автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.05, диссертация на тему:Повышение эффективности сахарного производства путем прогнозирования технологических показателей переработки свеклы и усовершенствование технологии ее хранения

УкраТнський державний ужверситет харчових технолопй

МГЛЬКЕВИЧ ВОЛОДИМИР МИХАЙЛОВИЧ

ПЩВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1ЦУКРОВОГО ВИРОБНИЦТВА ШЛЯХОМ ПРОГНОЗУВАННЯ ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ПОКАЗНИК1В ПЕРЕРОБКИ БУРЯК1В ТА ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГИ ÏX ЗБЕР1ГАННЯ

УДК 664.1.012

05.18.05 - Технология цукристих pe^

АВТО Р Е Ф Е PAT

дисертацм на здобуття наукового ступеня кандидата техннних наук

КйТв - 2000

Дисертац1€ю е рукопис.

Робота виконана в УкраТнському науково-дослщному ¡нституп цукровоТ промисловосп ММстерства агропромисловоТ' полггики УкраТни та на Лучанському цукровому заводк

Науковий кершник

Оф!ц1йн1 опоненти

доктор технмних наук, старший науковий спшроб1тник Чернявська Людмила 1вашвна - УкраТнський науково-дослщний ¡нститут цукровоТ промисловосп, завщувач. вщдтом сировини, контролю та облку виробництва

доктор техн1чних наук, професор Лшец Антон Адамович - УкраТнський державний университет харчових технолопи, професор кафедри технологи цукристих речовин

кандидат техьмчних наук, старший науковий сгивро&тник Михайлик В'ячеслав Аврамович -1нститут техн1чноТ тепло-ф1зики АН УкраТни, провщний науковий спшробгсник вщдшу дискретно-¡мпульсного введения енергп в дисперсм середовища

Провщна установа 1нститут гндвищення квалф'кацп I перепщготовки кер!вних прац1вниюв \ слец1ал1спв харчовоТ та переробноТ' промисловосп Мастерства

агропромисловоТ пол1Тики УкраТни, м. КиТв, кафедра технологи цукристих речовин

Захист вщбудеться "2-1 " червня 2000 р. о 14°° годны на засщани спец1ал1зованоТ' вченоТ ради Д.26.058.04 УкраТнського державного ун1верситету харчових технолопй, аудитор1я А-311 . за адресою 01033, м. КиТв, вул. Володимирська, 68.

3 дисертацюю можна ознайомитися в б1блютец1 УкраТнського державного ун1верситету харчових технолопй за адресою:

01033, м. КиТв, вул. Володимирська, 68.

Автореферат розюлано" УР " травня 2000 р.

Вчений секретар спец1ал1зованоТ__. .

вченоТ ради, к.т.н., с.н.с. ¿-Федоренченко Л.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

________Актуальн1сть роботи. Розроблення методш прогнозування

технолопчних показниш переробки буряюв та вдосконалення технологи Ух збер1гання з метою пщвищення ефективносгп Тх переробки - актуальне завдання, що мае велике значения в ринкових умовах роботи пщприемств галузк

Анал13 роботи цукрових завод1в Укра(ни за останы роки показуе, що сумары втрати цукрози при прийманж, збер1ганж та переробф становлять 2,18 % до маси бурякш, або 13,24 % до маси прийнятоТ цукрози; з них втрати при' збер1ганж та внутршньо-заводському транспортуванж вщповщно 1,23% та 7,45%, а при переробц1 - 0,95 % та 5,79 %.

Вмют цукрози в меляа в цтому по галуз1 склав 2,27 % до маси перероблених буряш, в той час, як на заводах лередових бурякопереробних краш ЗахщноТ Свропи цей показник знаходиться на р!вн11.3...1.5 %.

Показник одержання цукрози по вщношенню до цукрози в сировин'|, ' яка надмшла вщ буряковиробниюв, (коефщюнт виробництва) склав 73,45 %, а по вщношенню до цукрози в буряках, яю надмшли на переробку (коефщгёнт заводу), - 79,4 %. Велика ршиця л/пж коефщюнтом виробництва та коефщентом заводу свщчить про значж втрати при збер|'ганж та внутршньозаводському транспортуванж. Зменшення цих втрат, а також втрат у виробництв1 е значним резервом для покращення роботи бурякоцукрового комплексу Украши.

Мета та завдання досл»джень. Метою робот и е розроблення методщ прогнозування технолопчних показниюв переробки буряюв та вдосконалення технологи IX збер1гання.

У зв'язку з цим потрЮно було виршувати так» завдання:

- дослщити особливосп технолопчноТ якосл цукрових буряюв Центральних райожв УкраТни;

- вибрати критери, розробити методи прогнозування та здЮснити прогнозування оси овних технолопчних показниш переробки буряюв за даними Тх Очного складу;

- дослщити та розробити технолопю збер1гання цукрових буряюв з використанням бюцидних препарат;

- вдосконалити технолопчний процес екстракцн цукрози;

- вдосконалити технолопчний процес уварювання утфелш; Зв'язок роботи з науковими програмами планами, темами. Тематика досл/'джень входила до планов науково-дослщних роба УкрНДИДП на 1998- 2000 роки. Роботи, пов'язаж з вдосконаленням технологи збер1гання цукрових буряюв, виконувались вщповщно з Державною национальною науково-техжчною програмою 3.9

"Технологи та устаткування для. збер'1гання альськогосподарськоТ продукцн1', шифр роботи 03.09./02100 згщн.о з координацшним планом МЫютерства УкраТни у справа* науки \ технолопй на 19982000 рр, . ; -

Наукова новизна. Вперше дослщжено вплив нового бюцидного препарату корцид на патогенну м1крофлору цукрових буряюв, здшснено виб/р оптимально/ концентрацн препарату та розроблено технолопчний регламент збер1гання цукрових буряюв з його використанням.

Розроблено та випробувано методику оцЫки ефективносп впливу бюцидних препаратт на фтофлору кагатноТ.гнил!..

Розроблено методику визначення середньодобових втрат цукрози при збер1ганн! цукрових буряюв з використанням-показниш юлькосл коренеплод1в ¡з значними. механмними ушкодженнями та температури збергання в кагатах.

