автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Повышение эффективности процесса сокодобывания в сахарном производстве на основании аппаратов секционного типа

УКРА'ЙНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГ1Й

его ОД

- k CVo u

БЛАЖЕНКО СЕРИЙ 1ВАНОВИЧ

УДК 664.1.002.5

П1ДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 ПРОЦЕСУ СОКОДОБУВАННЯ В ЦУКРОВОМУ ВИРОБНИЦТВ1 НА OCHOBI АПАРАТ1В СЕКЦ1ЙНОГО ТИПУ

Спещальшсть 05.18.12 - Процеси та апарати

харчових виробництв

АВТОРЕФЕРАТ

дисертаци на здобуття наукового ступени кандидата техшчних наук

Кшв - 2000

Дисертащею с рукопис.

Робота виконана в Украшському державному ушверситетч харчо-вих технолопй Мипстерства освгги i науки Украши.

Науковий кер1вник:

кандидат техшчних наук, доцент Заець Юрт Олександрович, кафедра тех-нолопчного обладнання харчових вироб-ництв, Украшський державний ушверси-тет харчових технолопй, доцент

Офщшш опопснти:

доктор техшчних наук, професор Лшец Антон Адамович, кафедра технологи цукристих речовин, Украшський державний ушверситет харчових технолопй, професор

кандидат техн1чних наук

Данькевич Григорт Миколайович,

ДП "Яготинський цукровий завод", директор

Провщна установа: 1нститут харчово! xiMii та технологи HAH

Украши та Мшютерства агропромислового комплексу Украши (м.Ки!в).

Захист вщбудеться " 4 " Ж^ЙтЗЯ—ЗООО р. о годии на 3aci-данш спещал1зовано! вчено! ради Д 26.058.02 Украшського державного ушверситету харчових технологш за адресою: 01033, м. Ки1в - 33, вул. Володимирська, 68, аудитор1я А - 311.

3 дисертащею можна ознайомитися у б1блютещ Украшського державного ушверситету харчових технолопй за адресою: 01033, м. Кшв -33, вул. Володимирська, 68.

Автореферат розкланий " ^ " WftQ-d^ft 2000 р.

Вчений секретар спещал1зовано! ^У)

вчено! ради к.т.н., доцент Зав'ялов B.JI.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыпсть роботи. Цукрова промислов1сть е одшею з найпо-тужшших у харчов}й та переробнш галузях як по обсягах випускаючо! продукци, так 1 по витратах паливно-енергетичних ресурсов. Одне з актуальних питань, що стоять перед науково-техшчними пращвника-ми цукрово! промисловост1, - зниження питомих витрат сировини, палива, вапняку та шших матер1ал1в, збшьшення виходу продукци та нолшшення II якост! за рахунок впровадження штенсивних технологш, створення та забезпечення галуз1 високопродуктивним обладнанням, що повинно привести до збшыпення ефективноеп виробництва в целому.

Найважлившою д1лянкою цукрового виробництва е екстрагу-вання цукру з буряково! стружки. Б1льше половини вспх урахованих 1 неврахованих витрат цукру в технололчному процеа припадае саме на екстрагування цукру \ залежить, у першу чергу, вщ попередньо! теплово! обробки буряково! стружки.

Ступшь вилучення цукру, екстракщя розчинних нецукр1в, пере-творення нерозчинних протопектишв на розчинш та !хнш подальший переход у дифузшний сж - далеко не вст технолопчт показники, що зале-жать В1д ефективност1 проведения теплово! обробки буряково! стружки.

1нтенсифжац1я теплово! обробки стружки дае можливкть збшьшити тривалшть активного екстрагування в загальному процеа1 тим самим, за р1вних шших умов, ступшь вилучення цукру з стружки, зменшити вщкачку чи збшыпити продуктившсть установки.

Проведений анал1з процесу попередньо! теплово! обробки буряково! стружки показуе, що в типових ошпарювачах суттево пору-шуеться протитечшна взаемод!я фаз, I в результат!, тепловий режим. Це призводить до попршення показник!в роботи установки в щлому ! не забезпечус необхвдно! продуктивное™ з переробки бу-ряк1в. Основна причина недотримання технолопчних параметр1в процесу полягае в недосконалост1 конструктивних рнпень, що були зас-тосоваш при розробщ цих апарата.

Найбшьш рацюнальним засобом шдвищення ефективност1 попередньо! теплово! обробки (ПТО) буряково! стружки е нагревания !! шдпрггим соком у протитечмному секцшному апарат1 з прямоточни-ми ступенями контакту. Тому дослщження процесу нагр1вання буряково! стружки в протитечшному режим! з прямотеч1ею на ступенях, вплив ПТО на кшетику процесу масообмшу та розробка на основ! отриманих даних нового високоефективного тдагр1вника для дифу-зшно! установки е актуальними завданнями сьогодення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дocлiджeння виконувалися зпдно з держбюджетними 1 догов1-рними господарськими НДР: "Шефмонтаж, отработка технологических режимов и испытание ротационного подогревателя стружки" №819/92 вщ 14.05.92., УДУХТ; "Створити та впровадити у виробниц-тво пресово-дифузшну технологда сокодобування для цукрових за-вод1в Украши" №13/92 вщ 27.02.92., УкрНДЩП.

Мета 1 завдання досладжеоь. Метою роботи е пщвищення ефек-тивност1 процесу сокодобування за рахунок штенсифжацп ПТО та розробки ротацшного пщ1гр1вника буряково! стружки на основ1 результатов комплексного теоретичного та експериментального дослщ-ження впливу р1зномаштних ф1зичних та технолопчних фактор1в на тепло- масообмнп процеси при комбшованш взаемодп фаз у систем! бурякова стружка — дифузшний С1к.

Вщповщно до поставлено! мети були сформульоваш таю завдання дослвджень:

- провести анал1з метод1в ПТО буряково! стружки та технолопчних характеристик обладнання для тепло- масообмшних процейв цук-рового виробництва;

- розробити теоретичш основи визначення кшетичних характеристик процеав тепло-масообмшу в систем! бурякова стружка — рщина для вивчення умов проведения процесу ПТО та екстрагування в про-мислових апаратах;

- дослщити вплив температурного фактора на масообмЫ влас-тивост! буряково! стружки та вивчити кшетику проходження тепло-во! обробки й екстрагування на ступеш секцшного апарата;

- визначити теплоф1зичш властивост1 буряково! стружки в систем! тверде тшо - рщина для математичного моделювання процесу теплообмшу;

- дослвдити особливост! р!зних стадш теплообмшу на одному ступеш секцшного апарата та визначити меж! основних технолопчних па-раметр1в ПТО при проектуванш теплообм!нного секщйного обладнання;

- визначити заходи для пщвшцення ефективност! роботи дифу-зШних установок та розробити конструкций високоефективного секщйного апарата для проведения попередньо! теплово! обробки буряково! стружки в цукровому виробництв!.

