Разработка технологии концентрирования растворов студнеобразующих веществ вымораживанием

• Автор: Урманов, Денис Маратович
• Шифр специальности: 05.18.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 184 с. : ил

1.1. Характеристика природных студнеобразователей.

1.2. Общее представление о студнеобразован и и и структуре водных студней биополимеров.

1.3. Обзор существующих способов концентрирования растворов вымораживанием.

1.4. Особенности концентрирования растворов студнеобразующих

веществ

Глава 2. Материалы, постановка эксперимента и методы исследований

2.1. Цель и задачи исследований.

2.2. Объекты исследования.

2.3. Общая схема исследований

2.4. Методики определения структурномеханических свойств растворов

студн еобразую ци х ве ществ.

2.4.1. Методика определения прочности студней
2.4.2. Методика определения вязкости растворов.
2.4.3. Методика определения температуры плавления студней.
2.4.4. Методика определения температуры застудневания растворов.
2.4.5. Методика определения крмоскопической температуры растворов
2.5. Методики определения теплофизических свойств растворов студнеобразующих веществ
2.5.1. Методика определения теплоемкости растворов.
2.5.2. Методика определения теплопроводности растворов.
2.5.3. Методика определения плотности растворов
2.5.4. Методика определения температуропроводности растворов.
2.6. Методика определения погрешности измерений.
Глава 3. Экспериментальные исследования.
3.1. Исследование свойств растворов студнеобразующих веществ
3.1.1. Исследование структурномеханических свойств растворов студнеобразующих веществ.
3.1.1.1. Определение прочности студней.
3.1.1.2. Определение вязкости растворов
3.1.1.3. Определение температуры плавления студией.
3.1.1.4. Определение температуры застудневания растворов.
3.1.2. Исследование теплофизических свойств растворов
студнеобразующи х ве ществ.
3.1.2.1. Определение теплоемкости растворов.
3.1.2.2. Определение теплопроводности растворов.
3.1.2.3. Определение плотности растворов
3.1.2.4. Определение температуропроводности растворов.
3.2. Исследование процессов замораживания студней желирующих
веществ
3.2.1. Определение криоскопических температур исследуемых студней.
3.2.2. Замораживание студней в морозильной камере
3.2.3. Замораживание студней на барабанном кристаллизаторе
3.3. Исследование процессов разделения кристаллов льда и частиц студнеобразующего вещества.
3.3.1. Разделение в слое жидкости
3.3.2. Разделение путем механического воздействия.
3.4. Исследование структурномеханических свойств растворов студнеобразующих веществ полученных но технологии концентрирования
вымораживанием.
Глава 4. Математическое моделирование процессов охлаждения и замораживания студней биополимеров
4.1. Моделирование процессов охлаждения студней
4.2. Моделирование процессов замораживания студней
4.3. Моделирование теплофизических свойств исследуемых растворов
Глава 5. Практическая реализация технологии концентрирования растворов студнеобразующих веществ вымораживанием
5.1. Основные этапы реализации технологии концентрирования растворов студнеобразующих веществ вымораживанием
5.2. Апробация разработанной технологии концентрирования вымораживанием на производстве
5.3. Сопоставление энергетических затрат на концентрирование раствора ихтиожелатина выпариванием и по разработанной технологии концентрирования
вымораживанием.
Выводы.
Список использованной литературы


Взаимодействие боковых функциональных групп данного вещества с разнообразными химическими реагентами, сопровождаются его химической модификацией, приводят к изменению гидрофильногидрофобного баланса, смещению изоэлектрической и изоионной точек, влияет на химические свойства белковых молекул. При охлаждении растворов студнеобразующих вещества имеет место очень интересное явление гелеобразование. Именно способность биополимеров образовывать студии и обуславливает их широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. Поскольку при замораживании и разделении данных растворов приходится иметь дело в основном со студнеобразными структурами, что требует понимания природы и особенностей их строения. Природа и строение студней полимеров, в частности, желатины, как типичного представителя биополимеров, исследуется уже в течение достаточно длительного времени. И к настоящему времени однозначно установлено, что это не менее, чем двух компонентная система, имеющая пространственный каркас из макромолекул или их ассоциатов, способная к обратимым деформациям, и неспособная к вязкому течению, характерному для растворов полимеров. Сегодня наиболее распространенной гипотезой о строении студня желатины является предположение о его сетчатом строении. Студни представляются пространственноструктурированными растворами полимеров, основные особенности которых заключаются в их неспособности к течению и растворению, что обусловлено наличием в студнях достаточно прочной сетки макромолекул. Предполагается, что пространственная сетка студней может быть организована различного рода связями ковалентными, ионными, водородными, дипольными, гидрофобными и другими межмолекулярными взаимодействиями. Природа связей, образующих пространственную сетку, в значительной мере определяет свойства студней, в частности возможность их перехода в вязкие растворы полимеров при нагреве. Несмотря на большое число работ 5, , , 6, 6, 2, посвященных кинетике студне образования фазовому состоянию, плавлению, набуханию, механическим свойствам студней и т. Ранние работы по исследованию строения студней желатины относятся к началу прошлого столетия, хотя изучение студнеобразования началось значительно раньше. Харди в году в результате микроскопических наблюдений обнаружил в студне наличие скелета в форме открытой ячеистой структуры. Выводам работы 9 в году были противопоставлены данные ультрамикроскопических исследований , 4, 3, 5, на основании которых была предложена теория сетчатого строения студней. Зигмонди был сделан вывод, что студнеобразование является процессом сцепления диспергированных частиц 1 . Значительно позднее, Зубов в году делает предположение о возможности объединения двух рассмотренных теорий. По его мнению, промежутки между сцепленными частицами, можно рассматривать, как ячейки, в которых распределен растворитель и низкомолекулярная фракция студнеобразующего вещества. Дальнейшее развитие взглядов на механизм студнеобразования тесным образом связано с возникновением в период х годов учения о коллоидной химии растворов высокомолекулярных соединений. Коллоидные растворы распадаются на две группы, а именно на группы лиофобных коллоидов и на группу лиофильных коллоидов. Поскольку растворы полимеров, подобно лиофобным коллоидам, содержат большие частицы, то развитые наукой представления о лиофобных коллоидах автоматически переносились на растворы полимеров. Другой группой коллоидных систем являются гидрофильные коллоиды. Долгое время процесс застудневания рассматривался о точки зрения свойств гидрофильных коллоидов , , , . С.М. Липатов первый выступил против сольватной теории , , основываясь на работах, в которых было показано, что представление о размытых сольватных слоях значительной толщины, ориентированных на поверхности лиофильной частицы, не соответствует действительности. При этом он выдвинул свою гипотезу о процессе образования студней. Сущность ее заключается в том, что переход раствора в состояние студня рассматривается, как явление ориентации лиофильных частиц, т.