автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.05, диссертация на тему:Разработка физико-химических основ интенсификации процессов переработки сахара-сырца

рг6 од

i 9 поп юьз

УКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ пигавьк ТЕХНОЛОГИЯ

На правах рукописи УДК 664.127.1:541.1:51.001.57

ШЩУК Ропуальд Ц<?эзр<?в:!Ч

РАЗРАБОТКА «ИЗИКО-ХИПЧЧЕСКИХ ОСНОВ .1НТЕНСИС8ШЙЗ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ САХАРЛ-СЬУЦЛ

Специальность 05.18.05 - технология сахара и сахаристых веигств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Киев - 1993

УКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

• пишеваг- технологий

На пргрл" рукописи УДК 664.127.1:^4 1:51.001.37

НИИУК Рояуальд Цеззревич

РАЗРАБОТКА ОИЗИКО-ХКМИЧЕСКИХ ОСНОЗ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ САХАРА-СЫРЦА

Специальность 05.18.05 - технология сахара и сахаристых вгкеств

АВТОРЕОЕРАТ :

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

• Кнез 1993 : ' "

Работа выполнена в Украинская каучно-исеяедов&тельскон институте сахарное промышленности.

Официальные оппоненты: доктор физико-химических наук,

академик В. В.Манк

доктор технических наук, профессор И.А.Олейккк

доктор технических наук, профессор А.А.Герасименко

Ведущая организация: Киевский институт поеыаения -квалификации

работников Агропрона Украины

лк»'келаря 1993 г. в А.

Защита состоится «оь 199Э г. в И часов

на заседании Специализированного Совета Л 068.17.01 по специальности 05.18.05 - технология сахара и сахаристых веществ в Украинское государственной университете пищевых технологий По адресу 232017, г.Киев-17, ул.Владимирская. 68. корпус А. »уд.311.

С диссертацией похно ознакомиться в библиотеке Украинского государственного университета пищевых технологий.

Автореферат разослан «

Ж» 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета Д 063.17.01

«анд. технич.иаух, доцент Л. М. Хоничаж

05ЕАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Переработка сырья для получения кристаллического сахара из свеклы производится более 190 лет, а из : тростника - более 500 лет. За это вреия сахарная промышленность достигла достаточно высокого уровня осуществления основных процессов производства. Дальнейшее повышение эффективности этих процессов за счет их интенсификации требует более полной информации о кинетике их протекания, для описания которой необходимо знание физико-химических равновесий в растворах. • представляющих собой двух-, трех-, четырех- и поликомлонентные системы Ссахароза-водаi сахароза-оксид кальция-зада, сахароза -оксид кальция -диоксид углерода-вода, сахароза- кесахара - вадаЭ. Эти системы интенсивна изучались, однако многие задачи все еще остаются не полностью решенный«. Так, недостаточно изучена \термодинамика этих систем, состав соединений, образующихся а этих системах в условиях равновесия, изменение состава соединений при введении в систему или выведения из нее новых компонентов н другие задачи. Если для растворов низкой концентрации ССх < 15x3 эти проблемы а той или иной мере находят решение или их удается сбойти, то для растворов высокой концентрации ССх >, 50%Э сделать это невозмогно. что приводит к снлгенн» эффективности некоторых процессов. Если учесть, что уа® более 30 лет переработка сахара-сырца ведется на свеклосахарных заводах, технологическая схема которой на предусматривает осуществления основных процессов прокзаодетва с концентрированными сахарными растворами. то серьезность проблемы повышения эффективности этих процессов ко зазывает сояненнй.

В настелете вреия проблему интенсификации основных процессов сеязьзяэтт с знедрзннси о производство ко.япь»терной техники 9 качестза математической основы» исиользуюсей разработанные ранее аатекатическне яо.-эли процессов. 3 то ss зрела современная гоипьатэрнап техннка позволяет оперировать значитчлы-о больгаки объемами информации, чъ-л та, которая* заяоз.ма в ггэд-гяи одного

процесса. Это позволяет использовать ее для разработки стратегии ведения ..процессов по всей технологической схеме и осуществления контроля за изменениями параметров основных процессов, н их регулирования. Для этого необходимо - разработать математические модели технологических схем. которые на практике позволили бы использовать-возможности компьютерной техники.

