автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Методология центрифугального фракционирования пищевых жидкостей и ее аппаратурное оформление

На правах рукописи

Карамзин Анатолий Валентинович

Методология центрифугального фракционирования пищевых жидкостей и ее аппаратурное оформление

Специальность 05.18.12. - «Процессы и аппараты пищевых производств»

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

г г янз 2015

005557910

Москва 2014

005557910

Работа выполнена на выполнена на кафедре «Технологические машны и оборудование» в ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный консультант: Жуков Валерий Григорьевич

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Червецов Виктор Владимирович

доктор технических наук, заведующий «Лаборатория молочных консервов» Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Российской Гореньков Эдуард Семенович доктор технических наук, советник генерального директора ООО «Научно-производственная фирма «Специальной техники» Гуславский Александр Игнатьевич доктор технических наук, генеральный директор НПФ «БИАР»

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт детского питания Российской академии сельскохозяйственных наук (НИИДП Рос-сельхозакадемии)

Защита диссертации состоится «19» февраля 2015 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.148.10 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 109316, г. Москва, ул. Талалихина, д.ЗЗ, конференц зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств».

Автореферат размещен на официальных сайтах ВАК Министерства образования и науки РФ http://vak.ed.gov.ruH ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» http://www.mgupp.ru

Автореферат разослан « /<£ » Jj-wda/irS 201

Ученый секретарь диссертационного совета /р¿s

д.т.н., проф. Никифоров JI.JI.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В современных рыночных условиях проблемы технологических инновационных процессов по обработке гетерогенных жидкостных систем растительного и животного происхождения (ГЖСБП) в пищевой, молочной, мясной и других смежных отраслях агропромышленного комплекса (АПК) являются предметом разнообразных теоретических и экспериментальных исследований вследствие важности этих процессов в обрабатывающих производствах.

Большую роль в создании научной базы систематизации процессов в пищевой промышленности сыграли фундаментальные работы Ребиндера П.А., Лыкова A.B., Кука Г.А., Рогова И.А., Панфилова В.А., Ивашова В.И., Мачихина С.А., Горбатова A.B., и др.

Процессу массопереноса в циркулирующих быстро вращающихся в роторах центрифугапьной техники жидкостных потоках посвящено большое количество работ таких исследователей как: Бремер Г.И., Гольдин Е.М., Го-реньков Э.С., Гуславский А.И., И., Жуков В.Г., Золотин Ю.П., Карамзин В.А., Кук Г.А., Липатов H.H., Романков П.Г., Семенов Е.В., Соколов В.И., Сурков В.Д., Bohman Н„ Breiter М.С., Dahlkild A.A., Peube I. L., Pohlhausen К., Whitby K.T.

Многие процессы перерабатывающих производств АПК и других смежных отраслей промышленности связаны с необходимостью использовать в технологическом потоке сырьевые ресурсы, полуфабрикаты и др. измельченные материалы определенной крупности. Что способствует, при производстве продуктов, в частности, высокому потребительскому качеству таких продовольственных товаров как сахаристые вещества, различные порошки и их смеси, эмульсии, кремы и пасты растительного происхождения, молочные и мясные продукты и др.

Несмотря на то, что во многих, связанных с фракционированием гру-бодисперсных (размером порядка 200 . . .1000 мкм) порошкообразных материалов производствах, успешно применяются механические способы тех-

3

нологического передела этих субстанций, в частности, с помощью ситовых устройств, данный способ практически невозможно использовать для целей классификации тонко- (< 10 мкм) и среднедисперсных (10 ... 200 мкм) частиц.

Кроме того, существующие проблемы механического фракционирования порошкообразных субстанций обусловлены, в значительной степени, отсутствием системных аналитических разработок по данной проблеме, а также обоснованных методов экспериментального определения режимных параметров работы оборудования.

В связи с изложенным разработка и обоснование способствующей реализации технологии фракционирования частиц размером менее 200 мкм методологии гидродинамического фракционирования тонко- и среднедисперсных взвесей в технологических потоках пищевых производств является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии:

1. с планом работ ООО «Агромаш», 2005 г. по теме «Расчет потоков в межтарелочном пространстве сепаратора-бактофуги, разработка эскизов базовых узлов сепаратора»;

2. с планом работ ООО «Агромаш» в рамках программы Союзного государства Россия-Беларусь по теме «Повышение эффективности пищевых производств за счет переработки их отходов на основе прогрессивных технологий и техники» 2010 - 2012 гг. по Договору 63/401 от 08 сентября 2010 г.:

- Мероприятие 3.1.3. Разработка технологии и изготовление опытного образца установки производительностью 10 т/ч с применением электрофизических методов коагуляции коллоидов, растворенных в фильтрате после-спиртовой барды.

- Мероприятие 3.1.4. Разработка технологии и изготовление опытного образца оборудования двухступенчатого осветления послеспиртовой барды

на основе отечественных сепараторов производительностью до 20 м3/ч по послеспиртовой барде.

- Мероприятие 3.1.5. Разработка технологии и изготовление опытного образца оборудования комплексной переработки послеспиртовой барды на предприятиях спиртовой промышленности производительностью 3000 дал/сутки.

- Мероприятие 3.1.15. Разработка технологии и изготовление опытного образца оборудования производительностью 2-3 т/сутки по исходному продукту для производства кормовой добавки на основе витамина В12 из послеспиртовой барды для производства высококачественных комбинированных кормов.

Степень разработанности темы. Несмотря на значительное число имеющихся к настоящему времени работ, содержащих пригодные для инженерных расчетов формулы и зависимости, для анализа отдельных конкретных случаев разделения таких жидкостей, как сахарный сироп, дрожжевая суспензия, молоко, кровь и другое в процессах отстоя, сепарирования, фильтрования, классификации микро- и нанообъектов и т.д., общая теория этих процессов фрагментарна и требует дальнейшего развития. Она, в частности, должна базироваться на совместном рассмотрении уравнений гидродинамики гетерогенных жидкостных систем и диффузии в совокупности с соответствующими начальными и граничными условиями.

Разработка инновационных и совершенствование существующих способов механического разделения с различными целями ГЖСБП в производствах, связанных с обработкой сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов, часто приводит к необходимости постановки и решения задач, требующих учета условий, которые не охватываются областью применимости известных в настоящее время закономерностей протекания процессов разделения смесей. Поэтому очевидна потребность в обосновании методологии количественного анализа кинетики процессов отстоя, сепарирования и центрифугирования ГЖСБП с целью гидродинамического фракционирова-

5

ния взвесей в технологических процессах пищевых и других производств.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы является обоснование методологии центрифугального фракционирования гетерогенных жидкостей пищевых и смежных производств в оборудовании с воздействием на ГЖСБП силовых полей, а также с учетом особенностей свойств выделяемого размерного класса частиц дисперсионной среды и рабочих параметров оборудования.

