Совершенствование спиртовых производств на основе экспериментальных исследований рео- и гидродинамики водно-зерновых суспензий в трубах технологических аппаратов

• Автор: Чеботарь, Анастасия Викторовна
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные условные обозначения

Введение
Глава 1. Системный подход к анализу процесса водно-тепловой и ферментативной обработки зернового материала в технологии производства пищевого этанола

1.1 .Общие положения

1.2.Анализ блока «Среда» применительно к процессу ВТФО ЗС

1.3. Анализ блока «Энергия» применительно к процессу ВТФО ЗС

1 ААнализ блока «Аппарат» применительно к процессу ВТФО ЗС

1.5.Составление алгоритма проведения научных исследований

Глава 2. Литературный обзор по проблеме изучения структурномеханических, физических, реодинамических характеристик воднозерновых суспензий и их движения в трубах

2.1 Физические и структурно-механические характеристики воднозерновых суспензий

2.2. Некоторые подходы по описанию механизма изменения нативного крахмала в процессе ВТФО ЗС
2.3.Влияние плотности на реологические свойства обрабатываемой среды
2.4.Влияние параметра вязкости обрабатываемой среды на ее течение..
2.5.Анализ состояния научных исследований по проблеме движения неньтоновских жидкостей в трубах
2.6.Анализ состояния научных исследований по проблеме движения
суспензий в трубах
Глава 3. Описание экспериментального стенда и методики проведения экспериментов по исследованию реодинамических характеристик
водно-зерновой суспензии
3.1.Изучение механизма трансформации крахмала водно-зерновой суспензии в процессе ВТФО ЗС
3.2.Исследование изменения плотности водно-зерновой суспензии
3.2.1. Методика проведения и результаты эксперимента
3.3.Реологические исследования
3.3.1. Влияние процесса седиментации на результаты исследований
3.3.2. Описание экспериментальной установки
3.3.3. Методика проведения эксперимента
3.3.3.1. Подготовка образцов, проведение и результаты эксперимента
3.3.4. Выводы по данной главе
Глава 4. Описание экспериментального стенда и методики проведения экспериментов по исследованию гидродинамики водно-зерновой
суспензии в трубах
4.1 .Описание экспериментального стенда
4.2.Методика проведения экспериментов
4.2.1. Методика проведения экспериментов первой серии опытов на однородной системе
4.2.2. Методика проведения экспериментов второй серии опытов на неоднородной системе (вода - измельченное зерно)
4.3.Проведение и результаты экспериментальных исследований по изучению гидродинамики потоков в трубопроводе
4.3.1. Проведение и результаты исследования гидродинамики течения ньютоновской жидкости (воды)
4.3.2. Проведение и результаты исследования гидродинамики течения неньютоновской жидкости (измельченное зерно ячменя - вода)
4.4.Выводы по данной главе
Основные результаты работы
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ В - безразмерный коэффициент, в уравнениях для расчета эффективной вязкости;
С - концентрация твердой фазы (зерна) в воде, кг/кг;
Б - длина, м;
Р - давление, Па;
0 - объемный расход, м3/с;
Яен- критерий Рейнольдса для неньютоновских жидкостей; с - дозировка ферментного препарата, Ед/гр. крахмала;
(і - диаметр, м;
1 - температура, °С;
у - скорость сдвига, с'1; р - плотность вещества, кг/м3; т - время, с;
X, - коэффициент трения;
Рэфф. ~ коэффициент эффективной вязкости, Паю.
Индексы
ж - жидкость; зер - зерно; н - неньютоновский; с — суспензия; т - твердая фаза; тр - труба.
Сокращения ВТО - водно-тепловая обработка;
ВТФО ЗС - водно-тепловая, ферментативная обработка зернового сырья;
ГМ - гидромодуль водно-зерновой суспензии;
КСИБА - кожухотрубный струйно-инжекционный бродильный аппарат;
ФП - ферментные препараты;

мнению Лепешкина, следует говорить не о температуре клейстеризации, а о времени, которое необходимо, чтобы, при некоторой определенной температуре, вызвать определенную фазу клейстеризации [117].
Мейер следующим образом представляет процесс клейстеризации крахмала. При определенной температуре зерна крахмала начинают набухать, увеличиваясь в объеме. Степень набухания, как известно, зависит от температуры. Неразветвленные молекулы амилозы, а также низкомолекулярная фракция амилопектина диффундируют из набухших крахмальных зерен, а основная фракция амилопектина образует трехмерные сетки. В результате этого процесса осмотическое давление внутри зерна заметно уменьшается, и набухшие зерна сжимаются. При набухании крахмала в ограниченном количестве воды оболочки зерен соприкасаются и склеиваются (образуется клейстер) и разделение их невозможно без соответствующего разрыва. Мейер полагает, что образование крахмального клейстера не связано с электрохимическим характером компонентов крахмала, а также не зависит от содержания в них фосфора. Макроскопический эффект сцепления он объясняет также тем, что в некоторые зерна крахмала проникают и другие оболочки, благодаря чему происходит запутывание частиц и образование прочной структурированной системы [117].
Кюнтцель и Донер полагают, что при клейстеризации крахмала происходит плавление кристаллической части структуры роста, которое сопровождается деформированием молекул. Это предположение авторы объясняют также тем, что проведенные ими ультрамикроскопические исследования показали, что набухание при клейстеризации вызывает помутнение зерен без заметного изменения объема. Это явление, по предположению авторов, соответствует началу процесса плавления кристаллитов крахмального зерна, происходящего при температуре клейстеризации. Они считают, что при нагревании нитевидные молекулы