Наукова новизна одержаних результата. Розроблено штерваль-но-ггеращйний метод розрахунку кшетичних коефодешив екстрагування цукру з буряково! стружки та пакет програм для оперативного моделювання масообмшних процес!в на персональних комп'ютерах.

Розроблено метод визначення коеф1щент1в температуропровщ-носп та теплообмшу в систем! бурякова стружка - дифузшний сж !з застосуванням шнцево- р1зницевого методу.

Вивчено вплив дп температури на властивост1 буряково! тка-нини та визначено залежност1 коефщ1ента дифузи вщ температури теплово! обробки 1 тривалост1 процесу.

Дослщжено мехашзм тепло-масообмших процеав на одному ступеш секщйного апарата при р1зних технолопчних режимах 1 визначено тешгоф1зичш та дифузшш характеристики буряково! стружки пщ час комбшованого процесу теплообмшу.

Розроблено конструкцию секщйного апарата для ПТО буряково! стружки РП-2 та технолопчну схему екстракщйно! установки в склад! колонного дифузшного апарата.

Проведено промислов1 випробування та отримано тепло-масо-обмшш характеристики секщйного ротащйного пщпфвника ПР-2.

Практична цшшсть та реашзащя результатш роботи. На основ! результата лабораторних та промислових дослщжень тепло-масообмь них процеав у секцтних апаратах розроблено конструкцп ротацШно-го тд1гр1вника буряково! стружки ПР-2 (патент Украши №1571 ввд 15.09.93.) та ротацшно! дифузп (патент Украши №12427 А вщ 28.02.97.).

Проведено промислов! випробовування ротацшного тд1гр1вни-ка буряково! стружки ПР-2 у склад! колонно! дифузшно! установки на ВАТ "Саливонювський цукровий завод" (акт промислових випро-бувань ввд 14.12.94р.).

Розроблено метод визначення шнетичних коефщ1ент1В екстрагу-вання в систем! "тверде т!ло - рщина" та програмний комплекс для персональних комп ютер1в (Акт прийому програмного засобу "Програма розрахунку ганетичних коефщ1ент1в твердофазного екстрагування" у фонд алгоритм1в 1 програм Академп наук Укра!ни вщ Ю.07.92.-шв.№АПОЗЗЗ.).

Особистий внесок здобувача. Автором особисто розроблено ал-горитми метод)в визначення кшетичних коефщенэтв процеив тепло-масообмшу, програмне забезпечення для персональних комп'ютер1в та проведено апробацпо в експериментальних роботах, розроблено екс-периментальш установки та методики дослщжень тепло - масообмга-них процес1в, що вщбуваються в секщйних апаратах, дослщжено тех-нолопчш та конструктивы параметри розробленого обладнання.

Розробка техшчно! документацп при проектувант технолопч-ного обладнання, випробування ротацшного шд!гр1вника буряково! стружки у виробничих умовах, проведено при безпосередтй участ1 автора разом !з к.т.н. Даценко М.М., к.т.н. Куценко Б.О. Анал!з та

узагальнення результатов теоретичних та експериментальних дослад-жень виконано разом з науковим кер1вником Зайцем Ю.О.

Апробащя результатов дисертащХ. Ochobhí положения дисерта-цшно! роботи доповвдалися на Республжанськш науково-техшчнш кон-ференци "Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающие отрасли АПК",- Кшв, 1991); 11-му i 12-му м1жнародних конгресах xímÍ4hoi технологи, обладнання та за-co6íb автоматизацп (Прага, 1993, 1996р.); VIII Республжанськш кон-ференцп "Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производств" (Дшпропетровськ, 1991); науко-во-практичшй конференцп "Научно-технический прогресс и распространение передового опыта перерабатывающих отраслей промышленности" (Ки!в, 1990); 43-й студентськш науковШ конференцп (Кшв, 1998); 55-й, 58-й, 59-й наукових конференщях КТ1ХП (1989, 1992, 1993р.).

ПублшацН. За темою дисертащйно! роботи опублжовано 9 дру-кованих праць, одержано 2 патенти Украши та Акт реестрацп про-грамного засобу у ФАШ АН Украши.

Структура та обсяг роботи. Дисертацшна робота складаеться з вступу, п'яти роздш^в, bhchobkíb, списка використаних джерел i до-датгав. Дисертащя викладена на 172 сторшках основного тексту, ьпстить 67 рисунки, 6 таблиць та 4 додатки. Список використаних джерел мштить 144 в1тчизняних та заруб1жних найменувань.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ

Вступ. Обгрунтовано актуальшсть теми, визначено мету та ochobhí завдання дослщжень, наведено наукову новизну i практичну цшшсть одержаних результата.

Роздал 1. На ochobí анал1зу .ттературних даних наведено ochobhí законошрносп процесу екстрагування цукру з буряково! стружки та характеристики найважлившшх ф1зико-х1М1Чних фaктopiв: попередньо! теплово! обробки буряково! стружки, геометричних параметр1в буряко-BOi стружки та сгаввщношення витрат мае стружки i екстрагента, схеми взаемоди фаз у систем! бурякова стружка - рщина, гщродиналпчних умов проведения процесу, тривалостс процесу екстрагування.

Попередня теплова обробка буряково! стружки та !! режим проведения - один Í3 визначальних фактор1в сокодобування, що впли-вае на хвд i результата екстрагування цукру з буряшв: продуктившеть екстрактора, чистота дифузшного соку, pÍBeHb втрат цукру, витрати паливно - енергетичних pecypcÍB.

Проведено анал1з метод!в попередньо! теплово! обробки (ПТО)

буряково! стружки та дано характеристику методам оцшки ефектив-hocti ПТО. Вщзначено, що найповшше в шльюсному i яюсному ввдно-шенш процес перенесения речовини у тканит бурягав характеризуе коеф1щент дифузп цукрози як основний показник для оцшки масоп-ровадност! буряково! стружки.