Достижение этой цели требует решения следующих задач: - на примере анализа процесса осаждения в силовых полях взвешенного в жидкости коллектива твердых частиц обосновать для различных видов оборудования систематизацию способов выделения из данного коллектива фракции требуемого размерного класса, что позволит на базе количественного моделирования процесса обработки ГЖСПБ определить эффективность работы оборудования:

- в условиях седиментации взвеси в отстойнике;

- то же в роторе центрифуги периодического действия;

- то же в роторе центрифуги непрерывного действия;

- то же в межтарелочном пространстве барабана сепаратора с коническими вставками;

- то же в периферийном объеме барабана сепаратора с периодической выгрузкой осадка;

- то же в периферийном объеме барабана сепаратора с автоматизированной выгрузкой осадка;

- на основе рассчитанных значений критических диаметров частиц по перечисленным типам отстойников и дисперсионных свойств содержащихся в жидкости взвесей установить основные показатели эффективности процесса седиментации данных субстанций;

- разработать методику проведения процесса фракционирования частиц заданной крупности для рассмотренных типов оборудования по альтернативным технологическим параметрам;

- провести экспериментальные работы на основе опытных образцов центрифугальной техники, ориентированной на фракционирование тонкодисперсных взвесей с целью согласования результатов теории с практическими данными по фракционированию взвесей;

- разработать методологию применения центрифугального фракционирования на основе системного подхода к прогнозированию основных параметров процесса фракционирования взвесей гетерогенных жидкостных систем и конструктивных параметров оборудования на основе критериальных параметров и определить области значений этих параметров, где реализуется заданный режим работы оборудования.

Научная новизна. В основе системного научного обоснования методологии гидродинамического фракционирования частиц использовано положение о кинетике гипотетической выделяемой частицы наименьшим диаметром, движущейся заданным образом в жидкостном объеме рабочих органов машин, и вытекающее отсюда с учетом исходной дисперсности взвеси научного положения по основным показателям эффективности процесса седиментации взвеси, которое заключается:

- в обосновании системного подхода к проблеме фракционирования частиц гидродинамическим путем как технологического потока;

- в обосновании типа отстойника в зависимости от характера поставленной задачи по фракционированию взвеси;

- в разработке математической модели кинетики процесса осаждения тонкодисперсных частиц для отстойника типа:

- естественного отстойника;

- центрифуги периодического действия;

- центрифуги непрерывного действия;

- межтарелочного объема барабана сепаратора с коническими вставками;

- периферийного объема барабана сепаратора с ручной выгрузкой осадка;

- периферийного объема барабана сепаратора с автоматизированной выгрузкой осадка;

- то же по перечисленным типам отстойников в разработке математической модели кинетики процесса осаждения среднедисперсных частиц;

- в обосновании применения методологии центрифугального фракционирования на основе системного подхода к оптимизации процесса классификации частиц в центробежных машинах пищевых производств;

- в разработке численного эксперимента по моделированию процесса классификации частиц в целом в сепараторе периодического действия на базе значений критических диаметров частиц и синтетических показателей эффективности процесса седиментации обрабатываемых субстанций;

- в разработке обобщенной модели процесса классифицирования взвесей гетерогенных жидкостных систем по критериальным параметрам.

Теоретическая и практическая значимость работы. В результате проведенных исследований:

- применен системный подход в реализации гидродинамического фракционирования однородных полидисперсных частиц растительного происхождения на базе модели процесса разделения неоднородных жидкостных систем;

- предложена методика гидродинамического способа фракционирования взвесей в отстойниках различных типов для частиц заданного по технологическим условиям размерного класса;

- разработана методика организации технологического потока по получению, согласно альтернативным вариантам, фракции из частиц за-

данного размерного класса в зависимости от исходного дисперсионного состава частиц и режимных параметров оборудования;

- обоснованы параметры управления процессом фракционирования взвесей для центробежных машин с периодической (по периоду протекания процесса) и непрерывной (по производительности машины) выгрузкой осадка;

- предложен алгоритм управления процессом фракционирования частиц на базе основных показателей эффективности процесса разделения - коэффициентов уноса и осветления - в целом для сепаратора периодического действия и сепаратора с автоматизированной периодической выгрузкой осадка;

- определены области значений критериальных параметров, позволяющих для цели фракционирования взвеси выбирать оптимальные режимные параметры работы оборудования.

Полученные результаты использованы при проектировании опытных образцов центрифугальной техники - в рамках программы Союзного государства «Повышение эффективности пищевых производств за счет переработки их отходов на основе прогрессивных технологий и техники» (20102012 гг.), утвержденной постановлением Совета Министров Союзного государства от 23 апреля 2010 г. № 6» создано следующее оборудование:

1. Мероприятие 3.1.3.

Сепаратор жидкостной марки Э795-303-22 для осветления коллоидов.

Сепаратор жидкостной марка Э795-303-24 для выделения белков.

Мероприятие 3.1.4.

Сепаратор жидкостной марка Э795-304-21 для осветления взвесей 1-ой ступени.

Сепаратор жидкостной марка Э795-304-22 для осветления тонкой взвеси 2-ой ступени.

Мероприятие 3.1.5.

Сепаратор жидкостной марка Э795-305-22 - для выделения тонких взвесей из фильтрата послеспиртовой барды.

Сепаратор жидкостной марка Э795-305-24 - для выделения тонких белковых соединений.

Мероприятие 3.1.15.

Сепаратор жидкостной марка Э795-315-23 - для выделения концентрата витамина В12.

На все вышеперечисленное оборудование были разработаны технические условия, конструкторская документация, программы и методики заводских и государственных приемочных испытаний.

В процессе проведения исследований и создания новых видов оборудования получены патенты:

1. Патент на изобретение № 51532 от 14.03.2005 г.

2. Патент на изобретение № 2443780 от 27.02.2012 г.

3. Патент на изобретение №2443781 от 27.02.2012 г.

4. Патент на изобретение № 2480527 от 27.04.2013 г.

5. Патент на изобретение № 2498863 от 20.11.2013 г.

Методология и методы исследования. Теоретической основой исследования являлись фундаментальные законы физики: сохранения массы, импульса и энергии механики твердого тела, а также вытекающие из этих законов уравнения Навье-Стокса и неразрывности для жидкости. В качестве методической основы исследования служили классические и приближенные методы количественного анализа исследуемых процессов на базе средств вычислительной техники.

Нормативно-информационную основу работы составляли справочные данные по техническим параметрам объектов исследования, а также литературные источники по применению информационных технологий при компьютерном моделировании исследуемых процессов.

При выполнении диссертационной работы использовались компьютерные среды Word 2010, Exceel 2010, Equation 3.0.

10

Для проведения экспериментов по фракционированию порошкообразных материалов использовали стенд, включающий сепаратор-осветлитель, электродвигатель постоянного тока. Измерительную аппаратуру составляли: ротаметр, стробоскоп контроля частоты вращения ротора барабана сепаратора.

Статистический анализ результатов наблюдений проводился на базе измерительной аппаратуры Beckman Coulter LS 13320.

Положения, выносимые на защиту. Обоснование и систематизация теоретических и практических аспектов технологии гидродинамического фракционирования согласно требуемому регламенту тонко-средне и грубо-дисперсных взвешенных в жидкости порошкообразных субстанций пищевых и смежных производств.

Систематизация количественного анализа связанного с обоснованием кинетики частиц процесса фракционирования взвесей гетерогенных жидкостных систем в рабочих объемах оборудования для разделения суспензий под действием гравитационных и центробежных сил. Что создает базу для прогнозирования оптимальной работы оборудования с позиций реализации процесса фракционирования как сложного набора процессов и операций, с учетом особенностей свойств жидкости и параметров оборудования.

Формирование основных положений технологического процесса фракционирования взвесей в центробежных жидкостных машинах различного типа исходя из анализа движения твердой частицы в неподвижном объеме вязкой несжимаемой жидкости и дисперсионных свойств содержащейся в жидкости взвеси, на базе интегральных показателей эффективности процесса седиментации.

