Разработка и исследование ультрафильтрационного аппарата с отводом примембранного пограничного слоя

• Автор: Тимофеев, Антон Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Введение и постановка задач исследования.

Глава 1 Литературнопатентный обзор

1.1 Мембранная технология основные процессы и область их

применения.

1.2 Мембранные аппараты современное состояние и перспективы

1.3 Физикохимические и органолептические характеристики молочной

сыворотки как объекта мембранного концентрирования

1.4 Современные направления переработки молочной сыворотки

Выводы по главе 1.

Глава 2 Моделирование процесса мембранного концентрирования.

2.1 Подходы к моделированию мембранных процессов.

2.2 Описание объекта и методики моделирования
Выводы по главе 2.
Глава 3 Разработка и исследование мембранного аппарата с отводом примембранного пограничного слоя
3.1 Разработка мембранного аппарата с отводом примембранного
пограничного слоя.
3.2 Описание экспериментального стенда.
3.3 Методика проведения экспериментальных исследований.
3.4 Определение рациональных технологических параметров процесса
концентрирования
3.5 Определение рациональных конструктивных параметров мембранного
аппарата
3.6 Параметрическая идентификация модели.
3.6.1 Определение передаточных функций по каналам воздействия исходной концентрации на концентрацию растворов на выходе системы.
3.6.2 Определение передаточных функций по каналам воздействия расположение конусной части штока относительно отверстий на концентрацию отводимого примембранного пограничного слоя
3.6.3 Определение передаточных функций по каналам воздействия удельной площади отверстий корпуса на концентрацию отводимого примембранного пограничного слоя
3.6.4 Определение передаточных функций по каналам воздействия длины конусной части полого штока на концентрацию отводимого примембранного пограничного слоя
3.6.5 Оценка адекватности математической модели
Выводы по главе 3.
Глава 4 Приминение мембранных методов при производстве напитков из сыворотки.
4.1. Применение сухих молочных компонентов при производстве продуктов функционального питания.
4.2. Разработка технологической схемы производства быстрорастворимого
гранулированного киселя с добавлением молочной сыворотки
4.3 Примеры рецептур напитков с использованием сухих сывороточных ингредиентов
Выводы по главе 4.
Основные результаты и выводы работы.
Библиография


Мировая статистика свидетельствует, что в конечный продукт преобразуется только 7 исходного сырья, а на разных стадиях производства и потребления примерно переходит в отходы, которые сами могут быть ценным сырьем, и переработка их может быть в несколько раз рентабельнее, чем исходного сырья. Но только при условии получения конкурентоспособных высококачественных продуктов и реализации при этом экологически безопасных технологий . В соответствии с этим на сегодняшний момент можно сделать вывод, что необходимо создание экономически малозатратных, экологически безопасных и технологически обоснованных процессов переработки материалов, и получения отходов на их базе необходимых и полезных продуктов для общества. Поэтому мембранные и комбинированные процессы обработки веществ и материалов следует отнести к одной из самых передовых технологий . Анализ результатов фундаментальных исследований показал, что без использования мембранной науки и мембранных процессов разделения реализация многих критических технологий требует больших материальных и временных затрат. Следует особо отметить серьезные возможности мембранных процессов в технологическом обновлении отечественной промышленности, особенно актуальном в период преодоления последствий кризисных явлений постперестроечного периода. Баромембранные процессы среди мембранных методов наиболее востребованны, в них перенос вещества через мембрану происходит под действием разности давлений , , 1. К этим процессам, прежде всего, входят обратный осмос И. Манегольд, г. И.Бехгольд, г Классификация баромембранных процессов разделения и их положение по отношению к обычной фильтрации приведены на рис. Разность давлений, атм. Размер частиц, мкм. Рис. Микрофильтрацию применяют для отделения растворителя от коллоидных или взвешенных микрочастиц, размер которых составляет 0,1 мкм. Рабочее давление 0,0,1 МПа. Ультрафильтрация процесс мембранного разделения растворов высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений размер частиц 0,, мкм давление 0,,0 МПа, а также их фракционирования и концентрирования. Используется, когда молекулярная масса растворенных компонентов намного больше растворителя например, выделение альбумина и других белков из плазмы крови. Обратный осмос баромембранное разделение истинных растворов размер частиц 0,0,1 мкм давление 3,0 МПа. Широко используется для обессоливания растворов и получения особо чистой воды. Метод в промышленности стал применяться после г. С.Соурираджан получили асимметричные ацетилцеллюлозные мембраны, состоящие из тонкого и плотного селективного слоя с малыми порами и подложки с большими порами , . Поскольку фактической толщиной такой мембраны является толщина селективного слоя, величина потока через такую анизотропную мембрану значительно больше, чем через однородную изотропную мембрану. Как и всем мембранным методам, обратному осмосу и ультрафильтрации свойственно явление концентрационной поляризации, которое заключается в увеличении концентрации задерживаемого вещества у поверхности мембраны вследствие преимущественного переноса растворителя через мембрану. Сравнительно недавно арсенал баромембранных методов пополнила промежуточная между ультрафильтрацией и обратным осмосом нанофильтрация размер удерживаемых частиц порядка 1 нм давление 0, МПа . Нанофильтрационные мембраны, появившиеся в конце XX в. Авторами предложена классификация мембранных аппаратов с точки зрения явления концентрационной поляризации, которая отражает современное состояние мембранной техники. В процессе разделения у поверхности мембраны накапливается задерживаемый мембраной растворенный компонент, и его концентрация постоянно возрастает. Образование гелевого слоя может произойти при определенных условиях, его сопротивление ограничивает транспорт растворителя. Явление концентрационной поляризации особенно сильно проявляется при ультрафильтрации, хоть оно и характерно в большей или меньшей степени для всех мембранных процессов разделения , 3. С учетом современных данных предложенная классификация постоянно модернизируется.