Изучение массообмена в процессе анаэробного сбраживания многокомпонентного органического сырья

Математическая и физическая модели массообмена, описание процессов, происходящих в биореакторе. Рекомендации по биоконверсии органического сырья в биотопливо при изменении различных параметров в ситуации многокомпонентности и неоднородности сырья.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 03.04.2015
Размер файла 3,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Обзор научно-исследовательских разработок

2. Методика выполнения исследований, анализ и обработка результатов

2.1 Описание технологической схемы процесса анаэробного сбраживания многокомпонентного органического сырья

2.2 Методика проведения эксперимента

2.2.1 Описание эксперимента

2.2.2 Подбор рецептуры сырья

2.3 Описание математической модели массообмена процесса анаэробного сбраживания многокомпонентного органического сырья и анализ полученных результатов

3. Выработка рекомендаций по результатам исследований

4. Расчетная часть

4.1 Расчет привода

4.2 Прочностной расчет реактора

4.2.1 Определение геометрических параметров аппарата

4.2.2 Расчет цилиндрической обечайки при действии избыточного внутреннего давления

4.2.3 Расчет цилиндрической обечайки при действии избыточного наружного давления

4.2.4 Расчет рубашки при действии избыточного внутреннего давления

4.2.5 Расчет рубашки при действии избыточного наружного давления

4.2.6 Расчет плоского круглого днища при действии избыточного внутреннего или избыточного наружного давления

4.2.7 Расчет плоской круглой крышки при действии избыточного внутреннего или избыточного наружного давления

5. Вопросы безопасности при выполнении НИР и реализации рекомендаций

6. Технико-экономические расчеты

Заключение

Список использованных источников

Введение

Рост выбросов парниковых газов, увеличение потребления воды, ее загрязнение, истощение земель и запасов природных энергоресурсов вынуждают искать новые источники энергии. Одним из них являются биогазовые технологии.

Биогаз получают путем анаэробного брожения биомассы. В качестве биомассы могут выступать свалочные отходы, отходы животноводства (навоз) и сельского хозяйства, отходы скотобоен, некоторые культуры, например, рапс. В результате брожения биомасса разлагается под воздействием гидролизных, кислотообразующих и метанобразующих бактерий. В состав газа входят 55-65% метана, 35-45% углекислого газа и около 1% водорода и сероводорода.

В нашей стране во многих населенных пунктах нет полного обеспечения природным газом. Биогазовые установки станут неплохим подспорьем в хозяйстве. К тому же сырьем для нее станет то, чего всегда в избытке: навоз, пищевые отходы, опавшая листва, сгнившее зерно, ботва и т.п., то, что обычно идет в компостную яму. Такая культура, как топинамбур, является отличным сырьем для биотоплива, а в нашей стране можно засевать им до 160 тыс. га площади. При производстве спирта как побочный продукт получают послеспиртовую барду, из которой можно производить и биогаз и добавки с витамином B12 для применения в животноводческой отрасли, повышающие ее продуктивность. Поэтому производство биогаза особенно эффективно в агропромышленных комплексах, где обеспечивается практически замкнутый технологический цикл.

Биогаз можно накапливать, перекачивать, излишки продавать.

Из 1 куб. м биогаза можно получить около 2 кВт электроэнергии. Тепло от сжигания газа можно тратить на обогрев помещений, содержание теплиц и скота в сельской местности, для работы рефрижераторов на предприятии. В переброженной массе минерализация составляет 60%, в обычном навозе -- 40%. Такие сбалансированные удобрения повышают урожайность на 30-50%. Их, также как и избытки газа либо электричества, можно продавать [21].

В настоящее время в большинстве случаев отходы просто собираются для захоронения на полигонах, что ведет к отчуждению свободных территорий в пригородных районах и ограничивает использование городских территорий для строительства жилых зданий. Также совместное захоронение различных видов отходов может привести к образованию опасных соединений. Это прежде все связано как с отсутствием необходимой инфраструктуры, так и самих предприятий - переработчиков, которых по стране насчитывается всего порядка 400 единиц (389), из них: комплексов по переработке ТБО всего 243, комплексов по сортировке - 53, мусоросжигающих заводов - около 10.

В соответствие с «Основами государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года», утвержденными Президентом Российской Федерации 28.04.2012г. № Пр-1102, 10 основным направлениями обращения с отходами являются: предупреждение и сокращение образования отходов; развитие инфраструктуры их обезвреживания и поэтапное введение запрета на захоронение отходов, не прошедших сортировку и обработку в целях обеспечения экологической безопасности при хранении и захоронении.

Ранее на кафедре проводилась НИР, целью которой являлось изучение методов адаптации сырьевых комплексов к технологическим условиям переработки анаэробными бактериями, подбор рецептур обеспечивающих наибольшую эффективность процесса биосинтеза, а так же наиболее полная переработка органических отходов пищевых и кормовых производств с понижением их опасности для окружающей среды. Были получены экспериментальные данные по функционированию анаэробных систем обработки отходов, определены основные характеристики и параметры процессов при различных условиях, выявлены пути совершенствования систем и оптимального управления ими в условиях промышленного применения.

Целью данной НИР является изучение массообмена в процессе анаэробного сбраживания многокомпонентного органического сырья. Необходимо получить математическую и физическую модели массообмена, которые могли бы описать процессы, происходящие в биореакторе, помочь разработать универсальные рекомендации по ведению биоконвесии органического сырья в биотопливо при изменении различных параметров. Анализ этих процессов усложняется многокомпонентностью исходного сырья и его неоднородностью. Биомасса в конечном итоге представляет собой три фазы различной плотности: суспензия с высокой концентрацией твердых частиц, суспензия с низкой концентрацией твердых частиц и водно-маслянистая эмульсия, а так же зоны перехода. И, несмотря на то, что реактор оснащен перемешивающим устройством, «идеальное» перемешивание не является возможным.

Таким образом, для понимания физико-химической природы процесса необходимо построение математической модели массообмена. Для апробации ее корректности, необходимо повести физическое моделирование процесса анаэробного сбраживания.

Полученные результаты математического моделирования, позволят спрогнозировать процессы, протекающие в проектируемых производственных линиях по переработке органического сырья анаэробным методом сбраживания, подобрать оптимальные значения параметров, в большей мере влияющих на процесс, с целью интенсификации работы биореактора.

1.

1. Обзор научно-исследовательских разработок

Биотехнология является одним из наиболее перспективных и эффективных процессов переработки отходов, и обезвреживания на сегодняшний день [4]. В результате переработки отходов пищевой и кормовой промышленности методом биосинтеза получаем биотопливо, которое позволяет вести процесс на собственном энергообеспечении. При утилизации получается также жидкий экстракт, который предназначается для полива кормовых трав, овощей и т. п. Сухое удобрение используется по прямому назначению. Кроме того, утилизация отходов пищевых и кормовых производств методом биосинтеза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу. Метод анаэробного сбраживания наиболее приемлем для переработки животноводческих отходов с точки зрения гигиены и охраны окружающей среды, так как обеспечивает наибольшее обеззараживание остатка и устранение патогенных микроорганизмов.

Применение этого метода представляется уместным и в сельской местности: в небольших фермерских и тепличных хозяйствах он будет особенно эффективным. Метод биодеградации широко применяется в хозяйственной практике европейских стран. Многие фермерские хозяйства Западной Европы удовлетворяют свои потребности в энергетических и органических удобрениях посредством его применения.

