К.т.н. Василів В.П., Шарандак В.М.

Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна

Вплив електрогідравлічного оброблення на ступінь дисперсності твердої фази водно-вапняної суспензії

В сучасній технології бурякоцукрового виробництва ефективність процесу очищення соків бурякоцукрового виробництва залежить не тільки від витрат водно-вапняної суспензії на очищення, але і від її якості. Застосування водно-вапняної суспензії із покращеними фізико-хімічними властивостями (активованої водно-вапняної суспензії) дозволить зменшити витрати вапна і підвищити ступінь очищення соків, а значить, збільшити вихід цукру. Основним фактором, який визначає активність водно-вапняної суспензії, що використовується в бурякоцукровому виробництві для очищення дифузійного соку від нецукрів є ступінь дисперсності її твердої фази. Чим вища дисперсність твердої фази такої системи, тим більша здатність її до розчинності у водному середовищі і тим більший коефіцієнт пересичення. Нажаль, сьогодні доводиться констатувати той факт, що в цукровому виробництві, не зважаючи на двохвіковий досвід використання водно-вапняної суспензії, досліджень з метою підвищення активності цього реагенту майже не проводилось.

У зв’язку з цим та з метою економного використання вичерпних родовищ вапняку України, підвищення ступеню утилізації потенційно активного вапна, яке виводиться із домішками, підвищення ефекту очищення соків бурякоцукрового виробництва та зниження собівартості цукру випливає необхідність пошуку нових способів активації водно-вапняної суспензії.

У теперішній час все більшу роль у промислових технологіях відіграють процеси, засновані на використанні різних електрофізичних методів обробки, зокрема інтенсивно розвивається техніка реалізації електричного розряду у рідині (електрогідравлічне оброблення). Суть цього способу полягає в тому, що при здійсненні в середині об’єму рідини, яка знаходиться в замкненому просторі, спеціально зформованого імпульсного електричного розряду, навколо зони його утворення виникають надвисокі гідравлічні тиски, які досягають тисячі атмосфер; ударні хвилі; лінійні переміщення рідини із швидкостями, які досягають сотень метрів за секунду; кавітація в значному об’ємі рідини, які спроможні здійснювати корисну механічну роботу.

Метою досліджень було вивчення впливу параметрів електрогідравлічного оброблення на зміну ступеню дисперсності твердої фази водно-вапняної суспензії.

Зразки необробленої та обробленої суспензії були обстежені на дисперсність та питому поверхню твердої фази за допомогою приладу німецької фірми “Mastersizer μ”.

Рисунок 1. Вплив напруги розряду та кількості розрядів при електрогідравлічному обробленні на дисперсність твердої фази водно-вапняної суспензії:

1 – необроблена водно-вапняна суспензія;

2 – оброблена електрогідравлічними розрядами при напрузі 30кВ та кількості розрядів 15;

3 - оброблена електрогідравлічними розрядами при напрузі 45кВ та кількості розрядів 10.

Як свідчать одержані дані (рис. 1), в необробленій полідисперсній водно-вапняній суспензії (1) переважають частинки розміром 20мкм., відсоток фракції цього розміру у всьому об’ємі суспензії складає 67. Після електрогідравлічного оброблення при напрузі 30 кВ та 15-ти розрядах (2) відсоток цієї фракції збільшується до 77. А при обробленні водно-вапняної суспензії 10-ма розрядами при напрузі 45 кВ у всьому об’ємі суспензії переважають частинки розміром 14,2мкм, складаючи вже 80% всієї твердої фази (3). Це значно впливає на питому поверхню твердої фази, яка у необробленій водно-вапняній суспензії становила 0,311 м²/г, після оброблення 15-ма розрядами при 30 кВ – 0,350 м²/г, а після оброблення 10-ма розрядами при 45кВ – 0,69 м²/г, тобто збільшилась порівняно з необробленою суспензією в 2,2 рази.

Отже встановлено факт підвищення дисперсності твердої фази водно-вапняної суспензії під дією напруги розряду та кількості розрядів при електрогідравлічному обробленні, що підвищує питому поверхню твердої фази Са(ОН)₂ в 2,2 рази порівняно із необробленою суспензією. Важливим також є те, що досліджені реологічні властивості водно-вапняної суспензії до та після електрогідравлічного оброблення залишились незмінними. Це дає гарантію, що після електрогідравлічного оброблення у визначеному режимі водно-вапняна суспензія буде добре транспортуватися, відділятися від домішок та легко дозуватися у дифузійний сік.

Отримані результати свідчать про перспективність застосування електрогідравлічного оброблення для активації водно-вапняної суспензії у бурякоцукровому виробництві, що дасть можливість утилізувати все непогашене вапно, яке отримується у вапняному відділені цукрового заводу.

Література

1. Известь: производство и применение в сахарной промышленности / В.А. Лосева, И.С. Наумченко, А.А. Ефремов. // Воронеж: Воронежская гос. технологическая академия, 2003. – 224 с.

2. Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект – М.: Машгиз, 1955.-50с.

3. Українець А.І. Розроблення технологій та апаратури для подовження терміну зберігання харчових продуктів: Авторефер. дис. … д-ра тех. наук: / УДУХТ.- Київ, 1999. – 44с.