автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Моделирование и оптимизация процессов отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования в производстве хлопкового масла

п ь им

. 6 СЕК

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЗУФАРОВ Назим Джураевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОТГОНКИ РАСТВОРИТЕЛЯ ИЗ ШРОТА И ЕГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛОПКОВОГО МАСЛА

Специальность 05.18.12 — «Процессы, машины и агрегаты

пищевом промышленности»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г. Ташкент— 1994 г.

Работа выполнена на кафедре «Автоматизация производственных процессов» Ташкентского химико-технологического института.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Мухамедов Б. И.

Официальные оппоненты: академик АН РУз, доктор технических наук, профессор Салимов 3. С.

кандидат технических наук, доцент Ерофеева О. Б.

Ведущее предприятие: Янгиюльский масложировои комбинат

/ , - (' Защита диссертации состоится «_I_» 1994 г.

в __ час. на заседании специализированного совета

Д 067.29.21 в Ташкентском химико-технологическом институте. (700029, ул. Т. Шевченко, 1, ТашХТИ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ташкентского химико-технологического института (700029, ул. Т. Шевченко, 1, ТашХТИ).

Автореферат разослан « » а^'у&^ч— юдд г_

Ученый секретарь специализированного совета Д 067.29.21

доктор технических наук, профессор

П. X. МАНСУРОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

А'ГПГЛЛзШЯЪ ТЕКУ. В современных условиях хозяйствования приоритетней является проблема регулирования соотношения между эффективностью технологических процессов и их экономичностью. В полной мере это можно отнести и к технологическим процессам пищевой промшленности. в том числе и к таким энергоемгаш процессам, как отгонка растворителя из шрота и его кондиционирование в производстве хлопкового масла.

В этой связи весьма важна разработка инженерных методик расчета процессов отгонки растворителя из срота и его кондиционирования, позволяющих с высокой эффективность» перерабатывать прот и обеспечивать его качественные показатели при одновременном сбережении теплоэнергетических ресурсов.

В настоящее время в масло-лировоЯ промышленности преобладает способ удаления органического растворителя из состава крота путём тепловой его обработки в чайных испарителях.

В масло-яирсвой промышленности Узбекистана применяются исключительно импортные тостеры фирм "Экстракционтех-ник", "СКЕТ"(Германия), "РоИшех" (Польша), предназначенные для обработки в них соевого, подсолнечного и рапсового сротов.

Таким образом, по своему характеру работы и режимным параметрам зги тостеры не ориентированы непосредственно на переработку хлопкового шрота и лишь в последующем модернизированы для этих целей.

Поэтому сегодня задача комплексного исследования процессов удаления растворителя из шрота и его кондиционирования с целью наиболее полного выявления возможностей оптимальной органияацш! их з существующем аппаратурном оформлении преобре-тает особую остроту.

Работа связана с основными направлениями. НИР ТлшШ и ТгчгХТИ и выполнена в соответствии с-приоритетным направлением "Разработка научных основ создания эффективных технологий и современного оборудования безотходной переработки пищевого сырья в продукты питания с длительным сроком хранения" по теме: "Разработка научных основ создания з^еетивной технологии и аппаратурное оформление процесса атгенки растворителя из проэкетртгрованкого хлопкового шрота" (КМ Государственной ре-гйстрашм 8?. 60500ГЗ,00'12773,0111046,01930001219).

- 'с -

ЦОЬ РАБОТЫ - разработка адекватных математических моделей промышленных процессов отгонки растворителя иа хлопкового шрота и его кондиционирования и решение на этой основе прикладных задач их оптимизации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

1.Анализ существующих методов и аппаратов для удаления органического растворителя из состава шрота и его кондиционирования, аналитический обзор теоретических и экспериментальных исследований в этой области и в смежных отраслях химической технологии;

2.Разработка математических моделей технологических процессов отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования для различных возможных схем. подвода тепла;

3.Экспериментальное установление адекватности предложенных математических моделей реальным процессам и идентификация кинетических параметров и характеристик, входящих в расчетные уравнения;

4.Технико - экономическое исследование процессов отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования с обоснованием критерия эффективности и разработка методики определения оптимальных режимных параметров функционирования тостера;

5.Реализация разработок и конкретных рекомендаций диссертационной работы.

