Введение к работе
,, Актуальность работы: В настоящее время большое внимание уде-дяется разработке новых и усовершенствованию существующих технологий и оборудования для получения продукции из растительного сырья, которая затем используется в медицине, фармакологии, сельском хозяйстве, парфюмерно-косметической, пищевой и других отраслях промышленности. Особое значение имеет использование древесной зелени (ДЗ) хвойных Пород для Восточно-Сибирского региона Российской Федерации, т.к. здесь сосредоточено 85% лесопокрытой площади.
Комплексная технология переработки ДЗ включает в себя экстрагирование с последующим концентрированием полученных растворов. При этом одним из основных продуктов является хвойный лечебный экстракт (ХЛЭ), в составе которого содержится комплекс биологически активных веществ (БАВ), обладающих специфическими свойствами: термолабильностью, т.е. нестойкостью к действию высоких температур; недолговечностью, обусловленной потерей качества продукта при длительном времени переработки. Перечисленные свойства необходимо учитывать при аппаратурном оформлении этих процессов.
Для концентрирования жидкостей, содержащих БАВ, перспективным становится применение роторных пленочных аппаратов (РПА), в которых испарение происходит не из общего объема, а из тонкого слоя жидкости, что значительно ускоряет процесс и позволяет сократить время контакта среды с теплообменной поверхностью.
Однако, сущест"ующие на сегодня РПА имеют некоторые недостатки: малую поверхность испарения, низкий коэффициент использования рабочего объема аппарата. Кроме этого, ^ отсутствует единая методика расчетов, поэтому для применения их в производстве требуется проведение дополнительных экспериментальных исследований.
Таким образом, актуальной проблемой является создание новых роторно-вакуумных пленочных испарителей (РВГШ), в которых процесс концентрирования протекает в высокоинтенсивных режимах при низкой температуре, сохраняя БАВ в нативном состоянии. При этом увеличение производительности происходит не простым наращиванием габаритов, а осуществляется совершенствованием конструкции. Изучение гидродинамики и тепло-массообмена в этих аппаратах проводится путем создания математических моделей процесса с помощью средств
- % -
вычислительной техники, позволяющих прогнозировать оптимальные режимы переработки жидкостей с учетом их свойств, и последующей экспериментальной проверкой на опытных или полупромышленных образцах.
Цель и основные задачи. Разработка и исследование РЕШИ с развитой поверхностью пденкообразования, позволяющего интенсифицировать процесс концентрирования в технологиях переработки хвойных экстрактов на примере ХЛЭ.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие основные задачи:
1) построение математической модели, учитывающей конструкти-
, вные особенности и условия эксплуатации разработанного аппарата;
2) изучение зависимости физико-химических и теплофизических
характеристик хвойного лечебного экстракта от температуры и кон
центрации;
, 3) оптимизация процесса концентрирования в РВПИ;
4) выдача рекомендаций для проектирования аналогичных аппаратов .
Научная новизна. Впервые разработана и исследована новая конструкция роторно-вакуумного пленочного испарителя для интенсификации концентрирования жидкостей, содержащих БАВ.
Построена математическая модель, на основе которой составлена Олок-cxewa алгоритма расчета аппарата, позволяющая оптимизировать процесс.
; Определены зависимости основных физико-химических и теплофизических характеристик ХЛЭ от температуры и концентрации.
Результаты исследований защищены авторским свидетельством на изобретение.
Практическая ценность. На основании проведенных исследований и построенной математической модели был разработан и изготовлен опытный образец РВПИ, который может найти применение в фармацевтической, пищевой, микробиологической промышленности и других отраслях биотекнологии для концентрирования жидкостей с сохранением БАВ в кагивном состоянии.
Установлены- зависимости физико-химических и теплофизических характеристик ХЛЭ. Сни использованы для расчетов по оптимизации режима работы РВПИ.
Математическая модель позволяет проектировать аппараты аналогичного типа.
-^?- Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на-яаучной конференции преподавателей, научных работников и аспирантов с участием специалистов проектных и производственных организаций Восточно-Сибирского государственного технологического университета (Улан-Удэ, 1992 - 1996 гг.), при ежегодной аттестации на ученом совете факультета "Переработка природных соединений" Красноярской Государственной технологической академии (Красноярск, 1992-1995 гг.), на Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы химико-лесного комплекса" (Красноярск, 1993).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в которых изложено основное содержание выполненных исследований.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на /^страницах машинописного текста, содержит <ЙГ рисунков и /^таблиц. Работа состоит ив введения, 4 разделов, обгдах выводов по работе, списка литературы и приложений.