Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние теории, техники и технологии как системы процессов при утилизации спиртовой барды 12
1.1. Спиртовая барда как объект производства 12
1.2. Современные аппараты баромембранного разделения 14
1.3. Теоретические основы выпаривания при утилизации фильтрата спиртовой барды 22
1.4. Применение выпарных аппаратов при выпаривании фильтрата спиртовой барды
1.4.1. Конструкции выпарных аппаратов 30
1.4.2. Барботажно–выпарные аппараты
1.5. Технологические схемы переработки спиртовой барды 38
1.6. Цель и задачи исследований 45
Глава 2. Экспериментально–аналитические методы исследования про цессов концентрирования фильтрата спиртовой барды 48
2.1. Объекты исследований 48
2.2. Методика исследования 48
2.3. Ультрафильтрационные методы концентрирования фильтрата барды 52
2.4. Конструктивные решения баромембранных аппаратов, обеспечи-ваюших снижение поляризационной концентрации перед распылительной сушкой
2.4.1. Мембранный аппарат 55
2.4.2. Вертикальный мембранный аппарат 59
2.5. Экспериментальные исследования процесса барботажного выпа ривания 62
2.5.1. Методика проведения эксперимента 62
2.5.2. Определение рациональных интервалов процесса барбо-тажного выпаривания 65
2.5.3. Изучение кинетических и гидродинамических закономерностей процесса барботажного выпаривания 66
2.6. Математическое моделирование процесса выпаривания 70
2.6.1. Исследование теплофизических характеристик фильтрата барды 70
2.6.2. Постановка задачи моделирования барботажного выпаривания фильтрата барды 71
2.6.3. Численно–аналитическое решение математической модели процесса барботажного выпаривания фильтрата барды 74
2.7. Барботажный выпарной аппарат для концентрирования фильтрата барды 79
Глава 3. Энерго–эффективные биотехнологии получения белкового концентрата из фильтрата спитовой барды 83
3.1. Разработка импортозамещающей технологии получения белкового концентрата из фильтрата барды 83
3.2. Адаптация модели процесса распылительной сушки к условиям сушки фильтрата барды 87
3.3. Составление алгоритма микропроцессорного управления технологией получения белкового концентрата из фильтрата барды 92
3.4. Эксергетический анализ технологии получения белкового концентрата из фильтрата спиртовой барды 97
Глава 4. Оценка эффективности комплексной технологии получения белкового концентрата и её практическая реализация 102
4.1. Состав и физико–механические свойства белкового концентрата из фильтрата барды как объекта производства кормовой добавки 102
4.2. Определение оптимальных условий хранения белкового концентрата из фильтрата барды методами математической статистики
4.2.1. Обоснование интервалов варьировании входных и выходных факторов 106
4.2.2. Планирование эксперимента и графическая интерпретация уравнений регрессии 108
4.2.3. Оптимизация условий хранения белкового концентрата фильтрата барды 110
4.3. Линия получения кормовой добавки с использованием белкового
концентрата из фильтрата барды 112
Основные выводы и результаты 115
Список литературы 117
Список иллюстративного материала
- Теоретические основы выпаривания при утилизации фильтрата спиртовой барды
- Конструктивные решения баромембранных аппаратов, обеспечи-ваюших снижение поляризационной концентрации перед распылительной сушкой
- Адаптация модели процесса распылительной сушки к условиям сушки фильтрата барды
- Определение оптимальных условий хранения белкового концентрата из фильтрата барды методами математической статистики
Теоретические основы выпаривания при утилизации фильтрата спиртовой барды
Для снижения энергетических затрат, связанных с таким энергоемким процессом при утилизации барды, как концентрирование фильтрата барды, в работе рассматриваются процессы баромембранного разделения и сгущения фильтрата в ультрафильтрационных установках. Отечественные спиртовые заводы в подавляющем большинстве, однако, не оснащены мембранными установками. Основным фактором, сдерживающим внедрение таких аппаратов в производство, является отсутствие в отечественной практике утилизации барды теоретических предпосылок, обосновывающих рациональные подходы к моделированию, инженерному расчету и конструктивному исполнению ультрафильтрационных аппаратов. Основной задачей разработки новых конструкций мембранных аппаратов является уменьшение эффекта поляризационной концентрации, вызывающего снижение пропускной способности мембраны, и производительности аппарата. Данному вопросу посвящен ряд работ отечественных и зарубежных авторов [15—19].