НАУЧНАЯ ОДШЭН& данной работы заключается в следующем:

- разработаны математические модели процессов отгонки растворителя ив шрота и его кондиционирования для случаев кон-дуктивного подвода тепла; подвода тепла с острым паром; комбинированного подвода тепла;

- исследовано влияние основных характеристик материала и режимных параметров на отгонку растворителя ив шрота и его кондиционирование;

- по результатам анализа закономерностей времени преб:»за-ния частиц дисперсной фазы в чане, выявляемых из экспериментальных С - кривых обоснована методика экспериментального изучения реальной гидодинамической обстановки в многочанном аппарате;

- осуществлено экономило-математическое исследование процессов отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования и предложена методика их расчета, позволяющая осуществлять направлении выбор оптимальных, режимных параметров функционирования промышленного тостера.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработанные математические модели могут быть использованы для инженерных расчетов пирокого класса процессов сушки дисперсных материалов от многокомпонентный жидких смесей в пищевой, химической и в смежных отраслях промышленности. Методика расчета оптимальных режимных параметров прсцессов отгонки растворителя иа шрота и его кондиционирования может быть использована при выполнении проектировочных и технологических расчетов На стадии технической подготовки производства.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. По разработанной инженерной методике спроектирована,сконструирована и пущена в опытно-промышленную эксплуатацию установка для отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования производительностью 5 т/сутки.

На основе выполнен»« тесфеФячеснах ш экспериментальных исследований обоснована ин*е*вряяв мвголжа расчета оптимальных параметров процессов отгояюе растворителя иэ шрота и его кондиционирования, . реализация которой на' Яяггасшсксм МЖК обеспечивает экономическую эффективность в размере 26884 сумов в год.

Результаты работы используются в ТашХТИ в учебном процессе при выполнении студентами лабораторных, курсовых и дипломных работ и проектов по дисциплинам "Моделирование химико-технологических процессов" и "Автоматика и автоматизация производственных процессов".

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные научные положения работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на следующих конференциях и симпозиумах: Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (НПО "Масложирпром", Ленинград, 1989 г.); Республиканской научно-технической конференции "Научно -практические аспекты комплексного использования хлопчатника как сырья' для пищевой", промышленности" (Ташкент, 1990 г.); Международном симпозиуме "Оборудование для пе-

рерайотки масличных семян" (Тапкс-нт, 1990 г.); III-Всесоюзной конференщт "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" (Воронеж,1990 г.); Республиканской научно-практической конференции "Достижения науки молодых - производству" (Ташкент, 1991 г.); Межреспубликанской научно-технической конференции "Интенсификация процессов химической и пищевой технологии" ("Процессы - 93"), (Ташкент,1993 г.); научно-теоретической и технической конференции профессоров, преподавателей, аспирантов, научных работников и студентов Ташкентского химико-технологического института (Ташкент,1993-1994 гг.).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в той числе получено 2 авторских свидетельства.

ОБЪЕМ К СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертагдонная работа состоит ие введения, пяти глав, заключения, списка цитированной литературы и приложений. Она содержит 118 страниц машинописного текста, 24 рисунка, 2 таблицы. 127 наименований использованной литературы, 7 страниц приложений.

СЩ5ЕР1ШЙ РАШТЫ

В первой главе приведен аналитический'обзор существующих способов удаления растворителя из хлопкового шрота и его кондиционирования и выполнен анализ аппаратурного оформления для их осуществления. рассмотрены ' результаты теоретических и експериментальнш исследований в масло-жировой промышленности и в смежных областях химической технологии.

На основе критического аналмаа фактического материала, привлеченного в этой главе, носящий обзорно - постановочный характер, выполнена уточненная постановка ц$лей и задач реферируемого диссертационного исследования.

Во второй главе излагаются результаты математического моделирования технологических процессов отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования при различных способах подвода тепла.

Анализ сорбционно-кинетических свойств рассматриваемых материалов позволяет сделать заключение о значительной сложности изучаемых '.роцессов, на которые большое влияние оказыва-

ет перенос влаги и тепла в самом материале.

Формализация исследуемых процессов состоит в выводе уравнений, отражающих кинетику процессов отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования и пригодных для практических приложении при решении прикладной задачи технологической оптимизации.

Рассматриваются процессы отгонки органического растворителя из хлопкового трота и его кондиционирования в случае ксн-дуктивного подвода-тепла. Процессы реализуется в условиях идеального перемешивания дисперсной фазы и наложения разрелення.

При формализации учитывается, что лилкофазная система является бинг.рнсй системой "бонгчи - года" и ее компоненты взаи-монёраетЕорима.

Процессы освобождения шрота от растворителя и его -тонди-цксннрования протекая? аддитивно друг по отнесении к другу.