Метод биодеградации органических отходов в бытовых и промышленных целях используется в Норвегии и Канаде. В Китае указанный метод также получил распространение (75 млн. установок).

Все вышеизложенное позволяет судить об экономической эффективности данного метода. Прибыль при его внедрении может быть получена за счет реализации биоудобрений, которые являются ценным продуктом. При серийном выпуске специальных установок объем удобрений может быть значительным. Одна установка способна производить до 250 кг биоудобрений за 4-6 дней. За счет реализации газов энергоносителей и их применения в деградационной установке один фермент объемом 150 л может производить 10-15 м3 бытового газа за утилизацию с содержанием метана в нем до 75%. Таким образом, затраты на обслуживание и ремонт установки будут полностью возмещены в течение приемлемого периода. Итогом является значительное уменьшение объемов органических отходов. Технология метода совместима с городской индустрией.

В результате использования биогазовой установки получают:

- биогаз (биометан);

- электроэнергию, тепло;

- биоудобрения;

- горячую воду.

Биогаз - газообразный продукт, получаемый в результате анаэробного сбраживания веществ самого разного происхождения. В его состав входят метан (СН4) - 55-70% и углекислый газ (СО2) - 28-43% и другие газы, содержащиеся в малых количествах, например - сероводород (Н2S).

На рисунке представлена схема работы промышленной биогазовой установки.

Рисунок. Схема промышленной биогазовой установки (zorgbiogas.ru)

Состав оборудования и сооружений промышленной биогазовой установки:

- емкость гомогенизации;

- загрузчик твердого сырья;

- реактор (другое название биореактор, метантенк, ферментатор);

- мешалки;

- газгольдер (хранилище газа);

- система смешивания воды и отопления;

- газовая система;

- насосная станция;

- сепаратор;

- приборы контроля;

- КИПиА с визуализацией;

- аварийные факельные горелки и система безопасности.

Структура бытовой биогазовой установки представляет собой упрощенную конструкцию. В ее состав входят:

- биореактор-метантенк;

- газгольдер мокрого типа;

- лестница-эстакада;

- ковш-тележка;

- ручной подъемник (таль);

- бак для хранения удобрений.

Промышленные биогазовые установки работают по следующему принципу: с помощью насосной станции или загрузчика в реактор периодически подаются отходы. Реактор - это подогреваемый и утепленный железобетонный резервуар, оборудованный миксерами, в котором живут полезные микроорганизмы, питающиеся отходами. В результате работы реактора образуется биогаз, который скапливается в хранилище (газгольдере). Далее газ проходит систему очистки и подается в котел или генератор. Для сбраживания некоторых видов сырья (например, спиртовой барды) необходим дополнительный реактор гидролиза, так как в обычном реакторе он не может быть переработан.

Известна биогазовая установка анаэробного сбраживания органических отходов, включающая многосекционный реактор, дно которого имеет уклон от узла загрузки к узлу выгрузки, причем последние выполнены в виде конвейеров с приводами мешалки, длина лопастей которых превышает уровень биомассы, расположенные в каждой секции реактора и кинематически связанные с приводом узла загрузки, и газгольдер. Установка снабжена насосом и водонагревательным котлом с газовыми горелками, сообщенными с газгольдером. Узлы загрузки и выгрузки выполнены в виде винтовых конвейеров, состоящих из кожуха и вала со спиралью, причем вал конвейера узла загрузки выполнен полым и перфорированным. Кожух конвейера узла выгрузки снабжен герметичной цилиндрической емкостью, установленной выше уровня биомассы и образующей с ним кольцевую полость, сообщенную с полостью вала конвейера узла загрузки через водонагревательный котел и насос, при этом в месте расположения емкости кожух выполнен перфорированным [5].

Данное решение показано на рисунке.

Рисунок. Схема биогазовой установки

Известна биогазовая установка анаэробного сбраживания органических отходов, содержащая реактор, разделенный на сообщающиеся между собой секции, имеющие колоколообразные сборники газа с лопастями, узлы загрузки и выгрузки. Каждая секция содержит стаканы, в которых установлены с возможностью вертикального перемещения относительно друг друга посредством привода колоколообразные сборники газа, имеющие в верхней части регулируемые клапаны и сетку. Стаканы в нижней части имеют отверстия с клапанами, между которыми установлена перегородка с лопастями, расположенными в шахматном порядке относительно дополнительных лопастей, установленных на стенках колоколообразных сборников газа, где нижняя лопасть выполнена длиннее верхних. Узел загрузки выполнен в виде емкости с входным патрубком для подачи исходного сырья, лотком для отвода нерастворимых твердых легких фракций и выходными патрубками на нижнем уровне для сброса излишней жидкости, твердых тяжелых нерастворимых фракций и подачи сырья на переработку через отверстия в стакане [6].

Данное решение показано на рисунке.

Рисунок. Схема биогазовой установки

Известен так же способ получения биогаза и удобрения из органических отходов.Техническим результатом является упрощение способа переработки органических отходов в биогаз и удобрение, обеспечение надежности отбора биогаза из массива биомассы и цикличности процесса переработки отходов. Способ включает подготовку основания из гидроизолирующего материала, монтаж газодренажной конструкции из жестко связанных труб, совмещающей функции вертикального и горизонтального газового дренажа. Сортировку и измельчение отходов, засеивание их метаногенными микроорганизмами и увлажнение, укладку послойно насыпкой с верхней части газодренажной конструкции с пересыпкой слоев газоводонепроницаемым материалом; биогаз отводят через газодренажную конструкцию, а фильтрат - гидродренажной системой, вмонтированной в основание. Переработанную анаэробными микроорганизмами биомассу можно использовать в качестве удобрения [7].

Для утилизации отходов животноводческих производств известна биогазовая установка анаэробного сбраживания органических отходов. Сущность изобретения заключается в том, что, с целью повышения эффективности процесса сбраживания, биогазовую установку выполняют в виде расположенного под землей реактора 1, разделенного на секции 2 и узлов загрузки и выгрузки 3 и 4. Секции реактора 1 снабжены мешалками 10, связанными между собой и приводом 7 загрузочного транспортера 5 цепной передачей. Загрузочный 5 и разгрузочный 6 транспортеры введены в донную часть крайних секций 2 реактора 1. Реактор 1 выполнен в виде емкости [8].

Данное решение показано на рисунке.

Рисунок. Схема биогазовой установки

Для использования в сельском хозяйстве известен способ анаэробного сбраживания органических отходов и устройство для его осуществления. Применим для анаэробного сбраживания навоза, помета, фекалий и различных растительных отходов с выработкой на них высококачественных обеззараженных от патогенной микрофлоры и семян сорняков органических удобрений и горючего биогаза. Сущность изобретения состоит в том, что анаэробное сбраживание органических отходов осуществляют последовательно во внешней и внутренней камерах метантенка, а перемешивание сбраживаемых отходов во внешней камере осуществляют путем подачи в нее вводимых в метантенк органических отходов. В резервуаре устройства для осуществления способа на куполе закреплена не доходящая до днища концентрическая перегородка, образующая сообщающиеся снизу внешнюю и внутреннюю камеры. Расположенный в нижней части резервуара и разделяющий камеры элемент выполнен в виду усеченного конуса, с прикреплением большего его основания к боковым стенкам корпуса, а меньшим - обращен с линии резервуара. Диаметр меньшего основания разделительного элемента выполнен меньше диаметра концентрической перегородки, патрубок подачи отходов введен во внешнюю камеру и имеет разнонаправленные отходы [9].

