книги из ГПНТБ / Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов

Рис. 157. Типы электроплазмолизаторов:

Вряде случаев требуется увеличение продолжительности воздействия электрического тока на продукт. Этой цели в зна­ чительной степени отвечает линейный электроплазмолизатор (рис. 157, ж), который представляет собой электрически изоли­ рованный канал с заделанными заподлицо со стенками графито­ выми электродами. В начале канала имеется приемный бункер,

ав конце — ковш для слива обработанной мезги. В таком аппа­ рате обеспечивается одинаковая плотность электрического тока по всей плоскости поперечного сечения потока мезги, и процесс электроплазмолиза протекает практически без перегрева обра­ батываемого продукта.

Вперфорированном цилиндре импульсного электроплазмолизатора (рис. 157, з) по образующей располагают два электро­ да, соединенных с генератором импульсов тока, который подает

врабочий объем импульсы по заданной программе.

Ниже рассмотрены более подробно отдельные конструкции электроплазмолизаторов. Аппарат, приведенный на рис. 158, а [140], работает при градиенте напряжения 50—350 В/см, причем слой обрабатываемого сырья составляет всего десятки милли­ метров. Несущей конструкцией является корпус, в котором на­ ходится барабан с тремя рядами подвижных лопастей и три электродные перфорированные пластины. В верхней части кор­ пуса расположен бункер. Рабочая поверхность бункера и лот­ ков облицована изоляционным материалом. Ось барабана элект­ рически не связана с ним, так как между боковинами и фланца­ ми имеются изоляционные прокладки. Диэлектрические бокови­ ны перфорированных электродных пластин закреплены на оси, что дает возможность регулировать величины зазора между ба­ рабаном и пластинами с помощью регулировочных болтов. Сле­ ва на оси установлен токосъемник, который соединен проводом, пропущенным внутри оси, с боковиной барабана. При помощи клеммной коробки электродные пластины подключаются к трех­ фазной сети переменного тока. Нулевой провод подводится к кольцевому токосъемнику, изолированному от оси изоляцион­ ной втулкой.

В электроплазмолизаторе предусмотрена специальная под­ ставка, на которой закреплены электропривод и редуктор. Меж­ ду барабаном плазмолизатора и редуктором существует цепная передача. Обязательным условием эксплуатации является на­ дежное заземление корпуса и подставки плазмолизатора.

Ю. А. Щеглов, Г. Н. Гасюк и др. [139] связывают конструк­ ционные размеры плазмолизатора с производительностью техно­ логической линии. Поэтому диаметр барабана, ширина и высота лопастей являются основными размерами, которые определяют габариты и производительность:

371

ния сока из мезги [58]. Рабочий орган плазмолизатора выпол­ нен в виде барабана с расположенными на его поверхности по окружности несколькими рядами подвижных лопастей, кор­ пус— секционный. Каждая секция установлена напротив соот­

верхности которого имеется три ряда лопастей, и секционного корпуса, выполненного в виде прижимных сит, которые спрофи­ лированы так, что зазор между ситом и барабаном постепенно уменьшается снизу. Каждое прижимное сито изолировано от со­ седнего диэлектрическими кольцами, что обеспечивает подклю­ чение электроплазмолизатора к трехфазной сети переменного тока (производится с помощью токосъемника, который так же, как и барабан, изолирован от общей оси и электрически соеди­ няется с барабаном). Станина электроплазмолизатора заземля­ ется.

Плазмолиз можно совмещать с измельчением сырья. Аппарат такого типа для обработки свеклы и других овощей приведен на рис. 158, в [12]. Особенность электроплазмолиза на дан­ ном аппарате состоит в том, что под ножами дисковой резки ус­ тановлены изолированные от ее корпуса пружинные контакты, к которым подведен ток одного знака, а в качестве второго кон­ такта использованы ножи.

Электроплазмолизатор выполнен в виде горизонтальной рез­ ки с бункером, в котором под колпаком расположен электродви­ гатель. В корпусе 1 электроплазмолизатора установлен диск с ножами 2, выступающим из его щелей. Под ножами установле­ ны изолированные от корпуса пружинные контакты.

В ряде случаев, например для обработки виноградной мезги, необходимо увеличить продолжительность обработки продукта [9]. Такой аппарат (рис. 158, г) состоит из загрузочного бунке­ ра, размещенной под ним камеры 1 с электродами, представляю­ щими собой диски 2, укрепленные на параллельных вращающих­ ся валах. С внешней стороны диски с валами закреплены в ко­ жух. Они установлены на валах таким образом, что диски одно­ го вала входят в промежутки между дисками другого. Стенки камеры выполнены с прорезями для прохода дисков и изготов­

373

лены из диэлектрического материала. К валам при помощи скользящих контактов подведено напряжение. Продолжитель­ ность обработки сырья регулируют путем изменения скорости вращения валов с дисками.

При необходимости в электроплазмолизаторе на продукт од­ новременно может воздействовать электрический ток и вакуум.

[111.

Основные части электроплазмолизатора, приведенного на. рис. 158, д , — сырьевой, уплотняющий и опорный конвейеры. Сырьевой конвейер выполнен с ячейками для сырья. На уплот­ няющем конвейере шарнирно закреплены вакуумные колпаки, соединенные с вакуумной системой. Внутри этих колпаков уста­ новлены подпружиненные уплотняющие плиты. Каждый колпак имеет четыре ролика, с помощью которых он катится по направ­ ляющим. Опорный конвейер выполнен в виде бесконечной тяго­ вой цепи с шарнирно укрепленными на ней опорными плитами, каждая из которых также имеет четыре ролика, с помощью ко­ торых она катится по направляющим.