В аачалэ процессы удаления растворителя из шрота и его кондиционирования протекает по закономерностям первого периода сугка. При достижения значения крит;г-'ес;:ого беизосодеряатш Вкр-грота начинается неперекке растворителя по закономерностям второго периода сускп, тогда как удаление влаги из шрота протекает В первом периоде. При дсстшгешш значения критического влагсссдержаши прота и;<р процессы отгонк.ч растворителя ив срота и его кондиционировании подчиняются закономерностям второго периода сушей вплоть до достижения конечных значений Б« и ик. Описанный ход протекания процесса представлен на рис.1.

Подвод тепла кондуктявным способом Око ид отражается следующим образом:

Оконд -Ост + Од л- (1)

При суске а первом периоде (когда сЮконл ■ ЧОисп) модно записать:

Кст аст-Т)Рст«1г +Клн(^н-Т)ГднсЗг - с1М«гв +с!МаГв. (2)

Используя уравнение Антуана для определения давления паров растворителя и води б чане, а также уравнение Дальтона, модно получить выражения для бензина и воды:

- б -

/ К (ütcx íct + ütnu fih)

| Б - Бо---------------------------------.....t;

I Ua/Ua rBexp IAa- Аб- (Bb- ВбД)3 + re

< (3)

I К ( tCT fCT + taH faH)

I U - lio---------------------------------------x.

v Ив/He rtíexp [Аб- Ав- (Вб- Вв/Ш + rB

Подставив вместо текущих значений Б и U критические БКр и Ukp и решив их относительно t получим выражения для продол-кителвссти первого периода.

Текущие значения Б и U для второго периода при начальных условиях t - tBi, Б-Бцкр. U»UKP рассчитывается по формулам:

4

I Б - Бр + (Би<р -Бр) exp [-N викр *e(t - tai )3

I (4)

<

| и - Up + (Ukp -Up) exp t-Никр *e(t - t Bl)l v

Математическая модель процессов отгонки растворителя ив шрота и его кондиционирования при подводе тепла острого пара включена в математическую модель процесса, осуществляемого в условиях комбинированного подвода тепла. Острый пар подается в первые четыре чана. Температура шрота составляет t - tUTC. Часть острого пара конденсируется на шроте, повисая его влажность. При удалении растворителя во втором п§риоде температура срота поднимается до значения t - tщ-в, и тепло острого пара затрачивается па испареиме бензина с одновременным увлажнением срота. Температура шрота в 1-4 чанах не превышает t = t^e при одновременном удалении растворителя. - >-

Суммарный расход тепла при комбинированном его подходе равен: ¡

Q2- Q,soha + Осп - K(AIctFct + At^H)dt + С,Ai ütndt. (Б)

Для первого периода процесса можно еалисагь:

ШЬсхРст + Мд„Рл„)с1г + Сп6пЛ1пс1т - гв 1\1в-Гв <Мо .(6)

Бензо- и влагоемкость при комбинированном подводо тепла в первом периоде выражается уравнениями:

! «Зцт:

| Б - Во..................................

I Гв ехр [Ав- Ав- (Вв- ВбД)1 - Гб < (?)

I г

I и - и0-----------------—......................

4 Гв'Гб Ие/Ив ехр ГЛб- А„- (Вв- Вв/Т)3 •

Во втором периоде уравнение теплового баланса имеет вид:

аи ¿в

Ос- га-----гб-----+ СиМс^ита " Ьмтб) . (8)

(1Т с1т

Бензо- и влагоемкость шрота рассчитывается следующим образом: /

| В Бр + (Бкр -Бр) ехр [-Я« *б(Х:ТБ1)); I

. < (9)

I Ше- СщМс (1мтв4мтб)3 -С

| и « ио-------------------................ -

г„-ге Р-е/Ив- ехр (Аб-Ав - Вб-Вв/Т)

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований процессов отгонки растворителя из шрота и его кондиционироЕачия.

При этом преследовалась цель - установление адекватности предложении* математических моделей реальным процессам отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования, а также их параметрическая идентификация.

Экспериментальными приемами с применением методов дифференциально - термического анализа (дериватографии) изучены формы связи жидкой Фазы (влага, органический растворитель и их сложные смеси) со скелетом хлопкового шрота как типичного капиллярно - пористого коллоидного тела растительного происхождения. Выполнен комплексный термографический анализ хлопкового врота по кривым изменения температуры, массы образца и энтальпии, а также по дифференциальной кривой скорости изменения иасси материала. Получены и проанализированы дерив&тограмш хлопкового шрота различной масличности. позволившие определить критические и равновесные значения бензо- и влагосодержания хлопкового шрота промышленной дисперсности.