Исследование кинетики взвеси из частиц разного размерного класса в условиях различной гидродинамической ситуации по сопротивлению движению частиц в машинах типа осадительной центрифуги, центрифуги не-

прерывного действия, тарельчатом сепараторе. Для машин данного типа найдены аналитические зависимости эффективности процесса классификации частиц от основных физико-механических и геометрических параметров данного процесса.

На базе полученных зависимостей в области реальных значений параметров процесса по всем видам отстойников, с помощью компьютерных средств и средств визуализации результатов расчетов, исходя из результатов количественного анализа эффективности процесса классификации взвеси, обоснование адекватности полученных результатов физическому смыслу исследуемого явления.

Определение областей значений критериальных параметров по оптимизации режимов фракционирования порошкообразных субстанций для оборудования различного типа.

Степень достоверности и апробация результатов.

Основные положения диссертации докладывались:

- на научной конференции «Техника, процессы, расчеты», МГУПБ, Москва, 2003 г. «О разделении концентрированных суспензий». - С. 258-264.

- на VII Международной научно-практической конференции «Современное состояние естественных и технических наук», Москва, 20.06.2012 г. «О классификации тонкодисперсных частиц на базе тарельчатого сепаратора». - С. 87-97.

- на VII Международной научно-практической конференции «Современное состояние естественных и технических наук», Москва, 20.06.2012 г. «О фракционировании частиц на основе саморазгружающегося сепаратора».- С. 98-108.

- Международная научно-практическая конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития»,Одесса, 04-15 октября 2011 г., «К вопросу об обосно-

вании методики проведения фракционирования порошковых материалов (на примере свободного отстоя взвеси)». - С. 38-40.

- Международная научно-практическая конференция «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте», Одесса, 19-30 июня 2012 г., «Расчет процесса осаждения грубых дисперсий». - С. 7-13.

- Научни конференция с международно участие «Хранителна наука, техника и технологии 2012», Пловдив, 19-20 октомври 2012 г., «О подготовке затравочного материала для вакуум-аппарата» Научни трудове. - С. 828-830.

- на заседании круглого стола «Инновационные технологии для производства продуктов питания функционального назначения, Москва, 2012 г., ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления» им. К.Г. Разумовского «Об основных параметрах управления кинетикой жидкости в роторе центрифуги непрерывного действия». - С. 22-24.

По результатам проведенных теоретических исследований, а также испытаниям опытно-промышленных образцов оборудования на предприятиях Российской Федерации и Республики Беларусь разработаны методы фракционирования взвесей гетерогенных жидкостных систем биологического происхождения.

В рамках программы Союзного государства «Повышение эффективности пищевых производств за счет переработки их отходов на основе прогрессивных технологий и техники» (2010-2012 гг.), утвержденной постановлением Совета Министров Союзного государства от 23 апреля 2010 г. № 6», изготовлено следующее новое оборудование:

Сепаратор жидкостной марка Э795-303-22.

Сепаратор жидкостной марка Э795-303-24.

Сепаратор жидкостной марка Э795-304-21.

Сепаратор жидкостной марка Э795-304-22.

13

Сепаратор жидкостной марка Э795-305-22.

Сепаратор жидкостной марка Э795-305-24.

Сепаратор жидкостной марка Э795-315-23.

Вышеперечисленное оборудование создано и прошло заводские и государственные приемочные испытания. По результатам государственных испытаний оборудование рекомендовано к серийному выпуску.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 35 публикациях, в том числе, 4 монографиях и 5 патентах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, 6 Глав, Заключения, Списка литературы, 3 Приложений. Диссертация включает 336 страниц текста, 68 рисунков, 20 таблиц.

Основное содержание диссертационной работы.

Во Введении дана общая характеристика работы; обоснованы актуальность работы, цель и задачи исследований, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, степень достоверности и апробация результатов; сформулированы методология и методы исследования, положения, выносимые на защиту, степень разработанности темы, приведены данные по публикациям.

В первой главе «Обзор и систематизация методов механического фракционирования порошкообразных субстанций пищевых и смежных отраслей промышленности» диссертационной работы даются обзор и систематизация подвергаемых фракционированию материалов в пищевых и смежных отраслях промышленности, технологических процессов фракционирования порошкообразных субстанций в перерабатывающих отраслях агропромышленного комплекса (АПК), аппаратурно-технологические схемы и виды используемого при фракционировании измельченных материалов оборудования того же комплекса. Обосновываются перспективы развития процессов разделения и последующего фракционирования гетерогенных жидкостных систем в перерабатывающих отраслях АПК, перспективы разви-

тия технологий и оборудования для механического фракционирования измельченных материалов в этих отраслях.

В выводах главы 1 отмечается, что до настоящего времени, в целом, физически обоснованная классификации дисперсных систем, в частности, в области нанометровых размеров не разработана. В то же время широкое распространение процессов фракционирования дисперсных систем в пищевых и других отраслях промышленности обуславливает необходимость глубокого изучения дисперсионных свойств порошкообразных субстанций, особенности кинетики частиц и интегральных характеристик взвесей при их обработке. В связи с этим разнообразие видов порошкообразных субстанций и оборудования по разделению взвесей гетерогенных жидкостных систем ставит вопрос обоснования универсальных методов оптимизации режимов работы оборудования и оптимизации конструктивных параметров его с учетом специфики обрабатываемых субстанций

Во второй главе «Анализ гидродинамики потоков в центробежных жидкостных сепараторах и условий седиментации порошкообразных субстанций в пищевых и смежных отраслях промышленности» дан обзор исследований гидродинамики потоков гетерогенных жидкостных систем в рабочих полостях центробежных жидкостных сепараторов и их влияние на режим осаждения, образования осадка и его инерционной выгрузки.

Одним из первых отечественных ученых, уделивших особое внимание исследованию гидродинамики внутрироторных потоков, был профессор Г.А. Кук, под руководством которого был проведен ряд важных теоретических и экспериментальных исследований по этой проблеме. Примерно в то же период времени важные результаты в теории сепарирования были получены профессором Г.И. Бремером. В частности, им было введено такое фундаментальное понятие в теории сепарирования как критический размер частиц, выведена формула расчета производительности тарельчатого сепаратора.

Профессор Е.М. Гольдин, используя специфику геометрии межтарелочной полости как области, ограниченной двумя соосными конусами, вывел

15

дифференциальные уравнения динамики вязкой несжимаемой жидкости в предложенной им биконической системе координат, на базе найденных уравнений им были введены два основных критериальных параметра кинетики сепарирования. Полученные Е.М. Гольдиным результаты эффективно использовались им и его учениками при анализе кинетики частиц в межтарелочных потоках сепараторов различного назначения, которые согласовывались со стробоскопическими наблюдениями Ю.П. Золотина и H.H. Липатова.

В работах М. Брейтера, К. Польгаузена, Патера Л., Матча и В. Раиса и других анализировались как стационарные, так и неустановившиеся режимы течения жидкости между двумя вращающимися дисками: выявлено влияние закрутки потока на входе в канал, определены профили скоростей, в предположении, что исследуется двухмерный поток как для медленных, так и быстрых режимов течения жидкости.

Профессором В.И. Соколовы и его последователями (В.Г. Жуковым, В.А. Карамзиным, Е.В. Семеновым и др.) был выполнен ряд публикаций по кинетике дисперсной фазы различного фракционного состава (таб. 1) в рабочей полости сепарирующей машины с точки зрения эффективности работы оборудования.

Таблица 1. Классификация частиц по размеру

[10"', 10""], м [Ю-.ЮЧ.м [Ю '.Ю"1], м [Ю-4,10"'], м

Молекулы органических соединений, казеиновая пыль, жировые шарики в плазме молока, бактерии в винома-териалах Эритроциты в крови, жировые шарики в бульонах, дрожжевые клетки Механические примсс! в жидкостях биологического происхождения (растительное масло, сахарный сироп, вино-материалы) Мезга в соках, агрегаты из жировых шариков в плазме молока и в бульоне, механические примеси

Проблема расчета эффективности процесса центробежного разделения ГЖСБП обычно формулируется как задача количественного моделирования явлений массопереноса твердой и жидкой фаз суспензии. При этом предполагается, что исследуемый процесс является изотермическим, плотность и

16

вязкость среды (за некоторым исключением) не зависит от концентрации, и, следовательно, распределение концентрации твердого не оказывает влияния на обтекание частицы потоком жидкости.

Показано, что количественный анализ процесса седиментации твердой фазы в рабочем объеме сепарирующего оборудования может быть реализован как на основе модели двухфазного сплошного потока, так и путем раздельного рассмотрения внутренней и внешней задач гидродинамики массо-переноса жидкой и твердой фаз суспензии.

В этой же главе анализируется зависимость скорости осаждения частицы от концентрации твердого в жидкостной системе и подчеркивается необходимость учета фактора сгущенности суспензии при расчете процесса седиментации в ней взвеси.

Здесь же дается методическое обоснование процесса гидродинамического фракционирования взвеси на базе сравнительного анализа результатов расчета по двум конкурирующим вариантам методики.

В третьей главе «Аналитическое исследование и оптимизация процессов фракционирования гетерогенных жидкостных систем в отстойниках и центрифугах» рассмотрено моделирование с позиций фракционирования взвесей процесса седиментации дисперсных материалов в оборудовании, где внешнее воздействие на жидкостную систему реализуется либо гравитационным полем (отстойник), либо центробежным силовым полем (центрифуги и сепараторы).

Кинетику тонкодисперсной взвеси в рабочем объеме отстойника исследуют как гидродинамический процесс, развивающийся при малых значениях числа Рейнольдса Г1е, а для частиц более крупного размера -среднедисперсных - как гидродинамический процесс, протекающий при средних значениях данного критерия. Типы роторов центробежных

Рис. 1. Схемы потоков жидкости в рабочих полостях центробежных разделяющих машин. 18

разделяющих машин и схемы потоков жидкости в рабочих полостях в них приведены на рис.1.

Особенности кинетики процесса фракционирования взвеси в отстойниках различных типов отражены рис.2.

Процесс фракционирования

Свободный Осадительное цен- Центрифугирование Сепарирование

отстой трифугирование с отводом осадка (осаждение

(осаждение (осаждение взвеси (осаждение взвеси взвеси в та-

взвеси в по- в центрифуге пе- в центрифуге не- рельчатом се-

ле силы тя- риодического дей- прерывного дей- параторе)

жести) ствия) ствия)

Рис. 2. Типы отстойников и центрифуг, используемых для реализации процесса фракционирования частиц.

При исследовании кинетики седиментации тонкодисперсных частиц в центрифугах периодического и непрерывного действия исходят из концепции медленного относительного движения изолированной сферической частицы небольшого размера (когда обычно число Рейнольдса не превышает единицу) в быстро вращающемся вместе с ротором машины с постоянной угловой скоростью слабо концентрированной суспензии. В этих допущениях в основу анализа кинетики седиментации взвеси полагают закон сопротивления Стокса. В тех же условиях кинетику седиментации среднедис-персных частиц (когда число Рейнольдса значительно превышает единицу) анализируют на базе квадратического по относительной скорости частицы законом сопротивления.

На основе количественного анализа процесса фракционирования взвешенных в определенным образом приготовленной суспензии из жидкости и твердого порошкообразных субстанций по двум конкурирующим вариантам методики в качестве параметра управления для центрифуги периодического действия выбирают период проведения этапа процесса, для центрифуги непрерывного действия - производительность (расход по жидкости) машины по этапу процесса. Исходя из этих вариантов процесса, на базе количественного имитационного моделирования фракционирования исходной суспензии, выбирают наиболее рациональную стратегию обработки взвеси.

Полагают, что имеют взвесь из частиц со счетной функцией распределения

"о

где п{5 < 5') - количество частиц во взвеси размером меньше 5', п0 -количество частиц всех размеров в том же объеме, 5ь 84 - соответственно, наименьший и наибольший из размеров частиц в той же взвеси.

С целью обосновать методику проведения процесса фракционирования используют аппарат количественного анализа процесса разделения в силовом поле полидисперсной жидкостной системы по определенным статистическим и интегральным показателям дисперсности. В качестве таких показателей выбирают выражения функции распределения (или характеристической функции) а также коэффициентов осветления (и уноса) в зависимости от вида дисперсии частиц в исходной взвеси.

Параметрические показатели процесса фракционирования взвеси в гетерогенных жидкостных системах биологического происхождения взвеси в условиях свободного отстоя по рассматриваемым типам отстойников сведены в виде табл . 2-5.

Свободный отстой Силовая схема к анализу кинетики частицы при свободном отстое показана на рис. 3.

О

Рис. 3. Схема к анализу кинетики частицы при свободном отстое в канале конечной глубины.

Таблица 2. Параметрические показатели процесса фракционирования взвеси в условиях свободного отстоя

Величина Тонкодисперсные частицы Среднедисперсные частицы

Текущий критический диаметр частицы, 8, (дс,!) [к\{И - дг)Л]ш 8 '

Критический диаметр частицы, 5, (<) [кМ]ш с/Л^Г2)

Период обработки суспензии, Дбкр) М/З.р2

Коэффициент осветления, г| 0 0

где к\ = 18ц%Л), =

Рт ~ Рж

Центрифуга периодического действия

......I ью х/4®?1*^ \

Рис. 4. Схема ротора центрифуги периодического действия.

Таблица.З. Параметрические показатели процесса фракционирования взвеси в центрифуге периодического действия

Величина Тонкодисперсные частицы Среднедисперсные частицы

Текущий критический диаметр частицы, «У(г,0 - л/Г)2 а2!2

Критический диаметр частицы, 5, (/) 4(л/Я - л/г)2 а2!2

Период обработки суспензии, Д6кр) ^п(-). «Д"

Коэффициент осветления, Т] 2 Г-гшо 1|п(/?/г) 1-г 2 тг ^ чМг

2 ^^ч^ДиС л^г г-) ¡гаг, Я ~г„ > V/?

где а = и/ст"2, ст = , у = р/р.

Центрифуга непрерывного действия

Рис. 5. Схема ротора центрифуги непрерывного действия.