Визначено величину втрат м'якот) буряковоТ тканини :в процей екстракци цукрози залежно вщ якостч бурякш. •

Визначено зм1ну чистоти бурякового соку залежно вщ вихщно! якост1 буряюв та тривалост'| Тх збер!гання.

Розроблено споаб пщ готовки жомопреровоГ води дефекосатурацюю.

. Практичне значения одержаних результате: вперше здмснене експериментальне впровадження комп'ютерноТ програми прогнозування основних технолопчних показникю цукрових буряюв протягом сезону при прийманы, здач1 на переробку та переробц1 сировини в умовах Лучанського цукрового заводу; .

вперше здшснено впровадження технолопчного регламенту збер1гання цукрових буряюв з використанням бЬцидного препарату корцид;

впроваджено вдосконалену технолопчну схему очистки жомопресовоТ води на Лучанському цукровому завод¡.

Економ1чний ефект вщ впровадження наукових розробок складае 162,8 тис. гривень.

Апробац'ш результат^ роботи. Основж положения дисертац1йно1' роботи докладались I були схвален! на заеданиях НауковоТ ради УкрНДЩП в 1998 - 2000 роках, на 6-й -МЬкнароднм науково-техн1чн1'й конференци "Проблеми та перспективи створення I впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технолопй, обладнання в галузях харчово!' та переробноТ промисловостГ, на семмарах фа»вц1в галузк

Вфогщжсть отриманих результате, наукових положень, висновюв та рекомендацм забезпечено використанням сучасних

метод'т досл'щжень та вимфювальних прилад'|в, статистичних

метод1в—оброблення-------експериментальних даних, засоб!в

обчислювальноТ техники, пщтверджуеться адекватнютю результата лабораторних, дослщно-промислових та виробничих дослщжень, розробленого технолопчного регламенту та технолопчноУ схеми.

Особистий внесок здобувача полягае в проведены! теоретичних та експериментальних дослщжень на вах этапах роботи, складанж методики дослщжень, оргажзацп та учасл у заводських випробуваннях комп'ютерно)' програми прогнозування основних технолопчних показниюв цукрових буряюв, у впроваджеж удосконаленоТ технолопчноТ схеми очистки жомопресово! води, у випробуванж та впровадженж нового технолопчного регламенту збер^ання цукрових буряшв, узагальненж та публшаци отриманих результате, складанж висновюв та рекомендацш промисловосл.

Публ1кацГ|". За матер1алами дисертацмно!' роботи опублжовано 4 стапч у наукових журналах, 2 тези доповщей на науковш конференци, отримано 2 позитивних ршення про видачу патекпв УкраУни.

Структура I обсяг дисертацГг Дисертацмна робота складаеться з вступу, шести роздмв, висновюв, списку використаних л1тературних джерел та додатав. Робота викладена на 130 сторшках основного тексту, мютить 17 рисунюв \ 36 таблиць. Список використаних л1тературних джерел мютить 136 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

У встут та першому роздт обгрунтована актуальнють теми дисертацмноТ роботи, визначеж мета та завдання дослщжень.

Наведено основж технолопчж показники роботи цукрових завод1в УкраУни за останне десятиржя, зроблено Тх анал1з, показано вплив якосл сировини та умов и переробки на ефективжсть цукрового виробництва.

Роздт 2 присвячений об'ектам дослщження, методам анал1зу цукрових буряюв, визначення Тх хЫчного складу, технолопчних показниюв, результат^ Тх переробки.

Третш роздт присвячено дослщженню технолопчноТ якосл цукрових буряюв Центрального репону бурякостння УкраТни та розробц1 математичних моделей прогнозування технолопчних показниюв Ух переробки.

Середы даж аналЫв при переробленж на установи "завод на столГ' семи проб цукрових буряюв станом на 20.08.1998-1999 рр. наведено в табл.1.

-ч

Таблиця 1 - Хмко-технолопчни показники

Показано, що коре-неплоди на даний перюд вегетацп характеризува-лися невисоким вмютом цукрози (15,4%), а також неоптимальним и спювщ-ношенням з загальними нецукрами в сухих речо-винах (70 % цукрози та 30% загальних нецукр1в).

За юымчним складом буряки мали середжй вмют кондуктометричноТ золи та основних нецукр1в - мелясоутворювач1в К", Ыа\ а-амшного азоту. Пор1внюючи показники пе-рероблених проб цукро-вих буряюв, можна вдзначити, що цукрис-тють знаходилася в межах 14,8... 16,0%, вмют

кал1ю~3144...5,36ммоль/100 г буряюв, натр1ю - 0,86... 1,64 ммоль/100 г буряюв, а-ам|'нного азоту - 0,88...3,59 ммоль/100 г буряюв, а чистота бурякового соку - 86,8...87,7 %. Установлено, що кращою натуральною лужнютю соку I сатурацп (0,016... 0,035 % СаО) видтялися цукров1 буряки урожаю 1998 року. В 1999 роц|, внаслщок вирощування буряюв у складних агрометеоролоп'чних умовах (сухе жарке лто) вона була вщ'емною (-0,005...-0,012), що призвело до вищого вмюту солей Са в соц|' II сатурацп. Чистота соку II сатурацм складала 91,48% \ змжювалась за пробами в межах 91,3...92,03 %. Менший вмют цукрози в меляа спостер/'гався в буряках урожаю 1998 року - 1,86...1,93%, проти 1,87...2,18 в 1999 роцк Визначено, що за технолопчною здатнютю до перероблення цукров1 буряки Центрального репону 1998-1999 рр. станом на 20.08 вщносились до категорп середньоУ якосп (чистота очищеного соку 91,5...88,7 %, МБ-фактор,- 31...40). На перюд масового збирання 20.09.1998 року цукров1 буряки характеризувалися кращим стввщношенням цукрози (71,1 % до СР) та загальних нецукр1в (28,9%), жж на 20.08. Цукрисп'сть коренеплод'т дослщжуваних проб знаходилася в межах

цукрових буряюв станом на 20.08 (1998-1999 рр.)