При изучении гидродинамической структуры потоков была зафиксирована возможность распространения экспериментальной функции распределения времени пребывания (РБП), полученной для первого чана, на весь многочалкый аппарат, что правомерно при конструктивной идентичности составных чанов (рис.2).

Обоснована методика экспериментального изучения реальной гидродинамической обстановки в многочанном аппарате по результатам анализа закономерностей времени пребывания частиц дисперсной фазы в чане, выявляемых из экспериментальных С -кривых.

Особенность анализа гидродинамики по твердой фазе состоит не столько в необходимости правильного учета движущей силы по высоте, сколько в выявлении весового влияния РВП на конечный выходной показатель процесса.

При атом деформация С - кривой учитывается по формуле интеграла свертки:

ь

У^М - I «^(хМ^-Оск. (Ю) о

Результаты машинных экспериментов покаьали, насюлько вагшо учитывать реальную гидродинамику при различном кол! .ест-ве чанов и др. особенностях процесса.

В нашем случае уточнение, получаемое аа счет моделирования гидродинамики, не превышает 3 %.

Для исследования кинетики процессов Сила ссвдана экспериментальная установка, выполненная по гесметртесксму подобию одного из чанов тостера, и на Н'.-й пропилены исследзгглия по удаленто растворителя и кондиционировании крота.

Осноеной аппарат лонной схе;.<ы - лаесратсрнкй одночанный испаритель - достаточно точно моделирует чан промял ейного тостера. См снабжен рубалкой, обогреваемой техническим глицерином, подаваемым из термостата с температурой 140-150°С и лопастной мешалкой. Привод ротора испарителя осуществляется электродвигателем через вариатор, что позволяет изменять скорость грзиения мешалки от 6 о5/м до £0 об/м. К одной ее лопасти прикреплена термопара, которая при пейзан скользящих теток электрически изолирована от мешалки.

Для экспериментов был подготовлен хлэгкоьый крот начальной бенво-глагоеностью Э5-40 X, веятый ::э экстрактора ПД-1250. Предварительно грот высушивался, просс?№адся с цель» испедьго-г~ння ?.<ат-еризла строго определен:;?.,'х ^рг-кгмй, ?атсЧ замачивался п с:тре,голеш'чч колк^естзечн'::: соои-ел'Г":;::: год; п рсстгормтслл р течение нескольких часов.

Ессл'яотгикн ьрогод!1д:сь ьч-теде:! сяятил кривых сух«? рс.з-лелыго по Kav.tr;удаляемо:*,' компонент--' при рз-тяилкх ренамнкн !'."1рр."-е'',га:! прс!:°соа с дальней:«;'! оОраго^лта ле-г.пк. едновромзя-:;о ошзшеь 'азмлс-р£:>рш*г кри.лл> протя. Это позволило определить критические точки Селго- и рлсгссодг-рг'.гл.'ня, гсэторкс характеризует стад ли процесса, • ¡:оо:М:-цие:!та теплопередачи п от-лосигеямше гаэт^Унгдептн сутеи.

Пара,«етры процесса отгсяки изменялись в плроксм интерва-температура теплеетзята - от 1С0°С-"00оС; число оборотов ;:ршлкп - от 6 до ОТ сЗ/м.; ягчатьвяя вл-^ность материала от 5 % до 50 г ; беяг-оек'-эсЛ) - с? ]5 % до -1Б-Е0 % ; коэффициент заполнения испарителя от - 0.15 до 0,45.

Эксперимента.»же кривые от. гонки растг-орителя из ярота и его кондициоиирсвазпгз пригедены на р-к 3. Из гранита видно, что течки критически и равновесных глажений Сенгосодеряания для случаев температуры сгешш з 180°С и 2С0пС близки друг к другу и могут быть приняты в расчетах: БКр -«0,65 кг/кг; Вр^0,01 кг/га1. Именно эти данные и использовались нами в

расчетах.

Следующий этапом экспериментальных исследований являлась проверка адекватности предложенных математических моделей реальным процессам отгонки растворителя и кондиционирования шрота. Теоретические кривые рассчитывались по формулам определе-ншгбензо- и влагосодерхания.

Эксперименты показали удовлетворительную сходимость теоретически рассчитанных и опытных данных (в нашем случае адекватность составляет 3.7 2).

Экспериментальными приемами определены характеристики продукта и процесса:

- критические вначения бенво- и влагосодерхания Б кр.Ч кр!

- равновесные вначения бензо- и влагосодерхания Бр,ир.

Четвертая глава посвящена экономико-математическим исследованиям процесса и оптимизации функционирования чанных испарителей.

