Кафедра ТПЛВ
Костромской государственный технологический университет
История кафедрыПреподаватели кафедрыАспиранты кафедрыСтуденты кафедрыВыпускники кафедрыДисциплиныДисциплиныСоветы, наблюдения, рекомендациигостевая книга
 

Научно-исследовательские работы, проводившиеся на кафедре ТПЛВ

   

Чернушок Анатолий Захарович. КОСТРОМА 1989 г.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА МОЧКИ ЛЬНЯНОЙ СОЛОМЫ

 

Цель работы

  • повысить пропускную способность льнозаводов по переработке льняной соломы за счет сокращения продолжительности биологической мочки, максимально мобилизовав при этом резервы технологии промышленного приготовления тресты;
  • снизить в технологии расход воды, тепла и сократить сточные воды;
  • улучшить качество моченцового волокна, повысив его прядильную способность;
  • создать нормальные санитарно-гигиенические условия на льнозаводах с участками мочки льна за счет ликвидации неприятного запаха.

    Основные задачи исследования:

  • разработать теоретические основы процесса биологической мочки льняной соломы;
  • исследовать биохимические превращения главных компонентов льняной соломы при биологической мочке;
  • исследовать параметры процесса мочки льняной соломы и определить их оптимальные значения;
  • изучить микрофлору технологии мочки льняной соломы в нейтральной и слабощелочной среде а установить влияние различных факторов процесса на её жизнедеятельность;
  • исследовать особенности образования пены при аэрации мочильной жидкости и разработать способы и устройства для её гашения;
  • провести производственные испытания параметров процесса мочки льняной соломы с полным переводом технологии в новые условия и автоматизацией участка;
  • сформулировать основные положения, связанные с изучением самого процесса, и дать предложения по внедрению новой технологии па льнозаводах страны.

 

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

    1. Анализ способов переработки льняной соломы в тресту: расстилом, воздействием химических реагентов, пропариванием, обработкой ферментами и биологической мочкой - показывает, что наиболее приемлемой технологией на современном этапе является биологическая мочка льняной соломы, как наиболее отработанный процесс в производстве. Однако промышленная биологическая мочка льна в существующих вариантах её исполнения имеет большую продолжительность процесса, неприятный специфический задах, высокие показатели по водопотреблению, водоотведению в затратам тепла. Моченцовое волокно пользуется пониженным спросом в льноперерабатывающей промышленности.

    Для решения важных задач повышения эффективности производства, улучшения деятельности подотрасли в области промышленной переработки льняной соломы необходимо привести в действие имеющиеся резервы.

    2. В теоретической части диссертации рассмотрены основные процессы мочки льняной соломы, раскрывающие сущность микробиологических, биохимических и физических явлений, протекающих в технологии.

    2.1. С учетом особенностей строения стебля льна и максимального сохранения природных свойств целлюлозы сформулированы основные требования к технологии биологической мочки льняной соломы.

    2.2 Описаны общие закономерности развития микроорганизмов, приведен анализ условий жизнедеятельности микрофлоры льна и её взаимоотношений, раскрывающий сущность микробиологических процессов при мочке льняной соломы.

    Доказано, что микроорганизм Clostridium qurfelii - высокоактивный анаэробный возбудитель пектинового брожения. Он крупнее размерами, очень хорошо сбраживает углевода и другие органические продукты, при этом очень быстро и полно отделяет покровные слои с стебля льна, после чего сразу же проникает во внутренние ткани, что приводит к быстрому окончанию процесса мочки. Физиологический интервал жизнедеятельности культуры находится в основном в нейтральной и слабощелочной среде.

    2.3. Охарактеризована роль ферментов в технологии мочки льняной соломы, отмечены особенности действия пектолитических ферментов, участвующих в распаде пектиновых веществ стебля льна.

    Показано, что наивысшая активность фермента пектат-трано-элиминаза проявляется в нейтральной и слабощелочной среде.

    2.4. Рассмотрены главные компоненты биологической мочки льняной соломы, их строение, состав и участие в биохимических превращениях. Приведена схема общих биохимических превращений главных компонентов льняной соломы, показывающая последовательность процессов распада органических веществ при биологической мочке.