Данное решение показано на рисунке.

Рисунок. Схема биогазовой установки

Предлагается [10] для непосредственного выделения CO2 из биогаза (с содержанием его до 60 об.%) использовать колонку с размерным соотношением длина - диаметр=10-20, в которую засыпаны шарики из полипропилена диаметром 5-8 мм с контактной площадью 600-1200 м2/м3. Биогаз подается снизу, а сверху промывная жидкость, содержащая воду и 20 вес.% диэтиламина. Скорость прохождения биогаза в колонке должна составлять >25 м3/час. CH4 собирается в верхней части колонки. После такой очистки и обезвоживания содержание метана в биогазе составляет 99,8%, а CO2 0,12% (содержание метана в биогазе до очистки составляло 40-50 об.%). Преимущество такой конструкции и метода в том, что она позволяет проводить процесс отделения при комнатной температуре и атмосферном давлении, что приводит к значительной экономии энергии по сравнению с известными методами.

Патентуется конструкция устройства по переработке органических отходов [11], благодаря которому большие объемы отходов подвергаются непрерывной ферментации в аэробных условиях, превращаясь в компост.

Изобретение [12] предназначено для производства биогаза из пищевых отходов предприятий. Упрощенная конструкция данного биореактора позволяет повысить его производительность. Биореактор содержит корпус в виде стальной трубчатой емкости, разделенной на три части: загрузочную, рабочую и выгрузочную с перегородками-сегментами, не доходящими до дна емкости. Внутри рабочей части, подключенной к газгольдеру, установлена горизонтально мешалка, смещенная от центра емкости. Торцевая стенка правой секции рабочей части снабжена дополнительно резервуаром для горячей воды.

Недостатками данных устройств является громоздкость конструкции и возможность переработки моно сырья. В данной дипломной работе разработана и исследована методика утилизации комплекса отходов пищевой и кормовой промышленности в пропорциях производства разные по дисперсному составу и агрегатному состоянию.

2.

2. Методика выполнения исследований, анализ и обработка результатов

2.1 Описание технологического процесса биоконверсии многокомпонентного органического сырья в биотопливо и азотосодержащее удобрение

Схема экспериментальной установки представлена на чертеже.

Пуск установки осуществляется с продувки системы «реактор-трубопроводы-газгольдер» азотом из баллона 36. Она осуществляется открытием вентилей 17, 20, 19, 27, 29 и 26, после чего происходит продувка системы азотом из баллона 36, открыв вентиль 11 и добавив давления на редукторе 4 до 2 атм. избыточного. Далее осуществляется герметизация систем. Перекрывается вентиль 20, на редукторе 4 баллона 36 устанавливается давление 0,5 атм., после чего перекрывается вентиль 26, затем вентиль 11. Для перевода установки в стационарный режим необходимо закрыть вентили 23 и 27. После этого осуществить регулировку давления азота в газгольдере и загрузку сырья в реактор. Далее шкафом управления 2 устанавливаются режимы частоты вращения преобразователя и интервалы включения перемешивающего устройства посредством таймера. Выставляются режимы контроля и управления УЗ датчиком 32, датчиком давления 46, расходомером 21 и 24. С помощью систем управления шкафа 1 осуществляется регулировка систем регистрации и записи показаний при помощи компьютера 15. Выводятся в режим работы датчики метана.

Следующий этап - загрузка биомассы. Загрузка и выгрузка питательной среды осуществлялась два раза в сутки. Питающий трубопровод должен быть оборудован загрузочной воронкой, шаровым краном и заглублен ниже уровня жидкости в реакторе. Приготовленная масса загружается в загрузочную воронку до верхнего уровня, открывается вентиль 42, по мере перетекания из воронки загружаемого сырья в реактор, добавляется оставшаяся масса. После визуального контроля загрузки массы реактор вентиль 42 закрывается. В реакторе осуществляется анаэробное сбраживании органические вещества разлагаются. «Метановое сбраживание» происходит при разложении органических веществ в результате жизнедеятельности двух основных групп микроорганизмов. Одна группа микроорганизмов, называемая кислотообразующими или бродильными бактериями, расщепляет сложные органические соединения в более простые. Эти простые органические вещества являются источником питания для второй группы бактерий, которые превращают органические кислоты в требуемый метан. Уровень и состояние среды визуально контролируются через смотровые окошки, находящиеся на уровне жидкости и в крышке аппарата. С целью предотвращения образования пленки на поверхности биомассы и выпадения осадка осуществляется перемешивание винтовой мешалкой с регулируемой скоростью по заданной программе. Ввод мешалки в аппарат осуществляется через манжетное уплотнение, проверяемое на герметичность перед началом эксперимента. Для выгрузки шлама емкость 52 при помощи фланцев закрепляется на разгрузочном патрубке, выключается вакуумный насос 53, открывается вентиль 7, при этом вентиль 9 должен быть перекрыт. Закрывается вентиль 7, выдерживается одна минута, после чего открывается вентиль 43 на 30 секунд. Далее отключается вакуум насос 53. Емкость 52 снимается с фланца, отбирается шлам для анализа, остальное удаляется на утилизацию.

Образующийся биогаз поступает в газгольдер.

Управление давлением азота в газгольдере осуществляется следующим образом: редуктором 4 азотного баллона 35 устанавливается минимальный расход, обеспечивающий требуемой избыточное давление в газгольдере 33 на уровне 0,2 атм., которое визуально контролируется показывающим манометром 13 и управляется и регистрируется датчиком давления 46, показания которого выводятся на цифровой датчик шкафа управлениия1 и на экран управляющего компьютера 15. При этом вентиль 48 должен быть постоянно в положении «открыт». Дроссель 50 должен быть закрыт, регулирующий дроссель 49 находиться в состоянии минимального расхода сбрасываемого азота через электромагнитный клапан 14 в автоматическом режиме. Регулировка расхода газа на вентиле 49 осуществляется вручную. Возможен режим регулирования давления в газгольдере путем постоянного стравливания азота через дроссель 50, при этом расход азота подстраивается вручную согласно показаниям на манометре 13 в соответствии с требуемым давлением 0,2 МПа.

При нормальной работе реактора получаемый биогаз содержит 60 -70 % метана; 30 - 40% двуокиси углерода, а так же примеси. Соотношение СН4 и СО2 зависит от исходного субстрата и характеристик процесса брожения (температуры, времени пребывания массы в реакторе). Биогаз содержит также незначительное количество Н2, H2S, N2. Теплотворная способность биогаза 21-29 МДж/м3; 1 м3 его эквивалентен 0,7-0,8 кг условного топлива. В результате брожения из 1 т органического вещества (по сухой массе) получается 350-600 м3 биогаза. КПД превращения энергии органических веществ в биогаз 80-90 %.

2.2 Методика проведения эксперимента

Целью эксперимента является получение необходимых исходных данных, необходимых для построения математической модели массообмена в биореакторе. А так же апробация результатов математического моделирования на экспериментальном образце установки анаэробного сбраживания многокомпонентного сырья.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи: проследить интенсивность выхода биогаза из объема реактра; при перемешивании определить поля распределения метана по объему реактора, сделать выводы.