У частиш анализу оптимальних умов проведения ПТО з техно-лопчного погляду встановлено що, найбшьш випдним е швидке нагревания стружки, яке забезпечуе досить повну денатурацию кл1тин на початку процесу екстрагування i тим самим значно Ii штенсиф1-куе. Досввд експлуатацп екстракторев у режим! "головного гр!ву" та результати наукових дослщжень переконливо пщтверджують ефек-тивнють штенсивного нагр1вання стружки до 75-80 °С протягом 180600 с 1з наступним зниженням температури активного екстрагування до 70-72 °С, а на кшцевШ стадп до 55-60 °С.

Проанал1зовано конструктивт особливоеп сершних мехатзо-ваних екстрактор1в - похилих, колонних, ротащйних та апаратсв для теплово! обробки буряково! стружки i названо недол!ки, що не да-ють можливост! провести попередню теплову обробку буряково! стружки в оптимальному режим! та причини !хиьо! незадовшьно! роботи.

На основ! анал1зу л!тературних даних сформульовано конкретш завдання дослщжень i вибрано шляхи ёхнього виршення.

Роздал 2. Проведено аналез ф1зико-математичних моделей та особ-ливостей процесу екстрагування цукру з буряково! стружки. Для досл!-дження екстрагування цукру вибрано математичну модель, засновану на нестацюнарному диференцшному pißUHHHi дифуз!! другого порядку

де надм1рна концентрация у твердому т1лг, ТЭ- молекулярний коефпцент дифузп; q~ сп!вв!дношення витрат мае р!дко! 1 твердо!

фаз; Б- коефщ1ент, що залежить вщ схеми взаемодп фаз,

а також розподшенш концентрацш у твердому т1л1 у початко-вий момент часу

(1)

с, = const, граничних умовах третього роду

(2)

Р - коефщ!ент масовзддач^ И- екв1валентний рад1ус буряково! стружки;

та умови симетрп у розподшенш концентрацш

« -в. <4,

Эгг=0 ^

Анал1з метод1в визначення кшетичних коефвдент1в та попер едш експериментальш дослщження показали недосконалкть кнуючих ме-тод1в визначення кшетичних коефщ!ент1в екстрагування. Це було поштовхом для розробки штервально - ггерацшного методу визначення цоефиценпв дифузи та масообмшу для процесу екстрагування цшьового компонента в систем! тверде тига - рщина. Метод заснова-ний на рйиенш крайово! задач! (1)-(4), що мае вигляд

4ВР ( Ч;+5-12 ^

2, = X-:-^-=—ЕХР

п=1(Вг + Ц пд)ц П,1

Ц пДО;

(5)

де г- симплекс концентрацш; В1, Го - дифузшш критерп Бю та Фур'е; ц- кореш характеристичного р1вняння.

Його суть в анал1з1 концентращйних кривих процесу екстрагування С(т), що грунтуеться на застосуванш чисельних метод1в \ результатом якого е визначення коефиценив молекулярно! дифузп та масовщдач1 на часових дшянках, тобто з урахуванням змш властиво-стей буряково! стружки протягом процесу.

Для дослщження процес1в теплообмшу на стадп теплово! об-робки буряково! стружки та визначення технолопчного оптимуму температур застосовано математичну модель у склад1 диференщй-ного р!вняння другого порядку за вщповщних початкових та гра-ничних умов третього роду. Ринення нелшшно! задач! теплопроввд-ност! було отримано за допомогою кшцево - р!зницевого методу, що дав можливкть моделювати температурш поля в просторово -часових вим1рах.

Для визначення теплообмшних характеристик процесу теплообмшу нами розроблено метод визначення кшетичних коефпцентсв теплообм!ну в систем! тверде тшо — р!дина, який грунтуеться на чисельних методах ! дае змогу розрахувати залежност! коефщ1ента температуропроводност! вщ температури стружки та визначити зм1ну коефйцента теплообм!ну за часом процесу.

Роздал 3. Присвячено бкспериментальним дослщженням тепло- ма-сообмших характеристик буряково! стружки та гщродинам1чним характеристикам процес!в, що проходять на ступенях апараттв секцшного типу.

Для досладясення впливу температури на дифузташ властивост1 буряково! стружки було створено лабораторну установку, до яко! входили ошпарювач, емност1 для рщини, термостат, насос та вимь рювалып пристро!. в ^ м2/с

У результат! анал1зу експериментальних даних з використанням штерваль- 4,0 но-1терацшного методу

о гч

було отримано залежност1 ' коефщ1ент1в дифузи для 2 0 стадппопередньох теплово! обробки буряково! струж- 1.0 ки (рис.1) та стадп екстра-гування (рис.2).

3 отриманих результата ч1тко видно тенденцш зб1льшення значень коефь Рис.1. Залежтсть коеф1щента дифузп вщ щента дифузп чи дифузШ- тривалосп процесу за р1зних температур

. с- .. теплово! обробки

но1 здатносп буряково! тка-

нини до екстрагування цукру при збшьшенш температури теплово! обробки вщ 60 до 80°С. Значна змгаа коефи^ента на початковш стада (60120 с) теплово! обробки зумовлена конвективним вимиванням цукру з мехатчно зруйнованих клпин буряково! тканини, а також ефекту ква-зщифузп, що характерно

Б.Ю10, м2/с 3,0

0,0

О 300 600

Температура ПТО, "С: ♦ - 60

для цього часового штер-валу процесу.

Характер залеж-hoctí коефвдента дифузп в1д температури теплово! обробки збер1гаеться також i на стадп екстрагування (рис. 2). Тут наочно видно переваги температурного штервалу 7080 °С на стадп теплово! обробки з погляду дифузп цукру i недостатшсть температури названия мен-

2,5

2,0 1,5 1,0

0,5 0,0

i i 1 Dtmí^ l,38E-10e"u7b"°2í 1 1 1

Dr:o - 2.29Е-10е~' 1 1 5?П-02т "-ОЬ-О^т —

DTSO - 2- 7Е-10е

« ♦

Vw»

600 1200 1800 2400 3000

3600 х, с

Температура,'С: ♦ . 60 «.70 а. 80

Рис.2. Залежтсть коефщ1ента дифузп вщ ше 60°С для плазмол1зу тривалоси процесу за р1зних температур кл1тин тканини буряшв. теплово! обробки на стад!! екстрагування

Адекватшсть результате математичного моделювання процеспв тепло-масообмшу в першу черту залежить вщ точное™ значень теп-лоф13ичних характеристик матер1алу, зокрема, коефвдента температуропроводности Нами були проведен! дослщи з вивчення змши температуропроводности буряковох стружки пщ час тепло-масообмшу при комбшованШ взаемодп фаз.