    2.5. Выведен теоретический закон накопления продуктов обмена в мочильной жидкости в пусковой период технологии мочки льняной у соломы, учитывающий влияние биохимических процессов и концентрацию веществ в исходной воде.

    2.6. Установлен закон накопления органических кислот в мочильной жидкости при мочке льняной соломы. С учетом накопления органических кислот в процессе получено уравнение для определения оптимального водообмена жидкости в системе мочильная емкость - регенератор.

    2.7. Разработана методика расчета режимов течения газожидкостного потока в струйном аппарате при аэрации мочильной жидкости. На её основе определены интервалы коэффициента эжекции при которых возникает наиболее эффективный эмульсионный режим течения газожидкостного потока.

    2.8. Получена теоретическая зависимость осевой скорости затопленной газожидкостной струи от площади её поперечного сечения.

    Определены профиль затопленной газожидкостной струи и зависимость средней скорости от глубины её затопления, позволяющие определять габаритные размеры аэрационной части регенератора.

    2.9. Раскрыта роль разветвленных поверхностей при регенерации мочильной жидкости, активизирующих жизнедеятельность микроорганизмов. Иммобилизация их путем адсорбции на носителе способствует появлению у бактерий новых свойств: повышается ферментативная активность обменных процессов, появляется способность образовывать новые активные вещества, вызывая при этом положительные модификации в клеточных мембранах.

    2.10. Регенератор мочальной жидкости представляет собой биохимический реактор непрерывного действия с комбинированным режимом движения среды: полного смешения и идеального вытеснения. Получены формулы для определения основных параметров аэрации (продолжительности, интенсивности, степени рециркуляции технологической жидкости), характеризующих регенерационную систему процесса мочки льняной соломы.

    3. Экспериментальными методами исследований установлено, что основная потеря массы льняной соломы при биологической мочке в восстановленной жидкости обусловлена распадом пектиновых веществ (полисахаридов). Лигнин, липиды, пигменты льняной соломы слабо подвергаются биохимическим превращениям. Содержание редуцирующих сахаров (моносахарадов) в льняной соломе, тресте и волокне незначительно.

    3.1. В результате биохимических превращений при мочке льняной соломы нормальных свойств в мочильной жидкости накапливается (из расчета на 1 кг льняной соломы):

- 2 г пектиновых веществ;

- 1,29 г уроновых кислот;

- 0,24 г азотистых веществ;

- 0,36 г жирных кислот в составе липидов;

- 52,7 г органических кислот.

    Органические кислоты, накапливаясь в мочильной жидкости в наибольшем количестве, сильно ингибируют процесс биологической мочки льняной соломы.

    4. В результате исследования параметров процесса биологической мочки льняной соломы в условиях нейтральной слабощелочной среды установлено:

    4.1. Оптимальный температурный диапазон при мочке льняной соломы о участием микроорганизмов Clostridium qurfelii находится в пределах 35-40°С.

    4.2. Наименьшая продолжительность процесса мочки льняной соломы имеет место при активной кислотности мочильной жидкости виде 7,0 ед. рН.

    4.3. Органические кислоты, участвующие в изменении активной кислотности среды, при рН мочильной жидкости выше нейтрального значения находятся в связанном состоянии (в вида солей).

    4.4. Буферная емкость является важным биохимическим свойством мочильной жидкости . Восстановленная жидкость с большей буферной емкостью характеризуется более высоким рН в начале процесса и на всем его протяжении и способствует ускорению мочка льняной соломы.

    4.5. Установлен закон накопления органических кислот (уксусной, пропионовой, масляной) в жидкости при мочке льняной солома.

    4.6. Оптимальный водообмен жидкости при мочке, определению:

по накоплению уксусной кислоты в процессе, составляет 5 См3/час*т вымачиваемой льняной соломы.

    4.7. Наибольший технологически эффект от регенерации мочальной жидкости получен в пределах расхода воздуха от 2*103 до 4*103 м3 на одну тонну вымоченной льняной соломы.

    Оптимальный расход воздуха на аэрацию мочильной жидкости эжекционным способом составляет 2*103 м3 на одну тонну вымоченной льняной соломы.

    4.8. Оптимальная поверхность погруженного наполнителя, используемого в регенераторе мочильной жидкости, составляет 400 м2 на одну тонну льняной соломы, вымоченной за сутки.