2.2.1 Описание эксперимента

Исследуемый процесс анаэробного сбраживания органического сырья является многофакторным. Ключевыми параметрами течения процесса биоконверсии являются: температура, давление, интенсивность перемешивания, и как следствие фазовый переход органической составляющей сырья в метан. Вследствие чего, важно иметь четкое представление о процессах и протекании реакций в аппарате анаэробного сбраживания. Анализ этих процессов усложняется многокомпонентностью исходного сырья и его неоднородностью. Биомасса в конечном итоге представляет собой три фазы различной плотности: твердый осадок, суспензия и водно-маслянистая эмульсия, а так же зоны перехода. И, несмотря на то, что реактор оснащен перемешивающим устройством, «идеальное» перемешивание не является возможным (рис.). Таким образом, для понимания физико-химической природы процесса необходимо построение математической модели массообмена.

Рисунок. Расслоение многокомпонентной системы на фракции

Для проведения эксперимента, с целью сравнения полученных данных с имеющимися, нами используется реактор анаэробного сбраживания (рис.) объемом 300 литров, оснащенный перемешивающим устройством, рубашкой обогрева и датчиками температуры и давления, а также пробоотборниками.

Рисунок. Реактор для получения биогаза:1 - корпус реактора, 2 - рубашка, 3 - мешалка; H1 - твердый остаток, H2 - суспензия,H3 - водно-маслянистая эмульсия

2.2.2 Подбор рецептур сырья

В ходе ранее проводившейся НИР были использованы отходы предприятия «КАРГИЛЛ»: соапсточные жиры, осадок со станции очистки соапсточных вод, отходы отбеливающей глины, сплав (осадок с фильтра очистки воды с солодовенного производства), кизельгур отработанный, отходы кукурузного экстракта, отходы кукурузного зародыша, мезга сырая (брак), мучка аспирационная (пыль кукурузная), пшеничные отходы (отсорт пшеницы, ячмень 2-го класса (брак)), фильтрат паточного сиропа (промои с пропарки), вода после флотатора на станции пропарки, комбикормовая пыль.

Нами по аналогии были подобраны модельные среды из четырех компонентов: кизельгур, отруби, вода и масло - которые по своим свойствам не будут отличаться от отходов предприятия «КАРГИЛЛ», и могут быть использованы для экспериментов. Для этих компонентов введем специальное обозначение, характеризующее их фазовый состав:

1 - масло;

2 - вода;

3 - твердая легкая фаза (отруби);

4 - твердая тяжелая фаза (кизельгур).

Для более полной картины сырье составляется в нескольких вариантах, с различным процентным содержанием воды, твердой фазы и масла.

Эксперимент проводится с десятью вариантами рецептур. Загружаем первую рецептуру. Определяем вязкость и плотность среды. Включаем перемешивающее устройство. Измеряем давление в каждом образовавшемся слое. Регистрируем выход газа. Выключаем перемешивающее устройство. Таким образом, исследуем все десять рецептур, устанавливая оптимальное соотношение для интенсификации протекания процесса.

Получив данные, мы сможем смоделировать процесс массобмена и на основе полученной модели обосновать уже имеющиеся данные по процессу получения биогаза методом анаэробной биоконверсии.

Процесс переработки многокомпонентного органического сырья сложен и требует тщательного анализа. К каждому комплексу отходов необходим индивидуальный подход и метод подбора рецептур.

В НИР, проводившейся ранее, процесс подбора рецептур осуществлялся в 3 этапа. Проанализируем полученные рецептуры.

Первый этап подбора рецептур

На первом этапе первоочередной задачей стояла утилизация отходов органического происхождения с целью снижения их опасности для окружающей среды. Что избавляло бы предприятие от затрат на захоронение или утилизацию отходов сторонними организациями. Так же проходила апробация рецептур на предмет выявления компонентов негативно сказывающихся на протекании процесса.

Рисунок. Диаграмма компонентов рецептур на первом этапе

Далее представленные диаграммы для большей наглядности будем представлять и в табличном виде.

Таблица 1 - Компоненты рецептур на первом этапе

Компоненты рецептур

01.11.2010

04.12.2010

23.12.2010

Масса компонентов, г

Сплав

60

52

49

Соап.сток

1850

1704

1604

осадок со ст.оч.ст.вод

180

165

155

Отход отбелглины-подсолнечник

530

294

294

Отход отбелглины-тропик

3040

196

196

Фильтрат паточ.сиропа

680

2794

2630

Кизельгур

2770

1251

1766

Кукурузный экстракт

450

2544

2395

Кукурузный зародыш

330

0

0

Пшеничные отходы

270

306

88

Мезга сырая

360

249

234

Мучка аспирационная

120

334

314

Комбикормовая пыль

120

111

104

Свежая вода

0

0

0

На основе таблицы 1 составим модельные среды компонентов сырья на первом этапе. Для этого выясним фазовый состав каждого из компонентов и их процентное соотношение в сырье.

Общая масса сырья на первом этапе:

Мобщ=?Мi, (1)

где Мобщ - общая масса сырья, г;

Мi - масса компонента сырья, г.

Общая масса сырья для модельной среды №1 (01.11.2010г.) на первом этапе:

г

Общая масса сырья для модельной среды №2 (04.12.2010г.) на первом этапе:

г

Общая масса сырья для модельной среды №3 (23.12.2010г.) на первом этапе:

г

Расчет модели №1

1. Соапсточные жиры

Содержание компонента в сырье К, %:

К=(МiЧ100%)/Мобщ (2)

Содержание соапстока в сырье К, %:

Масса фазового состава в сырье рассчитывается как:

Мj=(МiЧКj)/100%, г, (3)

где Мj- масса фазового состава в сырье, г;

Кj- содержание фазового состава в компоненте, %.

В соапсточных жирах содержание воды - 50%, жиров - 20%, твердого остатка - 30%.

Масса воды:

Масса жиров:

Масса твердого остатка:

Содержание фазового состава в сырье рассчитывается как:

Кi=(МjЧК)/Мi, % (4)

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание твердого остатка:

2. Отходы отбеливающей глины

2.1 Подсолнечник

Содержание подсолнечника в сырье К, %:

В подсолнечнике содержание воды - 15%, жиров - 25%, подсолнечника - 60%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса подсолнечника:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание подсолнечника:

Тропик

Содержание тропика в сырье К, %:

В тропике содержание воды - 15%, жиров - 25%, тропика - 60%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса тропика:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание тропика:

3. Отход кизельгура

Содержание кизельгура в сырье К, %:

В кизельгуре содержание воды - 42,4%, жиров - 13,5%, кизельгура - 44,1%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса кизельгура:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание кизельгура:

4. Пшеничные отходы

Содержание пшеничных отходов в сырье К, %:

В пшеничных отходах содержание воды - 13,8%, жиров - 3%, отсорта пшеницы - 83,2%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса отсорта пшеницы:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание отсорта пшеницы:

5. Осадок со ст. оч. ст. вод

Содержание осадка со ст. оч. ст. в сырье К, %:

В осадке со ст. оч. ст. вод содержание воды - 92%, жиров - 1%, твердого остатка - 7%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса твердого остатка:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание твердого остатка:

6. Сплав

Содержание сплава в сырье К, %:

В сплаве содержание воды - 50%, частичек ячменных зерен, шелухи - 50%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса частичек ячменных зерен, шелухи:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание частичек ячменных зерен, шелухи:

На основе полученных данных составим таблицу модели №1.