Таблица 4. Параметрические показатели процесса фракционирова-

ния взвеси в центрифуге непрерывного действия

Величина Тонкодисперсные частицы Среднедисперсные частицы

Текущий критический диаметр частицы, S„(r,Q) a2L2

Критический диаметр частицы, <Ш) JkQHR/r,) a2 L2

Производительность центрифуги, 2(5кр) *ln(R/ib) 2 (JH-fj

Коэффициент осветления, Г) 2 Ьмх (С) IWr) 2 ]<П5 (ОМ^ )2lrJr

R2 -г02 j \1п(Д/г0) R2 - г2 * ч/Л

ГДе*~ -rJ)Lm>Д'

Тарельчатый сепаратор

Рис. 6. Схема меридионального сечения межтарелочного зазора барабана сепаратора.

Таблица 5. Параметрические показатели процесса фракционирова-

ния взвеси в тарельчатом сепараторе

Величина Тонкодисперсные частицы Среднедисперсные частицы

Текущий критический диаметр частицы, 5„(:,0 1 27л?--у жс}(Н\ - Н^кАъ'тасо&а Как результат решения уравнения относительно ¿„(г,®: /^=,5,(2) =/(Й,,С>) - /№,<з) + г = 0

Критический диаметр частицы, <5,(0 1 27/Ч уя-й/(Л2 - ^^Лвтасоэа Как результат решения уравнения относительно <У,(й,0: ЯЛ,5,0 = /№,(?) - /№,<2) + И = 0

Производительность сепаратора, 0(8кр) фк «ж

Коэффициент осветления, г| 0 К

где к —_—_

л(Яг -г02)Ь<огА'

В четвертой главе «Аналитическое исследование и оптимизация процессов фракционирования гетерогенных жидкостных систем в центробежных жидкостных сепараторах» проведено моделирование и оптимизация процессов фракционирования жидкостных систем применительно к барабану центробежного жидкостного сепаратора.

Исходя из позиций кибернетического подхода технологические процессы центробежного разделения гетерогенных жидкостных систем, протекающие в пищевой, химической и других отраслях промышленности, относят к группе изотермических процессов массопередачи с вытеснением. В соответствии с принятой моделью идеального вытеснения предполагают, что течение гетерогенных жидкостных систем развивается без перемешивания по потоку при условии, что время пребывания всех частиц в системе одно и то же.

Проблему расчета эффективности процесса центробежного разделения дисперсных жидкостных систем, в том числе, и в межтарелочном пространстве барабана сепаратора, обычно формулируют как задачу количественного моделирования явления массопереноса твердой и жидкой фаз суспензии.

В соответствии с этим, сначала определяют поле скоростей и давление невозмущенного потока решая "внутреннюю" задачу гидродинамики, а затем, анализируя "внешнюю" задачу, движение собственно изолированной твердой частицы в потоке.

При расчете поля скоростей и давления жидкости в межтарелочном пространстве барабана сепаратора в качестве исходных принимают закон сохранения импульса для выделенного объема жидкости в форме векторного уравнения Навье-Стокса, отнесенного к подвижным, вращающимся вместе с ротором, осям координат

Зи/а + (иУ)и = - §гас!Р + 2ш х и + уДи (2)

где

Р = р - рж и2(г5та - гсоза)2/2 - (3)

динамическое давление, а - полуугол конусности ротора, и - вектор относительной скорости жидкости, ю - угловая скорость ротора, рж - плотность жидкости, V - кинематическая вязкость, V и Д - операторы Гамильтона и Лапласа, а также закон сохранения массы в форме уравнения неразрывности потока

(Куц = 0. (4)

При постановке задачи о кинетике суспензии в межтарелочном пространстве барабана сепаратора принимают допущение о том, что течение жидкости является тонкослойным осесимметричным потоком однородной вязкой несжимаемой жидкости в связанной с ротором, биконической системе координат Ог&г (рис. 6).

В данной системе отсчета исследуемое течение рассматривают как ограниченное двумя усеченными конусами г = 0 и г = И, где /г - расстояние между конусами (межтарелочный зазор).

Уравнение сохранения массы (20) при осесимметричном режиме:

ди^дт + + uJr = 0. (5)

В таком случае, с учетом принятых допущений, условия прилипания жидкости к стенке канала и постоянства расхода жидкости через стенку, имеют граничные условия:

иг = 0, «а = 0, щ = 0, при г = 0, г = И, (6)

где ип и$, иг - радиальная, окружная и поперечная составляющие скорости потока.

В условиях медленного относительного движения межтарелочного потока, в пренебрежении конвективными слагаемыми в уравнении (23) - (25) в проекциях по осям г, 3, г приближенно имеют линейную систему четырех дифференциальных уравнений кинетики жидкости относительно искомых величин ы„ «э, щ, Р:

О = -{дР1дг)1р +2ыи^та+ V (7)

О = -2а>г/,зта + уЭ2« э/Зг2, (8)

О = -(дР/дг)/р - 2 + (9)

Используя решение системы (26)-(27), по проекциям у„ уг скорости твердой частицы в межтарелочном пространстве барабана сепаратора, приближенно, получают

уг=м,/г + КЛм2«т2а/(ЗлцЗ), (10)

у, = -КД(о2г8тасоза/(Зяц5). (11)

Формулы (40), (41) принимают в качестве исходных для расчета основных характеристик движения тонкодисперсных частиц в межтарелочном пространстве барабана сепаратора и интегральных показателей взвеси.

Рассмотрена кинетика потока жидкости и взвешенных в ней частиц в периферийном объеме барабана сепараторов с периодической и автоматизированной выгрузкой осадка.

В качестве геометрической модели периферийного объема машины с периодической выгрузкой осадка принимают цилиндрическую трубу, ограниченную извне стенкой ротора СД а с внутренней стороны - перфорированным цилиндром, имитирующим входной канал АВ в пакет тарелок (рис.7).

На основе заданного в исходной взвеси закона распределения частиц по крупности и полученной зависимости текущего критического диаметра частицы рассчитывают коэффициент уноса в виде функционала

с(<2) = (12)

К ~Г0 г,

где /^(8) - счетная функция распределения частиц в исходной взвеси (1).

сепаратора периодического действия

Рассмотрена методика расчета процесса фракционирования дисперсных частиц совместно в периферийном объеме и межтарелочном пространстве барабана сепаратора.

В пятой главе «Моделирование процессов фракционирования гетерогенных жидкостных систем под действием гравитационных и центробежных полей», на примере обработки жидкостной системы в поле силы тяжести, в виде последовательности этапов проведения процесса седиментации взвесей в жидкости, обоснованы основные положения методики расчета процесса фракционирования жидкостных систем по параметру управления Т — времени проведения этапа процесса.

При проведении процесса фракционирования согласно первому варианту методики ограничиваются / этапами обработки, где / удовлетворяет неравенству:

Дг'= е,е2" -Е/< по второму варианту методики

Яя(0= (1 - е,)е2--6, < где С^, Сл - соответственно, допустимое относительное содержание частиц в фугате по первому и второму вариантам методики.

Разработанную методику применяют и в том случае, когда, по условиям проведения технологического процесса, требуется получить взвесь с частицами, не превышающими некоторый предельный размер 5тах или размером не меньше заданного 8т;п.

Значения коэффициентов г уноса, осветления г| и времени Т протекания процесса классификации тонко- и грубодисперсных частиц в условиях свободного отстоя по различным вариантам методики расчета приведены в таблице 2.

Таблица 6.