Цель состояла в выводе критерия оптимальности применительно к конкретный особенностям исследуемых процессов и в содержательной постановке собственно задачи оптимизации, разработке методики определения оптимальных параметров процесса тестирования ¡грота в чанных испарителях.

В результате выбран критерий оптимальности - удельный приведенный народно-хозяйственный доход

К

R1» С t Еи---- - min. (11)

В

Определены энергозатраты на процесс 1000

Sr -------( SaiEaJ1 + Sn En )■" '(12)

G

В развернутом виде критерий оптимальности выраоется следующим образом: ,;

ЯэлЕол * Sn En r i--------------------- min (13)

. В

Многокритериальная задача сведена к однокритериальной: R - min; Б < БЭад; U < U3aa; Q . (Н)

В качестве метода нахождения оптимума целевой функции примечен модифицированный метод вероятностной оценки Монте-Карло.

В пятой главе представлены результаты реализации разработок диссертации и приведена оценка экономической эффективности от их внедрения. Рассмотрены два варианта возможной организации процессов отгонки растворителя из арота и его кондиционирования: тепловой и комбинированный, вклсчаиедй в себя, помимо тепловой обработки, механическую - в поле центробежных сил. Показала перспективность комбинированного способа. Указано, что разработанная методика расчетов оптимальных параметров процессов отгонки растворителя из прота и его кондиционирования позволяет использовать их в обоих случаях.

Для опытно - npcKJüiE?!mo3 апг-ооаиии рэпрайошшой нэтодн-кн расчета оптиыашшх параметров -4 •/ш'жшироваккя тостера бы-хо признано цзлессобразнш предварительное ич опробышнкэ на опытно-прегадлекио-"! установка (ОПУ). Необходимость ОПУ мекно таете патинировать езелугаими причинами:

- необходимость наработки опытных ш>ртай продукта с цель» проверки соответствия его качества требованиям ГОСТа;

- невозможность проведения испытаний непосредственно на заводском тосгерз в силу а-соий стоимости его простоев при переналадке по иааим рекомендациям;

- необходимость отработки рекимов организации процессов отгошел растворителя из шр^га и его кондиционирования при следующих вариантах его осуществления:

а) с предварительным отжимом продукта в центробежном поле;

б) при обработке ирота непосредственно в тостерах.

Опытно-промышленный образец тостера был изготовлен на

основании договора N 02-89 от 17.02.89 'Гаа;;ентским опытно-механическом заводсм. Техническая документация была равработана совместно с отраслевым институтом СредазНИПКИпищепром (ныне НПО "Пищевик").

Технические характеристшш аппарата: ^Производительность (по хлопкоьичу проту), т/сутки 5

2.Число чанов g 3.Потребляемая мощность,кВт

- припода вала меиалок 3(5 4.Обогрев паровой Б.Рабочее давление греющего глухого пара,мЛа

- в рубадасе днища 0,5

- в рубашке обечайки 0,5 6 Давление острого нара.мПа (кгс/см ) 0,2 7.Диапазон температуры теплоггента,°С leo - 220 8.Частота Бразилия мешалки,об/мкн 11.5 0.Габаритные размер«,ми

- высока 2080

- г.лина 1225

- глзрина 97S Ю.;.йсса (жеючаа злектрооберудоз-ше) ,кг 17&г>

Спитио-прсмиаленнзя устаковка (ОПУ) состоит из вести ча-íics, внутри котоí-iix цргаретсс sai с изоинаш. Бал приводится в деЛсть'ле от двкгстеля через редуктор. Ш'рерабатыааемай продукт иодас-гся черев »агругочтй бунк?р, . проходит через 'íühh и вигруглотс:! с доиегдо разгрузочного шнека . В каяаом из чзвоа устювяен пробоотборник дог контроля па характеристик^ продукта. Прс«ус:;огррка такке скотроные акт.. Подача острого п глухого вара ргтул^рувтеи с пс?.:оее гептглгв.

Данная конструкция опымо-Ерсяашгшкгё установки погчшк-ла получить оштяые парим продукта, обработанного по рекокэа-доватш нами паргкетргм процесса, оцепит: их соответствие требования« ГОСТа по качеству. Видтн рекоуендж-ш к применения ей в бзводсшй практике. ОПУ была смонтирована на ногала-телъкой алгсас-сь Ялгшеьского ШК и npwanrosna к тепзоивыуаа-кацгам коубиката. Общее время функционирования составило 122 часа.

Для промышленной реализации игвих разработок бил вмбран Янпшьский ШК, где тестирование производится на тостере

"РоШа:;".

Получены следуйте оптимальные расходные характеристики глухого I! острого пара, полагаемых в чалы тостера, которые представлены а таблице.

