С Матко - Дослідження і обгрунтування закономірностей осідання завислих частинок після оброблення купажу палигорськітом - страница 1

Страницы:
1 

Матко Світлана ВасилівнаММко Svitlana Vasylivna.

Мельник Людмила Миколаївна, Мельник Людмила Николаевна, Melnik Ludmila Mykolaivna.

ДОСЛІДЖЕННЯ І ОБҐРУНТУВАННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ОСІДАННЯ ЗАВИСЛИХ ЧАСТИНОК ПІСЛЯ ОБРОБЛЕННЯ КУПАЖУ ПАЛИГОРСЬКІТОМ

ИССЛЕДОВАНИЕ И АРГУМЕНТИРОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОСЕДАНИЯ   ЗАВИСШИХ   ЧАСТИЦ   ПОСЛЕ   ОБРАБОТКИ КУПАЖУ

ПАЛИГОРСКИТОМ

RESEARCH AND SUBSTANTIATION OF THE CONFORMITIES OF SEDIMENTATION OF HOVERING PARTICLES AFTER PROCESSING OF

MIXING BY PALIGORSCIT

Досліджено процес осідання частинок палигорськіту разом із адсорбованими із купажу високомолекулярними сполуками і встановлено швидкість їх осідання. Визначено вплив технологічних параметрів на швидкість осідання та представлено обґрунтування закономірностей цього процесу.

Ключові слова: осідання, купаж, палигорськіт, швидкість. Исследован процесс оседания частиц пальїгорськіта вместе с адсорбированными с купажа высокомолекулярными соединениями и установлена скорость их оседания. Определено влияние технологических параметров на скорость оседания и представлены закономерности этого процесса.

Ключевые слова: оседание, купаж, палыгорськит, скорость. The process of sedimentation of the paligorscit of particles together with the adsorbed high molecular connections from the mixing is explored and the speed of their sedimentation is set. Influence of technological parameters on the speed of sedimentation is defined and the substantiation of the conformities of this process is presented.

Keywords: sedimentation, mixing, paligorscit, speed. Виробництво соковмісних напоїв, у тому числі і слабоалкогольних, безперервно збільшується. Вони є біохімічно нестійкими системами і при зберіганні можуть втрачати якість і товарний вид. Купажі на основі збродженого яблучного соку (далі купаж), із яких виробляють напої, після взаємодії зі спиртом утворюють помутніння і колоїдно-білкові осади, викликані присутністю або утворенням високомолекулярних сполук (ВМС). Фільтрування не забезпечує стійкості продукту, оскільки в ньому

залишаються компоненти, які при зберіганні викликають вторинні колоїдно-хімічні процеси.

Попередніми дослідженнями встановлено, що для очищення купажів доцільно використовувати палигорськіт [1]. При цьому утворюється суміш, яку слід піддати розділенню. Це можна здійснити у ємкостях-відстійниках. Для їх розробки необхідно мати дані швидкості осідання частинок адсорбенту разом з адсорбованими та коагульованими ВМС.

Будь-яка неоднорідна бінарна система складається із внутрішньої (дисперсної) фази і зовнішньої фази (дисперсійне середовище) і характеризується концентрацією внутрішньої фази і розмірами її частинок [2,

3]. Для кулеподібних частинок - це діаметр. Для частинок неправильної форми швидкість осідання менша, тому розрахункову швидкість осідання таких частинок визначають за формулою:

 

де j - коефіцієнт, що враховує форму частинок (для округлих - 0,77; кутастих - 0,66; довгастих - 0,58).

У випадку стисненого осідання в обмеженому об'ємі при великій концентрації твердої фази частинки дотикаються одна до одної і опір осадженню зростає (в порівнянні з поодинокими частинками). За припущенням автора [4] швидкість цього процесу приймають рівною половині теоретичної швидкості осідання:

 

Для дослідження процесу відстоювання, що відбувається після оброблення купажу палигорськітом, визначення швидкості осідання та встановлення впливу технологічних параметрів на швидкість осідання були сплановані і проведені експерименти за наступною методикою: оброблений протягом 20 хв. палигорськітом фракції 3,0...2,0 мм, масової концентрації 2,0; 3,3; 5,0 % мас. купаж помістили в ємкості висотою 320 мм. Експериментальну частину проводили спочатку при температурі 20±2 °С, а потім суміш купажу і адсорбенту нагрівали до 40, 60, 80 °С. Отримані результати представлені на рис. 1 - 4.


У ємкості із сумішшю, де концентрація палигорськіта складала 5,0 % мас., швидкість осідання частинок була більшою, у порівнянні із вмістом 2,0; 3,3% мас., і самі частинки швидше укруп-нювавлися, що можна пояснити інтенсивнішою коагуляцією через підвище-ний вміст адсорбента.

У ємкості, де концентра-ція палигорськіта була 3,3 % мас. частинки осідають повільніше. Спочатку опуска-т,хв

 

Рис. 1. Залежність висоти осаду від часу осідання

У другому періоді відбуває-
ться нестиснене осідання
частинок                із постійною

швидкістю. Його тривалість визначається висотою відстій­ника і залежить від початкової концентрації суспензії і її концентрації, при якій починає­ться прояв ефекту стисненого осідання.