Электродами, через которые подводится электрический ток, являются уплотняющие плиты и прикрепленная снизу к сырье­ вому конвейеру стальная лента. Она' одновременно является и дном ячеек сырьевого конвейера. Уплотняющие плиты могут быть выполнены из нержавеющей стали или графита. От кол­ пака они изолируются изоляторами.

ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИЯ

Сущность процесса

Условно к электроконтактным методам можно отнести процесс электрофлотации, предложенный Б. М. Мато­ вым и Г. М. Гасюком [5], который позволяет разделить жидкие неоднородные системы. Сущность процесса заключается в разло­ жении постоянным электрическим током воды на водород и кис­ лород в виде очень мелких пузырьков, осаждающихся на поверх­ ности твердой фазы, и увлекающие ее вверх. Для флотации в ос­ новном используются пузырьки водорода, выделяющиеся на катоде, так как они обладают большой подъемной силой и по количеству их в 2 раза больше.

Электрофлотацию используют в различных областях. Так, при очистке виноградного сока применение электрофлотации дает высокий производственный эффект. Причем электрофлота­ ция не влияет на содержание инвертного сахара, сухих, дубиль­ ных и красящих веществ, содержание аминного азота, золы, титруемую кислотность, щелочность золы и pH. Кроме того,

374

пузырьки водорода пронизываю! весь объем флотируемой жид­ кости, вытесняют кислород и тем самым снижают уровень окис­ лительно-восстановительного потенциала, т. е. в электрофлота­ торе наряду с разделением фаз происходит эффективная деаэра­ ция продукта. Качество полученного сока хорошее (табл. 99, данные Б. М. Матова).

Т а б л и ц а 99

Виноградный сок

до электро-

флотацни, после электрофлотацин, вы­ Показатели высота отбора сота отбора проб, см

проб, см

Процесс очистки сточных вод протекает более благоприятно в присутствии кислорода, поэтому при электрофлотации не ис­

375

* БПК5 — биохимическая потребность в кислороде.

Установлено, что очистка сточных вод мясокомбинатов про­ текает более интенсивно при добавлении некоторых реагентов. Высокий эффект можно получить при использовании раствори­ мых анодов (рис. 159) [75, 106].

В результате электролиза происходит электрохимическое растворение анода, при этом образуются соответственно гидраты окиси, которые осуществляют коагуляцию частиц, что резко

Т а б л и ц а 101

376

ных вод мясокомбината при двух видах растворимых электро­ дов.

На качество флотации сточных вод заметно влияет темпера­ тура и высота столба жидкости [106]. Из рис. 160 следует, что оптимальная температура будет в пределах 30—40° С, а с уве­ личением слоя жидкости эффективность обезжиривания снижа­ ется.

Рис. 160. Зависимости процесса электрофлотации сточных жидкостей:

2 — расход электроэнергии.

Экономическая эффективность обезжиривания сточных вод мясокомбинатов достаточно высока; данные по этому вопросу для условий Кишиневского мясокомбината приведены в табл. 102.

Электрофлотацию можно использовать при выделении кормо­ вых дрожжей из паточной барды [74]. Наиболее эффективно процесс протекает при плотности тока 20 мА/см2.

Т а б л и ц а 102

капитальных вложений, руб./год

377

Установлено, что пену можно направить непосредственно на сушку. Расход электроэнергии на 1 т обрабатываемой барды составляет 0,5 кВт-ч.

Для большинства процессов электрофлотации оптимальное

Из табл. 103 видно, что продолжительность процесса умень­ шается до определенной плотности тока — 20—22 мА/см2. Даль­ нейшее увеличение плотности тока приводит к нарастанию сте­ пени насыщения среды водородом, что в свою очередь приводит к возникновению в жидкости потоков, препятствующих флота­ ции частиц.

Основы теории процесса электрофлотации

Скорость флотации будет зависеть от степени аэрации жидкости, которая в свою очередь является при электрофлотации про­ изводной от количества водорода, выделяющегося при электролизе [72],

проходит расстояние от катода до поверхности жидкости при средней

378

Количество водорода, выделяющегося за период tlt при постоянной температуре системы и при допущении, что средний объем образующихся пузырьков водорода остается постоянным, в течение рассматриваемого ■отрезка времени, можно определить из соотношения

Таким образом, степень насыщения жидкости пузырьками водорода при i = const пропорциональна плотности тока и обратно пропорцио­ нальна скорости подъема пузырьков.

Однако скорость электрофлотации будет возрастать только до опре­ деленного значения (3 = 0 , 1 %, что соответствует плотности тока 0 ,020— 0,022 А/см2. Практика показывает, что при дальнейшем увеличении этих показателен в жидкости возникают заметные потоки, препятствующие флотации вещества.

Важное значение в осуществлении процесса электрофлотации имеют размеры образующихся пузырьков водорода. Исследования показали, что закон распределения носит экспоненциальный характер [63]. Веро­ ятность нормального закона распределения выражаются следующим со­ отношением:

W-v-Y-

Уъ.ь

где U — переменная величина, которой может быть диаметр или объем пузырька.

При исследовании электрофлотации виноградного сока установлено (72], что среднее статистическое значение наблюдаемых пузырьков равно 30,88 мкм. Приравняв полученное значение параметру ;х, а параметр а— среднему квадратичному отклонению а % 6,86 мкм, можно получить уравнение нормальной плотности:

У I‘t, ■ 6,86

При переходе к новой переменной

( Ц - 30,88)

6,86

379