Научно-технические аспекты совершенствования процесса баромембранного разделения жидких высокомолекулярных полидисперсных систем

• Автор: Бабенышев, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 384 с. : ил.

1.1. ЖВПС мясокомбинатов, молочных и маслоэкстракционных заводов

1.2. Влияние белковых компонентов ЖВПС на проницаемость и селективность полимерных мембран.

1.3.Баромембранное разделение ЖВПС.

ГЛАВА2. МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Общая схема проведения исследований.

2.2. Экспериментальные установки и специальные приборы

2.3. Методика и вспомогательное оборудование для исследования структурных характеристик полупроницаемых мембран
2.4. Методика и вспомогательное оборудование для исследования влияния основных параметров процесса баромембранного разделения ЖВПС на проницаемость и селективность мембран

2.5. Методика определения эффективности баромембранного разделения ЖВПС

2.6. Математическое планирование экспериментов и обработка полученных результатов исследований

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В

СИСТЕМЕ ЧАСТИЦЫ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ МЕМБРАНА.
3.1. Классификация жидких высокомолекулярных полидисперсных систем ЖВПС
3.2. Микроструктура полупроницаемых мембран.
3.3. Микроструктура отложений на мембранной поверхности.
3.4. Снижение гидродинамического сопротивления потока
3.5. Расчет давления в канале баромембранного аппарата
3.6. Расчет радиальной скорости частицы дисперсной фазы.
3.7. Математическое моделирование процесса баромембранного разделения белкового раствора.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА БАРОМЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ЖВПС,.
4.1 .Исследование баромембранного разделения белкового раствора
4.2. Исследование процесса баромембранного разделения подсыр
ной сыворотки.
4.3 Исследование процесса баромембранного разделения неочищенного подсолнечного масла
4.4. Обработка и анализ результатов экспериментальных исследований процесса баромембранного разделения ЖВПС
ГЛАВА 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АППАРАТУРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И КОНСТРУКЦИЙ БАРОМЕМБРАННЫХ АППАРАТОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ ЖВПС.
5.1 .Технологическая схема производства концентрата сывороточных белков
5.2. Технологическая схема очистки прессового подсолнечного масла.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Основная трудность широкого внедрения таких систем в пищевое производство заключается в высокой энергоемкости и сложности традиционно применяемых процессов разделения ЖПВС, а также утилизации их различных компонентов, которые формируются в результате переработки сырья животного и растительного происхождения. Необходимость сохранения нативных свойств белковых частиц дисперсной фазы существенно ограничивают перечень возможных методов очистки и регенерации, практически оставляя только системы на основе использования мембранной технологии. ЖВПС уже достаточно широко применяют метод баромембранного разделения ,,1,4, при котором селективность фильтрующей перегородки в основном зависит от разности размеров ее пор и частиц дисперсной фазы. Есть основания полагать, что баромембранное разделение например белковых растворов позволяет производить фракционирование высокомолекулярных компонентов в диапазоне температур, исключающих их необратимые термические превращения ,,,,. Кроме того это еще и относительно малоэнергоемкий процесс, уровень затрат которого определяется расходом энергии на создание избыточного давления и на циркуляцию обрабатываемой жидкости по замкнутому контуру ,,5,9. Очевидно, что применение баромембранного разделения для регенерации технологических жидкостей в пищевой промышленности возможно и целесообразно. Это обусловлено тем, что этот процесс допускает получение как дисперсионной среды, так и дисперсной фазы с сохраненными в практически неизменном виде свойствами. Дисперсионная среда пермеат очищенная от белковых и микробиологических загрязнений, может использоваться как базовая основа 9 для приготовления исходных технологических жидкостей. Дисперсная фаза, т. Как показали исследования ,,5 баромембранное разделение весьма перспективно для переработки таких ЖПВС, как биологически активные клеточные суспензии, молочная сыворотка, сыворотка крови и т. Эти особенности мембранного процесса в полной мере способствуют созданию замкнутых технологических производств, обеспечивающие комплексную переработку сырья животного и растительного происхождения. Вместе с этим, необходимо отметить, что многочисленные исследования мембранного процесса разделения 5,4,6,7,3,4,6, в том числе и белковых растворов, в большинстве своем указывают на относительно низкую его эффективность. В то же время единое мнение относительно механизма формирования этого слоя, а, следовательно, и способа эффективного воздействия на него с целью повышения проницаемости мембраны в настоящее время пока не выработано. В некоторых работах ,1,6 вполне убедительно доказывается, что снижение проницаемости полупроницаемой мембраны происходит изза обратимой адсорбции высокомолекулярных компонентов раствора на ее поверхности, внутри пор или механической их закупоркой такими же макромолекулами. Другие исследователи ,,1 полагают, что явление концентрационной поляризации, например при ультрафильтрации белковых растворов, обуславливается формированием гелеобразных загрязнений на поверхности мембраны, затрудняющих транспорт пермеата. Основная причина отсутствия единого мнения о механизме формирования слоя отложений на мембране заключается в высокой сложности процессов протекающих на молекулярном уровне в примембранной зоне аппарата ,8. Проблемы, возникающие изза загрязнения мембран ,,2,3, в полной мере начали осознаваться сравнительно недавно, после накопления достаточного объема практических данных 3,,0,4,2,3 по эксплуатации промышленных баромембранных установок. Сейчас уже вполне ясно, что срок службы мембран в первую очередь определяется тем, насколько правильно проведена обработка раствора перед подачей его в аппарат для разделения и насколько эффективна конструкция аппарата, а так же в какой мере условия эксплуатации его способствуют снижению скорости загрязнения мембран. В оптимальных режимах полимерные мембраны могут работать несколько лет без существенного ухудшения своих эксплуатационных характеристик. Однако при недостаточно предварительно очищенном растворе, например, обратноосмотическая мембрана может выйти из строя в течение нескольких дней и даже часов.