Таблица 2 - Модель №1 компонентов сырья на первом этапе

Наименование сырья

Масса, г

Фазовый состав

Содержание компонента в сырье, %

1

Соапсточные жиры:

1.1 жиры

1.2 вода

1.3 твердый остаток

1850

370

925

555

1

2

3

17,19

3,44

8,6

5,157

2

Отходы отбеливающей глины

2.1 Подсолнечник:

2.1.1 жиры

2.1.2 вода

2.1.3 подсолнечник

2.2 Тропик:

2.2.1 жиры

2.2.2 вода

2.2.3 тропик

530

132,5

79,5

318

3040

760

456

1824

1

2

4

1

2

4

4,9

1,23

0,74

2,94

28,25

7,06

4,24

16,95

3

Отход кизельгура:

3.1 кизельгур

3.2 жиры

3.3 вода

2770

1221,57

373,95

1174,48

4

1

2

25,74

11,32

3,47

10,91

4

Пшеничные отходы:

4.1 отсорт пшеницы

4.2 вода

4.3 жиры

270

224,64

37,26

8,1

3

2

1

2,5

2,08

0,35

0,08

5

Осадок со ст.оч.ст.вод:

5.1 вода

5.2 жиры

5.3 твердый остаток

180

165,6

1,8

12,6

2

1

3

1,67

1,54

0,0167

0,12

6

Сплав

6.1 частички ячменных зерен, шелуха

6.2 вода

60

30

30

3

2

0,56

0,28

0,28

7

Отходы кукурузного экстракта

450

2

4,18

8

Кукурузный зародыш

330

3

3,07

9

Фильтрат паточного сиропа

680

2

6,32

10

Мезга сырая

360

3

3,35

11

Мучка аспирационная

120

3

1,12

12

Комбикормовая пыль

120

3

1,12

13

Свежая вода

0

2

0

Расчет модели №2

1. Соапсточные жиры

Содержание соапстока в сырье К, %:

В соапсточных жирах содержание воды - 50%, жиров - 20%, твердого остатка - 30%.

Масса воды:

Масса жиров:

Масса твердого остатка:

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание твердого остатка:

2. Отходы отбеливающей глины

2.1 Подсолнечник

Содержание подсолнечника в сырье К, %:

В подсолнечнике содержание воды - 15%, жиров - 25%, подсолнечника - 60%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса подсолнечника:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание подсолнечника:

2.2 Тропик

Содержание тропика в сырье К, %:

В тропике содержание воды - 15%, жиров - 25%, тропика - 60%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса тропика:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание тропика:

3. Отход кизельгура

Содержание кизельгура в сырье К, %:

В кизельгуре содержание воды - 42,4%, жиров - 13,5%, кизельгура - 44,1%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса кизельгура:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание кизельгура:

4. Пшеничные отходы

Содержание пшеничных отходов в сырье К, %:

В пшеничных отходах содержание воды - 13,8%, жиров - 3%, отсорта пшеницы - 83,2%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса отсорта пшеницы:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание отсорта пшеницы:

5. Осадок со ст. оч. ст. вод

Содержание осадка со ст. оч. ст. в сырье К, %:

В осадке со ст. оч. ст. вод содержание воды - 92%, жиров - 1%, твердого остатка - 7%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса твердого остатка:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание твердого остатка:

6. Сплав

Содержание сплава в сырье К, %:

В сплаве содержание воды - 50%, частичек ячменных зерен, шелухи - 50%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса частичек ячменных зерен, шелухи:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание частичек ячменных зерен, шелухи:

На основе полученных данных составим таблицу модели №2

Талица 3 - Модель №2 компонентов сырья на первом этапе

Наименование сырья

Масса, г

Фазовый состав

Содержание компонента в сырье, %

1

Соапсточные жиры:

1.1 жиры

1.2 вода

1.3 твердый остаток

1704

340,8

852

511,2

1

2

3

17,04

3,41

8,52

5,11

2

Отходы отбеливающей глины

2.1 Подсолнечник:

2.1.1 жиры

2.1.2 вода

2.1.3 подсолнечник

2.2 Тропик:

2.2.1 жиры

2.2.2 вода

2.2.3 тропик

294

73,5

44,1

176,4

196

49

29,4

117,6

1

2

4

1

2

4

2,94

0,74

0,44

1,76

1,96

0,49

0,29

1,18

3

Отход кизельгура:

3.1 кизельгур

3.2 жиры

3.2 вода

1251

551,69

168,89

530,42

4

1

2

12,51

5,52

1,69

5,3

4

Пшеничные отходы:

4.1 отсорт пшеницы

4.2 вода

4.3 жиры

306

254,59

42,23

9,18

3

2

1

3,06

2,55

0,42

0,09

5

Осадок со ст.оч.ст.вод:

5.1 вода

5.2 жиры

5.3 твердый остаток

165

151,8

1,65

11,55

2

1

3

1,65

1,52

0,02

0,12

6

Сплав:

6.1 частички ячменных зерен, шелуха

6.2 вода

52

26

26

3

2

0,52

0,26

0,26

7

Отходы кукурузного экстракта

2544

2

25,44

8

Кукурузный зародыш

0

3

0

9

Фильтрат паточного сиропа

2794

2

27,94

10

Мезга сырая

249

3

2,49

11

Мучка аспирационная

334

3

3,34

12

Комбикормовая пыль

111

3

1,11

13

Свежая вода

0

2

0

Расчет модели №3

1. Соапсточные жиры

Содержание соапстока в сырье К, %:

В соапсточных жирах содержание воды - 50%, жиров - 20%, твердого остатка - 30%.

Масса воды:

Масса жиров:

Масса твердого остатка:

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание твердого остатка:

2. Отходы отбеливающей глины

2.1 Подсолнечник

Содержание подсолнечника в сырье К, %:

В подсолнечнике содержание воды - 15%, жиров - 25%, подсолнечника - 60%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса подсолнечника:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание подсолнечника:

2.2 Тропик

Содержание тропика в сырье К, %:

В тропике содержание воды - 15%, жиров - 25%, тропика - 60%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса тропика:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание тропика:

3. Отход кизельгура

Содержание кизельгура в сырье К, %:

В кизельгуре содержание воды - 42,4%, жиров - 13,5%, кизельгура - 44,1%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса кизельгура:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание кизельгура:

4. Пшеничные отходы

Содержание пшеничных отходов в сырье К, %:

В пшеничных отходах содержание воды - 13,8%, жиров - 3%, отсорта пшеницы - 83,2%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса отсорта пшеницы:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание отсорта пшеницы:

5. Осадок со ст. оч. ст. вод

Содержание осадка со ст. оч. ст. в сырье К, %:

В осадке со ст. оч. ст. вод содержание воды - 92%, жиров - 1%, твердого остатка - 7%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса жиров:

Масса твердого остатка:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание жиров:

Содержание твердого остатка:

6. Сплав

Содержание сплава в сырье К, %:

В сплаве содержание воды - 50%, частичек ячменных зерен, шелухи - 50%.

