Совершенствование процесса фильтрации яблочного сока с образованием сжимаемых осадков методами совмещенного физического и математического моделирования

• Автор: Малышев, Дмитрий Васильевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Теоретические основы процесса фильтрования соков

1.2 Зависимость между удельным сопротивлением осадка

и его пористостью

1.3 Характеристика и классификация соков

1.4 Реология пищевых осадков

1.5 Фильтрующие материалы.

1.6 Применение вспомогательных веществ для осветления соков

1.7 Механизм фильтрования с применением вспомогательных веществ

1.8 Общая характеристика вспомогательных фильтрующих веществ
1.9 Требования, предъявляемые к вспомогательным веществам.
1. Методы использования вспомогательных веществ
1. Типы фильтровальных перегородок при фильтровании
с применением вспомогательных веществ
1. Фильтры, применяемые в консервной промышленности для осветления соков с применением вспомогательных веществ
1. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Соотношение между пористостью сжимаемого осадка
и его удельным сопротивление.
2.2 Зависимость удельного сопротивления осадка от концентрации вспомогательного вещества и примеси
2.3 Математическое моделирование фильтрации через намывной слой вспомогательного вещества.

2.4 Анализ процесса фильтрования с образованием
сжимаемого осадка.
2.5 Алгоритм расчета процесса фильтрования яблочного сока для режима фильтрования Ар
2.6 Обсуждение уравнений сжатия
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ФИЛЬТРАЦИИ ЯБЛОЧНОГО СОКА
3.1 Определение удельного объема осадка при нулевом
перепаде давления
3.2 Определение зависимости степени сжатия осадка яблочного
сока от напряжения сжатия.
3.3 Определение сопротивления фильтровальной перегородки.
3.4 Экспериментальное исследование процесса фильтрования
яблочного сока
3.5 Экспериментальное исследование процесса фильтрации
на модельном фильтре с намывным слоем вспомогательного
вещества.
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ
ФИЛЬТРАЦИИ ЯБЛОЧНОГО СОКА И ЕЕ ВНЕДРЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


IV международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, г. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ /8 - 6/. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованной литературы, приложений. Работа изложена на 6 страницах, содержит рисунков и таблицы. В литературе по производству плодовых и ягодных соков сведения о процессе фильтрования ограничены. В большинстве случаев они сводятся к описанию типов фильтров и фильтрующих материалов. Теоретическое обоснование зачастую основано на использовании формулы Пуазейля /, , , 0, 2, 6/. Вместе с тем вопросы теории фильтрования жидкостей разработаны довольно глубоко /6, 9, -, -, , -, -, , , , , , , -, , , , , -, , 1, 3-7, 8, 2, 0-5, 9, 4/. Осадки, образованные в результате осветления плодовых соков, оказывают заметное влияние на скорость фильтрования. Плодовые соки имеют невысокую вязкость и содержат после осветления около 1 % масс, взвесей. Их фильтрование сопровождается отложением осадка на перегородке. Наиболее мелкие частицы осадка проникают в поры фильтрующей перегородки. Фильтрование соков осуществляют при постоянной скорости и при постоянном перепаде давлений. В первом случае сопротивление фильтрованию, возрастающее за счет накопления осадка, компенсируется повышенным давлением. Это приемлемо в том случае, когда осадок является несжимаемым и обеспечивает создание жесткой структуры фильтрующего слоя, не деформирующейся под влиянием повышающегося давления. При сжимаемом осадке возрастающее давление, с одной стороны, увеличивает скорость движения жидкости, а с другой, вызывает сжатие осадка, которое приводит к уменьшению площади сечения капилляров. Отдельные капилляры при этом закупориваются и производительность фильтра падает. В плодовых соках, образующих сильно сжимаемый осадок, значительное повышение давления вызывает деформацию рыхлых частиц осадка, закупорку пор фильтра и резкое снижение скорости фильтрования. Н/см2 (0,5 атм) и резко падает при дальнейшем роете давления /, /. Для характеристики процесса фильтрования с образованием осадка предложен ряд уравнений. Уравнение Рута учитывает сопротивление фильтрующей перегородки и осадка /5,6/. К + Г0)2=ЛГ(т+т0), (1. К в уравнении (1. МК в уравнении (1. Таким образом уравнение (1. КУ = -~ —, (1. В уравнении (1. Vи продолжительность фильтрования т, а постоянными ? УС7ЧЛГ2-Лг, (1. N-начальное сопротивление фильтрованию, выраженное через объем фильтрата. Автор отмечает, что уравнение (1. А.Н. Плановский, В. М. Рамм и С. F0yJ, (1. Vq - константы фильтрования. Коэффициент b зависит от количества и удельного сопротивления осадка (г0), а также перепада давления (Ар): b = г0 /(2Ар). Коэффициент У0 определяется сопротивлением фильтровальной перегородки (Япср), удельным сопротивлением осадка и его количеством: Vq = /? Наиболее распространенным из приведенных уравнений является уравнение Рута-Кармана (1. Однако это уравнение получено при условии, что осадок является несжимаемым, в то время как осадки, получаемые при фильтровании соков, являются сложными упруговязкими сжимаемыми средами. В процессе фильтрования такие осадки сжимаются неравномерно по высоте слоя, изменяются их структура и свойства. Это характерно как для режима фильтрования при постоянном перепаде давлений Ар - const, так и при постоянной скорости фильтрования W - const. Вблизи фильтровальной перегородки слои осадка сжаты сильнее, чем верхние слои. В связи с этим изменяются по высоте слоя осадка профили давлений, пористости и удельного сопротивления осадка. Предложено уравнение фильтрования //, в котором удельное сопротивление зависит от объемной пористости осадка и скорости сжатия пор. Выведенная им константа Ф, характеризующая подобие фильтрационной способности различных суспензий, связана с константой уравнения (1. К.Ш<'-*>*, (1. Ар - перепад давления при переходе жидкости через фильтрующую среду; д - объем фильтрата с единицы поверхности фильтра; т - время фильтрования. Я - сопротивление перегородки.