Ультразвукова кавітаційна технологія вилучення пектину з рослинної сировини та обладнання для її реалізації - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИРобота виконана в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України на кафедрі прикладної гідроаеромеханіки і механотроніки Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Луговський Олександр Федорович,Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Некоз Олександр Іванович, Національний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, професор кафедри матеріалознавства та технології машинобудування кандидат технічних наук, доцент Вітенько Тетяна Миколаївна, Тернопільський національний технічний університет ім. Захист відбудеться 19 жовтня 2010 р. о 1430 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.05 у Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України за адресою: 03056, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м.Найбільш перспективним шляхом удосконалення виробництва пектинових речовин, зокрема яблучного пектину, є розробка нових технологій, що базуються на використанні фізико-механічних способів, які дозволяють інтенсифікувати процес вилучення, значно помякшити параметри обробки та підвищити функціональні властивості продукту. Застосування ультразвукових кавітаційних технологій, у порівнянні з відомими фізичними способами, має низку суттєвих переваг, обумовлених сукупністю специфічних ефектів, таких як кавітація, звукокапілярний ефект, звукохімічні реакції, акустичні течії, звуковий тиск, які чинять комплексну дію, направлену на інтенсифікацію процесу. Робота виконувалася відповідно до наукового напряму “Ультразвукові кавітаційні технології та пристрої” на кафедрі прикладної гідроаеромеханіки і механотроніки НТУУ “КПІ”, держбюджетної науково-дослідної роботи НТУУ “КПІ” № 0109U002553 “Розробка принципів побудови математичних моделей та методик проектування виконавчих пристроїв і систем мехатроніки” (№ 2271-П), науково-дослідної роботи “Розробка процесу та обладнання для вилучення пектину з яблучних вичавок в ультразвуковому полі” (договір про творчу співпрацю між Вінницьким державним аграрним університетом та ВАТ “ВІННІФРУТ”). Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі: - провести порівняльний аналіз сучасних способів отримання пектинових речовин із вторинних сировинних ресурсів та обладнання для вилучення пектину, на основі якого визначити шляхи підвищення ефективності процесу та сформулювати вимоги до нового обладнання, обґрунтувати вибір раціональних методів обробки яблучних вичавок; уперше розроблено та експериментально підтверджено фізичну модель ультразвукового кавітаційного вилучення пектинових речовин із рідинно-дисперсної суміші вторинної рослинної сировини, яка враховує кавітаційне диспергування комплексу целюлоза-протопектин на рівні хімічних звязків, кавітаційне вилучення цільових компонентів із капілярно-пористих систем сировини, виникнення високоградієнтних мікропотоків у шарі та кавітаційну хімічну активацію води технологічного розчину;У першому розділі здійснено аналітичний огляд способів та обладнання процесу вилучення пектину з рослинної сировини, розглянуто їх основні переваги та недоліки, розроблено класифікацію. Розглянуто особливості використання ультразвуку, при якому енергетична дія проявляється у фізико-хімічних ефектах, визначальними з яких є акустична кавітація та повязані з нею явища - звукокапілярний ефект та хімічні реакції. У другому розділі представлено спеціально розроблені стендові установки, що дозволяють досліджувати умови ультразвукової кавітаційної обробки технологічної суміші в обємі за умови забезпечення можливості транспортування суміші під тиском (циліндрична кавітаційна камера з ультразвуковими приводами-випромінювачами на твірній поверхні), моделювання умов ультразвукової кавітаційної обробки технологічної суміші в шарі (плоска кавітаційна камера з ультразвуковим приводом-випромінювачем на донній поверхні) та дослідження умов розповсюдження ультразвукових коливань високої інтенсивності (установка з високоамплітудним кавітаційним приводом). Установки забезпечували введення у технологічну суміш ультразвукових коливань з інтенсивністю, що перевищує поріг кавітації. У результаті проведеного багатофакторного експерименту отримано квадратичні рівняння регресії, які дозволяють адекватно описати залежність значень величини ступеня виходу пектину Св від основних параметрів впливу: інтенсивності ультразвукового поля І, товщини шару продукту b, тривалості t та температури t обробки.У дисертаційній роботі отримано і наведено нові науково обґрунтовані теоретичні та експериментальні розробки в галузі ультразвукової кавітаційної технології для реалізації процесу вилучення пектину з рослинної сировини - яблучних вичавок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