Найменування показникш Величина показника

Бурякй:

вм1ст сухих речовин, % 22,0

ВМ1СТ цукрози, % 15,4

вм1ст кондуктометричноТ золи, % 0,53

вм!ст кал1ю, ммоль/100 г буряюв 4,87

вм1ст натр)го, ммоль/100 г буряюв 1,20

ВМ1СТ а-Ы , ммоль/100 г буряюв 3,18

Чистота бурякового соку, % 87,28

Дифуз!йний С1к:

чистота, % 88,15

ефект очистки, % 13,0

С1к 1 сатурацн:

натуральна лужжсть, % СаО 0,007

швидюсть осадження осаду, см/хв 2,92

об'ем осаду, % (N/25) 26,2

Сш II сатурацп:

чистота,% 91,48

вмют солей Са, % СаО 0,011

кольоров1сть, од.опт. густини 392

Вмют цукр/ в меляс!, % до м. б. 1,95

Вихщ цукрози, % 11,60

Коефщгёнт заводу,% 75,3

Еф. очистки на дефекосатурацй, % 26,5

МБ-фактор 34

17,0... 17,4% (табл.2). Чистота бурякового соку та вихщ цукрози

—збтьшилися,- в1дповщногна-1% та-2;32 %, пор1вняно з даними на---------

20.08. Таким чином, за технолопчною здатнгстю до перероблення цукров1 буряки на перюд масового збирання вщносилися до категорм "хорошГ (чистота очищеного соку вище 91,6%, МБ-фактор менше 30).

Таблиця 2 - Х1м1ко-технолопчн1 показники

Математична обробка баготор1чних даних дослщ-жень х1м!'чного складу буряюв та продуюпв Тх переробки дала можливють установити кореляцмж залежносп м1ж вмютом нецукр1в та техно-лопчними локазниками.

На вихщ цукру найбтьше впливае цукристють буряюв (г = 0,91 для свЬкоз!браних та г = 0,37 для буряюв гмсля збер1гання);

цукристють буряюв тюно корелюе з вмютом кал1'ю та натр/ю (г > 0,5); чистота сиропу - з вмютом зольних елемент!в (г = -0,72) та а-

амЫного азоту (г = -0,83); редукуючих речовин (г = -0,76) та кислотних радикалш (г = -0,77).

Грунтуючись на одержаних регреайних залежностях були розроблеы математичн1 модел1 з метою прогнозування технолопчних показниюв переробки буряюв за даними Тх х1м|'чного складу. Алгоритми розрахунюв наведено нижче.

Розрахунковий вих/'д цукрози ¡з прийнятих буряюв;

В = Цк-Цки- П, % до маси буряюв, (1)

де Цк - цукристють буряюв, % до Тх маси;

Цкм - вмют цукрози в меляа, % до маси буряюв.

П - втрати цукрози, вщповщно приймають для буряюв, що поступають вщ виробниюв безпосередньо в бурячню, П = 1,11, при короткостроковому збер1ганн1 буряюв П=1,45, при довогостроковому збер1ганж буряюв П = 2,1.

Коефщент виробництва: Квир = ВгЮ0/Цк, % (2)

де Вт - розрахунковий вихщ цукрози, % до маси буряюв; Цк -цукристють буряюв, % до Тх маси.

Коефщент заводу: К3 = В2-100/Цкстр, % (3)

цукрових буряюв станом на 20.09.1998 р.

Найменування показниюв Величина показника

Буряки: вмют сухих речовин, % 24,2

ВМ1СТ цукрози, % 17,2

вмют редукуючих речовин, % 0,11

вмют золи кондуктометричноУ, % 0,54

вм1ст кал1ю, ммоль/100 г буряюв 4,83

вм1ст натр1ю, ммоль/100 г буряюв 1,13

вм1ст а-И ммоль/100 г буряюв 3,57

Чистота: бурякового соку, % 88,30

очищ. (за П.М. Стшим) соку, % 91,7

Вм1ст цукрози в меляа, % до м. б. 2,07

Вихщ цукрози, % 13,92

Коефщгёнт заводу, % 80,9

МБ-фактор 29,7

б

%.С. (сир.) = 95,105 - ^^ - ^^ - 1'''' '„ц ~ " Л И (6)

де Вг - розрахунковий вихщ цукрози ¡з буряюв, як! надмшли на переробку, % до Ух маси ; Цкстр - цукристють стружки, % до ТТ маси.

Вм/ст цукрози в мепяа, % до маси бурят: Цкм = 0,0498 х К +" 0,0878 х Л/а + 0,2345 х а-Л/ + 1,407 (4) де К, N. а-М - вмгст кал1ю, натр1ю, а-М, ммоль на 100 г буряюв.

Чистота бурякового соку:

Чбс =91,ЯЗ-1^--6-^-11'14^ (5)

' цк Цк Цк

де К, N. а-М - вмют кал1ю, натр1ю, а-М, ммоль на 100 г буряюв; Цк - цукристють буряюв, % до Тх маси.

Чистота очищеного соку (сиропу):

4,543 • К 3,1 • Ыа 17,7-(а-И)

Цк Цк Цк

де К, N. а-М - вмют кал1ю, натр1ю, а-М, ммоль на 100 г цукрози . буряюв; Цк - цукристють буряюв, % до Тх маси.

Грунтуючись на алгоритмах модели була зроблена комп'ютерна програма розрахунюв.

В четвертому роздм наведено результати прогнозування технолоп'чних показниюв переробки буряюв з використанням комп'ютерноТ програми.

В 1999 роц1 протягом цтого сезону було здгёснене експериментальне впровадження математичноТ модели алгоритма розрахунюв у вигляд1 комп'ютерноТ програми у виробничих умовах Лучанського цукрового заводу. Комп'ютерна обробка результата анал1'31в, одержаних при прийманж, здаванж на переробку та переробц1 здшснювалась за повною програмою: прогнозувались технолопчж показники якостч соку, сиропу, меляси; вихщ цукрози в процентах та тоннах з гектара, коефщент виробництва та заводу, витрати сировини на одержання 1 т цукру.

Результати розрахунюв у вигляд| протокол1в надавались вщповщним службам - сировинжй та технологией.

В табл. 3 представлен! середж результати визначень показниюв якосл буряюв, Тх жмнного складу та прогнозоваж технолопчж' показники Тх переробки за виробнич1 сезони 1998 та 1999 роюв.

Було установлено, що середня забрудненють становить 13,4 %; цукристють - 16,89%; вмют основних мелясоутворюючих компоненте в буряках - кал'ио - 4,36, натр'ио - 1,05, а-амЫного азоту - 3,93 ммоль на 100 г буряюв; вихщ цукрози, % до маси буряюв - 13,51%; вихщ цукрози з 1 га поавщ -2,52 т/га; витрати сировини на одержання 1 т цукру - 7,43 тонн; коефМент виробництва скпав 79,02%; коефМент заводу - 81,32%; чистота бурякового соку - 85,53%; чистота

г

очищеного соку - 89,63%; чистота нормально'! меляси - 57,66%; чистота заводсько'Г меляси - 58,76; вмют цукрози в меляа - 2,08%.-----------------

Таблица 3 - Показники х^чного складу цукрових буряюв

та прогнозован1 величини Ух переробки

Величина показника

Показник ммма- макси- середня

льна мальна

Забрудненють буряюв, % 7,4 24.7 13,45

Цукриспсть буряюв, % 16,13 17,27 16,89

Вм1ст в буряках, ммоль/100 г буряюв:

кал1ю 3,0 5,59 4,36

натр1ю 0,67 2,34 1,05

а-ам1нного азоту 2,25 5,28 3,93

Чистота бурякового соку, % 85,23 88,21 85,53

Чистота очищеного соку, % 88,02 91,63 89,63

Чистота нормально'! меляси, % 57,10 58,44 57,66

Чистота заводськоТ меляси, % 58,20 59,87 58,76

Коефщюнт лужност!, % 0,97 2,13 1,45

Вм1ст цукрози в меляа, % до м.б. 1,57 2,58 2,08

Вихщ цукрози з буряюв, % до м.б. 12.72 14,14 13,51

Вихщ цукрози з 1 га, т/га 0,64 5,61 2,52 I

Витрати буряюв на 1 т цукру, т 7,08 7,81 7,43

КоефУент виробництва, % 77,12 83,17 79,02

Коефщюнт заводу, % 78,31 84,42 81,32

Прогнозоваы величини мають високу сходимють з фактично одержаними результатами (табл. 4). В 1999 роц1 р|эниця м1ж прогнозованим виходом цукру та фактичним становить +0,1% (абс.), вмютом цукрози в меляа складае -0,1% (абс.), р1зниця м|'ж прогнозованим та фактичним коефрентом виробництва складае +0,745% (абс.), коефМентом заводу складае +0,62% (абс.)

Р1зниця м1ж прогнозованою чистотою бурякового соку та фактичною складала вщ +0,2 до +0,45% (абс.), очищеного соку - вщ 0,36 до -0,8 (абс.), нормально!" меляси - вщ +0,18 до -0,1 % (абс.), заводськоТ меляси - вщ +0,23 до +0,36 (абс.).

В результат дослщного випробування та експериментального впровадження установлено, що математична модель, алгоритма розрахунюв та комп'ютерна програма дають можливють за хшчним складом буряюв обчислити ва основы технолопчж показники Тх переробки.

Комп'ютерна програма дае можливють розробити та впровадити систему оплати буряюв за юнцевим результатом - виходом цукрози \ використовувати коефщ1енти стимулювання вирощування буряюв окремими господарствами з полтшеною технолопчною якютю.

Таблиця 4 - Фактичн! та прогнозован! технолопчн1 показники _ переробки цукрових буряюв, 1999 р.__

Показники Цукри спсть буряюв, % Чистота, % Вмет цукро-' зи в меляа, Вихщ цукру Коеф. виробництва, % Коеф заводу. %

союв меляси

бурякового очищеного нормаль НОУ завод СЬКО!

% до маси бур.

за результатами сезону 16,9 84,7 89,4 57,5 58,5 2,3 13,07 77,47 80,04

при прийманш 16,9 85,15 89,04 57,68 58,78 2,20 13,20 78,23 80,94

при здач1 з кагалв в переробку 16,8 85,19 88,96 57,76 58,86 2,19 13,17 78,27 80,49

при переробф в завод! - 16,3 84,90 88,60 58,40 59,50 2,22 13,12 77,77 80,38

Програма дозволяе пор1внювати показники рюних господарств, а також рЬних буряковиробниюв в розрЫ окремого господарства.

Показники якосгп сировини, зокрема, вмюту лужних елеменш, небткових форм азоту, коефщент лужносп, а також прогнозован1 показники чистоти бурякового 1 очищеного союв, меляси, дають можливгсть встановлювати оптимальний технолопчний режим з тим, щоб одержат цукор вщповщно до вимог Державного стандарту.

Чистоту фактично отриманоТ заводськоУ меляси поршнюють з прогнозованою величиною, визначеною за вмютом суми нецукр1в буряюв, та приймають заходи вщносно П зниження, що дае можливють пщвищити вихщ кристального цукру.

Прогнозування на етапах приймання, передач! в переробку та при переробц1 дае можливють оцжювати величину втрат цукрози за коефщ1ентом виробництва та коефрентом заводу 1 пор1внювати з фактично одержанимии величинами для прийняття заход1в що до Ух зниження. ■

П'ятиО роздт присвячений дослщженням та розробц1 технологи збер1гання цукрових буряюв з використанням бюлопчно активних препарал'в для зменшення втрат цукрози та полюшення фпчэпатолопчного стану сировини.

Останжм часом арсенал хшчних засоб1в захисту рослин принципово змжився. Замгсть високотоксичних препарате з'явились малотоксичн!', що швидко розкладаються на безпечн!' для людини та тварин сполуки, вдосконалюються форми та методи Ух використання.

Для дослщжень був вибраний бюцидний препарат нового поколмня з широким спектром ди. Це препарат корцид, який одержано на основ|' пол1'гексаметиленгуанщину. Препарат вщноситься до групи малотоксичних речовин.