У точці К2 (рис. 2), якій відповідає певна ступінь згущення суспензії, характер

У початковому періоді осідання частинка рухається з прискоренням, так як рушійна сила процесу (G-A) дорівнює силі опору середовища R, але ця ділянка невелика. В подальшому частинка починає рухатися рівномірно зі швидкістю w0. Потім відбувається об'єднання дрібних частинок у більш крупні. Тривалість першого періоду визначається ступінню дисперсності частинок і відстанями між ними, від цього залежить, як скоро вони можуть об'єднуватися в конгломерати, що будуть осаджуватися з постійною швидкістю. Кінець першого періоду позначений Кі.

350 300 250 200 150 100

50 0

1^мм                        1- початковий

т,хв


2- постійної швидкості

3- стисненого осідання

4- ущільнення осівших

w0 =


dh dt (3)і характеризує початок періоду ущільнення осівши частинок, де відбувається повільне стиснення осівших частинок, ущільнення осаду. У третьому і четвертому періодах збільшується відносна кількість рідкої фази, що рухається в напрямку, протилежному руху твердих частинок за рахунок її витіснення утвореним осадом. Це, також, веде до зменшення швидкості осідання.

0


20


40


60


80


(4)

t = — + Tl,

 

де h - висота освітленого шару;

w0 - швидкість осідання;

т1 - час осідання в першому періоді.

Використовуючи дослідні дані, можна розрахувати поверхню відстійника. Продуктивність відстійного апарату не залежить від його висоти, а залежить від швидкості осідання і вільної поверхні F ). Якщо в результаті осідання протягом т (с) суспензія розділяється на шар освітленої рідини h об'ємом V (

3 2

м /с) і шар осаду, то необхідну поверхню осідання F ( м ) обчислюємо за рівнянням:

F = V / wo (5)

3 3

При продуктивності по купажу 108 дал/год = 0,3-10 м /с F = 0.3 10-3/4.8 -10-6 = 62,5 м2.

Для забезпечення вільної поверхні в 62,5 м рекомендуємо 4 апарати площею 15,625 м2 з діаметром: D = V4 F/ж =44 15,625/3,14 = 4,5 м.

Потім досліджували процес розділення суміші палигорськіт - купаж, нагрітої по черзі до температури 40, 60, 80 °С і визначали швидкість осідання. Отримані експериментальні дані представлені на рис. 4., з якого видно, що при підвищенні температури суспензії від 20 °С до 60 °С швидкість осідання зростає. При подальшому її підвищенні до 80 °С швидкість осідання завислих частинок падає, що пояснюється підвищеним рухом частинок суспензії, який заважає їм об'єднуватися у крупніші і осідати. З підвищенням температури змінюється характер закономірностей осідання, бо змінюється не тільки в'язкість, густина, коефіцієнт дифузії, а й сили електромолекулярної взаємодії між колоїдними частинками і закони коагуляції дрібних частинок у більш крупні [6].

Отримані експериментальні дані можуть бути використані для проектування відстійника.

w, мм/хв 0,23 -

0,19

0,15

0,11

0,07 4

20       40       60       80 t,0c

 

 

 

 

Після оброблення отриманих результатів отримано рівняння регресії (6) за яким можна розрахувати швидкість осідання частинок палигорськіта разом із адсорбованими сполуками залежно від температури оброблення суміші. /o(t)= -81,3-10-3+9,4 -10-3 -t-7,2 10-5 -t2 (6) Висновки. 1. З метою підбору і розрахунку відстійника досліджено процес осідання завислих частинок палигорськіта і адсорбованих ним із купажу ВМС, експериментально визначено швидкість їх осідання завислих частинок та розраховано діаметр відстійного апарата.

2.     Отримано криві осідання і швидкості осідання з розподілом на чотири періоди.

3.     Вивчено та обґрунтовано вплив температури на швидкість осідання частинок адсорбента в купажі, обробленому палигорськітом, встановлено оптимальну температуру осідання (60 °С).

 

ЛІТЕРАТУРА

1.           Использование палыгорскита для обработки купажа на основе
сброженного яблочного сока / С. В. Матко, В. В. Манк, Л. М. Мельник [и др.] //
Производство спирта и ликероводочных изделий. - 2007. - № 1. - С. 19-21.

2.        Демура М. В. Проэктировнаие тонкослойных отстойников / Демура М. В. -К: Будивельнык, 1981. - 205 с.

3.        Процессы и аппараты химической промышленности / [Романков П. Г., Курочкин М. И., Мозжерии Ю. Я. и др.]. - Л.: Химия, 1989. - 560 с.

 

4.                       Черевко О. І. Процеси і апарати харчових виробництв / О. І. Черевко, А. М. Поперечний: [підручник]- Харків: Харк. держ. акад. технол. та орг. харчування, 2002. - 420 с.

5.                       Шобингер У. Фруктовые и овощные соки. Научные основы и технологии / Шобингер У. - СПб: Профессия, 2004. - 640 с.

6.                       Киреев В. А. Краткий курс физической химии / Киреев В. А. [Изд. 5-е стереотипное]. - М.: Химия, 1978. - 624 с.

 

Наукові праці НУХТ. -2010. - № 32. - С. 87-89

Страницы:
1 


Похожие статьи

С Матко - Вивчення процесу змочування палигорськіта изучение процесса смачивания палыгорскита

С Матко - Дослідження і обгрунтування закономірностей осідання завислих частинок після оброблення купажу палигорськітом