Наукове обґрунтування і розробка технології адсорбційного очищення та зневоднення спиртових розчинів природними сорбентами

Аналіз діаграми показує, що ефективність очищення сортівки комбінованим сорбентом значно вища, ніж активним вугіллям БАВ-А.

При цьому спостерігається зменшення альдегідів з 2,5 до 1,0 мг/дм3, вміст метилацетату знижується в десять разів, етилацетату - вдвічі, відбувається значне зменшення кількості вищих спиртів. Таким чином, комбінований сорбент сприяє підвищенню якісних показників лікеро-горілчаних виробів у відповідності до міжнародних стандартів.

На основі експериментальних даних, з використанням повного факторного експерименту створено математичну модель, яка дає можливість розрахувати ступінь вилучення вищих спиртів із сортівок палигорськітом за врахування тривалості контакту (х1), фракційності сорбенту (х2) та об'єму (х3) пропущеного через шар мінералу водно-спиртового розчину:

С = 2686,5 - 6,05х1 - 6,05х2 - 343х3 + 0,097х1х2 + 5,59х1х3 + 6,2х2х3 - 0,134х1х2х3 (25)

Перевірка отриманої моделі на адекватність дала позитивний результат. Кількість адсорбованих палигорськітом вищих спиртів, за моделлю (25) відрізняється від результатів, отриманих хімічним аналізом, на 6-10%, що підтверджує доцільність її використання.

На основі дослідних даних та використовуючи моделі (рівняння 1-24), розроблена програма розрахунку енерговитрат на зневоднення етилового спирту від концентрації 93 % об. (що є оптимальною), до 99,8%, яка дає можливість вести процес зневоднення в автоматичному режимі.

У сьомому розділі “РЕЗУЛЬТАТИ ВИРОБНИЧИХ ВИПРОБУВАНЬ ТА ВПРОВАДЖЕННЯ РОЗРОБЛЕНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ” наведено результати дослідно-промислових випробувань розробленої технології адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів палигорськітом. Так для лікеро-горілчаного цеху Лохвицького спиртокомбінату розроблена технологічна схема для реалізації запропонованого способу (рис. 18), яка удосконалена шляхом доповнення існуючого обладнання двома додатковими адсорберами d=0,7 м, h=2,5 м, що заповнені палигорськітом.

Застосування запропонованої технології при незначних капітальних витратах забезпечує зниження вмісту альдегідів і вищих спиртів в очищених сортівках і позитивно впливає на якісні показники лікеро-горілчаної продукції. Виконані техніко-економічні розрахунки впровадження запропонованої технології адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів палигорськітом. Очікуваний економічний ефект виробництва - 0,082 млн. грн./рік.

Проведені дослідно-промислові дослідження технології очищення водно-спиртових розчинів комбінованим сорбентом, що складається із вуглецевого сорбенту БАВ-А і палигорськіту у співвідношенні 1:9 на Сумському лікеро-горілчаному заводі "Горобина".

Доведено, що зазначеній технології притаманна простота і економічність. Встановлено, що економічна ефективність від впровадженої технології адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів комбінованим сорбентом складає 0,08 млн. грн./рік.

Розроблена технологія адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів комбінованим сорбентом, що складається з гідрослюди та палигорськіту у співвідношенні 1:1, пройшла виробничі випробовування на лікеро-горілчаному заводі "Серпневий плюс" (Харківська область) і рекомендована для впровадження на інших підприємствах України. Встановлено, що собівартість 1 дал очищеної таким комбінованим сорбентом сортівки зменшується на 0,16 грн/дал, що для цього заводу за рік складає 0,082 млн. грн.

Дослідно-промислові випробовування підтвердили технологічну ефективність регенерації палигорськіту, які були проведені на Лохвицькому спиртокомбінаті. Встановлено, що основна маса адсорбованих домішок виділяється з мінералу через 55 хвилин після початку регенерації. Перші порції відгону повертаються у виробництво, щоб уникнути втрат сортівки.

При цьому повністю відновлюються адсорбційні властивості палигорськіту і адсорбер знову працюває в режимі сорбції.

Річний економічний ефект від впровадження запропонованих технологій очищення водно-спиртових розчинів палигорськітом, комбінованими сорбентами складає для трьох заводів галузі (ціни 2005 року) 0,244 млн. грн. на рік.

ВИСНОВКИ

Базуючись на одній із головних задач харчової промисловості щодо підвищення екологічної якості продукції лікеро-горілчаної галузі, використання для цього дешевих вітчизняних природних мінералів на заміну коштовних, імпортних , розв'язання проблеми економії транспортного палива на основі виробництва зневодненого етанолу як добавки до пального, а також врахування важливості енергозбереження, в роботі виконано наступне:

1. Проведено теоретико-експериментальне дослідження технології адсорбіційного очищення та зневоднення спиртових сумішей вітчизняними природними дисперсними мінералами.