Масса фазового состава в сырье

Масса воды:

Масса частичек ячменных зерен, шелухи:

Содержание фазового состава в сырье

Содержание воды:

Содержание частичек ячменных зерен, шелухи:

На основе полученных данных составим таблицу модели №3

Таблица 4 - Модель №3 компонентов сырья на первом этапе

Наименование сырья

Масса, г

Фазовый состав

Содержание компонента в сырье, %

1

Соапсточные жиры:

1.1 жиры

1.2 вода

1.3 твердый остаток

1604

320,8

802

481,2

1

2

3

16,32

3,26

8,16

4,9

2

Отходы отбеливающей глины

2.1 Подсолнечник:

2.1.1 жиры

2.1.2 вода

2.1.3 подсолнечник

2.2 Тропик:

2.2.1 жиры

2.2.2 вода

2.2.3 подсолнечник

294

73,5

44,1

176,4

196

49

29,4

117,6

1

2

4

1

2

4

2,99

0,75

0,45

1,79

1,99

0,5

0,3

1,19

3

Отход кизельгура:

3.1 кизельгур

3.2 жиры

3.3 вода

1766

778,81

238,41

748,78

4

1

2

17,97

7,92

2,41

7,62

4

Пшеничные отходы :

4.1 отсорт пшеницы

4.2 вода

4.3 жиры

88

73,22

12,14

2,64

3

2

1

0,9

0,75

0,12

0,03

5

Осадок со ст.оч.ст.вод:

5.1 вода

5.2 жиры

5.3 твердый остаток

155

142,6

1,55

10,85

2

1

3

1,58

1,45

0,02

0,11

6

Сплав:

6.1 частички ячменных зерен, шелуха

6.2 вода

49

24,5

24,5

3

2

0,5

0,25

0,25

7

Отходы кукурузного экстракта

2395

2

24,37

8

Кукурузный зародыш

0

3

0

9

Фильтрат паточного сиропа

2630

2

26,76

10

Мезга сырая

234

3

2,38

11

Мучка аспирационная

314

3

3,19

12

Комбикормовая пыль

104

3

1,06

13

Свежая вода

0

2

0

Наиболее удачной на данном этапе являлась рецептура №2. При ней уровень СЖК был в приделах нормы. Так же по завершению этапа была достигнута главная цель - переработка отходов с целью снижение их экологической. Более того, полученный шлам можно использовать в качестве удобрения благодаря высокой минерализация азота и снижению вредной микрофлоры.

Второй этап подбора рецептур

На втором этапе целью эксперимента стало получение биогаза и минеральных удобрений. Осуществлялся подбор оптимальных рецептур. Было предположено, что соапсток и кукурузный зародыш негативно влияют не процесс. Они были исключены из рецептур.

Рисунок 6 - Диаграмма компонентов рецептур на втором этапе

Таблица 5 - Компоненты рецептур на втором этапе

Компоненты рецептур

11.01.2011

17.01.2011

Масса компонентов, г

Сплав

49

59

Соап.сток

0

0

осадок со ст.оч.ст.вод

155

185

Отход отбелглины-подсолнечник

294

330

Отход отбелглины-тропик

196

220

Фильтрат паточ.сиропа

2630

3123

Кизельгур

1766

2103

Кукурузный экстракт

2395

2852

Кукурузный зародыш

0

0

Пшеничные отходы

288

343

Мезга сырая

234

279

Мучка аспирационная

314

374

Комбикормовая пыль

104

124

Свежая вода

0

0

На основе таблицы 5 составим модельные среды компонентов сырья на втором этапе. Расчеты проводятся аналогичные, как для первого этапа. Из полученных данных составили таблицы модельных сред (таблицы 6 и 7).

Таблица 6 - Модель №1 компонентов сырья на втором этапе

Наименование сырья

Масса, г

Фазовый состав

Содержание компонента в сырье, %

1

Соапсточные жиры:

1.1 жиры

1.2 вода

1.3 твердый остаток

0

1

2

3

0

2

Отходы отбеливающей глины

2.1 Подсолнечник:

2.1.1 жиры

2.1.2 вода

2.1.3 подсолнечник

2.2 Тропик:

2.2.1 жиры

2.2.2 вода

2.2.3 тропик

294

73,5

44,1

176,4

196

49

29,4

117,6

1

2

4

1

2

4

3,49

0,87

0,52

2,1

2,33

0,58

0,35

1,4

3

Отход кизельгура:

3.1 кизельгур

3.2 жиры

3.3 вода

1766

778,81

238,41

748,78

4

1

2

20,96

9,24

2,83

8,89

4

Пшеничные отходы:

4.1 отсорт пшеницы

4.2 вода

4.3 жиры

288

239,62

39,74

8,64

3

2

1

3,42

2,85

0,47

0,1

5

Осадок со ст.оч.ст.вод:

5.1 вода

5.2 жиры

5.3 твердый остаток

155

142,6

1,55

10,85

2

1

3

1,84

1,69

0,02

0,13

6

Сплав:

6.1 частички ячменных зерен, шелуха

6.2 вода

49

24,5

24,5

3

2

0,58

0,29

0,29

7

Отходы кукурузного экстракта

2395

2

28,43

8

Кукурузный зародыш

0

3

0

9

Фильтрат паточного сиропа

2630

2

31,22

10

Мезга сырая

234

3

2,78

11

Мучка аспирационная

314

3

3,73

12

Комбикормовая пыль

104

3

1,23

13

Свежая вода

0

2

0

Таблица 7 - Модель №2 компонентов сырья на втором этапе

Наименование сырья

Масса, г

Фазовый состав

Содержание компонента в сырье, %

1

Соапсточные жиры:

1.1 жиры

1.2 вода

1.3 твердый остаток

0

1

2

3

0

2

Отходы отбеливающей глины

2.1 Подсолнечник:

2.1.1 жиры

2.1.2 вода

2.1.3 подсолнечник

2.2 Тропик:

2.2.1 жиры

2.2.2 вода

2.2.3 тропик

330

82,5

49,5

198

220

55

33

132

1

2

4

1

2

4

3,3

0,825

0,495

1,98

2,2

0,55

0,33

1,32

3

Отход кизельгура:

3.1 кизельгур

3.2 жиры

3.3 вода

2103

927,42

283,91

891,67

4

1

2

21,05

9,28

2,84

8,93

4

Пшеничные отходы:

4.1 отсорт пшеницы

4.2 вода

4.3 жиры

343

285,38

47,33

10,29

3

2

1

3,43

2,85

0,47

0,1

5

Осадок со ст.оч.ст.вод:

5.1 вода

5.2 жиры

5.3 твердый остаток

185

170,2

1,85

12,95

2

1

3

1,85

1,7

0,02

0,13

6

Сплав:

6.1 частички ячменных зерен, шелуха

6.2 вода

59

29,5

29,5

3

2

0,59

0,295

0,295

7

Отходы кукурузного экстракта

2852

2

28,54

8

Кукурузный зародыш

0

3

0

9

Фильтрат паточного сиропа

3123

2

31,26

10

Мезга сырая

279

3

2,79

11

Мучка аспирационная

374

3

3,74

12

Комбикормовая пыль

124

3

1,24

13

Свежая вода

0

2

0

Анализируя результаты второго этапа, было принято решение к третьему вернуть в питающую смесь все компоненты, изменив их пропорции.