Целью, работы является исследование взаимодействия систем сахароза-вода и сахароза-электролит-вода, в том числе с основныпи реагентами - оксидом кальция и диоксидом углерода, для разработки физико-химических основ интенсификации процессов, и на этой базе разработка оборудования и технологических регламентов процессов переработки сахара-сырца. Повышение эффективности переработки сахара-сырца за счет разработки математических моделей технологических схем, позволяющих для этой цели использовать возможности компьютерной техники.

Научная новизна результатов, изложенных в работе, заключается в следуЮГОМ:

- впервые*доказано, что взаимодействие сахароз Ссахароза, глюкоза, фруктоза* происходит по гидрофильному неханиэну;

- предлоагко уравнение для описания тенпературной зависимости вязкости растворов веществ, образующих ассоциаты;

- впервые получены значения термодинамических функций систем, нсиользуеных в процессах сахарного производства: сахароза-вода и сахароза-кесахар-вода. Исследованы изнзнения значений этих функций в зависимости от концентрации растворов и температуры;

- -доказана зависимость количества разлозчвшейся .сахарозы от концентрации ее в раствора;

- доказана инвариантность кинетической функции растворения сахара-сырца от температуры н концентрации раствора;

- получены данные по растворимости диоксида углерода в сахарных растворах; --

- впервъг установлен состав комплексов в система сахароза-известь--аала, состав углекальциевых сахаратов и параметры лх

существования;

-разработан критерий для сравнения эффективности технологических схен; . •

- впервые определена териодинаннчески ' оптимальны» условия сбразсмкня центров кристаллизации чистиг рэствсрсв Сахаров. Дог.гзато отсутствие терзодонэкическк оп?кпа.№кизг условий образования центре» г.ристз."яизацк:« для .то-тпяскпонектних растворов с.гл'дрс-""';

- в гарокоя диапазона концентрация к тенпгратур- определены числа гидратации сэхароэ я подтверждена гнпе-тез* Иатусгемчг И.О. о-пропорциональности згрзятноста с^разоггии» цечт; в к^кста-я-тизгции сахарсэ их чкедак гидратации в растгоре.

Практическая цепкость .то"учеккях «¿уччкх дак.ч1.к состоит в то!ь что окм позволили создать стедуюЕН« у-елгзия для ;инг=нск£,вкаийи процессов проазяодсте-а:

- на • о сотое кк&»риа1ггкосги кянегичесхо.1. - криьой. растворения опредеде»» сятипальная е-чкость апягратзз для кяерэядкия сахара

- сатуратор для сбрабсткк кязрогок сахарэ-г^цз » ¿ругих густьк продуктаа сахарного производстоа; ,,

- обоснован и разработан -технологический ргглаиентч уваривания ут^ег:?й последней кристаллизации на кристаллической основе;

- Е!:яз-ены причины образования накипи иа . поверхности нзгр«за гаг.уул-аппара'тоа" при переработке сахара-сырца, исследован состав накипи к показано, что основнуя кассу его состг^лагт сульфат

К5ЛЧИИР;

-разработана и внгдреча технология ярадотвраиенив обраэозания накипк на тэхнологическои оборудовании при переработке сахара-сырца;

разработана .кетадиха, спредояекия рационального • регика переработки сахара-сырца на свеклосахарных загодах с учете.» объела возврате\чаете-лергего оттека угфеля Г кристаллизации на очистку, которая внесена в действувяув «инструкции по ведению

технологического реюпа переработки сахара-сырца на свекжосакарноя

i '

-заводе;

- в проиивленных условиях исследована эффективность аффинаций сахара-сырца и определено, что релуиирувдне веиества удаляются иа 90%.. зола - 60%. крахмал - 4QX к полисахарида - 455:. Доказано, что все удаленные редуцирующие сахара накапливается в иелассе и на. верстате завода не разлагается, что позволяет рассматривать процесс аффинации сахара-сырца как перспективный для внедрения * промышленности;

- с использованием теории гра-фов. теории рециркуляции, линейной алгебры и . комбинаторики разработаны математические модели технологических схем переработки сахара-сырца;

- получены уравнения передачи технологических схем н продуктовых отделений заводов при переработке сахара-сырца, позволявшие разработать стратегию веления технологических режимов на основных станциях зарода.