Розроблені математичні моделі таких процесів, сформульовані фізико-хімічні принципи керування ними та реалізовані шляхи їх практичного використання.

2. На основі літературного аналізу існуючих методів адсорбційного очищення та зневоднення спиртових розчинів від шкідливих домішок та води:

– вперше запропоновано використовувати природні глинисті мінерали (палигорськіт і гідрослюду) вітчизняного походження та їх комбінації з активним вугіллям для ефективного очищення водно-спиртових розчинів (сортівок, 40%об.) від шкідливих домішок, що зазвичай погіршують якість горілок;

– обгрунтована доцільність, на відміну від існуючих методів, ефективного зневоднення не рідкої, а парової фази спирто-водних сумішей близьких до азеотропних розчинів природними і синтетичним цеолітами з одержанням абсолютного етанолу.

3. Вивчено вплив різних факторів (фракційності, тривалості, об'єму пропущеної крізь шар адсорбенту сортівки, температури ) на процеси сорбційного очищення спиртових розчинів та зневоднення спирто-водних парів. Отримані експериментальні залежності, всебічно характеризують рівновагу, кінетику та динаміку перебігу цих процесів. Так, палигорськіт краще сорбує етилацетат, метилацетат, ізоамілацетат, н-пропанол, н-бутанол, ізобутанол, а гідрослюда ефективніше поглинає ізобутилацетат, н-амілол, ізоамілол, морденіт проявляє вищу адсорбційну спроможність до води із спиртових розчинів, ніж клиноптилоліт.

4. Обгрунтовано використання в лабораторних дослідженнях та в практичному застосуванні методів математичного моделювання масообмінних процесів та математичного планування експериментів. Знайдені моделі дали змогу поглибити уявлення щодо механізмів адсорбіційних процесів на межі розділу систем, що вивчаються „тверде тіло- рідина” і „тверде тіло- газ” та були використані для вирішення задач оптимізації досліджуваних процесів.

5. Знайдені оптимальні технологічні параметри процесу ефективного очищення водно-спиртових розчинів від шкідливих домішок палигорськітом і гідрослюдою: фракційний склад мінералів 3.0ч2.0 мм, швидкість руху сортівки в стандартному адсорбері - 30 дал./год, тривалість роботи колони до регенерації - 40 діб (днів), витрати мінералів - 267 кг/1000дал сортівки.

Контрольні виміри, які були проведенні при знайдених оптимальних умовах ведення процесів свідчать, що відхилення експериментальних і розрахункових значень параметрів оптимізації в кожному з досліджуваних процесів знаходиться в межах похибок окремих дослідів.

6.Розроблені математичні моделі адсорбційних процесів поглинання води лягли в основу розрахунків технологічних параметрів процесів зневоднення парової фази спирто-водних сумішей цеолітом-морденітом (фракція мінералу 2.0ч1.0 мм, температура процесу - 850С). Це дає змогу проводити ці процеси в автоматичному режимі: для отримання 1000дал зневодненого спирту (концентрацією 99.8-100%об.) потрібно 2 т адсорбенту.

7. Розроблені технологічні параметри процесів регенерації сорбентів після очищення та зневоднення ними спиртових розчинів.

Доведена можливість циклічної роботи використаних природних мінералів в цих процесах. Встановлено, що регенерація водяною парою або діоксидом вуглецю морденіту та клиноптилоліту супроводжується збільшенням об'єму їх адсорбційних пор. Ефективність регенерації природних сорбентів водяною парою виявилася на 15-20% вищою за діоксид вуглецю.

8. На базі теоретичних моделей та принципів керування сорбційними процесами розроблені:

– оригінальні високоефективні способи сорбційного очищення водно-спиртових розчинів природними сорбентами від небажаних органічних домішок та важких металів;

– способи зневоднення спирто-водних систем, які були підгрунтям дослідної та промислової технології;

– способи регенерації сорбентів.

Ці розробки захищені патентами України.

9. Обгрунтована екологічна безпека застосування природних мінералів в технології очищення водно-спиртових розчинів та зневоднення спиртових сумішей:

– встановлена адсорбційна спроможність палигорськіту і гідрослюди щодо видалення важких металів з водно-спиртових розчинів (вміст свинцю в очищеній сортівці зменшується в 5-10 раз, цинку, заліза та кадмію-вдвічі, спостерігається також видалення міді);

– за методом температурно-програмованої десорбційної масспектрометрії, що була вперше застосована для цілей даної роботи, доведена відсутність вилучення компонентів із складу природних мінералів у сортівки та утворення шкідливих речовин при контакті водно-спиртових розчинів з палигорськітом і гідрослюдою за рахунок їхніх каталітичних властивостей, що були б додатковими забруднювачами сортівок.

