Адаптация диффузионной математической модели для описания процесса микрофильтрации технологических жидкостей пищевого производства


https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-1-11-18

Полный текст:


Аннотация

В статье показана возможность адаптации однопараметрической диффузионной модели к мембранному процессу разделения за счет учета проницаемости одной из стенок рассматриваемого канала прямоугольного сечения. Изучена структура гидродинамического потока, позволяющая определить поведение поля концентраций растворенного вещества на поверхности мембраны и оценить эффективность применяемых мероприятий, направленных на снижение концентрационной поляризации гидродинамическими методами за счет вариаций скорости. Исследования процесса микрофильтрации пива нефильтрованного непастеризованного осуществляли на экспериментальной установке проточной микрофильтрации. Микрофильтрация пива при проточном режиме организации процесса проводилась при следующих технологических параметрах: температура 2–60 °С, рабочее давление 0,08–0,25 МПа, скорость разделяемого потока над поверхностью мембраны 2–3 м/с. Изучение гидродинамики мембранных процессов, ввиду их высочайшей сложности и специфики, позволяет на сегодняшний день создать теоретические описание в общем виде и только для одной фазы или компонента. Наиболее удобно использовать для теоретического описания именно диффузионную математическую модель. При математическом моделировании гидродинамических процессов с участием мембран невозможно объективно провести количественный учет большинства факторов из-за их большого многообразия и изменчивости. Следует отметить отсутствие единой и общепринятой теории массопереноса при исследовании мембранных процессов, что является существенным сдерживающим фактором. Особая сложность трансмембранного переноса возникает в случае наложения гидродинамических неустойчивостей переменной интенсивности, т. к. любое (даже незначительное) изменение режимных параметров процесса микрофильтрации приводит к различным условиям образования (или разрушения) поверхностного слоя, что неизбежно отражается на граничных условиях.

Об авторах

С. Т. Антипов
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Россия
д.т.н., профессор, кафедра машин и аппаратов пищевых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


А. И. Ключников
Воронежский государственный университет инженерных технологий
д.т.н., профессор, кафедра машин и аппаратов пищевых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


Список литературы

1. Ахмадиев Ф.Г., Фарахов М.И., Бекбулатов И.Г., Исянов Ч.Х. Математическое моделирование процесса фильтрования двухфазных суспензий в трубчатых фильтрах в неизотермических условиях // Теоретические основы химической технологии. 2016. Т. 50. № 1. С. 44.

2. Gan Q., Howell J.A., Field R.W., England R. et al. Beer clarification by microfiltration – product quality control and fractionation of particles and macromolecules // Journal of Membrane Science. 2001. V. 194. Р. 185.

3. Hunt J.W., Brouchaert C.J., Raal J.D., Treffry-Goatley K. et al. The unsteady-state modeling of cross-flow microfiltration // Desalination. 1987. V. 64. Р. 431.

4. Бабёнышев С.П., Чернов П.С., Мамай Д.С. Моделирование процесса мембранной фильтрации жидких систем // Научный журнал КубГАУ. 2012. № 76 (02). С. 1–11.

5. Баженов В.И., Устюжанин А.В. Математи-ческая модель биологической очистки сточных вод с учетом гидродинамических и нестационарных условий // Вестник ИрГТУ. 2014. № 11 (94). С. 128–133.

6. Горбунова, Ю.А., Тимкин В.А. Гидродинамика процессов микро- и ультрафильтрационного разделения молока и творожного калье // Аграрный вестник Урала. 2016. № 06 (148). С. 70–75.

7. Лобасенко Б.А., Павский В.А. Определение концентрации растворенных веществ в пограничном слое на поверхности мембраны // Известия вузов. Пищевая технология. 2001. № 2–3. С. 68–70.

8. Семенов А.Г. Развития гелевого загрязнения мембраны при тангенциальной ультрафильтрации раствора высокомолекулярного соединения // Техника и технология пищевых производств. 2011. № 1 (20). С. 79a–83.

9. Беккер В.Ф. Моделирование химико-технологических объектов управления: учеб. пособ.: изд. 2е, перераб. и доп. М.: РИОР : ИНФРА-М, 2014. 142 с.

10. Тимашев С.Ф. Физикохимия мембранных процессов. М.: Химия, 1998.

11. Брык М.Т. и др. Ультрафильтрация; отв. ред. Пилипенко А.Т. Киев: Наук. думка, 1989.

12. Schmitz P., Houi D., Wandelt B. Hydrodynamic aspects of crossflow microfiltration. Analysis of particle deposition at the membrane surface // Journal of Membrane Science. 1992. V. 71. Р. 29.

13. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Шахов С.В., Ключников А.И. Концентрационная поляризация в процессе осветления пива // Пиво и напитки. 2001. № 3. С. 18.

14. Пат. № 2147459, RU, В01D 61/00 Мембранный аппарат с изменяющейся высотой каналов / Антипов С.Т., Шахов С.В., Рязанов А.Н., Ключников А.И. и др.; заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. технол. акад. № 98119322/28; Заявл. 26.10.1998; Опубл. 20.04.2000, Бюлл. № 11.

15. Лаптев А.Г., Лаптева Е.А. Определение коэффициентов турбулентного перемешивания в одно- и двухфазных средах по модели Тейлора // Фундамен-тальные исследования. 2015. № 2. С. 2810–2814.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Антипов С.Т., Ключников А.И. Адаптация диффузионной математической модели для описания процесса микрофильтрации технологических жидкостей пищевого производства. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2019;81(1):11-18. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-1-11-18

For citation: Antipov S.T., Klyuchnikov A.I. Adaptation of the diffusion mathematical model to describe process microfiltration process fluids food production. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2019;81(1):11-18. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-1-11-18

Просмотров: 65

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)