Розроблений нами експериментальний комплекс для проведения дослав по вивченню теплообмшу в шар! буряково! стружки, що вщбуваеться в секцшних апаратах, показано на рис. 3.

Установка складала-ся з коритотдобного апара-та (1), у середит якого роз-мнцет перемипувальт лопат! (2), закршлеш на горизонтальному валу. Для ви-конання !золюючо! функцп, а також для нагр!вання со-костружково! сумшп апарат мав паровий кожух (3). Мншасть апарата 0,5м3 ро-боча м!стюсть (вм!ст сокос-тружково! сум!цп) 0,15 м3. Зб!рники для теплоагента (7), оснащеш паровими кожухами (6), мали фланги для пщ'еднання трубопро-вод!в (4), (5) соку, пари, води. М!стк1сть одного зб!рника 0,125м3, робоча мктюсть 0,06-0,1 м3.

Експериментальт дат анал!зували з допомогою методу визна-чення коефпцента температуропроводности що грунтуеться на роз-в'язанш зворотно! задач! теплопровщност! (розд. 2.). У результат! роз-рахунк!в отримано залежност! коефкцента температуропроводност! в!д температури а(Т) (рис.4), а також коефццента теплов!ддач! а(т) вщ часу для вщповщно! ф!зично! модел1 комбшованого процесу теплообмшу.

Залежшсть усереднених значень коефкцента температуропроводност! вщ температури мае в цшому логарифм1чний характер, незважаю-чи на те, що використовувалася лшеризащя ще! залежност! на кожшй з розрахункових дшянок, ! змшюеться у межах (0,5-1,5)10"7 м2/с.

ciк

Рис.3. Експериментальний комплекс з моделювання тепло-масообмшу у систем! бурякова стружка - родина

Процес теплово! об-робки буряково! стружки завжди супроводжуеться интенсивною масоввддачею цукру, що впливае на характеристики нагр1вання тканини бурягав. Зважаючи на стримугочий ефект ма-сообмшу год час теплопере-дач! в систем! тверде тшо - р1дина, можна зробити висновок, що нами отрима-но залежност1 екв!валент-них значень залежноеп ко-ефщента температуропро-водносп вщ температури.

Пряме перенесения результате, отриманих за допомогою ла-бораторно! модел1, на натвпромисловий чи промисловий апарат було б недостатньо коректне. Для доследження характеристик процесу найе-фектившшим, на нашу думку, мн би бути експеримент на модел^ пдродинам1чна схема процесу 1 розм1ри яко! наближались до нашвпро-мислового чи промислового апарата. Для цього було створено пря-мотечшну модель одного ступеня секцшного апарата з днищем д1а-метром 3000 мм ! завширшки 900 мм для моделювання процесу екст-рагування у шар! буряково! стружки.

У результат! проведе- сд,^ мг/с

них експеримент!в та оброб- 2,5 ---- ---------------

ки даних було отримано змши кшетичних характери- 2,0 стик за часом процесу. На рис.5 показано усереднену 1-5 по сер1ях дослвдв зм}ну значень коефвдента дифуз!! за 1,0

часом для одностадШного 1>

багатостадшного процесу.

Визначено, що стад1я вщокремлення твердо! фази ' о зоо еоо эоо 1200 1500 т с

взд радини 1 и подальше за- Рис 5 середш значения коефщента нурення практично не дифузи для одностадшного та багатостадшного впливають на екстрагування прямо^пйного процесу

9

а.Ю7, м2/с

а • ♦ ■ X Даш по сершх досл1д1в; — середш значения

Рис.4. Розрахунков1 залежносл коеф^щента температуропров1дност1 в1д температури буряково! стружки

цукрози з1 стружки (вщхилення становить 3-6%), при тому, що щ стадо займають до 25-30% часу екстрагування. Результата дослдав показали, що для моделювання процесу масо-теплообмшу в ротацШних секцшних апаратах тривал!стю екстрагування можна вважати такою, що дор1в-нюе вой тривалосп перебування буряково! стружки в апараэт.

Роздш 4. Наведено результати математичного моделювання процеав тепло-масообмшу, що проводилися з метою визначення ра-цшнальних технолопчних та конструктивних параметр1в апарата для теплово! обробки буряково! стружки секщйного типу.

Моделювання процесу теплообмшу м1ж буряковою стружкою 1 ди-фузшним соком було проведено вщповщно до умов проходження його в ротащйному гад]гр1внику. Тобто, в його основу було покладено модель ¿з комбшованим рухом фаз, прямотеч1ею на ступеш 1 протитешею в щло-му по апарату. Проектний розрахунок теплообмшу проведено з допомо-гою математично! модели засновашй на чисельному метода юнцевих р1зниць.

Вщповщно до р1зних режим1в процесу теплообмшу було вико-нано розрахунки 1 отримано залежноеп значень температуря буряково! стружки 1 теплоагента в1д часу. За вихщш даш було взято теп-лоф1зичш коефщ1енти буряково! стружки та наступи! штервали ос-новних параметр1в теплообм!нного процесу: кшьюсть секцш апарата - 6-12; тривалкть знаходження стружки на ступеш шдцр^вача - 30120 с; сшввщношення твердо! ! рщко! фаз - 1,1-1,3; коефщ!ент тепло-в!ддач! - 30-70 Вт/(м2-К), температура дифузшного соку, що надхо-дить в апарат, - 78-84 °С; температура стружки - 0-20 °С.

Таким чином, проаналазував-ши результати моделювання р1зних технолопчних режим1в, можна зро-бити висновки про КОНСТруКТИБШ особливост1 ротацшного тд1гр1вни-ка й оптимальш параметри процесу теплообмшу м1ж стружкою 1 соком.

Так, стосовно кшькост1 секцш 1 тривалост1 перебування на кожному ступеш можна зазначити, що для переробки стружки р1зно! якост1 1 проведения процесу у форсованому режим! потр1бно 8-10 секцш (з вра-Рис. 6. Залежшсть кшцево! темпе- хуванням завантаження-виванта-ратури стружки ввд тлькост! секцш N ження) 1 перебування у межах 6090 с в кожшй секцп (рис. 6). Це доз-

6

8

10

12

Температура соку -О— 78 -О- 80 початкова, °С: 82 84

1 початково! температури соку Тпоч

воляе нагр1ти стружку до 74-76 'С, що достатньо для закшчення денатурацп бшка протоплазми 1 недостатньо для зруйнування струк-тури тканини 1 значно! змши пружност! стружки. В оптимальному режим! стввщношення витрати фаз в апарат! повинно бути близько 1,2, а коефвдент тепловщдач! гадтримуватись у межах 50-60 Вт/(м2-К).