10. Дослідно-промислові випробування розробленої технології адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів палигорськітом на Лохвицькому спиртокомбінаті підтвердили, що за рахунок використання природного дисперсного мінералу забезпечується значне покращення якісних показників сортівки. Очікуваний річний економічний ефект від впровадження технології за рахунок зниження собівартості лікеро-горілчаної продукції для підприємства потужністю 830 дал/добу виробничого сезону 288 діб в рік складе 0,082 млн. грн. Розроблено і впроваджено у виробництво на Лохвицькому спиртокомбінаті спосіб регенерації палигорськіту, який гарантує економічний ефект 0,6 коп/дал очищеної сортівки.

За результатами промислових випробувань на Сумському лікеро-горілчаному заводі "Горобина" впроваджена технологія адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів комбінованим сорбентом, що складається із палигорськіту і активного вугілля у співвідношенні 9:1. Очікуваний економічний ефект від виробництва лікеро-горілчаних виробів при потужності заводу 20000 дал/місяць і виробничого сезону 288 діб в рік становитиме 0,08 млн. грн. на рік.

Розроблено і впроваджено у виробництво на лікеро-горілчаному заводі "Серпневий плюс" (Харківська обл.) технологію адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів комбінованим сорбентом, що складається із палигорськіту і гідрослюди у співвідношенні 1:1. Економічний ефект від впровадження цієї технології при забезпеченні якісних показників лікеро-горілчаної продукції при потужності підприємства 2080 дал/добу (288 робочих днів в рік) складе 0,082 млн. грн. Виконаний за сучасними методиками аналіз ефективності показав, що за рахунок використання дешевої вітчизняної сировини - природних мінералів та можливості їх регенерації, заощадження 90% активного вугілля, зниження енергетичних витрат, зменшується собівартість лікеро-горілчаної продукції та зневодненого спирту і дає суттєвий економічний ефект в 0,244млн. грн. в рік.

11. Розроблено спосіб зневоднення етилового спирту природним мінералом, цеолітом-морденітом. Виконаний за сучасною методикою аналіз показників ефективності цього способу показав, що зменшення витрат на виробництво 1 дал етанолу концентрацією 100% об. становитиме 1,4 коп.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті у фахових наукових журналах і збірниках наукових праць:

1. Суходол В.Ф., Приходько Л.Н. (Мельник Л.М.) Примеси этанола // Изв. вузов СССР. Пищ. технология. - 1983. - №5. - С. 23-29.

Особистий внесок: класифікація домішок етилового спирту, узагальнення причин та місця їх утворення в брагоректифікаційних колонах, обґрунтування впливу домішок на органолептичні показники етилового спирту.

2. Маринченко В., Мельник Л., Чернишова Л., Мельник Ю., Маринченко Л. Виділення летких домішок // Харч. і переробна пром-сть. - 2005. - №3. - С. 22-24.

Особистий внесок: узагальнення результатів експериментальних досліджень, обгрунтування концепції використання градієнтної конденсації водно-спиртових парів, що сприятиме підвищенню якості спирту.

3. Міхненко Є.О, Кизюн Г.О., Міщенко О.С., Нагурна Н.А., Дремлюга К.В., Янкова Н.М., Мельник Л.М. Нові державні стандарти на спирт етиловий ректифікований // Праці НУХТ. - 2002. - №12. - С. 62-64.

Особистий внесок: узагальнення отриманих результатів, підготовка матеріалів до друку.

4. Мельник Л.М., Манк В.В., Гоба В.Є. Сорбційно-каталітичні процеси в системах „активне вугілля - водно-спиртові розчини” // Наукові записки. - 2004. - Том 28. - Хім. науки і технології. С 32-35.

Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, узагальнення результатів, порівняння сорбційно-каталітичних властивостей активного вугілля і палигорськіту щодо альдегідів водно-спиртових розчинів.

5. Мельник Л.М., Маринченко В.О., Мельник Ю.В., Марценюк О.С. Визначення оптимальної швидкості фільтрації сортівки при виробництві горілок // Наукові праці НУХТ. - 2002. - №12. - С. 63-65.

Особистий внесок: постановка експерименту, обробка отриманих результатів, проведення досліджень на хроматографі, підготовка статті до друку.

6. Манк В.В., Мельник Л.Н. Исследование природных минералов для адсорбционной очистки водно-спиртовых растворов // Производство спирта и ликеро-водочных изделий. - 2005. -№1. - С. 27-28.

Особистий внесок: обгрунтування ідеї проведення порівняльних досліджень адсорбційної спроможності вуглецевих сорбентів і природних глинистих мінералів, узагальнення отриманих результатів.

7. Мельник Л.М., Манк В.В. Використання гідрослюди для адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів // Наукові праці НУХТ. - 2005 - №16. - С.112-114.

Особистий внесок: обгрунтування адсорбційної спроможності гідрослюди щодо шкідливих домішок етилового спирту, досліджена оптимізація технологічних параметрів процесу очищення сортівки, узагальнення експериментальних результатів.

