Научное обоснование и разработка процесса мембранного разделения кваса с целью увеличения срока биологической стойкости

• Автор: Попов, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 191 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные условные обозначения

Введение

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И

ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ рынка производства кваса

1.2. Характеристика химического и микробиологического составов объекта исследования

1.3 Болезни кваса

1.4 Способы увеличения биологической стойкости кваса

1.5. Процессы мембранного разделения

1.5.1 Мембранная индустрия
1.5.2 Требования, предъявляемые к мембранам
1.5.3 Классификация мембран
1.5.4 Характеристика стойкости мембран
1.5.5 Структура и строение мембран и мембранных фильтров
1.5.5.1 Симметричные мембраны
1.5.5.2 Асимметричные мембраны
1.5.5.3 Керамические, металлические и жидкие мембраны
1.5.6 Мембранные модули
1.5.6.1 Кремниевые мембраны для первапарации
1.5.7 Применение мембранных процессов на предприятиях
1.5.7.1 Осветление яблочного сока
1.5.7.2 Производство томатной пасты
1.5.8 Концентрационная поляризация
1.5.8 Гелевая поляризация
Основные выводы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МЕМБРАН И КВАСА,
КАК ОБЪЕКТА ФИЛЬТРОВАНИЯ
2Л Объекты и методы исследования
2.2 Качество кваса
2.3 Определение физико-химических и органолептических
показателей кваса
2.3.1 Определение общего числа микроорганизмов
2.3.1.1 Камера Горяева
2.3.1.2 Определение общего числа микроорганизмов
при помощи метода мембранной фильтрации
2.3.2 Метод определения спирта
2.3.3 Метод определения кислотности
2.3.4 Метод определения сухих веществ
2.3.5 Метод определения стойкости кваса
2.3.6 Метод определения органолептических показателей
2.3.7 Метод определения двуокиси углерода
2.3.8 Результаты исследования свойств исходного продукта
2.4 Микробиологические исследования кваса
2.4.1 Макроскопический анализ кваса на наличие
в нем микроорганизмов
2.5 Подбор мембран и конфигурации мембранных систем
для проведения процесса разделения кваса
2.5.1 Подбор размеров пор мембран
2.5.2 Выбор схемы проведения процесса
2.5.3 Обоснование выбора материала мембран
Выводы по главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
МЕМБРАННОЙ МИКРОФИЛЬТРАЦИИ КВАСА
ЗЛ Описание экспериментальной установки
3.2 Экспериментальные исследования процесса микрофильтрации кваса
3.2.1 Исследование изменения качественных характеристик кваса
в процессе мембранной фильтрации
3.2.1.1 Исследование физико-химических свойств
3.2.1.2 Исследование микробиологических свойств
3.2.2 Исследование динамики процесса микрофильтрации кваса
3.2.2.1 Исследование изменения селективности
и проницаемости мембран в процессе фильтрации кваса
3.2.2.2 Регенерация мембранных элементов
3.2.2.3 Исследование режимов фильтрования кваса
3.3 Реологические исследования квасной суспензии
3.3.1 Описание объектов и методов исследования
3.3.2 Анализ полученных результатов
3.3.3 Математическое описание реологии квасной суспензии
Выводы по главе
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ СЛОЯ ОСАДКА НА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЧАТОЙ КЕРАМИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ
4.1 Материальный баланс по полидисперсной среде
4.2 Запись дифференциальных уравнений для элементарного объема
4.3 Воздействие сил на частицу
4.4 Влияние параметров процесса фильтрации на производительность
и величину концентрационной поляризации
4.5 Анализ адекватности математической модели
Выводы по главе

1.5.5.3 Керамические, металлические и жидкие мембраны
В последние годы, возрос интерес к мембранам, выполненным из нетрадиционных материалов. Специальный класс микропористых мембран -керамические мембраны - используется в микро- и ультрафильтрации в тех случаях, когда необходима стойкость к растворителю и температуре. Металлические мембраны, особенно из палладия, используются для выделения водорода из газовых смесей. Мембраны с поддержкой жидкости были разработаны для переноса частиц с паромным эффектом (carrier-facilitated transport processes - процессы с облегченным транспортным переносом).
1.5.6 Мембранные модули
1.5.6.1 Кремниевые мембраны для первапорации
Во всех установках мембранной фильтрации, мембраны закреплены в модулях. Эти модули удерживают мембраны в отверстиях с уплотнениями, и обеспечивают их стойкость против разности давлений, необходимой для протекания процесса фильтрации. Исходный раствор одинаково распределяется по всей поверхности мембраны.
Специальные модули, разработанные для мембран с высокой степенью проницаемости, являются важной частью технологии, называемой Pervap SMS (Silica Membrane System), которую предложила компания Sultzer Chemtech [145]. Предложенные керамические мембраны нанесены на внешнюю поверхность керамических трубок, которые установлены внутри трубок кожухотрубного теплообменника (рис. 1.9). Когда поток разделяемого раствора протекает через кольцеобразный проход, образованный мембраной и трубкой теплообменника, вода проходит через мембрану за счет вакуума, создаваемого внутри керамический трубки. Геометрия системы SMS имеет два ключевых преимущества: