1.6.Новое изобретение устройства для очистки и обеззараживания воды.

Техническая задача заключатся в повышении эффективности очистки и обеззараживания воды, снижении удельных энергозатрат на процесс зачистки и обеззараживания, повышении надежности конструкции установок для очистки и обеззараживания воды.

Как показано на рисунках 2 и 3, устройство для реализации настоящего изобретения включает в себя камеру для обрабатываемой жидкости 1, внутри которой установлен высоковольтный электрод 2, изолированный от корпуса с помощью проходного изолятора 3. Высоковольтный электрод 2 выполнен в виде объёмной решётки, который закреплён на топоводе 4. Заземленный электрод выполнен как перегородка 5, с перфорацией в виде полых цилиндров 6. Заземлённый электрод также является распределительным устройством для воды и озоно – воздушной смеси. В зоне заземлённого электрода установлен подводящий очищаемую воду патрубок 7. Ниже заземленного электрода расположен контактный аэратор 8. Отводящий обработанную электрическими разрядами воду патрубок 9 размещён в нижней части камеры 1 с помощью трубопровода соединён с промежуточной ёмкостью. Ниже контактного аэратора 8 в камере 1 имеется воздушная полость 10, которая через патрубок 12 соединена с электродным насосом 13, который запитан водой, подаваемой из промежуточной ёмкости с помощью насоса 14. Подвод атмосферного воздуха в устройство осуществляется через патрубок 15. Воздуховод 11 соединяет полость 10, расположенную ниже контактного аэратора 8, с верхней частью устройства, где расположен высоковольтный электрод 2. Внутри воздуховода 11 установлен вентилятор 16.

Работает описанное устройство следующим образом. Исходная вода через патрубок 7 подаётся на очистку в устройство и попадает в зону заземлённого электрода 5. Запускается насос 14, который подаёт воду на электродный насос 13, и воздух из атмосферы через патрубок 15 засасывает внутрь устройства. Включается вентилятор 16, расположенный в воздуховоде 11 и воздух начинает циркулировать по контуру. При подаче высокого напряжения на высоковольтный электрод 2 электрические разряды возникают между высоковольтным электродом 2 и поверхностью воды, которой покрыт заземлённый электрод.

В результате в зоне воздействия электрических разрядов из атмосферного воздуха происходит образование озона. В зоне электрических разрядов образуется ультрафиолетовое излучение, которое, воздействуя на слои воды, находящийся на заземлённом электроде 5, приводит к её обеззараживанию. Вода и озоно – воздушная смесь, проходя через перфорацию 6 в заземленном электроде 5, смешиваются и попадают в контактный аэратор 8, где происходит интенсивное смешение озоно – воздушной смеси с водой. В результате происходит окисление железа, марганца, сероводорода, органических смесей, обесцвечивание и обеззараживание воды.

За счёт работы вентилятора 16 в зоне электрических разрядов создаются высокие скорости воздушных потоков. Это способствует более полной генерации озона за счёт уноса продуктов разряда из зоны их образования, и происходит принудительное охлаждение высоковольтного электрода, а в аэраторе 8 за счёт наличия высоких скоростей озоно – воздушной смеси происходит более интенсивное смешение и растворение озона в воде. Далее обработанная вода попадает в промежуточную ёмкость, из которой направляется на деструктор остаточного озона или первичное озонирование исходной воды. В промежуточной ёмкости происходит аэрация воды, происходит коагуляция окисленных веществ и очистка воды слоем взвешенного осадка. Так как процесс очистки в прилагаемом устройстве протекает путём воздействия большого количества факторов и максимального использования озона, то эффективность устройства велика, а энергозатраты на процесс очистки и обеззараживания низкие.

2. Электроплазмолиз.

2.1. Сущность процесса.

К процессам электроконтактной обработки пищевых продуктов можно отнести электроплазмолиз, который предназначен для интенсификации прессового способа извлечения сока из растительного сырья. К настоящему времени изучению этого процесса и его модификациям посвящено значительное количество работ. Такие обширные исследования стали возможны после того, как были сформулированы основные положения плазмолитической теории сокоотдачи, суть которых сводится к следующему: сокотдача растительного сырья зависит от первоначальной степени проницаемости протоплазменной оболочки и от способности последней противостоять внешним воздействиям в процессе предварительной обработки и прессования. Поэтому, любые внешние воздействия, направленные на повреждение протоплазмы и увеличение её проницаемости, должны приводить, в конечном итоге, к повышению сокоотдачи.

Содержание сока в плодах и овощах достигает 90-95%, однако, при их переработке в условиях производства выход сока часто составляет лишь 50-60%.

Существует множество методов повреждения оболочек, приводящих к увеличению выхода сока: механические, термические, ферментные, лучевые и др. Однако, электрический метод имеет ряд существенных преимуществ перед другими и, в первую очередь, он отличается простотой аппаратурного оформления и минимальным временем обработки. Установлено, что при предварительной обработке растительного сырья переменным током промышленной частоты напряжением 220В происходит практически мгновенная гибель протоплазмы, при этом клеточная проницаемость увеличивается и сокоотделение при последующем прессовании возрастает.

Электроплазмолиз в отличие от термоплазмолиза не вызывает разрушения клеточных стенок и поэтому исключает переход пектиновых веществ в сок, а также способствует разрыву плазменных оболочек на более крупные частицы, которые легко задерживаются клеточными стенками при извлечении сока, что также положительно сказывается на выходе сока.

Эффективность электроплазмолиза зависит от ряда факторов: градиента напряжения, длительности обработки, температуры и электрофизических свойств сырья. Следует отметить, что конечный эффект электроплазмолиза не зависит от частоты электрического тока. Выбор частоты предопределяется в основном электролитическими соображениями, в то же время этим моментом исследователи явно пренебрегают.

Электропроводность растительной ткани при электроплазмолизе увеличивается, так как дискретность электрических свойств клетки по мере её разрушения сглаживается. Вследствие этого значения тока при электроплазмолизе должны быть экстремальными; при этом максимум тока соответствует полному разрушению протоплазменных оболочек. Это положение использовано как метод исследования процесса электроплазмолиза различных видов сырья путём осциллографирования. Анализ осциллограмм даёт возможность определить время, которое проходит от начала пропускания тока до достижения им максимальной величины. Это важнейший показатель процесса электроплазмолиза, который необходим при конструировании и расчёте электроплазмолизаторов.

Ниже приводятся экспериментальные данные по исследованию процесса электроплазмолиза яблок, винограда и вишни (табл.1).