До основних регулюючих величин теплообмшу вщносять температуру теплоноия, що надходить у пдагр1вник. За його допомогою можливо регулювати необх!дну кшцеву температуру стружки. Для режим1В 13 вище названими параметрами 1 особливостями конструкцп апарата слвд зазначити: температура 80-82 "С достатня для теплово! обрсбки, що гарантуе яккне проведения процесу екстракцп, а та-кож стершизацпо середовища для пригшчення життед1яльносп бак-терш I зменшення активное« ферменив.

Для визначення масообмшних характеристик апарата нами було проведено проектт розрахунки екстрагування цукру в ротащйному шд1гр1внику.

Моделювання процесу масовщдач! з р1зною початковою концен-тращею цукру у буряковШ стружщ дае можлив1сть зробити висновок

про те, що найб1лъш впливов! параметра в процес! масовщдач! -пдродинам!чш, а не величина початкового вм1сту цукру в стружщ. Слщ також тдкреслити, що конструктивш та технолопчш особли-воеп, яю застосовувалися в секцшному апара'Н для ПТО, створюють пдродинам1чне середовище, котре сприяе також ефективному проведению масов1Ддач1 цукру з буряково! стружки.

Обгрунтовано принципову конструктивну схему секцшного апарата та описано конструктивы! особливоси ротацшного шд1гр1вника буряково! стружки.

Апарат для ошпарювання буряково! стружки (рис. 7) - це горизонтально розташований цилшдричний корпус 2, що обертаеться, !з прикршленими всередин! його каналами для вщведення соку 1 стр!чковим шнеком, стр1чка якого мае вертикальш 4 та похил! до ос1 корпуса д!лянки, сполучеш м!ж собою пластинами трикутно! форми. Пластини, встановлеш м!ж вертикальними делянками 4 витшв, утво-рюють кишет, де знаходяться перфороваш ковин, що складаються ¿з бокових стшок 6, торцево! перегородки 5 ! перегородки 7, розташо-вано! по тьпрнш цил!ндра для тдняття стружки та перевантаження !! в наступний виток стр!чки шнека на гофровану внутршню частину корпуса 13. Шд^вник оснащено турн!кетом 17 для подавання буряково! стружки у першу секщю по ходу стружки, вивантажувальним колесом 9 ¡з жолобом 10 для вивантаження нагргго! стружки, а також

Рис.7. Загальний вигляд ротащйного щддршника буряково! стружки:

1- кожух Д1лянки для ввдведення соку; 2- корпус; 3- зубчастий вшедь; 4-вертикальна дшянка строчки шнека; 5- торцева перегородка ковша; 6-стшка ковша; 7- перегородка ковша; 8- бандажу 9- вивантажувальне колесо; 10- жолоб; 11- колектор; 12- роликов! опори; 13- гофрована внутршшя частина корпуса; 14- привщ; 15- шестерня; 16- зйрник соку; 17- туршкет

зб1рником 16 для вщведення охолодженого дифузшного соку та ко-лектором 11 для пщведення гарячого дифузшного соку. Цшпндрич-ний корпус 2 спираеться двома бандажами 8 на роликов! опори 12 1 оснащений зубчастим вшцем 3, через який йому передаеться обер-тальний рух через шестерню 15 вщ приводу 14.

Роздш 5. У розд1л1 наведено розроблену технолопчно - апара-турну схему екстракцшно! установки з колонним дифузШним апара-том та представлено результати виробничих випробувань ротащйного тдйр1вника буряково! стружки.

Розроблена технолопчна схема для проведения екстрагування цукру з буряково! стружки Грунтуеться на колонному дифузшному апарап КДА-30 з ротацшним тд1гр1вником буряково! стружки, що пройшла випробовування на ВАТ "Саливошавсышй цукровий завод". Представлено технолопчний регламент та основш параметри, за яких проходили виробнич! випробування ротащйного шд1гр!вника буряково! стружки в склад! вцвдшення сокодобування.

Виробнич! випробування проводилися в два етапи. Пщ час пер-шого етапу заводських випробувань було встановлено, що апарат забезпечуе проведения процесу теплообмщу м1ж буряковою стружкою та дифузШним соком !з прямотечшною взаемод!ею фаз у секцп та протитечт в целому по тдп:р!внику ! виключае негативне по-вздовжне перемплування твердо! фази; розроблена конструкщя ка-

мер кожно! секцп апарата реал1зуе прямоточну взаемодно 1 необхщ-не стввщношення фаз у межах 1:1,1-1:1,3; запроектована ситова по-верхня П1д!гр1вника забезпечуе проходження (фшьтрацш) двох по-тошв дифузёйного соку через кожен пот1к стружки, що дор1внюе часу перебування в секцп в межах 30-120 с.

Метою другого етапу заводських випробувань була перев1рка роботи конструкцп тдпр1вника в склад! екстракщйно! установки со-кодобувного вщдшення та визначення оптимального режиму роботи 1 експлуатащйних показниюв апарата.

Ввдповвдно до результаив випробувань було встановлено, що використання ротацшного П1д1гр1вника буряково! стружки дозволяе штенсифшувати теплову обробку стружки, знизивши час нагр1вання в 1,5-1,6 рази 1 забезпечуючи при цьому задану температуру екстра-гування, стабш1зувати режим та сповшьнити мжробюлопчш процеси в дифузшному апарат1.

У результат застосування для нагр1вання буряково! стружки ротацшного тдир1вника з екстракцшним апаратом КДА знизилася температура дифузШного соку на 10-15°С, що дае можливкть вико-ристовувати низькопотенцшш джерела тепла при використанш холодно! схеми очистки дифузшного соку.

Результата виробничих випробовувань ротацшного тдпр^вни-ка було проанал1зовано також для визначення характеристик тепло-масообмшних процеов, що ввдбуваються в апарата

Розрахован1 значения коефщ1ента температуропровщност1 за допомогою штервального методу (розд. 2) знаходяться в межах (0,951 Д}-10 7 м2/с 1 зб1гаються !з залежностями, отриманими нами в лабо-раторних дослщах.