8. Мельник Л.М., Манк В.В. Адсорбційна здатність палигорськіту щодо шкідливих домішок у спиртових розчинах // Наукові праці НУХТ. - 2003. - №14. - С. 111-113.

Особистий внесок: пояснення механізму адсорбції домішок етанолу, встановлення оптимальної фракційності палигорськіту, проведення лабораторних і промислових досліджень, обробка отриманих результатів.

9. Мельник Л.Н., Манк В.В., Третинник В.Ю. Экологические аспекты использования природных адсорбентов в спиртовой промышленности // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. - 2004. - №5. - С. 64-67.

Особистий внесок: досліджена можливість використання природного мінералу палигорськіту для очищення спиртових розчинів від важких металів, доведення екологічної безпеки адсорбенту методом термопрограмованої десорбційної мас-спектрометрії.

10. Мельник Л.М. Температурно-програмована десорбційна мас-спектрометрія природних дисперсних мінералів і синтетичного цеоліту в технологічному процесі зневоднення та очищення водно-спиртових розчинів Харч. пром-сть. - 2004. - № 3 . - С. 92-98.

11. Мельник Л.М., Манк В.В. Адсорбційне очищення // Харч. і переробна пром-сть. - 2004. - №4. - С. 20-21.

Особистий внесок: розроблення концепції застосування розрідження при адсорбційному очищенні сортівки природними дисперсними мінералами, проведення експериментальних досліджень і обробка отриманих результатів.

12. Манк В.В., Маринченко В.О., Мельник Л.М. Комбінований сорбент // Харч. і переробна пром-сть. - 2004. - №2. - С. 26-27.

Особистий внесок: узагальнення ролі суміші різних за природою поверхні дисперсних частинок гідрофільної та гідрофобної природи в очищенні сортівок, планування та проведення експериментальних досліджень, узагальнення результатів.

13. Мельник Л.М., Манк В.В., Марцін І.І. Ефективність дії природних дисперсних мінералів в очищенні водно-спиртових розчинів // Наук. праці НУХТ, 2004. - №15. - С. 23-25.

Особистий внесок: підбір ефективних адсорбентів для очищення сортівок, проведення порівняльних досліджень адсорбційної спроможності палигорськіту, гідрослюди та активного вугілля.

14. V.V. Mank, L. N. Melnyk. Use of Clay minerals for adsorptive clearing of aqueous-alcoholic solutions. // Acta geodynamica et geomaterialia. - 2005. - V. 2. - N2 (138). - P. 113-117.

Особистий внесок: концепція про те, що палигорськіт є ефективним сорбентом для підвищення якісних показників водно-спиртових розчинів, дослідження десорбції та інтервалів стабільності з поверхні палигорськіту, що свідчить про його екологічну безпеку.

15. Мельник Л.Н., Манк В.В. Восстановление адсорбционных свойств палыгорскита после очистки спиртовых растворов // Производство спирта и ликеро-водочных изделий. - 2004. - №4. - С.14-16.

Особистий внесок: проведення досліджень по регенерації палигорськіту перегрітою парою і діоксидом вуглецю, підбір методик по визначенню адсорбційної спроможності адсорбенту, отримання термомасспектрів палигорськіту до та після регенерації, узагальнення результатів.

16. Ткачук Н.А., Смітюх Я.В., Малежик І.Ф., Мельник Л.М. Моделювання фазової рівноваги при ректифікації суміші етанол-вода і розрахунок кількості контактних пристроїв у ректифікаційній колоні залежно від значення флегмового числа // Наукові праці НУХТ. - 2002. - №12. - С.65-66.

Особистий внесок: апробація отриманих рівнянь при розробці програм розрахунку контактних пристроїв.

17. Манк В.В., Мельник Л.М., Стеценко Н.О. Зневоднення водно-спиртових розчинів цеолітами // Укр. хим. журнал. - 2004.- Т.70, №11-12. - С.91-94.

Особистий внесок: дослідження можливості використання природних цеолітів для зневоднення водно-спиртових розчинів, доведення вибіркової поглинальної здатності води з водно-спиртових розчинів морденітом і клиноптилолітом.

18. Манк В.В., Мельник Л.М., Стеценко Н.О. Дегідратація етилового спирту природними та синтетичними цеолітами // Наук. праці ХДУ, 2005. - №16. - С.48-51.

Особистий внесок: пояснення явища адсорбції води цеолітами із спиртових розчинів, постановка задачі порівняння адсорбційних властивостей природних сорбентів із синтетичним NaX.

19. Марценюк О.С., Копиленко А.В., Мельник Л.М., Жестерева Н.А. Інтенсифікація процесу абсорбції за допомогою коливань різного масштабного рівня // Наукові праці НУХТ. - 2002. - №12. - С.70-72.

Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, узагальнення отриманих результатів.

20. Мельник Л.Н., Манк В. В. Новый метод расчета технологических параметров процесса обезвоживания спирта природным морденитом // Производство спирта и ликеро-водочных изделий. - 2005. - №3. - С.30-31.

