Удосконалення процесу виробництва пектинового концентрату та його апаратурне оформлення: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв

Abstract

Дисертацію присвячено удосконаленню процесів екстракції пектинових речовин, концентрування та очистки пектинових екстрактів з метою створення енергозберігаючого процесу отримання пектинових концентратів та обладнання для їх реалізації. Розроблено математичну модель процесу екстракції пектинових речовин з перемішуванням у вигляді критеріальної залежності, що дозволяє розрахувати коефіцієнт масовіддачі в системі «тверде тіло-рідина». Встановлено раціональні параметри процесу екстракції пектинових речовин із застосуванням запропонованого комбінованого перемішуючого елемента. Досліджено процеси ультрафільтраційного (УФ) концентрування та діафільтраційного (ДФ) очищення пектинових екстрактів з використанням мембран типу ПАН в тупиковому режимі та режимі з вібраційним перемішуванням. Встановлено раціональні параметри процесів УФ- та ДФ-обробки пектинових екстрактів в режимі з вібраційним перемішуванням вихідної сировини. Встановлено фізико-хімічні показники якості кінцевого продукту – пектинового концентрату – за різних параметрів процесу його отримання. Розроблено конструкції обладнання для екстракції пектинових речовин в лабораторних та промислових умовах. Здійснено комплекс заходів щодо впровадження результатів досліджень в практику. Визначено соціальний та економічний ефект одержаних результатів. Диссертация посвящена усовершенствованию процессов экстракции пектиновых веществ, концентрирования и очистки пектиновых экстрактов для производства пектиновых концентратов и оборудования для их реализации. Доведена необходимость исследования процессов экстракции пектиновых веществ, концентрирования и очистки пектиновых экстрактов с целью их усовершенствования, а также разработки и использования модернизированного экстракционного оборудования для получения пектинового концентрата высокого качества. Разработана математическая модель процесса экстракции пектиновых веществ с перемешиванием в виде критериальной зависимости, которая позволяет рассчитать коэффициент массоотдачи в системе «твердое тело-жидкость» для определения интенсивности процесса. Исследован процесс экстракции пектиновых веществ из свежего и сухого свекловичного жома с использованием предложенного комбинированого перемешивающего элемента и установлены его рациональные параметры. Определено влияние установленных параметров на качественные показатели пектиновых веществ в составе полученных пектиновых экстрактов. Предложена математическая модель, в основе которой лежит уравнение регрессии, описывающее процесс ультрафильтрационного концентрирования пектиновых экстрактов с целью получения пектинового концентрата по оптимальным параметрам. Исследован процесс ультрафильтрационного (УФ) концентрирования и диафильтрационной (ДФ) очистки пектиновых экстрактов с использованием мембран типа ПАН в тупиковом режиме и режиме с вибрационным перемешиванием. Доказано, что по скорости фильтрации и селективности по пектиновым веществам ультрафильтрационные мембраны типа ПАН являются перспективными для осуществления ультрафильтрационного концентрирования пектиновых экстрактов. Проанализированы факторы, которые влияют на уровень концентрационной поляризации на поверхности мембран в процессе ультрафильтрационного концентрирования и диафильтрационной очистки пектиновых экстрактов. Установлено влияние вибрационного перемешивания на продуктивность ультрафильтрационных полупроницаемых мембран типа ПАН при баромембранной обработке пектиновых экстрактов. Определено влияние кратности разбавления пектиновых концентратов на продуктивность ультрафильтрационной мембраны ПАН-100 при их очистке в процессе диафильтрации. Доказано, что после использования процесса ДФ-очистки концентрация пектиновых веществ в пектиновых концентратах не изменяется. Установлены рациональные параметры технологических режимов процесса УФ-концентрирования и ДФ-очистки пектиновых экстрактов в режиме с вибрационным перемешиванием исходного сырья. Установлено влияние кратности и числа циклов разбавления пектинового концентрата на производительность мембраны ПАН-100. Установлены физико-химические показатели качества конечного продукта – пектинового концентрата – при разных параметрах процессов его получения. Разработаны конструкции оборудования для экстракции пектиновых веществ в лабораторных и промышленных условиях. Промышленное устройство для экстракции растительного сырья обеспечивает процесс экстракции пектиновых веществ высокой производительности за счет турбулентного перемешивания противотоком технологической среды и участия в процессе всей массы сырья, а также эффективную выгрузку отработанного сырья из аппарата. Определены основные технико-экономические показатели промышленного устройства для экстракции растительного сырья. Подобрано оборудование и разработана технологическая линия для производства пектиновых концентратов с использованием предложенного устройства для экстракции растительного сырья. Осуществлен комплекс мероприятий по внедрению результатов исследований в практику. Определены социальный и экономический эффекты полученных результатов. The dissertation is devoted to the improvement of the processes of extracting pectic substances, concentration and purification of pectic extractions for the production of pectic concentrates and equipment for their realization. Mathematical model of the process of pectic substances with mixing in the form of criterion dependence, which allows us calculate mass transfer coefficient in the system "solid-liquid." Rational parameters of the process of extracting pectic substances from fresh and dry beet pulp with the use of the suggested combined mixing element are determined. The processes of ultrafiltration (UF) concentration and diafiltration (DF) purification of pectic extracts with the use of PAN membranes in a blind mode and vibration mixing mode are investigated. Rational parameters of technological processes of UF-concentration and DF-purification of pectic extracts in a mode of vibration mixing of original stock are determined. Physical-chemical quality indexes of a final product – pectic concentrate – under different parameters of the processes of its reception are determined. Equipment constructions for pectic substances extraction in laboratory and industrial conditions are designed. A set of measures on implementing the results of the research into practice is provided. Social and economic effects of the received results are determined.