                                        (15)

   На основе формул /12/-/15/ проведены расчеты, целью которых являлось выяснение технико-экономической целесообразности реализации процесса высокоиндексных масел термодиффузионным методом. Наличие результатов этих расчетов позволил заключить, что затраты тепла на переработку  многокомпонентных продуктов высокой вязкости термодиффузионным методом для повышения индекса вязкости от 85 до 120 единиц составляет примерно , что при использовании в качестве источника тепла пара от соответствует сниженным затратам, если термодиффузионная установка будет использована в технологической схеме перерабатывающих предприятиях химической, пищевой промышленности как теплообменник.

Обозначения

    - соответственно плотность, коэффициент динамической вязкости, коэффициент диффузии, термодиффузионная постоянная и коэффициент объемного расширения разделяемого продукта,      - производительность аппарата;   - разность температур, - средняя температура в рабочем, - величина рабочего, n- показатель преломления, - коэффициент теплопроводности. Индексы: 0- исходное значение,  е- текущее значение в концентрирующей части аппарата, ек- значение на выходе из аппарата.

 

ЛИТЕРАТУРА

1.     Лыков А.В.Сушка в химической промышленности - М, Химия, 1970.-178 с.

2.     Гинзубрг А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов-М., Пищевая промышленность 280 с.

3.     Романков П.Г. Гидромеханические процессы химической технологии.- Л., Химия. 1982.-с.288.

Секция: Механика

Просим Вас выслать подтверждение о получении тезиса и публикации его в сборнике тезисов.

Наш адрес: Казахстан, индекс 071410 г.Семей, ул. Байтурсынова 29,

тел.  8 7222  34-26-15; 34-49-01, E-mail: nikimmp@mail.ru

Дочернее государственное предприятие «Исследовательский центр мясной и молочной промышленности» РГП «Научный производственный центр перерабатывающей и пищевой промышленности»

 

Счет на оплату тезиса  и сборник опубликованных тезисов докладов просим выслать по адресу: Казахстан, индекс 071410

 г.Семей, ул. Байтурсынова 29, тел.  8 7222  34-26-15; 34-49-01,

 E-mail: nikimmp@mail.ru  ДГП «ИЦММП» РГП «НПЦ ППП»

Оплату за публикацию гарантируем.

Заранее благодарю за сотрудничество.

Директор ДГП «ИЦММП» РГП «НПЦ ППП» Жайлаубаев Ж.Д.