Размер частиц, м 1-ый вариант методики расчета П-ой вариант методики расчета

Л1 £2 Л2 Т,с Е] Л1 Ё2 12 Т,с

[0.5,1.1] хЮ' 0.252 0.748 0.129 0.871 15120 0.086 0.914 0.252 0.748 15120

[5, 11]х10"3 0.081 0.919 0.038 0.962 23.8 0.025 0.975 0.081 0.919 23.8

В соответствии с предложенной методикой, на базе реальных режимных значений параметров процесса, для центрифуг периодического и непрерывного действия, тарельчатого сепаратора проделаны числовые расчеты и осуществлен количественный и качественный анализ по этим типам оборудования на адекватность результатов проведенных расчетов процесса фракционирования порошкообразных субстанций опытным данным.

Проведен системный анализ процессов фракционирования взвесей гетерогенных жидкостных систем на основе обобщенной модели в безразмерных критериальных параметрах.

В качестве таких параметров выбирают безразмерное время (период) протекания процесса - при условии, что процесс обработки частиц развивается в нестационарном режиме или безразмерная производительность

29

оборудования (расход по жидкости) — в режиме стационарной обработки.

На примере центрифуг периодического и непрерывного действия рассматривают процедуру обоснования параметров управления процессом в условиях нестационарного и установившегося режима седиментации взвеси в оборудовании этого типа.

1оа;т1 (Яе)) Мт2(Яе))з

МтЗ^е))

2

I1

-3-2-10 1 2

МЯе)

Рис. 8. Зависимости в критериальной форме логарифма периода обработки классифицируемых по размеру частиц от логарифма числа Рейноль-дса (1 - X, = 40, Х2 = 72; 2 - X, = 80, Х2= 144; 3 - X, = 120, Х2 = 2\6).

В шестой главе «Экспериментальные исследования с целью оценки соответствия теоретических результатов практике фракционирования и внедрения разработанных конструкций оборудования в промышленность» представлены описание экспериментальной базы исследования (рис. 9) и результаты опытных измерений (рис. 10-14) по проблематике фракционирования порошкообразных субстанций на базе процесса седиментации твердой фазы в жидкости.

Проводили экспериментальное исследование по фракционированию классов бактерий при бактофугировании молока на базе тарельчатого сепаратора марки Ж5-ОСЦП-1(М). Приведенные гистограммы частот (рис. 6.6)

и функций распределения (рис. 6.7) по проведенным этапам процесса осветления иллюстрируют динамику изменения состава микрофлоры исходной жидкостной системы - сыром молоке и его фугата после первой и второй обработки осветлением молока в сепараторе.

Габитус частостей микрофлоры (рис. 10) и частиц алмазного порошка (рис. 11) показывает, что в результате последовательной обработки сырого молока, и его фугата, а также исходного и обработанного алмазного порошка отмечается относительное обогащения данных субстанций частицами минимального размера и обеднение крупными. В то же время, естественно, имеет место отраженное расчетом и наблюдаемое на опыте общее снижения числа частиц в суспензиях в процессе осветления сырого молока и алмазного порошка в их фугатах, в режиме рецикуляции исходного сырья. При этом анализ гистограммы второго этапа осветления микрофлоры показывает, что в фугате уже практически отсутствуют частицы размером более 0,6 мкм (в том числе, и

Рис. 9. Стенд для фракционирования.

споровые организмы, размер которых 1-1.1 мкм), т.е. поставленная задача о выделении из жидкостной системы фракции частиц заданной величины выполняется.

Гистограммы микрофлорь

(3 Гистограмма микрофлоры сырого ■ Гистограмма микрофлоры 1-го эта1 «крофлоры 2-го »rai

Рис. 10. Распределение относительных частот микрофлоры по размерам частиц на различных этапах процесса осветления молока.

Экспериментальное исследование процесса фракционирования взвесей при переработке фильтрата послеспиртовой барды. Исследование эффективности процесса осветления фильтрата проводилось на сепараторе Ж5-ОСЦП-1 (м) в лаборатории центрифугальной техники ФГУП НИИ «Мир-Продмаш».

Показаны результаты экспериментальных исследований процесса

Проведено экспериментальное исследование по фракционированию наноалмазов для продовольственного машиностроения и смежных отраслей и рассмотрены результаты экспериментальных исследований фракционирования наноалмазов для продовольственного машиностроения. При участии автора в ООО «АГРОМАШ» были проведены комплексные испытания на основе жидкостного сепаратора для обоснования гид-

родинамического способа фракционирования порошкообразного материала согласно требуемым условиям.

Счеты« плотности распределения IВ Исходное распределение 1 1 * Распредение в фугате |

!~Н- I

; ilil 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06

Рис. 11. Гистограммы счетной плотности распределения частиц в исходном алмазном порошке и после обработки (в фугате).

При реализации опытов на сыром молоке ставилась задача: проверить на адекватность теоретических результатов и данных эксперимента при очистке сырого молока от бактериальной взвеси из частиц заданной крупности.

Проведено сопоставление результатов экспериментальных исследований с результатами системного анализа на основе обобщенной модели процесса фракционирования гетерогенных жидкостных систем. В безразмерной критериальной форме зависимость критического диаметра d от критерия Россби и параметра Гольдина имеет вид рис.15.

Вводя безразмерные величины

27sin2 а О , a>f¡2sina , S

к =-, q =--—, Л = .-, d =—, (13)

>r(£-l)cos a a(Rl-R¡) V v h v '

где q — критерий Россби, X - критерий Гольдина, d - безразмерный, отнесенный к межтарелочному зазору диаметр частицы, получают

d = J-ÍA (14)

Ы2 U

1.5x10 3 1х10~3

¿ад аад

5х10~4

о-

0 1x10"' 2х10~6 Зх10~6 4х10"6 5х10~6

Ч

Рис. 12. Зависимости в критериальной форме безразмерного критического диаметра <1 частиц в межтарелочном пространстве барабана сепаратора от критерия ^ Россби при различных значениях параметра X Гольди-на (1 - X = 11,6; 2 - Х= 15; 3 - X = 20).

8хЮ~7 6хЮ~7 81(ч) 4x10"7 2х10~7 0

0 0.2 0.4 0.6

Ч-[ш(я23-1!13)] 59-3600

Рис. 13. Зависимость размера критического диаметра 5 (м) частиц микрофлоры молока в межтарелочном пространстве барабана сепаратора от расхода (м3/ч) при значении параметра Гольдина X = 11,6.

А

У

(

Результаты проведенного эксперимента по каждому из трех этапов обработки молока показаны звездочками на рис. 13.

8.10"'

6*10~8

61(д) 4кЮ"8 2x10"*

О

О 0.05 0.1 0.15 0 2

Ч-[м-(к23-а13)].59.3«»

Рис. 14. Зависимость размера критического диаметра 6 (м) частиц взвешенного в водном растворе алмазного порошка в межтарелочном пространстве барабана сепаратора марки Ж5-ОСЦП-1(М) от расхода (м3/ч) при значении параметра Гольдина X = 11,6.

При визуальном анализе положения крестиков относительно кривой разделения были выявлены те же особенности проведения процесса, что и при эксплуатации сепаратора в процессе обработки сырого молока и по-слеспиртовой барды.

Внедрение результатов исследований в промышленность.

На основании проведенных исследований в отделе Центрифугальной техники и экстрагирования ОАО НИИ «Мир-Продмаш» была разработана бактофуга Ж5-ОСЦП-1(М) производительностью до 1000 л/ч. Этот сепаратор был изготовлен Плавским машиностроительным заводом «Смычка». Сепаратор демонстрировался на Всероссийской выставке «Золотая Осень 2004» и был награжден «Золотой медалью» выставки.