Третий этап подбора рецептур

На третьем этапе главной целью стало получить наибольшее количество биогаза и выход процесса на стационарный режим.

Рисунок. Диаграмма компонентов рецептур на третьем этапе

Таблица 8 - Компоненты рецептур на третьем этапе

Компоненты рецептур

04.03.2011

18.03.2011

06.04.2011

Масса компонентов, г

Сплав

36

35

47

Соап.сток

237

457

609

осадок со ст.оч.ст.вод

115

111

147

Отход отбел глины

342

329

438

Фильтрат паточ.сиропа

1946

1872

2496

Кизельгур

1742

1676

2234

Кукурузный экстракт

886

852

1136

Кукурузный зародыш

1

1

1

Пшеничные отходы

213

205

273

Мезга сырая

173

166

222

Мучка аспирационная

232

224

298

Комбикормовая пыль

77

74

99

Свежая вода

4000

4000

2000

На основе таблицы 8 составим модельные среды компонентов сырья на третьем этапе. Расчеты проводятся аналогично первому этапу, а полученные необходимые данные заносятся в таблицы 9-11.

Таблица 9 - Модель №1 компонентов сырья на третьем этапе

Наименование сырья

Масса, г

Фазовый состав

Содержание компонента в сырье, %

1

Соапсточные жиры:

1.1 жиры

1.1 вода

1.2 твердый остаток

237

47,4

118,5

71,1

1

2

3

2,37

0,47

1,185

0,715

2

Отходы отбеливающей глины:

2.1 жиры

2.2 вода

2.3 твердый остаток

342

85,5

51,3

205,2

1

2

4

3,42

0,855

0,513

0,21

3

Отход кизельгура:

3.1 кизельгур

3.2 жиры

3.3 вода

1742

768,22

235,17

738,61

4

1

2

17,42

7,68

2,35

7,39

4

Пшеничные отходы:

4.1 отсорт пшеницы

4.2 вода

4.3 жиры

213

177,22

29,39

6,39

3

2

1

2,13

1,77

0,29

0,06

5

Осадок со ст.оч.ст.вод:

5.1 вода

5.2 жиры

5.3 твердый остаток

115

105,8

1,15

8,05

2

1

3

1,15

1,06

0,01

0,08

6

Сплав:

6.1 частички ячменных зерен, шелуха

6.2 вода

36

18

18

3

2

0,36

0,18

0,18

7

Отходы кукурузного экстракта

886

2

8,86

8

Кукурузный зародыш

1

3

0,01

9

Фильтрат паточного сиропа

1946

2

19,46

10

Мезга сырая

173

3

1,73

11

Мучка аспирационная

232

3

2,32

12

Комбикормовая пыль

77

3

0,77

13

Свежая вода

4000

2

40

Таблица 10 - Модель №2 компонентов сырья на третьем этапе

Наименование сырья

Масса, г

Фазовый состав

Содержание компонента в сырье, %

1

Соапсточные жиры:

1.1 жиры

1.2 вода

1.3 твердый остаток

457

91,4

228,5

137,1

1

2

3

4,57

0,91

2,29

1,37

2

Отходы отбеливающей глины:

2.1 жиры

2.2 вода

2.3 твердый остаток

329

82,25

49,35

197,4

1

2

4

3,29

0,82

0,49

1,97

3

Отход кизельгура:

3.1 кизельгур

3.2 жиры

3.3 вода

1676

739,12

226,26

710,62

4

1

2

16,76

7,39

2,26

7,11

4

Пшеничные отходы:

4.1 отсорт пшеницы

4.2 вода

4.3 жиры

205

170,56

28,29

6,15

3

2

1

2,04

1,7

0,28

0,06

5

Осадок со ст.оч.ст.вод:

5.1 вода

5.2 жиры

5.3 твердый остаток

111

102,12

1,11

7,77

2

1

3

1,12

1,03

0,01

0,08

6

Сплав:

6.1 частицы ячменных зерен, шелуха

6.2 вода

35

17,5

17,5

3

2

0,35

0,175

0,175

7

Отходы кукурузного экстракта

852

2

8,52

8

Кукурузный зародыш

1

3

0,01

9

Фильтрат паточного сиропа

1872

2

18,72

10

Мезга сырая

166

3

1,66

11

Мучка аспирационная

224

3

2,24

12

Комбикормовая пыль

74

3

0,74

13

Свежая вода

4000

2

39,99

Таблица 11 - Модель №3 компонентов сырья на третьем этапе

Наименование сырья

Масса, г

Фазовый состав

Содержание компонента в сырье, %

1

Соапсточные жиры:

1.1 жиры

1.2 вода

1.3 твердый остаток

609

121,8

304,5

182,7

1

2

3

6,09

1,218

3,045

1,827

2

Отходы отбеливающей глины:

2.1 жиры

2.2 вода

2.3 твердый остаток

438

109,5

65,7

262,8

1

2

4

4,38

1,095

0,657

2,628

3

Отход кизельгура:

3.1 кизельгур

3.2 жиры

3.3 вода

2234

985,19

301,59

947,22

4

1

2

22,34

9,85

3,02

9,47

4

Пшеничные отходы:

4.1 отсорт пшеницы

4.2 вода

4.3 жиры

273

232,6

37,67

8,19

3

2

1

2,73

2,33

0,38

0,08

5

Осадок со ст.оч.ст.вод:

5.1 вода

5.2 жиры

5.3 твердый остаток

147

135,24

1,47

10,29

2

1

3

1,47

1,35

0,01

0,1

6

Сплав:

6.1 частички ячменных зерен, шелуха

6.2 вода

47

23,5

23,5

3

2

0,47

0,235

0,235

7

Отходы кукурузного экстракта

1136

2

11,36

8

Кукурузный зародыш

1

3

0,01

9

Фильтрат паточного сиропа

2496

2

24,96

10

Мезга сырая

222

3

2,22

11

Мучка аспирационная

298

3

2,98

12

Комбикормовая пыль

99

3

0,99

13

Свежая вода

2000

2

20

Третий этап был самым удачным. Из всех предложенных рецептур заключительная оказалась самой приемлемой.

Поскольку нас интересует процесс массообмена, то мы выборочно проанализируем модели сырья. По первому этапу проанализируем модель №2 и модель №3; по второму этапу - модель №2; по третьему этапу - модель №1 и модель №3.

Первый этап

Модель №2

Поскольку эксперименты ранее проводившейся НИР проводились с разными массами исходного сырья, то для составления различных комбинаций рецептуры сырья, мы должны перейти к одной массе сырья. За единую массу примем 10000г. Следовательно, мы должны сделать пересчет суммарной массы и процентного содержания компонентов сырья для выбранных моделей. Для данной модели пересчет суммарной массы и процентного содержания не требуется.

1. Вода

1.1 Суммарная масса воды в сырье

?Мв,

где ?Мв - суммарная масса воды в сырье, г;

Мiв - масса воды в i-ом компоненте сырья, г.

1.2 Суммарное процентное содержание воды в сырье

iв,

где ?Кв - суммарное процентное содержание воды в сырье, %;

Кiв - содержание воды в i-ом компоненте, %.