Особистий внесок: розробка математичної моделі адсорбційних процесів, створення програми, що дає можливість керувати процесом зневоднення у виробничих умовах.

21. Малежик І.Ф., Ткачук Н.А., Мельник Л.М., Манк В.В., Біла Г.М. Адсорбційне очищення водно-спиртових розчинів від альдегідів природним та вуглецевим сорбентами // Наук. праці Таврійської держ. агротехніч.акад. - 2005. - №4. - С. 77-83.

Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, порівняння адсорбційної спроможності природного мінералу і вуглецевого сорбенту щодо альдегідів сортівок з метою створення комбінованих сорбентів.

22. Мельник Л.М., Манк В.В. Моделювання і оптимізація процесу зневоднення водно-спиртових розчинів морденітом // Обладнання та технології харчових виробництв. - Святогірськ: 2005. - №13. - С. 307-310.

Особистий внесок: розроблення концепції створення математичних моделей процесу зневоднення водно-спиртових розчинів з метою його оптимізації. Обробка отриманих результатів статистичними методами.

23. Мельник Л.М., Манк В.В., Біла Г.М., Ткачук Н.А. Регенерація природного морденіту та синтетичного цеоліту NaX для повторного використання в зневодненні водно-спиртових розчинів // Харч. пром-сть. 2005. - №4. - С. 53-56.

Особистий внесок: розроблення концепції регенерації морденіту, встановлення оптимальних технологічних параметрів регенерації, дослідження механічної стійкості морденіту, узагальнення отриманих результатів.

Патенти:

24. Деклараційний Патент України № 51497А МПК 7С07 С7/13. Спосіб дегідратації етилового спирту/Л. М. Мельник, В. П. Мельник, В. В. Манк, І. І. Марцін, В. О. Маринченко, В. О. Пістелькорс, Н. О. Стеценко. - Опубл. 15. 11. 02. Бюл. № 11.

Особистий внесок: розроблення способу дегідратації етилового спирту, складання формули винаходу.

25. Деклараційний Патент України № 52562А МПК 7С12 Н1/04. Спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів/ Л. М. Мельник, В. П. Мельник, В. В. Манк, І. І. Марцін, В. О. Маринченко, В. О. Пістелькорс. - Опубл. 16. 12. 2002. Бюл. № 12.

Особистий внесок: ідея створення способу очищення сортівок, формула винаходу.

26. Деклараційний Патент України № 59221А МПК 7С12 Н1/04. Спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів/ Л. М. Мельник, В. П. Мельник, В. В. Манк, І. І. Марцін, В. О. Маринченко, В. О. Пістелькорс, Н. А. Ткачук. - Опубл. 15. 08. 2003. Бюл. № 8.

Особистий внесок: ідея та участь у розробленні.

27. Деклараційний Патент України № 60744А МПК 7С12 Н1/04 Спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів/ Л. М. Мельник, В. П. Мельник, В. В. Манк, І. І. Марцін, В. О. Маринченко, В. О. Пістелькорс. - Опубл. 15. 10. 2003. Бюл. № 10.

Особистий внесок: ідея та участь у розробленні, формула винаходу, підготовка матеріалів.

28. Деклараційний Патент України № 60742А МПК 7С12 Н1/04. Спосіб комбінованого адсорбційного очищення промислових водно-спиртових розчинів/ Л. М. Мельник, В. В. Манк, І. І. Марцін, В. О. Маринченко, В. О. Пістелькорс, Н.А.Ткачук. - Опубл. 15. 10. 2003. Бюл. № 10.

Особистий внесок: розроблення комбінованого способу очищення сортівки, формула винаходу.

29. Деклараційний Патент на корисну модель № 3827 МПК 7С12 Н1/04. Спосіб очищення водно-спиртових розчинів/ Л. М. Мельник, В. П. Мельник, В. В. Манк, Н.А.Ткачук. - Опубл. 15. 12. 2004. Бюл.№ 12.

Особистий внесок: ідея та участь у розробленні.

30. Деклараційний Патент України № 63438А МПК 7В01 J20/34. Спосіб регенерації природного мінералу палигорськіту/ Л. М. Мельник, В. В. Манк, В.Є.Гоба, Н.А.Ткачук, В.В.Стрелко, Ю.О.Тарасенко. - Опубл. 15. 01. 2004. Бюл. № 1.

Особистий внесок: ідея розробки способу регенерації, формула винаходу.

31. Деклараційний Патент України № 63439А МПК 7В01 J20/34. Спосіб регенерації цеоліту-морденіту/ Л. М. Мельник, В. В. Манк, В.Є.Гоба, Н.А.Ткачук, В.В.Стрелко, Ю.О.Тарасенко. - Опубл. 15.01.2004. Бюл. № 1.

Особистий внесок: ідея та участь у розробленні.