Совместно с ГПУ ВНИМИ и Плавским машиностроительным заводом «Смычка» разработаны и поставлены на серийное производство сепараторы-бактофуги производительностью 1000, 5000 и 10000 л/ч (Справка о внедрении представлена в диссертации см. Приложение №3).

Экономический эффект от внедрения одного сепаратора-бактофуги производительностью 5000 л/ч за счет повышения качества молока достигает 300.000 руб/год.

Результаты исследований при обработке послеспиртовой барды с целью концентрации взвесей и получения высококачественных кормопродук-тов нашли широкое применение при выполнении программы Союзного государства шифр «Отходы», в реализации которой автор принимал личное участие.

Полученные результаты использованы при проектировании опытных образцов центрифугальной техники - в рамках программы Союзного государства «Повышение эффективности пищевых производств за счет переработки их отходов на основе прогрессивных технологий и техники» (20102012 гг.), утвержденной постановлением Совета Министров Союзного государства от 23 апреля 2010 г. № 6» создано следующее оборудование:

Сепаратор жидкостной марка Э795-303-22 и сепаратор жидкостной марка Э795-303-24 в составе установки для коагуляции коллоидов, растворенных в фильтрате послеспиртовой барды (Мероприятие З.1.З.), оборудование передано на Морпасадский спиртзавод г. Чебоксары.

Сепаратор жидкостной марка Э795-304-21 и сепаратор жидкостной марка Э795-304-22, в составе комплекта оборудования для двухступенчатого осветления послеспиртовой барды на основе отечественных сепараторов производительностью до 20 мЗ/час по послеспиртовой барде (Мероприятие 3.1.4.), оборудование передано на Морпасадский спиртзавод г. Чебоксары.

Сепаратор жидкостной марка Э795-305-22 и сепаратор жидкостной марка Э795-305-24, в составе комплекта оборудования комплексной перера-

ботки послеспиртовой барды на предприятиях спиртовой промышленности производительностью 3000 дал/сутки (Мероприятие З.1.5.), оборудование передано на Бобруйский гидролизный завод (Республика Беларусь).

Сепаратор жидкостной, марка Э795-315-23, в составе комплекта оборудования производительностью 2-3 т/сутки по исходному продукту для производства кормовой добавки на основе витамина В12 из послеспиртовой барды для производства высококачественных комбинированных кормов (Мероприятие 3.1.15.), оборудование передано в ГНУ КНИИХП Россельхо-закадемии г. Краснодар.

Экономический эффект от внедрения вышеуказанного оборудования 78 414 200. руб/год (Справка о внедрении представлена в диссертации см. Приложение №1).

Разработанные технологии и оборудование для классификации микро-и нанопорошков алмаза, оксидов металлов и электронной керамики будут использованы для изготовления высококачественных металлокерамических и керамических изделий для пищевой, электронной промышленности и космического приборостроения.

Выводы по диссертации.

1. В связи с широким распространением процессов фракционирования гетерогенных жидкостных систем в пищевых и других отраслях промышленности разработан системный подход для глубокого изучения гранулометрического состава дисперсной фазы, особенностей кинетики частиц и интегральных характеристик дисперсной взвеси.

2. Учитывая особенности процессов разделения гетерогенных жидкостных систем в рабочих полостях центробежных машин разработаны методы раздельного рассмотрения внутренней и внешней задач гидродинамики массопереноса жидкой и твердой фазы, а также физически обоснованная модель фракционирования дисперсных жидкостных систем, в виде

задачи количественного моделирования явлений массопереноса твердой и жидкой фазы суспензии.

3. Исследование кинетики седиментации взвеси проводится на основе концепции медленного движения изолированной сферической частицы небольшого размера в покоящемся объеме ньютоновской жидкости конечной глубины, когда при описании закона движения частицы может быть применена формула Стокса.

4. Количественный анализ процесса фракционирования частиц проводится на основании характеристик дисперсности взвеси и интегральных соотношений по коэффициенту уноса и осветления, а также значения частотных интегральных соотношений.

5. Приведен анализ кинетики седиментации взвеси с учетом концепции медленного относительного движения изолированной сферической частицы небольшого размера в быстро вращающемся с постоянной угловой скоростью потоке, на основании закона сопротивления Стокса.

6. В процессе поэтапного количественного анализа дисперсности взвеси, исходя из двух альтернативных вариантов методики с параметром управления процесса разделения - производительности сепаратора (центрифуги), по этапам проведения процесса, показана возможность выбора наиболее рациональной стратегии процесса.

7. Сравнительный анализ показывает, что безразмерные критериальные зависимости по периоду обработки частиц в центрифуги периодического действия и по производительности центрифуги непрерывного действия, структурно взаимно обратны, как это соответствует физическому смыслу процесса классификации взвеси в рабочих органах данного оборудования.

8. Прогнозирование процесса фракционирования гетерогенных жидкостных систем на основании гидродинамического метода обработки целесообразно проводить используя выражения параметров управления процессами в виде критериальных зависимостей в безразмерной

38

форме и с учетом характерных областей значений этих параметров для тонко и среднедисперсных частиц.

9. Проведенные экспериментальные исследования на центрифугальной технике и сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований на основании системного подхода, выраженного в сравнении значений безразмерных критериальных параметров с характерными областями значений, полученных при исследовании, показали удовлетворительное совпадение, что позволяет оптимизировать технологические и конструктивные параметры оборудования центрифугальной техники для пищевых и других отраслей промышленности.

По теме диссертации автором опубликованы монографии:

1. Семенов, Е.В. Количественное моделирование процессов массопе-реноса в перерабатывающих производствах АПК / Е.В. Семенов, Н.И. Акулов, О.С. Журба, A.B. Карамзин - М.:СПУТНИК+, 2006,286 с.

2. Семенов, Е.В. Методы расчёта технологических процессов массо - и теплопереноса перерабатывающих отраслей АПК / Е.В. Семенов, В.А. Карамзин, A.B. Карамзин - М.: Спутник+, 2009. - 211 с.

3. Семенов, Е.В. Количественное моделирование технологических инноваций в перерабатывающих производствах АПК / Е.В. Семенов, A.B. Карамзин, В.А. Карамзин, A.A. Славянский - М.: Спутник+, 2012,- 224 с.

4. Карамзин, A.B. Научно-техническое обоснование процесса классификации частиц растительного происхождения в отстойниках и жидкостных центробежных машинах /A.B. Карамзин - М.: Спутник+, - 2012.-202 с. По теме диссертации в ведущих рецензируемых научных журналах опубликованы следующие работы:

5. Семенов, E.B. К вопросу о разделении концентрированных гетерогенных жидкостных систем / Е.В. Семенов, A.B. Карамзин //Теоретические основы химической технологии.-М., - 2003. - т. 37-№3. -С. 258-264.

6. Карамзин, A.B. Фракционирование затравочного материала сахарозы в центрифуге периодического действия / A.B. Карамзин, Е.В. Семенов , A.A. Славянский , H.H. Лебедева //Сахар.-М„-2012. - №1.-С. 47-50.

7. Карамзин, A.B. Фракционирование затравочного материала сахарозы по размерам её кристаллов в центрифуге непрерывного действия / A.B. Карамзин, Е.В. Семенов, A.A. Славянский, С.А. Макарова //Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - Орёл - 2012. - № 1,- С. 310.

