Перехідні процеси в бродильних технологіях

Abstract

У статті проведено аналіз сукупності перехідних процесів, характерних для технологій анаеробного зброджування цукровмісних середовищ, енергоматеріальних трансформацій і пошуків взаємозв ’язків між параметрами, що характеризуютъ названу сукупність. За відомого обмежувального фактора на кінцевому етапі бродіння — осмотичного тиску розчинених речовин — виконано оцінку можливостей інтенсифікації масообмінних процесів на основі використання внутрішніх енергетичних факторів газорідинних середовищ. Основним чинником гідродинамічного стану визначено газоутримувальну здатність, запропоновано відповідні математичні формалізації. На основі законів Гей-Люссака, Архімеда, третього закону Ньютона вперше запропоновано перехід від оцінки газоутримувальної здатності до оцінки енергетичного потенціалу циркуляційних контурів. Пошуки можливостей обмеження осмотичних тисків підтвердили доцільність використання докритичних режимів бродіння за рахунок балансів кількісних показників тиску С2Н5ОН і синхронного вилучення його зі зброджуваного середовища. Одержані математичні залежності підтвердили можливість інтенсивного впливу на газоутримувальну здатність і гідродинамічні режими змінними тисками в газових об’ємах. Наслідком останніх є регульовані впливи на показник концентрації розчиненої газової фази, з якою пов'язують опір масопередачі на межі поділу поверхонь контактування дріжджових клітин з рідинною фазою. The materials of the article are concerned with the analysis of the set of transients present in the technologies of anaerobic digestion of sugar-containing media, energy-material transformations and the search for relationships between the parameters that characterize the named set. With the known limiting factor at the final stage of fermentation — the osmotic pressure of solutes - an assessment was made regarding the possibilities of intensification of mass transfer processes based on the use of internal energy factors of gas-liquid media. The main factor of the hydrodynamic state is the gas-holding capacity, the corresponding mathematical formalizations are proposed. On the basis of the laws of GayLussac, Archimedes, Newton's third law, the transition from the estimation of the gas-holding capacity to the estimation of the energy potential of the circulating circuits was first proposed. The search for the possibility of limiting the osmotic pressure has led to proposals for the use of subcritical fermentation modes due to the balance of quantitative indices of pressure С2Н5ОН and the simultaneous extraction of it from the fermented medium. The obtained mathematical dependences imply the possibility of intensive influence on the gas-holding capacity and hydrodynamic modes by variable pressures in gas volumes. The consequence of the latter is the regulated effects on the dissolved gas phase concentration indicator, which is associated with the mass transfer resistance at the interface between the yeast cells and the liquid phase.