Известен аппарат для мембранного концентрирования (рисунок 1.1) [20]. Устройство состоит из корпуса 1 с щелями 2, расположенный внутри кожуха 3, поверхность которого выполнена с переменным сечением, патрубка для отвода продукта 4. В полости корпуса 1 находится подвижный шток 5. противодавления происходит мембранная фильтрация, при чем на внутренней поверхности мембраны образуется слой с повышенным содержанием растворенных веществ. Поток и верхняя часть образовавшегося слоя направляются в корпус 1, где происходит их разделение: поток поступает во внутреннюю полость штока 5, слой — в зазор между корпусом и штоком. Интенсивный отвод слоя в кожухе 3 создается с помощью противодавления в зазоре и кожухе 3, за счет переменного сечения кожуха 3 и возможности движения его относительно штока 5. Кожух 3 устанавливается таким образом, чтобы разность давлений в зазоре и кожухе 3 была максимальной. В этом случае большая часть диффузионного слоя через кольцевые щели 2 попадет в кожух 3.
Мембранный аппарат комбинированного типа [21] работает следующим образом (рисунок 1.2): исходный раствор под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, через штуцер 3 подается в первую камеру плоскокамерного модуля, образованную верхней крышкой 1, прокладкой 22, корпусом плоскокамерного модуля 12 и обратноосмотической мембраной 20. Из камеры получаемый пермеат отводится в канал 15, а оставшийся раствор переходит через проточное окно 25 в следующую камеру. Раствор переходит из камеры в камеру по проточным окнам всего плоскокамерного модуля. Рисунок 1.2 — Мембранный аппарат комбинированного типа: 1, 2 — крышка; 3 — штуцер для ввода разделяемого раствора; 4 — отвода пермеата; 5, 6 — ретентата и 7 — подачивоздуха; 8 — камера для пермеата первой ступени; 9, 10 — выступ; 11 — трубчатые модули; 12 — корпус плоскокамерного модуля; 13 — впадину; 14 — опорные кольца; 15 — канал для отвода пермеата от плоских мембранных элементов; 16 — вырезы для соединения с выступами крышек, 17 — обратный клапан; 18 — жесткая дренажная сетка; 19 — пористая подложка; 20 — обратноос-мотическая мембрана; 21 — поплавковый уровнемер; 22 — прокладка; 23 — герметизирующая заливка; 24 — байонетное кольцо.
Образующийся при этом пермеат по каналу в корпусе 15 отводится в камеру для пермеата первой ступени 8, а ретентат выводится из аппарата через штуцер 5 в нижней крышке 2. При заполнении камеры для пермеата первой ступени подача разделяемого раствора в плоскокамерный модуль прекращается и включается компрессор, нагнетающий давление в камере для пермеата первой ступени. Обратный клапан 17, установленный на корпусе плоскокамерного модуля 12, препятствует попаданию пермеата из камеры для пермеата первой ступени обратно в канал. Уровень пермеата в камере для пермеата первой ступени отслеживается посредством поплавкового уровнемера 21.
Под действием давления, нагнетаемого компрессором, пермеат первой ступени подается в трубчатые мембранные модули 11, где разделяется на пермеат и ретентат второй ступени. Образовавшийся ретентат через штуцеры 6 выводится из аппарата, а пермеат попадает в камеру для пермеата второй ступени 26, откуда также выводится из аппарата через штуцер 4. При опустошении камеры для пермеата первой ступени компрессор выключается и возобновляется подача разделяемого раствора в плоскокамерный модуль и процесс повторяется.
Мембранный аппарат [22] состоит из корпуса 1, на котором установлен штуцер 2 и кожух 3 (рисунок 1.3). Корпус имеет две кольцевые щели 4 и 5.