32. Деклараційний Патент України на корисну модель № 16912 МПК 7С12Н1/04. Спосіб адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів/ Л. М. Мельник, В. В. Манк, З.П. Мельник, Н.А.Ткачук. Опубл. 15.08.2006. Бюл. № 8.

Особистий внесок: ідея та участь у розробленні.

33. Деклараційний Патент України на корисну модель № 16200 МПК 7С07С7/13. Спосіб зневоднення водно-спиртових розчинів з рідинної фази / Н.А.Ткачук, Л. М. Мельник, В. В. Манк, Г.М. Біла, П.М. Немирович, З.П. Мельник. - Опубл. 17.07.2006. Бюл. № 7.

Особистий внесок: ідея та участь у розробленні.

Тези доповідей на наукових конференціях:

34. Мельник Л.М., Маринченко В.О., Марценюк О.С., Мельник Ю.В., Гоба В.Є. Дослідження адсорбції альдегідів з водно-спиртових розчинів вуглецевими сорбентами // Мат. Всеукраїнської науково-практичної конф. „Проблеми харчування населення України. - Полтава: 2003. - С. 179-183.

Особистий внесок: участь у проведенні досліджень, узагальненні отриманих результатів та оформленні тез доповіді.

35. Мельник Л.М., Манк В.В., Маринченко В.О., Марцін І.І. Порівняльна характеристика адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів палигорськітом та гідрослюдою // Мат. Всеукраїнської науково-практичної конф. „Проблеми харчування населення України. - Полтава: 2004. - С. 77-78.

Особистий внесок: проведення досліджень щодо адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів палигорськітом та гідрослюдою, обробка отриманих результатів, оформлення тез доповіді.

36. Мельник Л.М., Манк В.В., Маринченко В.О., Стеценко Н.О., Марценюк О.С., Марцін І.І., Пістелькорс В.О. Очищення харчових продуктів природними цеолітами // Мат. VI Міжнар. наук.-техн.конф. “Розроблення та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість”. - К.: УДУХТ. - 2001. - С. 130-131.

Особистий внесок: ідея та участь у розробленні.

37. Ткачук Н.А., Мельник Л.Н., Манк В.В. Адсорбция эфиров из спиртовых растворов природными сорбентами // Тр. IV Междунар. науч. конф. студентов и аспирантов “Техника и технология пищевых производств”. - Могилев: 2004. С.181.

Особистий внесок: участь у проведенні досліджень та оформленні тез доповіді.

38. Mank V.V., Melnyk L.N. Using palygorskite for purifying the aqueous-alkoholic solutions // XVII International conf. on Clay Mineralogy and Petrology. - Prague, 2004. - P.43.

Особистий внесок: участь у проведенні досліджень, обгрунтування отриманих результатів, узагальнення висновків, оформлення тез, переклад на англійську мову.

39. Покровский В.А., Манк В.В., Мельник Л.Н. Исследование адсорбированной фазы палыгорскита методом термопрограммированной масс-спектрометрии // Мат. ІХ Всероссийского симпозиума с участием иностранных ученых „Современные проблемы организации пористых структур и адсорбционного разделения веществ”. - М.: РАН, 2004. - С. 116.

Особистий внесок: участь у проведенні досліджень і оформленні тез доповіді.

40. Манк В.В., Мельник Л.М. Адсорбційне розділення водно-спиртових сумішей // Мат. Міжнар. конф. “Сучасні проблеми фізичної хімії”. - Донецьк: 2004. - С.14.

Особистий внесок: проведення експериментальної частини, оформлення тез доповіді.

41. Ткачук Н.А., Малежик І.Ф., Мельник Л.М. Математична модель розрахунку кількості тарілок ректифікаційної колони // Мат. VІІ Міжнар. наук.-техн. конф. "Розроблення та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість". - К.: УДУХТ. - 2001. - С. 126-127.

Особистий внесок: обгрунтування основних положень, пояснення механізму адсорбції домішок природними та вуглецевими сорбентами.

42. Мельник Л.М., Манк В.В. Моделювання і оптимізація процесу зневоднення водно-спиртових розчинів морденітом // Матер. міжнар. конф. “Актуальні проблеми харчування: технологія та обладнання, організація та економіка”. - Святогірськ: ДонДУЕТ. - 2005. - С. 76.

Особистий внесок: розроблення математичних моделей процесу зневоднення спиртових розчинів морденітом, оформлення тез доповіді.

43. Ткачук Н. А., Мельник Л. М., Манк В. В., Суходол В. Ф., Наришков П. В., Біла Г. М. Адсорбційне зневоднення етилового спирту // Мат. ІХ Міжнар. наук.-техн. конф. "Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення і перспективи". - К.: НУХТ. - 2005. - С. 18-19.

Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень.