Для оцшки стадп конвективного теплообмшу м!ж буряковою стружкою 1 теплоагентом використовуеться штегральна характеристика - критерШ В1, який для процесу теплообмшу в ошпарювачах, що експлуатуються в промислових умовах, зазвичай, знаходиться в межах - 0,01-0,05. Показники цього критерию в ротащйному тд1гр1внику буряково! стружки в 3-5 рази вище. Це вказуе на прискорення теплообмшу на л!м!туючШ стадп за допомогою конструктивних елемеипв апарата та схеми проведения процесу: збшьшення часу контакту фаз за рахунок скорочення стадп роздшення фаз та збшьшення наванта-ження на камеру; збшьшення фшьтрувально! здатностг ситових по-верхонь; збшьшення швидкост! обтпсання стружки соком.

Визначений шд час проведения промислових випробувань ко-ефицент теплообмшу знаходиться в межах 15-30 Вт/(м2-К), що переви-

а ВтЛ?К

60

55

50 25

20

15

10

\

_ и _ — _1 1 - 1

о—: 4

1/\° '*--□

1-,М

щуе в середньому показники в таких ошпарювачах, як ОС-25/ЗОМ та А2-ПОБ-30 (рис.8).

Як показують дослщження масовщдач1 в р1зних типах облад-нання, найбьлып оптимальш пдро-динам1чш умови встановлюються в середиш апарата. Це шдтверд-жують отримаш нами залежност1 коеф1щента масовщдач1, макси-мальш значения яких досягаються всередиш гадар1вника. На початку 1 1 з 5 7 ' в кшщ процесу коефиденти мають

Рис.8. 31ставлення теплообмш- нижч1 значения, що пов"язано з1 них характеристик апарат!в для ПТО змшою ф!зичних властивостей час-буряково! стружки: 1- ошпарювач А2- ^^ вш1иву технолопчних пара-ПОБ- 30; 2- екстрактор Dds- 30; . , у

3- ошпарювач ОС- 25/ЗОМ; 4- рога- метрш на масовщцачу (замочуван-цшний шдоршник ПР-2 ня стружки, збшьшення мезги в ди-

фузШному соку, зменшення пруж-ност1 та мщносп тканини буряка 1 тлн.), бо в мехашчному вцдаошешп взаемодоя частинок 1 рщини е однотипною 1 незалежною в кожнш секцп.

Установлено, що за тривалосп стади ПТО в 10% В1Д часу перебу-вання буряково! стружки в екстракцшнш установщ, кшьюсть вилучено-го цукру сягае 30-35%. Це свадчить про те, що кр1м вимивання цукру з мехашчно зруйнованих шптин (20-25%), вщбуваеться процес екстрагу-вання з денатурованих клггин буряково! стружки (5-10%) наприкшщ процесу теплово! обробки.

Зпдно з результатами промислових дослщжень очшувана еко-ном1чна ефектившсть вщ використання ротацшного тд1гр1вника буряково! стружки в склад1 екстракщйно! установки цукрового вироб-ництва становить 53656 крб.

висновки

1. У дисертаци наведено теоретичне узагальнення 1 нове вир1-шення науково! задачу що виявляеться в штенсифшаци процесу теплово! обробки буряково! стружки за рахунок покращення гщродина-м1чного середовища гад час теплообмшу та розробки конструкци сек-щйного тд1гр1вника буряково! стружки з комбшованою взаемод1ею фаз, що приводить до п1двищення ефективност1 процесу сокодобу-вання в цукровому виробницта.

2. Для збшьшення tohhoctí розрахунюв та скорочення обсягу ек-спериментальних po6iT розроблено штервально-ггерацшний метод виз-начення кшетичних коефпцешчв твердофазного екстрагування безпо-середньо за залежностями концентрацш цукрози у твердш та рщкш фазах вод тривалост! процесу (концентрацшшши кривими) з урахуван-ням 3míh властивостей буряково! стружки протягом процесу, що грун-туеться на застосувант чисельних метод1в. На ochobí штервально-гге-рацшного методу розроблено пакет прикладних програм для персо-нальних komn'fOTepÍB "FONDA-5" (Акт приймання у ФАП Академп наук Украши вщ 10.07.92. - íhb. № АПОЗЗЗ), що е засобом для комплексно! обробки експериментальних даних з метою математичного моделюван-ня та оптим1зацп процеав екстрагування i використання його для оперативного керування дифузшним процесом у виробничих умовах.

3. На ochobí ршення зворотно! задач! теплообмшу розроблено штервальний метод визначення кшетичних коефщ1ент1в процесу теплообмшу. У результат! застосування штервального методу при анал1з! результатов експериментальних дослщжень отримано залежшсть ек-в1валентних значень коефпцента температуролроводност! буряково! стружки вщ температури a=4E-08-Ln(T)~4E"08 (м2/с) для процесу теплообмшу в систем! тверде тшо - рщина.

4. За допомогою штервалыго-и-ерацшного методу розрахунку кше-тичних коефвдешчв екстрагування визначено залежност! коеф!щента дифуз!! вщ тривалост! процесу теплово! обробки в температурному штер-вал! 60- 80 °С (при t=60 °С, D= (2,11-0,5) Е-9 м2/с; t= 70 °С, D= (3,09-0,75)-Е-9 м2/с; t= 80 "С, D= (4,50-0,9)-Е-9 м2/с). На стада екстрагування, за тривалост! процесу 3600 с, дифузшна здатшсть буряково! стружки значно б!льша при температур! попередньо! теплово! обробки 70-80 °С i зменшуеться до ганця процесу через попршення ф!зико-мехашчних властивостей тканини. Розраховано значения коефпцента дифуз!! при р1зних значениях температури ПТО (tTo6p) на стада екстрагування - tTB6p=60 °С, D=l,38E-10-r1:!7E-02M2/c; tTo6p=70 'С, D=2,29E-10-r1'57E M м2/с; ^=80 "С, D=2,27E-10-r1'30E"02M2/c. Отримаш дан! дають можлив!сть зробити висно-вок про дошльшсть застосування теплоагента з межею температури 7080 °С для стадп ПТО i температури процесу екстрагування 60-65 °С.

5. Встановлено, що в ротацшних секцшних апаратах тривал!сть екстрагування можна вважати такою, що дор!внюе всш тривалост! пе-ребування буряково! стружки в anapaTi, осгальки стадая вщокремлення твердо! фази вщ рщини та подальше занурення стружки практично не впливають на дифузш цукрози 3Í стружки (вдаилення становить 3-6%) при тому, що ni стада! займають до 25-30% часу екстрагування.