Внутри корпуса находится полый шток 6 с конусом. Положение штока регулируется резьбой. Корпус соединен с трубчатой мембраной 7. Внутри мембранного канала расположены четыре лопасти 8, которые соответственно образуют сектора. Внутри одного из них к валу на малом расстоянии друг от друга крепятся диски 9. В остальных трех секторах к лопастям на определенном расстоянии от мембраны смонтирована цилиндрическая сетка 10. Поворот вала с лопастями осуществляется путем подачи раствора через штуцер 11. Подача исходного раствора осуществляется через штуцер 12. К корпусу крепится кожух 13 со штуцерами для отвода фильтрата 14 и подачи газа 15. Исходный раствор подается в аппарат через штуцер 12. При фильтровании раствора на внутренней поверхности мембраны образуется подвижный слой поляризационной концентрации. Данный слой выводится штуцером 2 из кожуха 3, а основная часть разделяемого потока — через внутренний объем штока 6. Лопасти 8 разделяют поток на четыре сектора, в одном из них происходит очистка мембраны за счет дисков, создающих турбулизацию потока, а в трех остальных осуществляется формирование слоя поляризационной концентрации. Цилиндрическая сетка 10, закрепленная в трех секторах, способствует сохранению концентрации в отводимом слое, препятствуя его размытию в радиальном направлении. По мере загрязнения поверхности мембраны в других секторах и снижению производительности производят поворот вала с дисками, для чего подают исходный раствор через штуцер 11. Вместе с этим внешние кромки лопастей также осуществляют очистку мембраны. Также для очистки внутренних пор мембраны возможна подача газа через штуцер 15.
Мембранный аппарат с плоскими фильтрующими элементами 1.4 состоит из ряда секций, стянутых во фланцах 1 и 2 с помощью шпилек 3 и гаек 4 [23]. Каждая секция представляет собой пакет мембранных элементов 5, чередующихся с уплотнительными прокладками 7. Пакет уложен в цилиндрическую обечайку 6. Мембранный элемент состоит из двух мембран 8, уложенных на подложки из мелкопористого материала 9, между которыми помещен дренажный материал 10. Для предотвращения вдавливания мембран и подложек в дренажный материал в зоне обжатия располагаются кольца 11 из тонкого жесткого материала. Коллекторы для входа раствора в секцию, распределения его между мембранными элементами и выхода в следующую секцию образованы переточными отверстия всех мембранных элементов. Внутри прокладок 7 размещены кремниевые вставки 12, запаянные между двумя металлическими пластинами 13 в резину 14 и соединенные проводами 18 с генератором ультразвуковой частоты.
Конструктивные решения баромембранных аппаратов, обеспечи-ваюших снижение поляризационной концентрации перед распылительной сушкой
Аминокислотный состав определяли методом капиллярного электрофореза на оборудовании Капель 105 по методике фирмы–производителя НПФ НП «Люмекс» для определения аминокислот. Содержание витамина В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), С (аскорбиновая кислота), РР (никотинамид) определяли методом капиллярного электрофореза на оборудовании Капель 105 по методике фирмы производителя НПФ НП «Люмекс» для определения витаминов.
Минеральные элементы (Na, Ca, Mg, Fe, K) — методом атомно–адсорбци-онной спектроскопии на анализаторе AAS–1, фосфор — молибден–ванадиевым способом. Химический состав фильтрата барды из кукурузного ( = 97,9%) и пшеничного ( = 95,4%) сырья приведен в таблице 2.1. Химический состав фильтрата барды из различного сырья (% СВ) Образец Крахмал Белок Волокно Жир Зола Фильтрат кукурузной барды Фильтрат пшеничной барды 2,3 0,7 10,422,3 5,9 15,6 0,3 0,2 13,3 11,9 Отбор проб сырья и комбикормов осуществляли по ГОСТ 13496.0 «Комбикорма, сырье. Методы отбора проб» [77]. Определение однородности продукции проводилось по распределению витаминов, микроэлементов и содержанию натрия.