44. Манк В. В., Мельник Л. Н., Ткачук Н. А., Мельник З. П. Адсорбционное обезвоживание спиртовых растворов морденитом // Мат. Х Международной конференции "Теоретические проблемы химии поверхности, адсорбции и хроматографии". - М.: РАН, 2006. - С. 109.

Особистий внесок: ідея зневоднення спиртових розчинів морденітом.

45. Малежик І. Ф., Ткачук Н. А., Мельник Л. М., Мельник З. П., Манк В. В. Адсорбційне зневоднення морденітом рідинних водно-спиртових розчинів // Мат. Міжнар. наук.-техн. конф. "Стан і перспективи розвитку сучасних технологій і обладнання переробних і харчових виробництв". - Вінниця: ВДАУ, 2006. - С. 9-10.

Особистий внесок: участь у дослідженнях, обробка експериментальних досліджень, пояснення механізму адсорбції.

46. Малежик І. Ф., Манк В. В., Мельник Л. М., Мельник З. П., Ткачук Н. А. Обґрунтування адсорбції домішок спирту природним пористим мінералом - палигорськітом // Мат. ХІ Міжнар. наук. конф. "Удосконалення процесів та обладнання харчових і хімічних виробництв". - Одеса: ОНАХТ, 2006. - С. 31-32.

Особистий внесок: постановка експерименту, наукове обґрунтування адсорбційного очищення спиртових розчинів палигорськітом.

47. Мельник Л. М., Манк В. В., Маринченко В. О., Марцін І. І., Пістелькорс В. О. Палигорськіт - ефективний сорбент в очищенні водно-спиртових розчинів від домішок // Мат. Міжнар. наук.-технічної конф. "Розроблення та виробництво продуктів функціонального харчування, інноваційні технології та конструювання обладнання для перероблення сільгоспсировини, культура харчування населення України". - К: НУХТ, 2003. - С. 120.

Особистий внесок: постановка експерименту, наукове обґрунтування адсорбційного очищення спиртових розчинів палигорськітом.

48. Малежик І.Ф., Ткачук Н.А., Мельник Л.М., Манк В.В., Біла Г.М. Адсорбційне очищення водно-спиртових розчинів від альдегідів природним та вуглецевим сорбентом. // Мат. "Всеукраїнської наукової конференції." Мелітополь: 2005. - С. 7.

АНОТАЦІЇ

Мельник Л.М. Наукове обґрунтування і розробка технології адсорбційного очищення та зневоднення спиртових розчинів природними сорбентами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.18.07 - технологія продуктів бродіння. - Національний університет харчових технологій, Київ, 2006.

Дисертація присвячена комплексному вирішенню проблеми удосконалення та розроблення високоефективних та ресурсозберігаючих технологій очищення та зневоднення спиртових розчинів вітчизняними природними сорбентами, що мають українське походження.

Представлено результати теоретичних та експериментальних досліджень адсорбційного очищення спиртових розчинів від шкідливих домішок. Науково обґрунтовано механізм адсорбції домішок природними глинистими мінералами. Підібрано найефективніші глинисті мінерали, їх фракційність, технологічні параметри адсорбції домішок, регенерації адсорбентів, доведена екологічна безпека використання мінералів. Розроблено технологій адсорбційного очищення спиртових розчинів палигорськітом і комбінованими сорбентами, обґрунтовано їх економічну ефективність.

Розглянуто доцільність використання природних адсорбентів-цеолітів для зневоднення спиртових розчинів, проаналізовано механізм адсорбції води із рідинної і парової фаз спиртових розчинів. Розроблені математичні моделі та програма розрахунку технологічних параметрів зневоднення спиртових розчинів морденітом, що дає можливість вести цей процес в оптимальному режимі.

Ключові слова: природні дисперсні мінерали, водно-спиртові розчини, адсорбційне очищення, фракційність, вуглецеві адсорбенти, палигорськіт, гідрослюда, екологічна безпека, зневоднення, природні цеоліти, морденіт, клиноптилоліт, синтетичний адсорбент, перегріта пара, діоксид вуглецю.

Мельник Л. Н. Научное обоснование и разработка технологии адсорбционной очистки и обезвоживания спиртовых растворов природными сорбентами. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.18.07. - технология продуктов брожения. - Национальный университет пищевых технологий, Киев, 2006.

Диссертация посвящена комплексному решению проблемы усовершенствования и разработки высокоэффективных и ресурсосберегающих технологий очистки и обезвоживания спиртовых растворов природными сорбентами украинских месторождений.

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований адсорбционной очистки спиртовых растворов от вредных примесей с целью повышения качественных показателей этих растворов и получаемых на их основе продуктов. Обоснован механизм адсорбции примесей природными глинистыми минералами, проведен сравнительный анализ адсорбционных свойств палыгорскита и гидрослюды и углеродных сорбентов, с целью создания комбинированных адсорбентов.