Дослщження впливу препарату корцид на патогенну —мтрофлору цукрових буряюв проводили на чистих культурах гриб!В Botrytis cinerea, Fusarium oxysporum, Phoma betae - збудниюв кагатно'Т гнил! коренеплодщ цукрових буряюв. Гриби культивували на твердому живильному субстрал - буряковому arapi у чашках Петр1 Розчин препарату вносили у живильний субстрат, та розливали у чашки Петр]. У центр! чашки вм!щували вир1зку чистоТ культури мщел!ю гриба диметром 4 мм, умовно прийняту за одну коложю. Ефективнють препарату визначали за ¡нтенсивнютю росту гриба, вим1рюючи середнм д1аметр колонн. Було установлено, що корцид забезпечуе повне гальмування розвитку гриб|в у концентрац1ях 0,05... 0,1 %.

Bn6ip оптимально)' концентрацм та витрат препарату для практичного використання здшснювали методом аткових проб в дослщно-промислових умовах цукрового заводу.

Оц!нка технолопчноТ якосл цукрових буряюв пюля 10 та 36 д|б збер(гання показала, що найкращ! результати одержан! при доз! оброблення коренеплод!в 2 дм3 робочого розчину з концентрац1ею 0,15% fliK)4o'i речовини на 1 т коренеплод!в.

Був розроблений "Технолоп'чний регламент процесу збер1гання коренеплод1в цукрових буряк!в ¡з застосуванням корциду". Регламентом передбачена об'емна обробка поверхн1 коренеплод!в цукрових буряюв 0,15% розчином препарату при укладанж Т'х в кагати за допомогою розробленоТ нами установки, що монтуеться на кагатоукладачК

Техн1чна продуктивнють установки - 120 тонн буряюв за годину, ступЫь обробки коренеплодт препаратом - 70 %.

В 1998 та 1999 рр. на Лучанському цукровому завод! були проведен! випробування технологи збер!гання цукрових буряюв з використанням корциду. Укладка дослщних та контрольних кагалв здтснювалась одночасно. бмюсть дослщних кагалв становила 546 т в 1998 роц! та 1017 т в 1999 роць Результати х!м!ко-фпчэпатолопчного обстеження цукрових буряюв П1сля збер1гання наведено в таблиц! 5 та на рис. 1.

Установлено, що обробка цукрових буряюв препаратом корцид, завдяки його антиселтичнш дм, позитивно впливае на лежкоздатжсть та збереження технолопчноТ якосл сировини при 36epiraHHi та призводить до зменшення втрат i п'щвищення виходу цукрози. Пор!вняно з контролем вщзначено зменшення юлькосл коренеплод!в покритих плюнявою на 29...52%, загнилих на 64...74%, гнило!" маси на 70...94%, середньодобов! втрати цукрози при збер'|ганж нижч! на 29...37%. Грунтуючись на одержаних даних, зроблено розрахунок економмноТ ефективносл застосування препарату, за яким

(О

Таблиця 5 - Х1м1ко-ф1топатолопчн1 показники цукрових буряюв ____ п|сля р1зних терммв збер1гання ___

ТермЫ збе-р!га-ння, Д|б Середньо-добов1 втрати цукрози, % до маси буряюв Кшьюсть коренеплодщ Гнила маса, % до маси буряюв

Вар1анти досладв Рк проро-слих,, % до маси буряюв покритих плюня-вою, % до маси буряюв загни-лих, % ДО маси буряюв

1. Короткострокове з6ер1гання

оброблен! вручну 1998 9 0,015 30,6 22,4 0 0

контроль 1998 9 0,021 44,8 79,6 0 0

оброблен! мех. сп. 1998 9 0,017 15,1 34,0 0 0

контроль 1998 9 0,025 36,2 53 9,7 0,1

2. Середньострокове збер|'гання

оброблен! мех. сп. 1998 19 0,013 11,7 13,0 0,36 0,1

контроль 1998 18 0,019 " 28,1 20,0 3,52 0,4

оброблен! вручну 1999 18 0,012 18,3 33,4 0,40 0,005

контроль 1999 18 0,018 40,0 47,3 1,56 0,09

обробленI мех. сп. 1999 18 0,011 19,0 21,9 - 0

контроль 1999 18 0,016 21,4 44,9 13,4 0034

3. Довгострокове збер1гання

оброблен! вручну 1998 33 0,010 94,0 46,6 18,4 0,2

контроль , 1998 33 0,016 72,0 68,9 22,2 0,48

оброблеы мех.сп. 1998 33 0,012 60,3 55,5 44,2 0,62

контроль 1998 33 0,018 60,7 56,0 50,6 1,51

додатковий вироб'иок цукру на завод1 складе 21,5 т, р1чний економнний ефект - 31755 грн., або - 111 грн на 100 т буряюв. Досл1дно-промислов1 випробування технологи показали перспективнють П використання для обробки коренеплодш цукрових буряюв перед закпаданням Тх на збергання.

Шостий розд'т присвячений використанню результата прогнозування технолопчних показниюв для пщвищення ефективносп' переробки сировини.

За результатами прогнозування для буряюв урожаю 1998 11999 року, взв'язку з попршеним хшчним складом," чистота бурякового соку становила, в середньому 85,15% (м1жмальне значения 83,3%), очищеного соку - 89,04% (мМмальне значения 86,89%), потр1бно особливу увагу звернути на вщд'ш екстракцп та кристал|заци.

У пЮроздт/' 6.1 представлен! результат« дослщжень впливу якостч буряюв на яюсть одержуваного дифузмного соку.

о. >>

ю

о га

О

0,7 о.б Н

0,5

5 О.4 "

о

о.

0,3 -

0,2

5 I-(0

I" 0'1

ш

с 2 го со

О -1

О

0,2

0,4

« 0,6 и

Гв

2 0,8

л

с;

1 1 1,2 1,4 1,6

Довгострокове збер'|гання (33 доби)

Середньострокове

збер1гання (19 д¡6)

Короткострокове эбертання (9 дтб)

ручна механ1эована

обробка

мехажэована

обробка

ручна мехашэована

обробка

ручна

механ!30вана

мехажэована

ручна

мехашэована

"в сгт

ш

•."¡л.-.

Ж2К

| | - оброблеи Корцвдом I'' - контроль (без обробки)

Рис. 1 Втрати цукрози та юлькють гнилоТ маси при

збер1ганы оброблених корцидом та необроблених коренеплод1в

Попршення якосп штинного соку буряюв пщ час Тх збер1гання проходить при деструктивних зыинах водорозчинноТ частини м'якот; тканини буряюв. Таю деструктива явища виражаються в змУ структури, що провокуе подальший розкпад близько 10% м'яютп вщ початкового вмюту м'якот1 в св1жих буряках. Розклад м'якот! тканини буряковоТ' стружки в процеа екстрагування зумовлюе попршення.