Внешний вид и цвет комбикорма определяли органолептическим методом. Для этого 100 г испытуемого продукта помещали на гладкую поверхность листа белой бумаги и, перемешивая, рассматривали при естественном свете. Определение запаха — по ГОСТ 13496.13. Массовую долю влаги в сырье и комбикормах определяли термогравиметрическим методом [78]. Угол естественного откоса и объемную массу по ГОСТ 28254. Метод определения массовой доли сырой клетчатки основан на удалении из продукта кислото– и щелочерастворимых веществ и определении массы остатка, условно принимаемого за клетчатку [79]. Определение массовой доли азота и сырого протеина проводили по методу Кьельдаля [80; 81]. Метод анализа сырой золы заключается в сжигании, последующем прокаливанием пробы и оценке массы остатка [82]. Метод определения сырого жира по обезжиренному остатку основан на экстракции жира из анализируемой пробы растворителем и взвешивании обезжиренного остатка [83].
Для определения основных показателей качества сырья и комбикормов применялась спектроскопия в ближней инфракрасной области [84]. Определение содержания фосфора в органическом сырье и комбикормах проводили также фотометрическим способом [84; 85].
Для определения содержания в сырье и комбикормах натрия применяется ионометрический метод, который заключается в прямом измерении концентрации ионов натрия в водном экстракте с использованием натриевого селективного электрода [86; 87]. Распыляемость, условную слеживаемость и гигроскопическую точку определяли по методикам Пестова, угол естественного откоса и объемную масс по существующим методикам [88]. Степень распыляемости определялась на установке в которой вытекающий из воронки продукт продувался струей воздуха со скоростью 4 м/сек. Количество отнесенной части характеризует потери в %.
Технологические показатели качества характеризуют соблюдение технологии комбикормового производства (влажность, размеры и крошимость гранул). Для изучения гранулометрического состава рассыпных и гранулированных продуктов применялись рассевы–анализаторы [89].
Крошимость гранулированных комбикормов и сырья заключается в определении массовой доли гранул на установок марки ППГ–2 и У17–ЕКГ [90]. Определение среднего размера частиц препаратов витаминов и соединений микроэлементов, их гранулометрический состав проводили на анализаторе размера частиц LS 13320 c использованием лазерной дифрактометрии. Для выделения магнитной примеси используется либо постоянный магнит, выдерживающий груз массой не менее 12 кг, либо специальный прибор УЗ–ДИМП [91].
Определение общей бакобсемененности и патогенной микрофлоры в комбикормах и сырье проводили в соответствии с «Правилами бактериологического исследования кормов»[92]. Выделение микроскопических грибов — по ГОСТ 1349.6–71. Токсичность определялась путем проведения биологических проб на кроликах и инфузориях [93—95]. Определение микотоксинов, общей кислотности, перекисного числа проводили в соответствии с существующими методиками [94; 96—99].
В сырье и готовой продукции регламентируется содержание токсичных элементов: ртути, меди, цинка, кадмия, свинца, фтора и мышьяка. Определение проводили после их минерализации с применением атомно–абсорбционного метода [100]. Содержание общей ртути определяли в соответствии с «Методическими указаниями по определению и обнаружению общей ртути в пищевых продуктах методом беспламенной атомной абсорбции МУ 5178–90 от 27.06.90». Для определения нитратов и нитритов использовался ионометрический и фотометрический методы [101].
Определение витаминов в готовом комбикорме определяли нормально–фазной высокоэффективной жидкостной хроматографией, которая включала омыление навески водно–спиртовым раствором гидроксида калия, экстракцию витаминов гексаном. Последующее их определение проходило на жидкостном хроматографе с УФ–детектором [102; 103].
Витамин В1 в растительных объектах находится в свободном состоянии, в связи с белком, в виде фосфорных эфиров. Для количественного определения такие комплексы разрушали с помощью кислотного и ферментативного гидролиза и выделяли витамин в свободном виде. Проведение анализа основано на окислении тиамина в щелочной среде ферроцианидом калия с образованием флуоресцирующего соединения — тиохрома, интенсивность флуоресценции которого измеряли на флуорометре или анализаторах серии «Флюорат–02».
При определении витамина В2 также использовали флуорометрический метод анализа. Наиболее специфичным считается способ прямой флуорометрии, основанной на измерении желто–зеленой флуоресценции витамина до и после его восстановления гидросульфатом натрия. Анализ витамина В2 также включает этапы обезжиривания и гидролиза, для осаждения белков используется прием доведения рН фильтрата до 6,0. . . 6,5, а затем до 4,5.
Метод определения витамина В4 основан на образовании окрашенного соединения рейнекат–холина при взаимодействии холина с солью Рейнеке. Метод включает следующие операции: экстракцию, гидролиз в щелочной среде, осаждение холина солью Рейнеке, фильтрацию, растворение рейнекат–холина в ацетоне и измерение оптической плотности окрашенного раствора.
Витамин С определяли по ГОСТ 30627.2–98 «Продукты молочные для детского питания. Методы измерений массовой доли витамина С (аскорбиновой кислоты). Метод основан на взаимодействии витамина С с натрием 2,6–дихлор-фенолиндофенолятом с последующим определением его колориметрированием. При определении содержания марганца, цинка, железа, меди, кобальта, кальция, фосфора в комбикормах пользовались методами [104—106].
Определение pH суспензии фильтрата барды проводили по ГОСТ 26180 на лабораторном милливольтметре. Плотность суспензии фильтрата барды определяли с помощью ареометров общего назначения по ОСТ 1300; вязкость — с помощью капиллярного вискозиметра типа ВПЖ–2 по ГОСТ 33; удельную проводимость суспензии фильтрата барды определяли измерением его сопротивления.
Статистическую обработку результатов эксперимента проводили в соответствии с рекомендациями и предложенными методами [107—111]. Все полученные экспериментальные исследования были проведены не менее, чем в трех повторностях, аналитические определения для каждой пробы — в двух–трех по-вторностях.
Построение математических зависимостей осуществляли методом множественной корреляции с использованием пакета прикладных программ Stat Ease Design Expert 10 [112]. Адекватность полученных зависимостей реальному процессу проверяли по критерию Фишера.
Адаптация модели процесса распылительной сушки к условиям сушки фильтрата барды
Определяющими факторами выбора современной энергосберегающей технологии получения высококачественных кормовых добавок являются точность и надежность управления установленных режимных параметров процесса, качество исходного сырья и экологичность производства. Утилизация барды как отхода спиртового производства становится экономичически целесообразна в связи с ростом стоимости кормов. Кормовая ценность барды составляет 0,5. . . 0,8 кормовых единиц на 1 дал жидкой барды в зависимости от состава перераба 373 368 363 тываемого сырья [123—126]. Предложен способ производства белкового кормового концентрата и алгоритм управления технологическими параметрами (рисунок 3.5), обеспечивающий повышение качества готового продукта, энергетическую эффективность, повышение экологичности, снижение себестоимости готовой продукции.
Информация о ходе процесса получения белкового концентрата из фильтрата спиртовой барды, подготовки воздуха, пара и исходной барды с помощью датчиков передается в микропроцессор 62, который по заложенному в него про А сгущенный фильтрат граммно–логическому алгоритму осуществляет оперативное управление технологическими параметрами с учетом накладываемых на них двухсторонних ограничений, обусловленных как получением готового продукта высокого качества, так и экономической целесообразностью. По информации датчика 21 о текущем расходе исходной барды в линии 9.1 микропроцессор 62 устанавливает частоту вращения ротора сепаратора 1 воздействием на исполнительный механизм 25, при необходимости снижения расхода воздействие оказывается на исполнительный механизм 22. Расход фильтрата после сепаратора 1 измеряется датчиком 28, установленным на линии 9.7, в случае уменьшения его значения ниже установленных значений производительности сепаратора 1, что свидетельствует о необходимости регенерации фильтрующих элементов, микропроцессор 62 воздействует на исполнительные механизмы 22, 27, 32 и 23, 24, 30, работающие синхронно, закрывая первые и открывая соответственно последние. Фильтрат после фильтров тонкой очистки направляется в промежуточный сборник 6, контроль за верхним и нижним уровнями которого осуществляется датчиками 35 и 38 соответственно. Контроль над расходом и влажностью фильтрата перед его подачей на выпаривание выполняют датчики 39 и 40 соответственно. Микропроцессор 62 по их значениям воздействует на исполнительный механизм 41 для подачи фильтрата. Верхний уровень конденсата в сборнике конденсата контролируется датчиком 46, в аварийном случае (при переполнении) осуществляется сброс конденсата. Влагосодержание осушенного воздуха после теплообменника–рекуператора 19 устанавливается датчиком 61 по линии 3.3, по его значениям микропроцессор 62 воздействует на мощность регулируемого привода насоса 18 посредством исполнительного механизма 57, при этом расход холодной воды, измеряемый датчиком 58, изменяется в сторону уменьшения при возросшем расходе отработанного воздуха, и увеличении — наоборот. Влажность и расход упаренного фильтрата в линии 9.8 после вакуум–выпарного аппарата 7 измеряется датчиками 44 и 47 соответственно. При этом микропроцессор 62 воздействует на исполнительный механизм 10 и в случае увеличения влажности фильтрата — уменьшает расход фильтрата, в случае уменьшения — наоборот. Так же для регулирования влажности фильтрата микропроцессор 62 воздействует на исполнительный механизм 9, с целью изменения расхода рабочего пара в линии 2.2 перед подачей его в вакуум–выпарной аппарат 7, в сторону увеличения при увеличении влажности, и в сторону уменьшения при ее снижении. По измеренным текущим значениям расхода пара с помощью датчика 42 по линии 2.2 и датчика 34 по линии 2.0 микропроцессор устанавливает коэффициент эжек-ции воздействием на соотношение расходов рабочего пара, подаваемого в сопло эжектора 5, и эжектируемых паров из вакуум–аппарата 7 через конденсатор 8 путем изменения расхода рабочего пара в линии 2.2 с помощью исполнительного механизма 45. Расход и температура подогретого воздуха перед распылительной сушилкой измеряется датчиками 56 и 60, по текущим значениям которых микропроцессор 62 воздействует на мощность регулируемого привода вентилятора 17. При снижении температуры ниже установленной микропроцессор 62 воздействует на исполнительный механизм 43, который направляет дополнительную часть рабочего пара с давлением 1,0. . . 1,2 атм по линии 2.7 в конденсатор 8, который в свою очередь путем рекуперативного теплообмена осуществляет нагрев осушенного воздуха после теплообменника–рекуператора 19. При увеличении текущей температуры подогретого воздуха выше заданного значения микропроцессор 62 подает сигнал на исполнительный механизм 36, который осуществляет подмешивания воздуха после конденсатора 8 с отработанным воздухом после теплообменника–рекуператора 19, текущее значение которого измеряется датчиком 37. По информации датчика давления 49 микропроцессор 62 осуществляет непрерывную стабилизацию давления насыщенного пара в парогенераторе 14 воздействием на мощность электронагревательных элементов посредством исполнительного механизма 54. При этом достигается заданное значение производительности парогенератора необходимое для выпаривания фильтрата в вакуум–аппарате 7 и нагрева воздуха в конденсаторе 8. Информация о расходе насыщенного пара, полученного в парогенераторе 14, обеспечивается соответ 97 ствующим датчиком расхода 42. Информация о текущем значении уровня конденсата в парогенераторе 14 с помощью датчиков 50, 51 передается в микропроцессор 62. При изменении уровня конденсата микропроцессор осуществляет двухпозиционное регулирование приводом питающего насоса 15 с помощью исполнительного механизма 52. Причем включает питающий насос при достижении уровня конденсата в парогенераторе нижнего заданного значения и отключает его при достижении верхнего заданного значения. В случае технологических и аварийных сбоев в работе парогенератора, связанных с возможным увеличением давления насыщенного водяного пара в его рабочем объеме, предусмотрен предохранительный клапан 13. По текущему значению влажности готового белкового концентрата, измеряемого датчиком 59 в линии 0.1 осуществляют ее коррекцию воздействием на расход и температуру подогретого воздуха в линии рециркуляции 3.3.
Определение оптимальных условий хранения белкового концентрата из фильтрата барды методами математической статистики
Показатели качества белкового концентрата фильтрата барды, полученные в лабораторных условиях представлены в таблице 4.1. Методики по определению химического, аминокислотного, витаминного и минерального состава приведены в разделе 2.2.