Как видно, суммарный расход пара при рекомендованном рэ-аике ведг:ш процесса ссстазжет 3.30 т/ч (2.10 т/ч глухого и 1.20 т/ч острого) против 3.62 т/ч по существующему регламенту.

Результаты работы ОПУ пысааади, что предложенные нами режимы обеспечивают эффективное удаление растворителя ив шрота и его кондиционирование при сохранении и даже некотором улучшении качественных показателей продукта (в зависимости ст сортности увеличивается содержание протеина в иг.оге от 0.5 до 2 X).

Таким образом, внедрение рассчитанных наш режимов обра-Сотки шрота позволяет получить экономический эффект на одну экстракционную линия производительностью 400 тонн переработки хлопковых семян в сутки в размере 26884 сумов в год.

СЩЕ ЕН30£У:

1. Анализ конструктивного исполнения существующего оборудования для обработки хлопкового крота показал, что тостеры 0сак правило, импортные) ориентированы на отгонку растворителя из шротов других масличных культур, в сэязи с чем организация процесса требует проведения дополнительных, 1сак теоретических, так и экспериментальных исопедоьаний.

2. Изучена гидродинамическая структура потоков с использованием возможности распространения с помощью интеграла свертки от функции распрзделения времени пребывания (РВП), полученной для первого чана, на вариант многочанного аппарата. На основе кинетической кривой отгонки оценено влияния неравномерности РВП на выходной показатель.

Сделано аакличение о том, что в аппаратах, состоящих ив последовательно соединенных стандартных секций, дисперсность рассматриваемой фазы позволяет обходиться модельной трактовкой гидродинамической структуры потоков при вычислении выходных показателей кассообменного процесса.

3. Разработана и создана экспериментальная установка для

исследования кинетических закономерностей процесса отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования. Доказана адекватности математических моделей реальному процессу.

4. Сформулирован критерий оптимальности процесса отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования, базирующийся на удельных приведенных затратах на проведение процесса. Разработанный алгоритм решения задачи оптимизации представляет собой модернизацию метода Монте-Карло.

5. Разработана и изготовлена опытно - промышленная установка производительностью 5 т/с., результаты работы которой в производственных условиях Янгиюльского МЯК показали, что предложенные режимы обеспечивают эффективное удаление растворителя ив шрота и его кондиционирование при сохранении качественных показателей конечного продукта.

6. Показано, что экономия достигается за счет сокращения эатрат на проведение процессов отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования в чанных испарителях. Внедрение в производство результатов работы позволит получить экономический эффект в размере 26884 сумов в год на одну экстракционную линию.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1.A.с. 1333702 (СССР). Устройство для тепловой обработки маслосодержащего сырья./И.Р.Ксулбеков,Б.И.Мухаыедов, А.Маликов. В.В.Ратушный, Н.Д.Зуфаров/ Опубл. в Б.И. 1987, N 32.

2.А.с. 1335504 (СССР). Способ освобождения шрота от растворителя, /Н. Р. Юсупбеков. Б.И.Мухамедов, А.Маликов.В.В.Ратуоный, Н.Д.Зуфаров/ Опубл. в Б.И.1987,N33.

3.Мухамедов Б.И..Маликов А..Зуфаров Н.Д.Устройство для удаления растворителя из капиллярно-пористого материала. Тезисы докладов 111 Всесоюзной научной конференции. "Современные машины и аппараты химических производств" "(Химтехника-83)" 4.1,Ташкент,1983.

4.Зуфаров Н.Д..Ратушный В.В. Влияние предварительного удаления растворителя на кинетику отгонки его из хлопкового шрота. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, НПО "Масложирпром", Ленинград, 1989.

Б.Мухамедов Б.И. .Зуфаров Н.Д. .Рустшов Б. ^Моделирование процесса окончательной отгонки растворителя из прозкстрагиро-■ ванного материала. Тезисы докладов Республиканской науч-йо-техничесюзй конференции "Научно-практические аспекты комплексного использования хлопчатника как сырья для пищевой промышленности",Ташкент,1390 б.Мухамэдов Б.И., Зуфаров Н.Д.. Ратушный В.В. Термографическое исследование хдотссвого шрота. Узбекский химический журнал. N 9.1391. 7.Зуфаров Н.Д. Определение коэффициентов уравнений процесса отгонки бинарной жидкой смеси "бензин-вода" из хлопкового шрота. Тезисы докладов Республиканской на. чно практической кснференции"Достижения науки молодых - производству". Электроника, вычислительная техника, АСУ.Ташкент, 1991. В.Мухамедов- Б.И..Зуфаров Н.Д. Экономико-математичоское исследование процессов отгонки растворителя и кондиционирования шрота.Деп.В Уз1ШИНТИ,2б.12.92. N 1764-У892..Ташкент.1992. Э.Мухамедов Б.И.Зуфаров Н.Д. Способы организации процессов отгонки растворителя из шрота и его кондиционирования.Тезисы докладов межреспубликанской научно-технической конференции "Интенсификация процессов химической и пищевой тех' кологии ("Процессы - 93")", Часть 2, Секция 6, "Пищевая и биотехнология", Ташкент,1993.