2. Масло

2.1 Суммарная масса масла в сырье

?Мм = ?Мiм,

где ?Мм - суммарная масса масла в сырье, г;

Мiм - масса масла в i-ом компоненте сырья, %.

2.2 Суммарное процентное содержание масла в сырье

?Км = ?Кiм,

где ?Км - суммарное процентное содержание масла в сырье, %;

Кiм - содержание воды в i-ом компоненте, %.

3. Твердая легкая фаза

3.1 Суммарная масса твердой легкой фазы в сырье

?Мт.л. = ?Мiт.л.,

где ?Мт.л. - суммарная масса твердой легкой фазы компонента в сырье, г;

Мiт.л. - масса твердой легкой фазы в i-ом компоненте сырья, %.

3.2 Суммарное процентное содержание твердой легкой фазы в сырье

= ?Кiт.л.,

где ?Кт.л. - суммарное процентное содержание твердой легкой фазы в сырье, %;

Кiт.л. - содержание твердой легкой фазы в i-ом компоненте, %.

4. Твердая тяжелая фаза

4.1 Суммарная масса твердой тяжелой фазы в сырье

?Мт.т. = ?Мiт.т.,

где ?Мт.т. - суммарная масса твердой тяжелой фазы компонента в сырье, г;

Мiт.т. - масса твердой тяжелой фазы в i-ом компоненте сырья, %.

4.2 Суммарное процентное содержание твердой тяжелой фазы в сырье

= ?Кiт.т.,

где ?Кт.т. - суммарное процентное содержание твердой тяжелой фазы в сырье, %;

Кiт.т. - содержание твердой тяжелой фазы в i-ом компоненте, %.

Модель №3

Поскольку общая масса сырья модели №3 составляет 9829г, то мы будем проводить пересчет суммарной массы и процентного содержания компонентов сырья.

1. Вода

1.1 Суммарная масса воды в сырье

1.2 Суммарное процентное содержание воды в сырье

1.3 Пересчет суммарной массы воды в расчете на общую массу сырья в 10000г.

1.4 Пересчет процентного содержания воды в расчете на общую массу сырья в 10000г.

2. Масло

2.1 Суммарная масса масла в сырье

2.2 Суммарное процентное содержание масла в сырье

2.3 Пересчет суммарной массы масла в расчете на общую массу сырья в 10000г.

2.4 Пересчет процентного содержания масла в расчете на общую массу сырья в 10000г.

3. Твердая легкая фаза

3.1 Суммарная масса твердой легкой фазы в сырье

3.2 Суммарное процентное содержание твердой легкой фазы в сырье

3.3Пересчет суммарной массы твердой легкой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

3.4 Пересчет процентного содержания твердой легкой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

4. Твердая тяжелая фаза

4.1 Суммарная масса твердой тяжелой фазы в сырье

4.2 Суммарное процентное содержание твердой тяжелой фазы в сырье

4.3 Пересчет суммарной массы твердой тяжелой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

4.4 Пересчет процентного содержания твердой тяжелой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

Второй этап

Модель №2

Поскольку общая масса сырья модели №2 составляет 9992г, то мы будем проводить пересчет суммарной массы и процентного содержания компонентов сырья.

1. Вода

1.1 Суммарная масса воды в сырье

1.2 Суммарное процентное содержание воды в сырье

1.3 Пересчет суммарной массы воды в расчете на общую массу сырья в 10000г.

1.4 Пересчет процентного содержания воды в расчете на общую массу сырья в 10000г.

2. Масло

2.1 Суммарная масса масла в сырье

2.2 Суммарное процентное содержание масла в сырье

2.3 Пересчет суммарной массы масла в расчете на общую массу сырья в 10000г.

2.4 Пересчет процентного содержания масла в расчете на общую массу сырья в 10000г.

3. Твердая легкая фаза

3.1 Суммарная масса твердой легкой фазы в сырье

3.2 Суммарное процентное содержание твердой легкой фазы в сырье

3.3 Пересчет суммарной массы твердой легкой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

3.4 Пересчет процентного содержания твердой легкой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

4. Твердая тяжелая фаза

4.1 Суммарная масса твердой тяжелой фазы в сырье

4.2 Суммарное процентное содержание твердой тяжелой фазы в сырье

4.3 Пересчет суммарной массы твердой тяжелой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

4.4 Пересчет процентного содержания твердой тяжелой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

Третий этап

Модель №1

Поскольку общая масса сырья модели №3 составляет 10040г, то мы будем проводить пересчет суммарной массы и процентного содержания компонентов сырья.

1. Вода

1.1 Суммарная масса воды в сырье

1.2 Суммарное процентное содержание воды в сырье

1.3 Пересчет суммарной массы воды в расчете на общую массу сырья в 10000г.

1.4 Пересчет процентного содержания воды в расчете на общую массу сырья в 10000г.

2. Масло

2.1 Суммарная масса масла в сырье

2.2 Суммарное процентное содержание масла в сырье

2.3 Пересчет суммарной массы масла в расчете на общую массу сырья в 10000г.

2.4 Пересчет процентного содержания масла в расчете на общую массу сырья в 10000г.

3. Твердая легкая фаза

3.1 Суммарная масса твердой легкой фазы в сырье

3.2 Суммарное процентное содержание твердой легкой фазы в сырье

3.3 Пересчет суммарной массы твердой легкой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.

3.4 Пересчет процентного содержания твердой легкой фазы в расчете на общую массу сырья в 10000г.


Подобные документы

  • Основные формы комбинирования в промышленности. Комбинирование на основе комплексной переработки сырья в отраслях и на предприятиях, занятых переработкой органического сырья (нефти, угля, торфа, сланцев). Комбинирование в нефтяной промышленности.

    презентация [940,9 K], добавлен 22.03.2011

  • Топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов. Три поколения сырья для производства биотоплива. Страны, производящие и использующие этанол. Свойства и состав биодизеля.

    презентация [1,8 M], добавлен 09.12.2016

  • Получение органических соединений, материалов и изделий посредством органического синтеза. Основные направления и перспективы развития органического синтеза. Группы исходных веществ для последующего органического синтеза. Методика органического синтеза.

    реферат [1,6 M], добавлен 15.05.2011

  • Проблема ограниченности традиционных источников энергии. Основные факторы перехода на возобновляемые топлива. Биотопливо как инновационный вид топлива на базе растительного или животного сырья. Особенности его классификации, производства и применения.

    презентация [7,8 M], добавлен 03.03.2016

  • Колбасные изделия подразделяются в зависимости от технологии изготовления и сырья: по виду мяса, по составу сырья, качеству сырья, по виду оболочки, по рисунку на разрезе. Пищевая ценность колбасных изделий. Химический состав различных видов колбас.

    контрольная работа [29,2 K], добавлен 26.02.2009

  • Совершенствование технологических процессов производства продуктов высокой степени готовности из зернового сырья казахстанской селекции. Оценка технологических процессов измельчения зернового сырья, смешивания и экструдирования полизлаковой смеси.

    научная работа [3,2 M], добавлен 06.03.2014

  • Значение средств измерений при построении современных автоматических систем регулирования отдельных технологическим параметров и процессов. Принцип механико-ферментативной обработки. Автоматизация станции осахаривания и обработки крахмального сырья.

    курсовая работа [19,5 K], добавлен 24.08.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.