Способ определения концентрации крахмалистых веществ в замесе Советский патент 1974 года по МПК G01N33/14 

1

Изобретение относится к области контроля технологических параметров спиртового производства, перерабатывающего крахмалистое сырье (зерно, картофель).

Основным этапом технологического процесса переработки сырья в спиртовом производстве является смешение дробленного сырья с водой и тепловая обработка смеси. Полученное вещество (так называемый замес) по требованиям ведения технологического процесса должно содержать определенное количество крахмалистых веществ, вносимых с сырьем. Значение концентрации крахмалистых веществ в замесе является важным качественным показателем, определяющим весь дальнейший процесс производства спирта. Задача определения этого показателя весьма актуальна, во многом определяет эффективность производства, но в настоящее время не решена.

Трудность состоит в том, что исходное сырье (например зерно) бывает различных Культур (пшеница, рожь, ячмень и др.), различных кондиций (крахмалистость, дефектность, сорность, шелушность и т. п.), имеет параметры, зависящие от внешней среды (влажность).

Известные методы определения концентрации кархмалистых веществ в сырье (зерне) предназначены для определения крахмалистости только натурального высушенного зерна. Крахмалистость замеса можно приближенно найти по известным расходам зерна и воды и ло известной крахмалистости зерна, однако это неточно и для практического использования неприменимо. Известен косвенный метод определения крахмалистости замеса, использующий зависимость вязкости замеса от его Крахмалистости (концентрации крахмалистых веществ). Для определенного вида зерна с известными параметрами и при стабильных условиях обработки (температура и время обработки замеса) указанная зависимость однозначна и позволяет определять искомую крахмалистость замеса.

Известный способ обладает существенными недостатками. Замес представляет собой вязкую массу, содержащую взвешенные частицы различного размера: от доли миллиметра до 2-3 мм.

Часть этих частиц образована крахмалистой частью зерна, другие - некрахмалистой: шелухой, сором, оболочками. Эти частицы существенно влияют на вязкость (точнее говорить о консистенции, так как понятие вязкости не применимо для таких сред, как замес). Размеры частиц, в свою очередь, зависят от состояния измельчающих устройств (как правило, применяются молотковые дробилки и вальцевые станки). Дисперсионный состав помола является случайной величиной и не поддается учету. В этих условиях даже при стабилизации всех параметров обработки сырья консистенция замеса зависит помимо крахмалистости от такого параметра как степень дробления сырья, что существенно искажает описанную зависимость и не позволяет ею пользоваться. С целью повышения точности и экспрессности определения концентрации крахмалистых веществ в замесе определяют консистенцию замеса в два известных (заранее выбранных) момента времени от начала смещения сырья с водой при одной и той же температуре и находят искомую крахмалистой замеса по аналитическому выражению, использующему результаты проведенных замеров. Предлагаемый способ состоит в следующем. Для определения вида зерна при фиксированных температурных режимах обработки найдена экспериментальная зависимость консистенции замеса от его крахмалистости и степени дробления для двух моментов времени: непосредственно после смешения и через определенное время (порядка 10-30 мин, в зависимости от вида зерна). Увеличение консистенции замеса за это время объясняется клейстеризацией крахмала зерна. Найденные зависимости в рабочей области изменения крахмалистости хорошо аппроксимируются линейными выражениями: (1 (2 - ао + a,D + а,,С, т,, Ь, + b,D + 6,С, дробления гдеD - степень Т - консистенция замеса;С - концентрация крахмалистых веществ в замесе; Й2, Ьа, Ь, bz - постоянные коэффи«о, йь циенты. Зависимость (1) имеет место для консистенции замеса непосредственно после смещения сырья с водой, зависимость (2)-для того же замеса через определенное время при неизменной температуре замеса. Имея значения консистенции замеса, иЗхМеренной данным способом, можно определить искомую крахмалистость замеса но выражению, являющемуся решением системы уравнений (1) и (2): С + d,fi, + fi,T,,.(3) Здесь do, di, -постоянные коэффициенты для определенного вида зерна, температуры замеса и интервала между моментами замеров консистенции. Значение консистенции выражается в долях шкалы используемого прибора (применялись, например, ротационный вискозиметр РВ-2 и вибрационный вискозиметр ВВН-1); крахмалистость выражена в весовых процентах. Работа по указанному способу производится в следующем порядке. Непосредственно после с.мешения дробленного сырья с водой в производствеином или лабораторном аппарате-смесителе отбирается проба замеса, термостатируется при той же температуре, какую приобретает замес после смешения (температура строго задается для каждого вида сырья), и производится измерение консистенции замеса, т. е. находится величина . Далее, продолжая термостатировать и перемешивать пробу замеса, выдерживают определенное время (для каждого вида зерна оговоренное и найденное заранее), после чего производят вторичное определение консистенции замеса, т. е. находят величину Ti2. Подставляя значения -щ н в выражение (3), определяют искомую крахмалистость замеса при неизвестном дисперсионном составе помола сырья. Сопоставление найденных данным способом значений крахмалистости замеса для некоторых применяемых в спиртовом производстве культур зерна с истинным значением крахмалистости показывает высокую точность. Работа по указанному способу осуществляется весьма просто, анализируемая проба не требует никаких специальных операций подготовки, результат не зависит от переменной степени помола сырья и его исходной влажности. Аналитические зависимости типа (3) легко составляются заранее для используемых культур сырья простыми экспериментальными методами. Пример использования предлагаемого способа. Для широко применяемой на спиртзаводах пшеницы I и II степени дефектности зависимости (1) и (2) имеют вид: тц гг 0,031 + 0,181D Н- 0,012С, т,2 0,082 + 0,2090 -f 0,031С. Выражение (3) приобретает вид: С -- 1,22 + 140,3lY,2 - 162,02г,1 при интервалах между замерами в 15 мин, а консистенция измеряется вискозиметром ВВН-1 и выражена в долях шкалы вторичного прибора. Например, для одного из производственных случаев величины и 1)2, опрееленные по данному способу, соответственно равны: Tii 0,44 и ,63. Найденная по (3) крахмалистость. замеса ,0%, а действиельное значение крахмалистости, определеное по известным количествам зерна и воды, оданных на смешение, и по известной крахалистости зерна составляет величину 15,67%, т. е. точность предлагаемого способа полне удовлетворительна и соответствует ребованиям нроизводства. Предмет изобретения Способ определения концентрации крахмаистых веществ в замесе спиртового произ5б

водства путем измерения вязкости при задан-средственно после смешения и через заданной температуре, отличающийся тем, что,ный интервал времени при одной и той же с целью повышения точности и экспрессноститемпературе и рассчитывают концентрацию определения, измеряют вязкость замеса непо-по известной аналитической зависимости.

443313