м

Була розроблена та впроваджена для очистки жомопресовоТ води техолопчна схема (рис. 2), елементи якоТ захищеж патентом УкраТни. За схемою жомопресова вода шсля пульпоуловлювач1в попередньо охолоджуеться до 48°С, a noTiM в сумгсному дефекосатуратор1 обробляеться вапняним молоком в кшькосп до 0,30% СаО та вуглекислим газом до величини рН 9,8... 10,8. Оброблена вода пщ1гршаеться до 80...85°С в трубчатому niflirpiBHHKy та вщстоюеться у вщстмнику. Згущений у вщспйнику осад видаляеться з нього в канаву вод 3-Т категорп. Чиста прозора вода шсля вщспйника сульфауеться до величини рН 6,7...6,2 та подаеться в дифузмну колону для проведения процесу екстрагування.

Як показали проведен! дослщження, така схема очистки жомопресовоТ води дозволяв ловнютю очистити П при переробц1 буряюв попршено'Т технолопчноТ якосл.

Використання в дифузмному npoqeci жомопресовоТ води теля вапняно-вуглекислотноТ очистки дозволяв знизити втрати цукрози в меляа на 0,05% до маси буряюв. В сезон 1999 року схема була впроваджена на Лучанському цукровому заводг Економ1чний ефект вщ впровадження uie'i схеми складае 25,3 тис. грн.

ПЮрозд'т 6.2 присвячений дослщженням по вдосконаленню процесу кристал1зацн.

Вдосконалення технологи уварювання утфелю е важливим резервом пщвищення ефективност1 цукрового виробництва, так як кристал1зацмне вщдтення споживае бтьш половини ycie'i теплово'Т енергм, яка витрачаеться на завод:' на технолопчж потреби.

На Лучанському цукровому завод1 впроваджена технолопчна схема з уварюванням утфелю III на кристал1чн!й основ1 утфелю II, використовуючи при цьому лише ¡снуюче обладнання.

Така схема кристал1зацГТ призначена для полтшення кристалоструктури утфелю III внаслщок пщвищення середнього розм1ру та piBHOMipHOCTi кристалш, покращання умов його центрифугування, пщвищення якосп жовтого цукру. При такому метод1 роботи уварювання утфелю III ведеться на готових кристалах (кристалмжй основ!), та заводиться лише до нарощування Т'х за рахунок вилучення цукрози ¡з вщтоку утфелю II з низькою чистотою. Тому утфель II повинен варитись з др1бними кристалами розм1ром не бтьше 3 мм. Перетягуванню пщлягае утфель II у стаж, коли вакуум-аппарат вже наповнений утфелем, але ще не проведено остаточне згущення його перед вивантаженням.

Пщ flieto розрщження утфель перетжае по комужкацн перетягування в вакуум-аппарат III кристал)'зацн. Коли р|'вень утфелю в ньому пщжметься вище верхнього обрюу парово'Т камери, закриваеться засувка на комунЫаци перетягування на вакуум-

Рис 2 Схема очистки жомопресовоТ води 1,6- трубчатий теплообменник; 2 - дефекатор; 3 - сатуратор; 4 - дозатор вапняного молока: 5 - контрольний ящик; 7 - В1дст!йник; 8 - сульфтатор; 9 - технолопчн! пососи; 10 - циркуляцмний насос

I-Ч

anapaTi II кристал1заци, утфель III уварюеться до готовности на вщтоц1 утфелю II. Чистоту утфелю III кристалйаци пщтримували постмною в межах 76...77 % шляхом змши юлькостч кристалЫно'Г основи.

Використання такоУ схеми дало можливють пщвищити виробничу потужнють кристал1зац)йного вщдшення на 11,5%. зменшити кольоровють цукру на 11,1 од. оптичноТ густини (одиниць ICUMSA), зменшити вмют цукрози в меляа на 0,25% та чистоту меляси на 1,3 %.

ЗАГАЛЬШ ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦН

1. В результат дослщжень особливостей технолопчно) якост цукрових буряюв Центрально'! зони бурякостння Укражи установлено, що за технолопчною здатнютю до переробки на 20.08 цукров1 буряки вщносяться до категори "середньо'1 якост1", для яких чистота очищеного соку становить 91,6-88,7 %, а МБ-фактор 31-40 одиниць. За х1ммним складом вони характеризуються середшм вмютом кондуктометричноТ золи - 0,6% до маси буряюв, а-амшного азоту - 2,5-3,5 ммоль на 100 г буряюв. На перюд збирання 20.09 цукров! буряки вщносяться до категори "xopoiui" (чистота очищеного соку понад 91,6 %, МБ-фактор менше 30 од.) Вихщ цукрози з такоТ сировини знаходиться в межах 13,01 - 13,56 %.

2. На основ! дослщжень фактор1в, яю впливають на вихщ цукру, обгрунтовано OCHOBHi критерм оцшки якосп цукрових буряюв: та одержано регрешж залежност1 мЬк вмютом компоненте нецукрового комплексу та технолопчними показниками для св1жоз1браних буряюв та пюля збертання. Установлено, що коефМент кореляци мЬк цукристютю св1жоз1браних буряюв i виходом цукру становить 0,97, пюля збер1гання - 0,87; м1ж чистотою сиропу та вмютом лужних елементш - -0,72, а-ам1нного азоту - -0,83.

3. На основ1 регреайних р'юнянь мЬк технолопчними показниками та показниками xiMi4Horo складу розроблено математичну модель та створено комп'ютерну програму для прогнозування основних технолопчних показнию'в переробки цукрових буряюв.

