Интенсификация процесса мембранного концентрирования молочных сред в аппарате с отводом поляризационного слоя

• Автор: Шушпанников, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Оглавление
Введение и постановка задач исследования
Глава 1 Литературно-патентный обзор
1.1 Ультрафильтрация молочного сырья: особенности процесса, направления применения
1.2 Особенности получения концентрата молочного белка мембранными методами, его органолептические характеристики, состав и использование
в пищевой промышленности
1.3 Классификация мембранных аппаратов. Мембранные аппараты с отводом поляризационного слоя: конструкции и пути интенсификации процесса концентрирования
Выводы по главе
Глава 2 Разработка модели процесса мембранного концентрирования
2.1 Анализ математических моделей, используемых при описании мембранных процессов. Моделирование на основе кибернетического подхода
2.2 Сравнительный анализ моделей, описывающих процесс мембранного концентрирования в аппаратах с отводом поляризационного слоя, разработанных на основе кибернетического подхода
2.3 Описание объекта и методики моделирования
Выводы по главе
Глава 3 Разработка и исследование ультрафильтрационного аппарата с отводом поляризационного слоя
3.1 Разработка ультрафильтрационного аппарата с отводом поляризационного слоя
3.2 Методика проведения экспериментальных исследований
3.3 Определение рациональных конструктивных параметров ультрафильтрационного аппарата

3.4 Определение рациональных режимных параметров ультрафильтрационного аппарата
3.5 Параметрическая идентификация модели
3.5.1 Определение передаточных функций по каналам воздействия исходной концентрации на концентрацию продукта на выходах системы
3.5.2 Определение передаточных функций по каналам воздействия конструктивных параметров на концентрацию задерживаемых веществ в отводимом поляризационном слое
3.5.3 Определение передаточных функций по каналам воздействия режимных параметров на концентрацию задерживаемых веществ в отводимом поляризационном слое
3.5.4 Моделирование динамики изменения физико-химических показателей продукта при изменении параметров процесса
3.5.5 Оценка адекватности математической модели
Выводы по главе
Глава 4 Использование концентрата молочного белка при производстве белкового молока
4.1 Свойства и состав белкового молока
4.2 Разработка технологической схемы производства белкового молока с использованием нового ултрафильтрационного оборудования
Выводы по главе
Основные результаты и выводы работы
Библиография
Приложения

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
Актуальность работы. В настоящее время молочная промышленность испытывает дефицит молочного сырья, это привело к тому, что повышенным спросом стал пользоваться концентрат молочного белка. Он находит всё более активное применение в производстве различной молочной и кисломолочной продукции. В отличие от использования других ингредиентов, концентрат молочного белка поддерживает натуральный вкус молока, обеспечивая требуемые вкусовые качества готового продукта.
Для выделения концентрата молочного белка используют различные методы, среди которых выделяются мембранные, в частности ультрафильтрация. Это обусловлено рядом преимуществ по сравнению с традиционными процессами. Наиболее важным является возможность проведения процесса без воздействия высоких температур, что позволяет сохранить нативную структуру белков молока. Кроме того, положительными сторонами мембранных методов являются низкие энергозатраты и невысокие эксплуатационные расходы.
Перспективной задачей является увеличение производительности и сокращение времени протекания мембранных процессов. Одно из направлений её решения - совершенствование существующих конструкций ультрафильтрационных аппаратов, в частности, с отводом поляризационного слоя. Это позволяет интенсифицировать процесс концентрирования молочных сред, что приводит к повышению качества продукта. В этой связи разработка и исследование мембранного оборудования, обладающего повышенной производительностью, является актуальной научной задачей.
Научной базой в этой области явились работы Дытнерского 10.И., Каграманова Г.Г., Брыка М.Т., Цапюка Е.А., Чагаровского А.П., Фетисова

Итоговую модель объекта можно записать в виде системы (2.1).
Скож(8) - С(8) • ШкожС(8) + РСЭ) • УкожР(8) + Уф • ¥кожУ(8) + ТСв) • Ук„жТ(8), Ск011(8) = С(8) ■ Ш онС(8) + Р(8) - УонР(8) + Уф ■ УконУ(8) + Т(8) • УкоиТ(8), Соп(8) = ОД • УотС(8) + Р(Э) • УопР(8) + Уф) • WoпV(S) + Т(8) • УопТ(8),
О,„(8) = ОД • Уф,(8) + Р(8) ■ Wфp(S) + Уф • Wфv(S) + ОД • >Уфт(8),
(2.1)
где W(S) - передаточная функция апериодического звена второго порядка, причем индекс определяется выходом и входом системы соответственно.
Основным недостатком данной модели является ее узкая направленность. Она способна описывать процесс концентрирования только в конкретном классе аппаратов, предполагающих отвод концентрата продукта из кожуха и конуса [81, 82].
С целью исключения недостатков предыдущей модели автором [99] была предложена модель, структурная схема которой изображена на рисунке 2.2.

О- ч>
^ ^ ^ ч
■ ,;У

Рисунок 2.2 - Структурная схема процесса мембранного концентрирования