Ю.Ыухамедов Б.И.. Зуфаров Н.Д., Уухтаров Я.С. Экономико-математический подход к оценке эффективности процесса сушки дисперсных материалов.- В сб. "Дйнамика процессов и аппаратов химический технологии". Теаисы докладов III Всесоюзной конференции.Вороне*.1990.

11.Muhamedov B.i. .Ratushnyi V.Y. «Mallkov A..Zupharov N.J. Net» technology of oil-cake removal from colvent. Tashkent,1391.

12.Мухамедов В.И..Зуфаров Н.Д. Промышленная реадивация результатов оптимизации технологического процесса отгонки на Гу-листанском МЭВ. Тевисы докладов научно-теооетической и технической конференции профессоров, преподавателей аспирантов, научных работников и студентов Ташкентского химико-технологического института,Ташкент,1993.

13.3уфаров Н.Д. .Мухамедов Б.И. Опытно-промышленные испытания процессов.отгонки растворителя из шрота. Тезисы докладов научно-технической конференции профессоров, преподавателей, аспирантов, научных работников и студентов Ташкентского химико-технологического института,Ташкент,1994.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

А ,В - коэффициенты уравнения Аитуаиа; ж - относительный коэффициент отгонки; Б - бензосодерлание шрота кг/кг; и - влагосо-держание, кг/кг; Ц - тепло, подведенное к шроту, Вт; К - коэффициент теплопередачи,Вт/м °К;1 - температура, °К; М - масса испарившихся компонентов,кг; С- удельная теплоемкостькг град.; Г - удельная поверхность теплопередачи,м/кг; г-удельная теплота парообразования, Дяс/кг; ц - молекулярная масса, кг/моль; N - скорость отгонки, кг/кг с; X - время отгонки, с; 3- расход пара, кг/с; Бел- стоимость электроэнергии, с/кВт; 2П - стоимость технического пара, с/т; Г? - 'критерий оатимзль-нссти,с/т;

Индексы:

конд - кондуктивный; оп - острый пар; о - начальный; кр - критический; р - равновесный; к - конечный; зад - заданный; 0 - бензин; в - вода; ст - стенка; дн - днвде; эл -электроэнергия; п - пар; I - первый период; II - второй период; исп - испарение; мт - мокрый термометр.

Н. Ж. Зуфарошшнг "Пахта мойи ишдаб чицаришда кунжа-радан зритувчини ажратиш ва кондициялаш жараёнла-риии моделлааяириш ва оптималлаштириш" мавзуидаги 05.18.12 - "Озиц - овидт саноатининг жараэнлари, машиналари ва ускуналари мута^асислиги буйича техника фанлари номзоди илмий даража олиш учуй диссертация ипшнинг ыазмуни.

Ег экстракция саноатида кунжарадан зритувчини ажратиш яаравнини аадаллагоиркш, материал ва энергия з^аражатдарини камайтириа *амда ма^сулотнинг сифатшш ошириш макрадида щори уну>Ади технология ва ускуналарни яратиш ыуэуш илмий - техник иуаммо ^исобланади.

Диссертация ишидан ма^сад - куняара таркибидан зритувчини ажратиш хараёнини тиаимди та^лил асосида урганиш ва шу асосда технологик алпаратнинг математик модедини тузиш ва унинг пара-ыэтрларининг энг макнул истматларини гштуищ. ^амда 6г экстракция саноатида илмий тадкдо<рт ншлари ва таариба натижа-ларини татбик Ки-ЦШ-

Нуаммони цал зтивда фанга ^ушилган ;^исса куйидагилардаа яборат:

- пахта кунжараси таркибидан зритувчини ажратиида дифференциал - термик усул билан эритувчм, ёг еа намликларнинг г,ат-«щ кундара иодда билан богланиши урганилди;

- кунжарадан зритувчини ааратиш жараёнининг кондуктив кссикяик берилишидаги, иссик; буг врдсшидз зритувчини акратиа ^амда мурдккаб иеси^лик берилишининг математик моделлари яра-тилди;