4. Виробничими випробуваннями доведено, що математична модель з достатньою для практичного використання точнютю дае можливють прогнозувати технолопчж показники переробки буряюв. Р1зниця мЬк прогнозованим виходом цукру та фактичним становить +0,1% (абс.), вмютом цукрози в меляа -0,1% (абс.), коефщюнтом виробництва - +0,745% (абс.), коеф^ентом заводу - +0,62% (абс.). Ркзниця мЫ< прогнозованою чистотою бурякового соку та фактичним

значениям становить +0,33% (абс.), очищеного соку -0,58% (абс.), -------нормально'! меляси +0,14% (абс.)гзаводсько'! меляси~+0,30%~(абс:)".—

5. Результатами експериментального впровадження розробленоТ математично'1 модел! та комп'ютерноТ програми доведено, що вони дозволяють вести оплату буряюв за юнцевим результатом, пор1внювати технолопчж показники переробки буряюв рЬних господарств, стимулювати вирощування буряюв з полтшеною технолопчною яюстю, установлювати технолопчний режим переробки буряюв, що дозволить лщвищити вихщ цукру на 0,05...0,15 % до маси буряюв.

6. На основ! лабораторних дослщжень визначено вплив корциду на основну патогенну м1крофлору цукрових буряюв та вибрано оптимальну концентрацто робочого розчину. Установлено, що в концентраци 0,05% корцид проявляе фунпстатичний ефект, а при 0,1% - фунпцидний до Botrytis cinerea, Fusarium oxysporum та Phoma betae.

7. Розроблено, апробовано у виробничих умовах та затверджено технолопчний регламент процесу збер!гання цукрових буряюв ¡з використанням корциду, який може бути рекоме'ндований для ¡нших заводю .

8. За результатами промислових дослщжень установлено, що при використанж корциду для обробки буряюв в перюд збергання, порюняно з контролем, вщзначено зменшення ю'лькосл коренеплодщ покритих плюнявою на 29...52%, загнилих на 64...74%, гнилоУ маси на 70...94%, середньодобов1 втрати цукрози нижч!' на 29... 37%.

9. Грунтуючись на даних дослщжень впливу тривалост! збертання на чистоту бурякового соку сировини вересневоТ копки, установлено, що в процес'| промислового збер'|гання проходить значне зниженя чистоти бурякового соку, яке становить 2% (абс.) за два тижж збер1гання.

10. Розроблено та впроваджено на Лучанському цукровому завод! технолопчну схему очистки жомопресовоТ' води дефекосатурац1ею з подальшою сульф'|тац1ею. Використання схеми дало можливють зменшити втрати цукрози на дифузм на 0,03%, пщвищити чистоту дифузмного соку на 0,7% та збтьшити продуктивн'ють дифузмного апарата на 9,7%.

11. Вдосконалено технолопчну схему кристал|'зацн утфелю ¡I! кристал1зацп, впровадження яко)' дало можлив!сть збтьшити продуктивнють кристал1зацмного вщдтення на 11,5%, зменшити вмют цукрози в меляа на 0,25%, кольоровють цукру на 11,1 одиниць оптичноТ густини.

12. Економнна ефективжсть розробок складае 162,8 тис. гривень.

По теи/и дисертаци опублжоваж роботи:

1. Уварювання утфелю на Лучанському цукровому завод|' // Мтькевич В.М., Адаменко Л.Ф., Савич А.Н., Сущенко А.К.- Харчова та переробна промисловють, 1999-№ 5-6-С. 10-12.

2. Мтькевич В.М., Чернявська Л.1., Баранова Г.1., Шелудько В.1. Пщвищення ефективносл збер1гання цукрових буряюв в кагатах при застосуванж бюцидного препарату корцид. // Харчова та переробна промисловють, 2000,- № 2-3,- С. 26-27.

3. Милькевич В.М., Чернявская Л.И. Прогнозирование основных технологических показателей работы сахарного завода по данным химического состава свеклы // Сахар, 2000.- № 1.- С 21-25.

4. Дослщження технолопчноТ якосл цукрових буряюв р1зних репож'в УкраТни та розробка математичних моделей прогнозування основних показниюв Тхпереробки //Мтькевич В.М., Штангеев В.О., Чернявська Л.1., Томтенко О.Г .- Цукор УкраТни, 2000,- № 1.- С.28-30.

5. Мтькевич В.М., Чернявська Л.1. Випробування технологи короткострокового та тривалого збер|'гання коренеплод'т цукрових буряюв ¡з застосуванням бюцидного препарату / Тези доповщ1 на 6-й М1жнароджй науково-техжчжй конференцн "Проблеми та перспективи створення I впровадження нових ресурса- та енергоощадних технолопй, обладнання в галузях харчовоТ I переробноТ' промисловосп".

6. Мтькевич В.М., Чернявська Л.1. Технолопчна яюсть цукрових буряюв зони бурякоаяння Лучанського цукрового заводу // Тези допов1'д1 на 6-й МЬкнароджи науково-техжчжй конференцн "Проблеми та перспективи створення \ впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технолопй, обладнання в галузях харчовоТ I переробно)' промисловостГ

Кр1м того одержан! позитивж ршення на отримання патенлв УкраТни

1. Споаб обробки жомопресовоТ' води (Мтькевич В.М., Осадчий Л.М., та ¡нил.) Заявка на патент УкраТни № 98126655/6592 вщ 16.12.1998 р., позитивне ршення в!д 07.06.99 р.

2. Споаб визначення середньодобових втрат цукрози при збер1ганж буряюв в кагатах (Штангеев В.О., Заець В.А., Мтькевич В.М. та /нш1) Заявка на патент УкраТни № 98126911/6711 вщ 28.12.1998 р., позитивне ршення вщ 14.07.99 р.

АНОТАЦ1Я

М'тькевич В.М. ГЕдвищення ефективносп цукрового виробництва шляхом прогнозування технолопчних показниюв переробки буряюв та вдосконалення технологиТх збер1гання - Рукопис.

Дисертац1Я на здобуття наукового ступеня кандидата технчних наук за спец1альн'1стго 05.18.05 - Технолопя цукристих речовин- УкраУнський державний ун1верситет харчовихтехнолопй, КиУв, 2000.

Дисертац^ю присвячено питаниям прогнозування технолопчних показниюв переробки буряюв та удосконалення технолог» Ух збер1гання буряюэ з метою пщвищення ефективносп Т'х переробки.

Дослужен! особливосп технолопчноУ якосп сировини центрально!' зони бурякоаяння Укра'(ни.