    4.9. Увеличение объема регенератора для отдыха мочильной жидкости до 200% от емкости мочильных камер не приводит к значительному сокращению продолжительности мочки.

    Необходимый объем регенератора для восстановления мочильной жидкости диктуется условиями размещения в нем погруженного наполнителя и аэрирующие устройств.

    4.10. Количественное изменение биохимического состава мочильной жидкости при её аэрации и отдыхе в среде, близкой к нейтральной, осуществляется за счет изменения содержание в ней редуцирующих сахаров, уроновых кислот, пектиновых и белковых веществ. Азотистое соединения в мочильной жидкости присутствуют на всем протяжении её аэрации и отдыха.

    4.11. Применение промывной воды на восполнение потерь мочильной жидкости при мочке льняной соломы с элективной регенерацией не оказывает отрицательного влияния на процесс, при этом улучшаются биохимические свойства жидкости, сокращается продолжительность мочки, снижается расход воды на технологию.

    4.12. Полученное моченцовое волокно имеет светло-желтую окраску, мягкое, лентистое, хорошей делимости, обладает хорошей прочностью и высокой гибкостью, не имеет неприятного запаха. Содержание пектиновых веществ, лигнина и липидов в волокне не превышает наличия этих веществ в стланце.

    5. При мочке льняной соломы в нейтральной и слабощелочной среде в жидкости с высокими буферными свойствами активно развиваются ведущие и главные сопутствующие группы микроорганизмов.

    5.1. Численность пектиноразлагаюаих микроорганизмов, которые идентифицированы по систематике Прево как Clostridium qurfelii, в процессе достигает 1300 млн клеток в 1 г тресты и 600 млн клеток в 1 мл мочилъной жидкости.

    5.2. При биологической мочке льняной соломы основные энергетические процессы биохимических превращений сосредоточены на твердых объектах льна.Активность фермента пектат-транс-элининаза в выжиме тресты достигает 57,6 ед/мл, в мочильной жидкости - не более 0,5 ед/мл.

    5.3. Кислоторазрушающие микроорганизмы в данных экологических условиях активно развиваются при наличии в мочильной жидкости органических кислот.

    5.4. Из сопутствующей микрофлоры наиболее многочисленной является группа гнилостных микроорганизмов.

    5.5. Применение промывной воды от отжимно-промывной машины в объеме восполнения потерь мочильной жидкости и азотистых добавок активизирует развитие ведущих и сопутствующих групп микрофлоры.

    Некоторое сокращение продолжительности процесса кочки льняной соломы может быть достигнуто при применении фосфорнокислого аммония, лучшие качественные показатели волокна получаются при использовании углекислого аммония {не более 0,5% от массы перерабатываемого сырья).

    5.6. В процессе мочки льняной соломы в нейтральной я слабощелочной среде не установлено развития целлюлозоразрушающих микроорганизмов.

    6. При аэрации мочильной жидкости максимальная активность пенообразования имеет место в середине пускового периода.

    Показатель активности ценообразования нейтральной мочильной жидкости при установившемся режиме технологии равен 0,15 часа или в 4.7 раза меньше от максимальной активности.

    Предложены способы гашения пены мочильной жидкости путем её саморазрушения в емкостях, воздействия на пену истекающими струями, ударно-центробежных и объемно-сжимаюих воздействий.

    7. Производственные испытания ускоренного технологического процесса мочки льняной соломы в условиях Дзержинского экспериментального льнозавода показали:

    7.1. Длительность пускового периода технология составляет 25-30 суток. Расход воздуха на аэрацию мочильной жидкости в первом цикле равен 9*103 м3/т вымоченной льняной соломы с последующим снижением "'асхода воздуха до 2*103 м3/т.

    Полное биологическое созревание регенератора завершается к концу пускового периода технологии.

    Формирование биологической среды в пусковой период процесса с использованием активной мочильной жидкости протекает в несколько раз быстрее, чем при пуске технология с использованием технической воды.

    7.2. Средняя продолжительность мочки льняной соломы с применением промывной воды для восполнения технологических потерь мочильной жидкости составила 22,7 часа и практически равна продолжительности мочки в условиях с применением технической воды на эту же операцию.