- ш^гисодий-математик услуб билан шраен тадк^н^от ^ьяинди ва укинг энг иакрул параметрлзрини 5(исоблаш усули яратилди;

Тадцикрт ишлари натияасида кунжара таркибидан зритувчини ажратиб олиш дараёнининг оцтимал параыетрлари анту1анди. Яи-гийул ер-мой ксмбинатида илмий ишларнинг асосий натижалари текаирувдан уткаэилди ва татбик; к^лиш учун кабул к^линди. На-тижада тостернинг ишлаб-чи^ариш унумдорлиги оширилди ^амда энергия ва исеи^лик ^аражатларй камайтирилади.

. Тадбик; к^линган ишлар натиггаларини иилаб чи^ришта яорий ►дции йилига 26884 сум И^гисодий самара беради.

; Диссертация ишининг натижалари буйича 13 илмий ма^ла нашр цилинди, ту жумладан 2 ихтиро буйича муаллифлик гувоцно-маси олинди.

SUMMARy

to the research work by Zupharov N. J. on the theme "Modelling and optimisation of processes of desolventaslrr; of cake and . its conditioning in cotton ollery", repijsented for the decree of the candidate of technic sciences on speciality 05.18.12. - "Processes, irachins and apparatus of food industry".

This work is devoted to the food technology in the branch of solvent removal from cotton cake. The aim of the work is to tntenclfy the process of desolventasing of cotton cake and its conditioning, reduce rraterlal and energetic expenses and to increas the guallty of production. In accordance with It this work represents an actual scientific-technic problem.

The work carries out the theoretic problems of lntenclflcaclon of process of solvent removal from cotton cake, mathematical modeling and optimization of technological paramétrés with further realization of these results In the practice of oil-extract production.

The value of the results of the work is follows: .

- analysis of theoretical, experimental works and progressive.equlpmont for solvent removal from cotton cake have been carried out;

- by the method of differencial-thermal analysis of cotton-cake, forms of ties of liquid coirpound with cake were discovered;

- mathematical models of wall heating, steam heating and the coirbinating processes of solvent removal from oil-cake have been received and there inendiflcatlon to real objects has been set up;

- the technic-economlc research of the process with working out of the method of Its optimal paramétrés account has been done; ■

- the method of optimal paramétrés were used for apparatus of the desolventising process of cotton cake in Yangi-Yul oil-grease comblnate.

The sum economic effect from inculcation of the work consists., of 26884 sums per year.

13 printed works including 2 autiior sertiflcates invention have been published. .

- 19 -

Приложение

Рис.1.Порядок протекания процессоэ отгонки растворителя из шрота и его кондициштровага.ч. В- О'ензоссдсрманне ирота,!/- вглгосодеркпние >чрота,<Т;1 ,1] соот-

ветственно начальное,время 1-го,11-го периода и конечное время.

та.з

<9.0 59.0 £3.9 :з.о го.о 13.3

| | ' ;

..........X Г.................I................I \ \ 1 1 : \ 1 |\ |

I VI.............. \ ! з ! , д |.________ 1 \ 1 1 1 V !

1..... «и 1 -4- !

» \ 1

25 ■ 50 75 100 225

Рис.2.Деформация С-кривой'в многочанном аппарата: п - С-кривая для одного чана, х -С-кривая для многочанного аппарата.

Рис.3.Кинотика процесса отгонки растворителя из хлопкового шрота:*-ter = 200°С, D -trtT 180°С

Таблица

Оптимальные расходные характеристики глухого н острого пара, подаваемого в чаны тостера "РОиМЕХ"

Г ----- -1 | Номер чана ..... 1 2 3 I1 1 4 г -, 1 ■ 5 . 6 I...... 1 (Всего | 1 1

¡Расход пара сум-¡марный при су-¡щэствующям ре- |ЖИМ9 0.7 0.7 0.7 1 1 ! | 0.7 1 1 0.41 0.41 1 1 1 1 I 1 I 3.62 | 4-1

¡Расход пара ¡при рекомендован |иом режиме: 0.8 0.8 0.7 1 ! | 0.5 1 1 1 0.3 . 0.2 1 1 [ 3.30 1 1 1 4-1

( в том числе: 1 1 | 1 1 1 1

( глухой пар 0.5 0.4 0 4 | 0.3 1 0.3 0.2 | 2.10 1 4 Ч

| острый пар . . -— 0.3 0. 4 0.3 1 1 | 0.2 .1 - 1 1 1 1 1-20 | 1...........1

J/L 7/7^ - _ ^