6. На основ! анал1зу теоретичних 1 експериментальних даних визначено, що при розробщ обладнання секцшного типу для нагр1вання буряково! стружки соком сл1д прщцлити увагу таким факторам: роз-витку площ1 поверхш контакту фаз; збшыпенню тривалост! контакту фаз за рахунок скорочення тривалост! сепарацп; створенню 1 пщтри-манню пдродинам1чно! нестшкост! м1жфазно! поверхш контакту; збшьшенню швидкост! обтшання стружки соком, яш були застосо-ваш при проектуванш конструкци ротащйного пвдгр^вника РП-2 для теплово! обробки буряково! стружки дифузшним соком (Патент Ук-ра!ни №1571 вщ 15.09.93.) та технолопчного регламенту експлуатацп апарата у виробничих умовах.

7. Встановлено, що конструкщя ротацшного тд!гр!вника для теплово! обробки буряково! стружки пор!вняно з аналопчними апа-ратами мае таю переваги:

а) швидше ! р!вном!рн!ше нагр!ваеться бурякова стружка, пол-шшуеться ввдокремлення соку ввд стружки, що сприяе скороченню тривалост! теплово! обробки стружки, тобто скорочуеться тривал!сть !! плазмол!зу. Результати експериментальних дослщжень св!дчать про шдсилення на 10-20% штенсивносп теплообмшу за рахунок кращого перемшування сокостружково! сумшп (залежно в!д швидкост! обер-тання барабана), що дае можливкть пщвищити продуктивн!сть не менш як на 20% (з урахуванням сп!вв!дношення тривалост! стадп конвективного теплообм!ну ! теплопровщност1);

б) значно полшшуються умови розд!лення соку ! стружки за рахунок встановлення в ковшах перфорованих полиць, що дозволяе уникнути, особливо за форсованих режим!в роботи, сильно! рецир-куляци соку м!ж секц!ями, а також р!вном!ршше розподшити стружку по поверхш дна ковша;

в) тдвищуеться ступ!нь заповнення апарата до 0,4 одиниць, що своею чертою щцвгацуе продуктившсть ! скорочуе тривалкть плазмол1зу.

8. В!дпов!дно до результате випробувань ротащйного тд!гр1вни-ка ПР-2, за розробленою технолопчною схемою екстракщйно! установки в склад! колонного дифузшного апарата КДА-30, було встановлено, що використання ротащйного шд!гр!вника буряково! стружки дозволяе !нтенсиф!кувати теплову обробку стружки, знизивши час нагр1вання в 1,5-1,6 рази 1 забезпечуючи при цьому задану температуру процесу екстрагування цукру, стабшзувати режим.

Спшьна робота ротац!йного пдагр1вника з екстракцшним апа-ратом КДА дозволила знизити температуру дифузшного соку на 10-

15 °С, що дае можлив1сть використовувати низькопотенцшш джерела тепла при використант холодно! схеми очистки дифузшного соку.

9. Визначеш шд час проведения промислових випробувань значения коефнцента теплообмшу знаходяться в межах 15-30 Вт/(м2-К)! перевищують в середньому показники в таких ошпарювачах, як ОС-25/30М та А2-ПОБ-30, а характер змши значения коеф1щента теплообмшу по довжиш апарата свадчить про стабшьшсть пдродинам1ч-ного середовища взаемодпочих фаз у щлому по шд!гр1внику.

10. Отриман! розрахунков! показники критерию Бю в ротацшному тд1гр!внику буряково! стружки знаходяться на р!вш 0,1-0,15, що в 3-5 рази вищ1 значень цього критерио для процесу теплообмшу в ошпарювачах, яш експлуатуються в цукровому виробництв!. Це вказуе на при-скорення л1м1туючо! для процесу теплообмшу стадн конвективного теплообмшу М1Ж буряковою стружкою ! теплоагентом за допомогою особли-востей конструктивних елементав ротащйного тдир^вника РП-2.

11. Встановлено, що за тривалост1 стад!! опшарювання в 10% (в1д перебування буряково! стружки в екстракцшнш установщ) кшьюсть вилученого цукру сягае 30%. Це свщчить про те, що кр1м вимивання цукру з мехатчно зруйнованих кл1тин (20-25%), вщбу-ваеться процес екстрагування з денатурованих кл!тип буряково! стружки (5-10%) наприкшщ процесу теплово! обробки.

12. Основш результати дослщжень тепло-масообмшу в апаратах секцшного типу та випробовувань ротащйного тд1гр1вника буряково! стружки були використан! при розробщ модершзованого ротащйного дифузшного апарата продуктившстю 3000 т/ добу (Патент Украши №12427А вщ 28.02.97.).

13. Зпдно з результатами промислових дослщжень на ВАТ "Са-ливонктвський цукровий завод" очжувана економ1чна ефективтсть В1Д використання ротащйного тд1гр1вника буряково! стружки в склад! екстракцшно! установки цукрового виробництва становить 53656 крб.

ПЕРЕЛ1К РОБ1Т, ОПУБЛ1КОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦН

1. Верхола Л.А., Заець Ю.О., Блаженко С.1. Робота дифузшно! установки та прибуток цукрового заводу // Цукор Украши.-1995.-№2.-С.7-12.

2. Заець Ю.О., Лисянський В.М., Блаженко С.1. Основш напрями розвитку теор!! екстрагування в систем! тверде тшо - рщина // Цукор Укра!ни.-1993.-№1.-С.28-33.

3. Заяц Ю.А., Блаженко С.И. К вопросу совершенствования теории экстрагирования в системе твердое тело - жидкость // Межве-

домственный тематический научный сборник: Пищевая промышленность. -1995.-№40.-С.58-61.

4. Блаженко С.И., Заяц Ю.А. Перспективы применения секционных аппаратов для тепловой обработки свекловичной стружки // Межведомственный тематический научний сборник: Пищевая промыш-ленность.-1992.-№38.-С.ЗЗ-36.

5. Zaiats I.A., Blazhenko S.I., Lyssikov A.V. Theoretical principles of beet sugar extraction // Zucker Industrie.- 1992.-№3.-C.157-161.

6. Апарат для ошпарювання буряково! стружки дифузШним соком / Заець Ю.О., Даценко М.М., Куценко Б.О., Шуцький В.П., Мар-тинюк В.Д., Блаженко C.I. // Патент Украши №1571 вщ 15.09.93.

7. Ротащйний дифузШний апарат / Заець Ю.О., Даценко М.М., Куценко Б.О., Ковальчук Н.В., Блаженко C.I., Верхола JI.A. // Патент Украши №12427А вщ 28.02.97.