Визначено критери оц|'нки якосп сировини, розроблено математичну модель та комп'ютерну програму, на основ! яких зд(йснене прогнозування основних технолопчний показниюв цукрових буряюв за даними Ух х1м1чного складу.

Дослщжено та розроблено технолопю збер!гання цукрових буряюв з використанням б'юлопчно-акгивкого препарату нового поколЫня для зменшення втрат цукрози та покращання фггопатолопчного стану сировини.

Вдосконалено технолопчний працес екстракцП цукрози та кристаляацП'

Наведено дан1 про ефективнють впровадження розробок у виробництвк

Ключов! слова: ЦУКРОВ1 БУРЯКИ, Х1М1ЧНИЙ СКЛАД, ПРОГНОЗУВАННЯ, ТЕХНОЛОПЧН1 ПОКАЗНИКИ, ВИХГД ЦУКРУ, ВТРАТИ ПРИ ЗБЕР1ГАННГ, ВМГСТ ЦУРОЗИ В МЕЛЯС1

АННОТАЦИЯ

Милькевич В.М. "Повышение еффективности сахарного производства путем прогнозирования технологических показателей переработки свеклы и усовершенствование технологии ее хранения" - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.05. - Технология сахаристых веществ,- Украинский государственный университет пищевых технологий, Киев, 2000.

Диссертация посвящена вопросам прогнозирования технологических показателей переработки свеклы и усовершенствования технологии ее хранения с целью повышения эффективности ее переработки.

Исследованы особенности технологических качеств сырья Центральной зоны свеклосеяния Украины. Установлено, что по технологической способности к переработке сахарная свекла на период массовой уборки относится к категории хорошего качества (чистота очищенного сока 91,6 %, МБ-фактор менее 30).

Определены критерии оценки качества сырья, разработаны математическая модель и компьютерная программа, на основании которых осуществлено прогнозирование основных технологических показателей сахарной свеклы по данным ее химического состава.

Математическая модепь и компьютерная программа в сезон 1998 года была испытана, а в сезон 1999 года внедрена на Лучанском сахарном заводе. В течение сезона определяли химический состав свеклы - содержание сахара, калия, натрия, а-аминного азота при приемке, сдаче на переработку и переработке. По этим данным были выполнены расчеты основных технологических показателей - чистоты свекловичного и очищенного соков, нормальной и заводской мелассы, выход сахарозы в % к массе свеклы и в тоннах с гектара, коэффициент производства и коэффициент завода, расход сырья на 1 тонну сахара.

Программа дает возможность оценивать и сравнивать качество свеклы различных хозяйств, принимать свеклу и вести расчеты со свеклосдатчиками по конечному результату - выходу сахара, стимулировать выращивание свеклы с улучшенными качествами.

Результаты прогнозирования дают возможность устанавливать и корректировать технологический режим переработки свеклы, сравнивать прогнозируемую величину чистоты мелассы с фактической и принимать меры по ее снижению, а следовательно, повышать выход сахара.

Экономический эффект от внедрения системы составляет 105,8 тыс. гривен.

Исследована и внедрена технология хранения сахарной свеклы с использованием биологически-активного препарата корцид для уменьшения потерь сахарозы и улучшения фитопатологического состояния сырья.

Установлено, что обработка сахарной свеклы препаратом корцид, благодаря его антисептическому действию, положительно влияет на сохранение технологических качеств свеклы при хранении и приводит к уменьшению потерь и повышению выхода сахара. По сравнению с контролем отмечено уменьшение количества заплесневевших корнеплодов на 29...62%, загнивших на 64...74%, гнилой массы на 70...94%, среднесуточные потери сахарозы при хранении ниже на 29...37%. Экономический эффект для завода за сезон производства составляет 31,8 тыс. гривен.

Исследовано влияние качества свеклы на качество получаемого диффузионного сока и жомопрессовой воды. Установлено, что при хранении сахарной свеклы наблюдается снижение чистоты свекловичного сока, происходят деструктивные изменения водорастворимой части мякоти свекловичной ткани, снижается качество жомопрессовой воды. Разработана технологическая схема очистки жомопрессовой воды, защищенная патентом Украины, экономический эффект от внедрения которой за производственный сезон составляет 25,3 тыс. гривен.

Усовершенствован технологический процесс кристаллизации утфеля III продукта, от внедрения которого увеличена производительность продуктового отделения на 11,5%, уменьшилась цветность сахара на 11,1 единиц оптической плотности, уменьшилось содержание сахара в мелассе на 0,25% и чистота мелассы на 1,3%.

Ключевые слова: САХАРНАЯ СВЕКЛЫ, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ, ВЫХОД САХАРА, ПОТЕРИ ПРИ ХРАНЕНИИ, СОДЕРЖАНИЕ САХАРОЗЫ В МЕЛАССЕ.

Summary

Milkevich V.M. SUGAR PRODUCTION EFFICIENCY INCREASE BY PROGNOSIS OF THE TECHNOLOGICAL PARAME TERS OF THE SUGAR BEETS PROCESSING AND IMPROVEMENT OF TECHNOLOGY OF THEIR STORAGE

Dissertation on competition of a scientific degree of a candidate of the technical sciences on a speciality 05.18.05 - Technology of the sugary substances - Ukrainian State University for Food Technologies. Kyiv. 2000.

The present dissertation is devoted to the aspects of prognosis of the technological parameters of the sugar beets processing and improvement of the technology of their storage with the aim to increase efficiency of their processing.

The specific features of the raw material technological quality in the central zone of sugar beet growing of Ukraine are studied.

The criteria of raw material quality evaluation are determined, the mathematical model and the computer program are developed, on the base of which prognosis of the main technological parameters of the sugar beets according to their chemical composition is made.

The technology of the sugar beet storage with use of the biologically active chemical of the new generation with the aim to reduce the sugar losses and improve of phytopathological condition of the raw material is investigated and developed.

The technological processes of the sucrose extraction and crystalli7ation have been improved.

The data on efficiency of the developments implementation in the industrial scale are given.

Key words: SUGAR BEETS. CHEMICAL COMPOSITION, PROGNOSIS, TECHNOLOGICAL PARAMETERS, SUGAR YIELD, LOSSES AT STORAGE, SUGAR LOSSES IN MOLASSES