Годовой экономический эффект -от внедрения в промышленность разработок составляет 420 тис.руб. в ценах 1990 гола.

Апробация работы. Результат*! выполненной работы докладывались на 46-52—ой .научные конференциях Киевского технологического института пищевой промышленности; Республиканской раучно-технической конференции «Технический уровень предприятий перерабатывающей лроншленности Госагропрояа УССР и качество готовой г продукцииш СКировоград, 19893; Научно-технической конференции молодых ученых .и специалистов «Вопросы повышения эффективности сахарного, производства» СЯгртин, 1984. 1989Э; Республиканской научно-технической конференции «Интенсификация технологии н совершенствование оборудования перерабатывавших отраслей АПК» СКиев, 1989Э; Научно-технической конференции «Основные направления повышения технического уровня сахарной промышленности» СВорзель, 1992Э; 41 Conferencia Nacional de la атас (Газака, Республика Куба. 19783; Segundo - Seminario Internacional sobra ezug&r jr derivados de la cana СГавана.

Республика Куба; 19903. л

По теме диссертаций опубликовано 73 научные работы, .я. тон числе: 4 '¿роторы, '3 ■ азторскизс. свидетельства . и . 3 , инструктивно-нормативных' материалов. ■ «■

Структура работы. Диссертация состоит из-.введения, 5 глав.,

выводов и рекомендаций промышленности, списка литературы и приложения."Работа Изложен? нэ- 502 страницах^ основного. текста. . содержит 191 рисунок Ъ 102 'таблицы. -Библиография^ включает, 172 . источника. '•' ; ' ''•> "'■*- i'v.--

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Основные фиэика'-хиническйе* равновесия . .р растворах ,; .я иоделирование' ' технологических х схрм при - , >: переработке ■ сахара-сырца. У. • : г t

В данной главе рассматривается состояние и достижения нау$и,и>. практики по основнш вопросам, затронутый в работе.

Приведены результаты изучёния - достигнутого?^уровня, по, исследованию воды как растзорителя и растворов на ее основе. Показано, что исследование растворов сахарозы находятся на недостаточно высоком уровне, что сказывается на разработке методоэ интенсификации основных процессов производства. Подчеркнуто, что практически* отсутствуют данные по значению • „ термодинамических функций сахарных'растворов, з тон числе s присутствии леслхароа. Дает для такой важной для сахарной пронызданноетн системы, как система сахароза-оксид кальция-вода - недостаточно данных для описания разнозесия а ней, что приводит к невозможности разрабатывать научно обоснованный ягтоды интенсификации процессов .чзвэстково-углекислотноЯ очистки клеровок сахара-сырца.

Рассмотрены технологические схеки пео-?рабстк1> слхгрл-сырца » эффективность основнш процессов. Показано, что suswart ярсиесссп подается эго а^няацня-. Яри этом р«л/&*фуу.»уге bsssc-t-í . сходятся

нэ основного технологического процесса 'экачнте^кно б метрег, 1 чгн при отсутствии этого процесса. Рассмотрены достизвгния науки по вопросу о пеханизне разложения сахарозы н редуцируепих веаиста.

Подчеркнуты особенности переработки сахара-сырца в условиях Украины, стран СНГ и связанна с зтия трудности. Выявлены задачи, рееккие которых позволило 6« повысить эффективность переработки сахара-сурца.

Показано, что моделирование основных процессов лрокззодстга аяроко используется в сахарной промшленности. Однако недостаточно-полно разработали вопросы коделированмя технологических схая как единой сястены, а той числе ч технологических схея переработка сахара-сырца.

& этой главе отмечая вклад в развитие рассматриваемых вопросов отечественных и зарубежных ученья: ахаденихоз Гулого И.С.. Бобровника Л. Д., профессоров Тезы Л.П.. