CC BY
52
ВЫВОДЫ
1. Выход экстракта в присутствии высших спиртов, фенолов, а также кетонов, линалоолов, анетолов, гера-ниолов, корвакролов, лимоненов и некоторых других соединений увеличивается в 1,1—1,5 раза по сравнению с отдельным экстрагированием каждого из веществ с последующим смешиванием компонентов при той же навеске, степени измельчения и физических параметрах.
2. Описано катализирующее влияние высших спиртов и фенолов на процесс соэкстракции. Остальные вещества тормозят выход экстрагируемых веществ, в результате чего процесс носит циклический характер, причем величина первого периода составляет 60-110 мин в зависимости от химического строения вещества.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сагайдак Г.А., Касьянов Г.И. Теория и практика газо -жидкостной экстракции. - Краснодар: Сов. Кубань, 2004. - 160 с.
2. Сидоров С.В., Сагайдак Г.А., Круглова И.А. Математическое обоснование эффекта соэкстракции // Хранение и переработка с.-х. продукции: Сб. науч. тр. КНИИХП. - Краснодар: КНИИХП, 1998. - С. 69-70.
3. Касьянов Г.И., Сагайдак Г.А. Математическое обоснование процесса соэкстракции // Изв. вузов. Пищевая технология. -2001. - № 2-3. - С. 85-86.
4. Сагайдак Г.А. Перспективы применения жидкого диоксида углерода в качестве экстрагента // Экологически безопасные энергосберегающие технологии хранения и переработки сырья рас -тительного и животного происхождения: Сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф. - Краснодар: КНИИХП, 2001. - С. 25.
5. Сагайдак Г.А., Касьянов Г.И. Исследование процесса соэкстракции ценных компонентов из растительного сырья // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2004. - № 2-3. - С. 192-193.
6. Сагайдак Г.А. Технология экстракции и соэкстракции компонентов из сырья с использованием экономико-математиче -ских методов // Развитие современных технологий обработки сырья растительного и животного происхождения: Сб. тр. КНИИХП. -Краснодар: КНИИХП, 2004. - С. 111-112.
Кафедра технологии мясных и рыбных продуктов
Поступила 27.07.06 г.
664.7.05(075.8)
АНАЛИЗ ДВИЖЕНИЯ ЗЕРНОВОГО МА ТЕРИАЛА НА ВИБРАЦИОННО-КАЧАЮЩЕЙСЯ РЕШЕТНОЙ ПОВЕРХНОСТИ СЕПАРАТОРА
С.В. ТАРАСЕВИЧ
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
Интенсивность процесса сепарирования слоя зернового материала функционально зависима от скорости V его движения по решетной поверхности сепарирующей машины. Изучение динамики этого процесса - цель настоящей работы.
Известны методы сепарирования движущегося слоя зерновых материалов по наклонной решетной поверхности, вибрирующей в вертикальной или горизонтальной плоскости, и способы сепарирования на качающихся поверхностях различной конфигурации с относительно малой частотой и большой амплитудой колебаний в условиях отсутствия вибрации.
Раздельно эффекты сепарирования, достигаемые описанными способами организации движения рабочего органа, достаточно хорошо изучены. В данной работе предпринята попытка соединить оба указанных взаимно усиливающих способа сепарирования в условиях одной установки, в основе работы которой - виб-рационно-качающийся принцип действия решетного рабочего органа сепаратора с использованием регулирования скорости движения материала в область схода изменением уклона оси качания решета к горизонту.
Для обеспечения максимальной подвижности слоя зернового материала использованы вибрационные ко-
лебания решета в вертикальной плоскости с параметрами вибрации, превышающими уровень порога псевдокипения [1]. Принцип работы подобного устройства представлен на рис. 1.
Неподвижный питатель 1 дозировано подает исходную зерновую смесь на вогнутое цилиндрическое решето 2, совершающее маятниковые круговые колебания и находящееся в состоянии высокочастотной вертикальной вибрации. Последняя ожижает исходный материал и усиливает его подвижность по решету. При круговых маятниковых колебаниях решета с час-
Рис. 1
тотой, отличной от резонансной, наблюдается относительное окружное перемещение зернового материала по поверхности. При некотором регулируемом горизонтальном уклоне оси колебаний решета отмечено постепенное смещение материала в область схода.
Такой подход к решению вопроса создания и разработки модели сепаратора имеет следующие преимущества:
за счет эффекта виброожижения значительно увеличивается подвижность слоя, следовательно, возрастает скорость движения зернового материала по качающейся решетной поверхности;
вертикальные вибрационные ускорения обеспечивают эффективную самоочистку решета, его вертикальная скорость значительно улучшает проходовые свойства зерновой смеси, а круговое движение решета позволяет производить его очистку традиционными неподвижными очистителями;
новое псевдоагрегатное состояние зернового материала, не имеющее критических реологических параметров, позволяет исследовать закономерности его движения с позиций теории сплошных сред с привлечением для описания процесса известных классических законов физики, т. е. применять высокоинформативный детерминированный подход;
параллельное использование концентрических систем решет с противофазным движением позволяет создать компактную механически инерционно сбалансированную конструкцию сепаратора.
Используя традиционную реологическую модель движения материала, представляя его как жидкость ньютоновского типа, получили соотношение [2], позволяющее связать среднюю скорость движения материала по решету, совершающему гармонические колебания, с конструктивными, технологическими и физическими параметрами:
бу _ Л
_ Зп
а0гю э1п Ю - дэт
а 0 э1п Ю + ■
у
(>)
(1)
где у - окружное перемещение материала относительно решета, м; t - время процесса, с; V - эффективная кинематическая вибровяз -кость материала, м2/с; к - высота слоя, м; а0 - амплитуда угловых колебаний, рад; г - радиус колебаний, м; ю - круговая частота маятни -ковых колебаний решета, с-1; g - ускорение свободного падения,
м/с2.
Обоснование возможности принятия исходной физической модели состояния виброожиженного зернового материала, близкого к ньютоновской жидкости, в данных условиях - при небольшой толщине слоя зерна пшеницы (до 20 мм) - подтверждено исследованиями [1-3].
Методика расчетно -экспериментального определения неизвестного параметра V для зерновых смесей разработана авторами в [4].
Физический анализ показывает, что источником движения материала по решету служит инерционно-гравитационный механизм, причем силы, создаваемые этими механизмами, являются конкурирующими.
Если решето движется с большим периодом окружных колебаний, инерционные силы, действующие на материал, незначительны. Материал стекает с наклонной поверхности решета под действием тангенциальной составляющей гравитационной силы. При этом интенсификация процесса может быть обеспечена большими углами наклона решетной поверхности к горизонту. Это предполагает использование решет с малым радиусом кривизны.
В случае равенства силового воздействия обоих указанных источников движения, материал находится в покое относительно решетной поверхности. Такой резонансный режим с точки зрения процесса сепарирования является нежелательным.
При малом периоде колебаний и, следовательно, больших окружных ускорениях инерционные тангенциальные силы значительны. Именно они теперь являются источником движения. Интенсивность относительного движения материала в этом случае возрастает с увеличением радиуса кривизны решетной поверхности.
Для подтверждения указанных положений проведен анализ средней скорости движения материала относительно решета для ряда амплитуд маятниковых колебаний, радиусов кривизны и периодов колебаний решетной поверхности на основании численного решения (1) с соответствующими начальными условиями.
Результаты одного из модельных экспериментов при разных периодах колебаний с параметрами V = 0,0014 м2/с, г = 0,5 м, а0 = 45° и к = 20 мм представлены на рис. 2. Знак « минус» в значениях скорости следует рассматривать как запаздывание движения материала относительно движения самого решета.
Из графика видно, что в послерезонансной зоне -при периоде маятниковых колебаний менее 1,75 с -скорость движения материла относительно решета не ограничена по величине, а в дорезонансной зоне имеется определенный экстремум.
Комплексная диаграмма интенсивности движения материала по решету с учетом амплитуды окружных колебаний представлена на рис. 3.
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4
Послерезонансная зона является энергозатратной с высоким уровнем динамических нагрузок на детали устройства. В дорезонансной зоне окружные динамические силы инерции практически отсутствуют. Резонансная зона с точки зрения процесса сепарирования неэффективна.
Известно, что интенсивность процесса сепарирования увеличивается до некоторого предела с у величени-ем скорости движения материала по решетной поверхности. В [4] отмечено, что при скорости движения слоя пшеницы толщиной до 20 мм более 0,2 м/с рост интенсивности процесса сепарирования на решете с прямоугольными отверстиями размером 2 х 20 мм резко снижается, либо (в зависимости от дисперсности проходо-вой фракции) прекращается вообще. Сопоставляя данные значений экстремальной и предельной скорости сепарирования, целесообразно признать рабочей областью область максимума скорости дорезонансной зоны.
Компьютерные исследования скорости движения материала в дорезонансной экстремальной зоне, проведенные на базе модели движения материала (1), показали, что радиус колебаний решета практически не влияет на абсолютную величину экстремальной скорости (рис. 4: амплитуда, град: 1 - 10, 2 - 20, 3 - 30, 4 - 45).
Основным фактором, определяющим величину экстремальной скорости, является угловая амплитуда
маятниковых колебаний. Отмечено, что положение области экстремальных значений скорости по периоду качания решета растет практически линейно с увеличением радиуса колебаний и уменьшается с увеличением вязкости слоя.
Полученные выводы и разработанная математиче -ская модель движения материала по вибрационно-ка-чающейся решетной поверхности в совокупности с элементными законами сепарирования материала [4] могут являться основой для создания метода инженерного расчета сепараторов подобного типа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Членов В.А., Михайлов Н.В. Виброкипящий слой. -М.: Наука, 1972. - С. 34.
2. Злочевский В.Л., Баранов А.В., Тарасевич С.В. Моделирование движения зернового материала на сепараторах со сложным движением рабочих органов // Материалы 11-й Междунар. на-уч.-практ. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-11-2005)». - Томск: ТГУ, 2005. - С. 139-141.
3. Урьев Н.Б., Михайлов Н.В., Ребиндер П.А. Исследование реологических свойств высокодисперсных порошков в процессе вибрации // Докл. АН СССР. - 1969. - 184. - № 2.
4. Злочевский В.Л., Тарасевич С.В. Исследование про -цесса сепарирования зернового материала на решетной поверхности со сложным движением // Материалы 8-й Междунар. науч.-практ. конф. «Современные проблемы техники и технологии пищевых про -изводств». - Барнаул: АлтГТУ, 2005. - С. 39-43.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 19.10.06 г.
66.061/542.61
МА ТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ СЛОЯ РАСТИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
Е.П. КОШЕВОЙ, В.С. КОСАЧЕВ, А.Н. МИХНЕВИЧ,
Е.М. РУДИЧ, В.Ю. ЧУНДЫШКО
Кубанский государственный технологический университет
Математическое моделирование экстрагирования слоя растительного материала является основой оптимизации режимов и определения рациональной орга-
низации процесса. Известные до настоящего времени работы [1] позволили получить аналитические решения только при существенных упрощениях или для частных случаев.
Математическая модель включает совместное рассмотрение процесса массообмена во взаимодействующих фазах - твердой и жидкой [2].