Влагообмен между белковым концентратом из фильтрата барды и соприкасающимся с ним воздухом определяется двумя физическими процессами: десорбцией и сорбцией. Необходимым условием определения влияния данных процессов на качество добавки при хранении является наступление равновесной влажности продукта. Для исследования гигроскопичности белкового концентрата из фильтрата барды была определена равновесная влажность при различных значениях относительной влажности воздуха (рисунок 4.1).
Равновесная влажность при относительной влажности воздуха 60,85 и 95 % составляет соответственно: 24,6 %; 56,2 и 57,4 %. Учитывая, что среднемесячная относительная влажность в складе, где хранилась готовая продукция, изменялась от 70 до 85 %, то при хранении кормовой добавки белкового концентрата фильтрата барды её влажность стремилась к равновесной. 60 20
Увлажнение продукта привело к слипанию его частиц, снижению сыпучести. Следовательно, кормовую добавку необходимо изолировать от окружающего воздуха при хранении, перевозке и отгрузке потребителю, используя мешки с подкладкой. Для краткосрочного хранения компонентов комбикормов в наддозаторных бункерах определяли влияние относительной влажности воздуха и времени хранения на показатели качества и технологические свойства белкового концентрата фильтрата барды. Изменение влажности белкового концентрата фильтрата барды от времени сорбции при различной влажности воздуха представлены на рисунке 4.2.
При хранении навесок добавки массой 3 г (слоем 5 мм) в эксикаторах за 8 часов влажность увеличилась в зависимости от относительной влажности воздуха ( = 45. . . 93 %) от 9,0 до 9,6 %, за 24 часа хранения от 10,1 до 13,2 %, а за 72 часа от 14,0 до 17,3 %. Равновесная влажность добавки белкового концентрата фильтрата барды при этом устанавливалась на третьи сутки хранения. Данная закономерность наблюдается лишь в верхнем слое добавки, находящемся в контакте с окружающей средой. При хранении белкового концентрата фильтрата барды в эксикаторах слоем 40 мм за 24 часов нахождения в условиях повышенной относительной влажности воздуха ( = 90 %) верхний слой достиг высокого значения влажности, а слой на глубине 20. . . 40 мм увеличил влажность незначительно. При влажности 12 % в общей массе продукт комковался, при влажности свыше 14 % слеживался (таблица 4.2).
Хранение белкового концентрата из фильтрата барды в закрытом экспериментальном бункере в течение 8,24 и 48 часов при относительной влажности воздуха 83 % позволило установить, что повышенные значения гигроскопичности добавки способствовало увеличению влажности в верхнем слое высотой 10. . . 30 мм. Через 24 часа влажность возросла до 17,8 % при относительной влажности воздуха 75 %. В остальной массе продукта его сыпучесть и влажность почти не изменились (таблица 4.3).
Влажность,% 9 Угол естественного 30 откоса, град. 9,531 10,8 11,7 17,3 32 35 сыпучесть изменилась незначительно, однако для выпуска продукта из бункеров требовалось механическое воздействие. Через 108 часов сыпучие свойства белкового концентрата фильтрата барды ухудшились, и наблюдалось слеживание.
Высокая гигроскопичность полученного белкового концентрата обуславливает его способность поглощать (сорбировать) из окружающей среды и выделять (десорбировать) в нее пары воды. Количество влаги, удерживаемое белковым концентратом из фильтрата барды, зависит от его химического состава, физико-механических свойств, а также от относительной влажности и температуры окружающего воздуха при хранении.
Для исследования взаимодействия различных факторов, влияющих на хранение белкового концентрата фильтрата барды, использовали статистические методы планирования эксперимента, основанные на нахождении поверхностей отклика и рациональных режимных параметров на основе оценки уравнений регресии.
Основными факторами, влияющими на хранение белкового концентрата фильтрата барды, были выбраны: X1 — влажность готового продукта, %; X2 — температура окружающего воздуха в складе,C; X3 — расход воздуха на поддержание необходимых условий в складе во время хранения, м3/(чт); X4 — относительная влажность воздуха в складе, %. Все эти факторы совместимы и некоррелируемы между собой. Пределы изменения входных факторов приведены в таблице 4.4. Выбор интервалов изменения исследуемых факторов обусловлен техническими и технологическими условиями хранения белкового концентрата фильтрата барды.