    Применение азотистого питания при мочке льняной соломы в нейтральной и слабощелочной среде незначительно сокращает продолжительность процесса и мало улучшает качество волокна.

    7.3. Плотность льняной соломы в паковке до 100-110 кг/м3 на продолжительность мочки в нейтральной и слабощелочной среде влияния не оказывает. Плотность льняной солома в паковке свыше указанной ведет к увеличении продолжительности мочки и ухудшению технологических показателей.

    7.4. При оптимальных параметрах процесса мочки льняной соломы в аэробной фазе осуществляется полное разложение органических кислот, при этом в регенераторе активная кислотность выдерживается в пределах 7,6--8,2 ед.рН, а в мочильных камерах - не ниже 7,0 ед. рН.

    Полностью освобожденная от органических кислот и аэрированная мочильная жидкость не имеет неприятного специфического запаха, он отсутствует в тресте, волокне и в помещениях участка.

    7.5. Определены биохимический состав мочильной жидкости, промывной и сточной воды, а также химический состав активного ила регенератора, необходимые при проектировании технологических объектов процесса мочки льняной соломы.

    7.6. Химический анализ волокна, полученного в условиях мочки льняной соломы в нейтральной и слабощелочной среде, показал, что содержание в нём нецеллюлозных примесей по отдельным компонентам не превышает содержания таковых в стланцевом волокне.

    Выход чесаного волокна в льночесании и номерная оценка чесаных льноматериалов соответствуют типовым нормативам выхода чесаных льноматериалов из трепаного льна.

    Моченцовое волокно по показателям прядения ткачества и отделки ткани находится на уровне производственных результатов из волокна-стланца. Льняная пряжа получается хорошего качества, по добротности классом выше, чем из волокна-стланца.

    Моченцовое волокно при прохождении в льночесании, прядении, ткачестве и отделке не обнаружило неприятного специфического запаха.

    8. Ускоренный технологический процесс мочки льняной соломы принят комиссией Минлегпрома СССР для внедрения в промышленность.

    По сравнению с комбинированной аэробно-анаэробной мочкой льняной соломы с экстракцией ускоренный технологический процесс позволяет:

- сократить продолжительность цикла мочки в 1,6 раза;

- уменьшить расход на технологию воды в 2,3 раза, пара в 1,96 раза, электроэнергии в 1,49 раза;

- снизить объем сточных вод в 2,2 раза;

- получить выход длинного волокна до +0,91% и его качество до +0,97 номера выше норматива (Акт приемочных испытаний ускоренного технологического процесса мочки льна на Дзержинском льнозаводе, утвержденный зам.министра легкой промышленности СССР от 28.12.82 г.).

    8.1. Для широкого внедрения ускоренного технологического процесса мочки льняной соломы на льнозаводах страны разработана типовая схема технологии, включавшая основные сооружения и оборудование: мочильные камеры, сборный резервуар, отстойник промывной воды, регенератор, насосы и обвязку их технологическими трубопроводами в единую функциональную схему.

    8.2. По типовой схеме ускоренный технологический (автоматизированный) процесс мочки льняной соломы внедрен:

- на Дзержинском экспериментальном льнозаводе (БССР) с экономическим эффектом 141,5 тыс.руб;

- на Укмергском опытном льнозаводе (Лит ССР) с экономическим эффектом 147,5 тыс.руб;

- на Даниловском и Зубцовском льнозаводах (РСФСР) с экономическим эффектом соответственно 102 и 71,2 тыс.руб, а также на Верхнедвинском льнозаводе (БССР).

    8.3. Согласно запросам промышленности на новую технологию НИИПОЛВ разработал и выдал рекомендации по внедрению ускоренного технологического процесса мочки льняной соломы на Кудыркос-Науместском (Лит ССР); Резекненском (Латв ССР); Высоковском, Кашинском, Ржевском (Калининская обл.); Руднянском (Смоленская обл.); Рогнединском (Брянская обл.); Оршанском (Марийская АССР); Стремуткинском (Псковская обл.); Боковском (Горьковская обл.); Макарьевском (Костромская обл.) льнозаводах, а также на ряде льнозаводов БССР и УССР.

назад домой вперед

 
  ©Геворкян Г.О Дьячков В.А.