Подобраны наиболее эффективные глинистые минералы, их фракционность, технологические параметры адсорбции примесей, регенерации адсорбентов, подтверждена экологическая безопасность использованных минералов. Разработаны технологии адсорбционной очистки спиртовых растворов палыгорскитом и комбинированными сорбентами. Приведены результаты производственных исследований и внедрения предложенных способов, обоснована их экономическая эффективность.

Рассмотрена целесообразность использования природных адсорбентов-цеолитов для обезвоживания спиртовых растворов, проанализирован механизм адсорбции воды из жидкой и паровой фаз спиртовых растворов. Разработаны математические модели и программа обезвоживания спиртовых растворов морденитом, что дает возможность проводить этот процесс в оптимальном режиме.

Ключевые слова: адсорбционная очистка, природные дисперсные минералы, водно-спиртовые растворы, фракционность, углеродные адсорбенты, палыгорскит, гидрослюда, экологическая безопасность, обезвоживание, природные цеолиты, морденит, клиноптилолит, синтетический адсорбент, перегретый пар, диоксид углерода.

Melnyk L. Scientific grounds for and development of adsorption refining and dehydration of aqueous-alcoholic solutions with the help of natural adsorbents. - Manuscript

Thesis for Doctor's degree in the field of technical sciences with the specialty 05.18.07 - technology of fermentation products. - National University for Food Technologies, Kiev, 2006.

The Thesis is devoted to the solution of the problem of current importance concerning the creating of modern, high-performance, resource-saving technologies for refining and dehydrating aqueous-alcoholic solutions for their subsequent usage in the different fields of national economy.

In this thesis the author presents the results of theoretical and experimental research of technologies for refining aqueous-alcoholic solutions with the help of natural adsorbents, which have adsorptive characteristics regarding undesirable alcoholic impurities comparable with those of active carbon, but which are significantly cheaper and deposits of these adsorbents are in Ukraine. Modern methods of chromatography, derivatography, pyrometry have been used to determine the selectivity of every examined adsorbent concerning ethyl impurities and to prove their adsorption characteristics.

Examining kinetic regularities of the adsorptive refining of aqueous-alcoholic solutions with the help of natural adsorbents depending on factiousness, quantity of passed solution and pressure the author has found optimal technological parameters of the process: 2-3 mm factiousness, 130 kg of adsorbent for the refining of 1000 deciliters of aqueous-alcoholic solutions (sortivka). When using mineral regeneration the quantity of adsorbent becomes two times less.

The thesis gives scientific grounds and proofs for the adsorptive capacity of natural clay minerals concerning heavy metals: the quantity of lead are 5-10 times less, zinc and iron - almost 2 times less.

The author of the thesis proves the necessity of using combined adsorbents and this gives the possibility to save more than 90% of expensive active carbon while having high qualitative parameters of sortivka. On the basis of the conducted research the author developed the technologies for adsorption refining of sortivka with the help of paligorskit, paligorskit and hydromica in the ratio 1:1 and with the help of paligorskit and active carbon in the ration 9:1. Annual economic income from the introduction of these technologies will constitute 0,244 million hryvnias.

The thesis presents the technology for dehydration of ethyl with the help of zeolites - natural minerals which have low cost price, unique sorption ion-exchange molecular-screen characteristics, which can be modified, utilized, regenerated and it should be noted that significant deposits of these minerals are in Ukraine.

On the basis of experimental research the author developed mathematic models used when calculating optimal technological parameters for ethyl dehydration with the help of zeolite-mordenite, the author also created precondition for conducting this process in automatic regime. Created programs, which include a model for adsorption dynamics in motionless layer, give the possibility to predict the quantity of dehydrated alcohol received.

With the help of modern methods of research the author proves the possibility of nonexpendable usage of mordenite and develops the optimal technological parameters for adsorbent regeneration.

With the help of temperature-programmed desorption mass-spectrum the thesis provides scientific grounds for the ecological safety of the usage of paligorskit, hydromica, mordenite when refining and dehydrating aqueous-alcoholic solutions .

The comparative analysis of thermal behavior of molecular fragments with m/z = 16, 17, 18, 28 and 44 in mass-spectra and derivatograms of paligorskite and hydromica of samples gave the possibility to show that the molecules of water different by strength connections with surface active centers of minerals and are removed from mineral within miscellaneous temperature ranges. This conclusion and the presence of carbonate impurities in the structure of natural dispersed minerals should be taken into account during analysis of the nature of adsorptive phase and results of adsorptive processes.

During preparation of natural dispersed minerals for their usage in food-processing industry, as adsorbents, it is necessary to conduct preceding drying of samples at the above-mentioned temperatures. Thus there is refinement of near-surface adsorptive layer from impurities of organic acids, which can be dangerous, and in addition the adsorptive capacity of minerals increases.

Key words: refining, dehydration, aqueous-alcoholic solutions, active carbon, adsorptive characteristics, natural minerals, zeolites, paligorskit, hydromica, mordenite, regeneration, ecological safety.

Размещено на Allbest.ur

...