8. Программа расчета кинетических коэффициентов твердофазного экстрагирования / Заяц Ю.А., Блаженко С.И., Лисиков А.В., Яровая Е.В. // Акт о приеме программного средства в фонд алгоритмов и программ Академии наук Украины от Ю.07.92.-инв.№АПОЗЗЗ.

9. Zaiats Yu.A., Blazhenko S.I. Solid phase extraction processes simulation with varying coefficients // The 11th International Congress of Chemical Engineering, Chemical Equipment Design and Automation.-Praha (Czech Republic).-1993.-C.62.

10. Zayets Y., Verkhola L., Blazhenko S. The designing of extractive-press plant for vegetable raw material // The 12th International Congress of Chemical and Process Engineering- Praha (Czech Republic).-1996.-C.87.

11. Создание рациональной конструкции противоточного ошпа-ривателя свекловичной стружки / Даценко Н.М., Заяц Ю.А., Лыси-ков А.В., Блаженко С.И. - Тез.док.научно-технической конференции "Разработка и внедрение высоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающие отрасли АПК". -К.:КТИПП.-1991.-С.23-24.

12. Повышение ефективности обезвоживания отходов свеклосахарного производства / Заяц Ю.А., Лысиков А.В., Блаженко С.И., Даценко Н.М., Лысянський В.М. - Тез.док.научно-технической конференции "Разработка и внедрение высоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающие отрасли АПК". -К.:КТИПП.-1991.-С.21.

Блаженко СХ Шдвшцення ефективнос-ri процесу сокодобувавня в цукровому виробвицтв1 на ocnoni апара-пв секщйпого типу. Рукопис.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня кандидата техшч-них наук за спещальнзстю 05.18.12 - Процеси та апарати харчових виробництв. - Укра'шський державний ушверситет харчових технологий. Ки1в, 2000.

Дисертащю присвячено питанию штенсифжацп процейв соко-добування в цукровому виробництв! на основ! застосування апара-пв секцшного типу. На 6a3i теоретичних та експериментальних po6iT визначено переваги процесу тепло-масообмшу з комбшованою взае-моД1ею фаз шд час теплово! обробки буряково! стружки, процесш та технолопчш характеристики апарат1в секцшного типу, ягасш показ-ники отримуваних натвпродугспв. У результат! проведених роб^т роз-роблено ротац1йний п!д1гр1вник буряково! стружки секцШного типу. ЗдШснено промислове випробування технолопчно! схеми екстракц-шно! установки та конструкцп ротацШного тд1гр!вника, наведено дат про ефектившсть його використання.

Ключов1 слова: теп лова обробка, екстрагування, ротацшний п1д1гр1вник, бурякова стружка, цукроза.

Blazhenko S.I. Increasing effectiveness of extraction process in sugar production by using sections apparatuses.

Thesis for a candidate's degree of the technical sciences on the specialty 05.18.12 - Processes and apparatuses for food production. -Ukrainian State University of food technologies, Kyiv, 2000.

The thesis is dedicated to a problem of intensification of an extraction processes in sugar production ground applications of a sectional apparatuses. On the basis theoretical and experimental researches the advantages heat- and mass- transfer with combined interaction of phases are determined during an annealing heat treatment of a sugar-beet cossettes of technical characteristics of a sectional apparatuses, quality indicators of received intermediates. As a result of the conducted activities the rotatory preheater of a sugar-beet cossettes of a sectional type is developed. The industrial tests of the technology extraction plant and designs of a rotatory preheater are conducted, the data about efficiency of its usage are submitted.

Key words: termal treatment, extraction, rotatory preheater, sugar beet cossets, sucrose.

Блаженко СЛ. Повышение эффективности процесса сокодо-бывания в сахарном производстве на основании аппаратов секционного типа. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств. - Украинский государственный университет пищевых технологий. Киев, 2000.

Диссертация посвящена вопросу интенсификации процессов сокодобывания в сахарном производстве на основании аппаратов секционного типа.

Приведены обзор существующих методов тепловой обработки свекловичной стружки и анализ роботы технологического оборудования, эксплуатируемого в настоящее время на сахарных заводах.

Определено, что предварительная тепловая обработка свекловичной стружки является одним из определяющих факторов сокодобывания, который влияет на ход и результаты экстрагирования сахара из свеклы: производительность экстрактора, чистоту диффузионного сока, уровень потерь сахара, использование топливно- энергетических ресурсов.

Для проведения теоретических исследований были использованы математические модели тепло-массообменных процессов, основанные на дифференциальных уравнениях второго порядка с граничными условиями третьего рода.

Современное развитие теории тепло-массообменных процессов, а также вычислительной техники дало возможность разработать новые методы получения кинетических коэффициентов на основании решения обратной задачи при помощи численных методов для тепло-массообменных процессов. Эти методы позволяют определить кинетические коэффициенты непосредственно из обработки полученных экспериментально концентрационных и температурных полей, исключая лабораторные исследования материала, что приводит к сокращению времени и уменьшению погрешности эксперимента. На базе методов разработаны программные комплексы по обработке экспериментальных данных на персональных ЭВМ.

Экспериментальные исследования, представленные в работе, были направлены на изучение тепло- массообменных характеристик процессов, которые происходят в аппаратах секционного типа. Были созданы лабораторные установки по исследованию влияния температуры на диффузионные свойства свекловичной стружки, а также по определению теплофизических характеристик свекловичной тка-

ни. Исследования проводили на лабораторных установках, позволяющих моделировать тепло-массообменные процессы как на одной ступени, так и в целом в секционном аппарате.

На базе полученных экспериментальных данных и результатов математического моделирования тепло-массообменных процессов, а также необходимых конструктивных расчетов был разработан ротационный подогреватель свекловичной стружки секционного типа. Аппарат представляет собой конструкцию, состоящую из 10 секций и позволяющей проводить предварительную тепловую обработку свекловичной стружки подогретым диффузионным соком за время, равное 600-720 с.

Разработана технологическая схема использования ротационного подогревателя свекловичной стружки в составе экстракционной установки на базе колонного диффузионного аппарата КДА-30. Проведены промышленные испытания подогревателя в производственных условиях на ОАО "Саливонковский сахарный завод".

Результаты испытаний позволяют сделать вывод об интенсификации предварительной тепловой обработки, что выражается в сокращении времени процесса, уменьшении количества подогретого диффузионного сока, получении соков на производство с низкой температурой.

Ключевые слова: тепловая обработка, экстрагирование, ротационный подогреватель, свекловичная стружка, сахароза.