8. Карамзин, A.B. Классификация тонко дисперсных частиц на базе центрифуги с периодической выгрузкой осадка / A.B. Карамзин, Е.В. Семенов, A.A. Славянский, H.H. Лебедева //Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - Орёл. - 2012. - Ks 2. - С. 3-7.

9. Карамзин, A.B. О фракционировании измельченных частиц /A.B. Карамзин // Естественные и технические науки. -2012. - № 3. - С. 370-371.

10. Карамзин, A.B. Процесс разделения суспензии в сепараторе /A.B. Карамзин //Естественные и технические науки. - М., - 2012. -

№ 3. - С. 372-373.

11. Карамзин, A.B. Фракционирование тонкодисперсных частиц биологического происхождения в барабане сепаратора с ручной выгрузкой осадка /A.B. Карамзин // Хранение и переработка сельхозсырья. - М., -2012. - № 6. -С.33-36.

12. Карамзин, A.B. О разделении концентрированных суспензий центробежным сепарированием /A.B. Карамзин, Л.П. Ершова //Естественные и технические науки. - М., -2012. - № 6. - С.553-556.

13. Карамзин, A.B. Расчёт процесса фракционирования форменных элементов крови животных в центрифуге периодического действия /A.B. Карамзин // Естественные и технические науки. - М., - 2012. - № 6. - С. 557-560.

40

14. Карамзин, A.B. Применение сепаратора в технологии получения порошка из тонко дисперсных частиц моно дисперсного состава /A.B. Карамзин //Естественные и технические науки. -М., - 2012. -№ 5. - С. 274-275.

15. Карамзин, A.B. Методика проведения процесса фракционирования частиц гидродинамическим способом: на примере свободного отстоя взвесей пищевых производств/ A.B. Карамзин //Хранение и переработка сельхоз-сырья. - М., - 2012- № 7. С. 33-35.

16. Семенов, Е.В. Реализация технологии центробежного гидродинамического фракционирования тонкодисперсных частиц / Е.В. Семенов, В.Г. Жуков, A.B. Карамзин // Нефтехимическое и нефтегазовое машиностроение. -М., - 2013. - №2.- С.11-15.

17. Семенов, Е.В. Осаждение взвеси в отстойнике / Е.В. Семенов , A.B. Карамзин // Экономика природопользования. ВИНИТИ - М., - 2012. - № 6.-С. 84-90.

18. Семенов, Е.В. Расчет процесса фракционирования тонкодисперсных частиц на базе центрифуги непрерывного действия / Е.В. Семенов , A.B. Карамзин //Химическое и нефтегазовое машиностроение. - М., - 2012.- №6. С. 3-7.

19. Семенов, Е.В. Осаждение кристаллов сахарозы в центрифуге периодического действия: расчёт процесса / Е.В. Семенов , A.A. Славянский, A.B. Карамзин // Сахар. - М., - 2012,- № 9,- С. 27-29.

20. Семенов, Е.В. Эволюция дисперсности кристаллов сахарозы в процессе их роста в вакуум-аппарате/Е.В. Семенов , A.A. Славянский, А.В.Карамзин // Сахар. - М„ - 2012,- №10,- С. 27-29.

21. Семенов, Е.В. Количественный анализ промывания кристаллического белого сахара в роторе центрифуги/ Е.В. Семенов , A.A. Славянский , A.B. Карамзин , A.A. Алексеев , Н.И. Данцевич // Сахар. - М., - 2012.- №7.- С.48-53.

22. Семенов, Е.В. Расчёт процесса осаждения грубодисперсной взвеси в отстойнике / Е.В. Семенов , A.A. Славянский , A.B. Карамзин, H.H. Лебеде-

41

ва // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - М., - 2012.- № 3. С. 3-10.

23. Семенов, Е.В. Расчет процесса осветления суспензии в роторе трубчатой центрифуги / Е.В. Семенов , A.A. Славянский , A.B. Карамзин // Химическое и нефтегазовое машиностроение . - М., - 2014. - №1. - С. 3-7.

24. Карамзин, A.B. Количественный анализ процесса очистки молока от бактерий / JI.A. Глебов , A.B. Карамзин // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - М., - 2004. — №5-6. - С. 73-74.

Патенты РФ на изобретение

25. Патент 2443780 Российская Федерация МПК С12Р 7/06. Способ производства этилового спирта из зернового сырья / О.С. Журба, JI.H. Кри-кунова, A.B. Карамзин, З.В. Ловкие, H.H. Петюшев; заявл.08.02.2011; опубл. 27.02.2012; бюл. № 6.

26. Патент 2443781 Российская Федерация МПК С12Р 7/06. Способ производства этилового спирта из зернового сырья / О.С. Журба, Л.Н. Крикунова, A.B. Карамзин, З.В. Ловкие, H.H. Петюшев; заявл.08.02.2011; опубл. 27.02.2012; бюл. №6.

27. Патент 2480527 Российская Федерация МПК С13В30/02. Способ получения затравочной суспензии для уваривания утфеля/ A.A. Славянский, Е.В. Семенов, A.B. Карамзин, H.H. Лебедева; заявл.21.12.2011; опубл.27.04.2013, бюл. № 12,

28.Патент 2498863 Российская Федерация МПК В04В 1/08. Ротор центробежного сепаратора для разделения гетерогенных жидкостей/ В.Г. Жуков, A.B. Карамзин; заявл.27.07.2012; опубл.20.11.2013, бюл. №21.

29. Патент 51532 Российская Федерация МПК В04В 1/00. Сепаратор для очистки молока от бактерий / В.Е. Арутюнян, В.Б. Богдановский, Э.С. Генин, Г.П. Евсеев, В.В. Ершов, Л.П. Евршова, A.B. Карамзин, И.М. Кунафеев, В.Д. Харитонов, E.H. Фролов, Е.А. Шутов; заявл. 14.03.2005; опубл. 27.02.2006; бюл. №6

Доклады на научных конференциях

30. «О разделении концентрированных суспензий» научная конференция «Техника, процессы, расчеты», МГУПБ, Москва, 2003 г.. - С. 258264.

31. «О классификации тонкодисперсных частиц на базе тарельчатого сепаратора», на VII Международной научно-практической конференции «Современное состояние естественных и технических наук», Москва, 20.06.2012 г. - С. 87-97.

32. «О фракционировании частиц на основе саморазгружающегося сепаратора». на VII Международной научно-практической конференции «Современное состояние естественных и технических наук», Москва, 20.06.2012 г. - С. 98-108.

33. «К вопросу об обосновании методики проведения фракционирования порошковых материалов (на примере свободного отстоя взвеси)». Международная научно-практическая конференция «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития»,Одесса, 04-15 октября 2011 г., - С. 38-40.

34. «Расчет процесса осаждения грубых дисперсий». Международная научно-практическая конференция «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте», Одесса, 19-30 июня 2012 г., -С. 7-13.

35. Научни конференция с международно участие «Хранителна наука, техника и технологии 2012», Пловдив, 19-20 октомври 2012 г., «О подготовке затравочного материала для вакуум-аппарата» Научни трудове. - С. 828-830.

Подписано в печать: 29.12.2014 Тираж: 100 экз. Заказ № 1350 Отпечатано в типографии «Реглет» г. Москва, Ленинградский проспект д.74 (495)790-47-77 www.reglet.ru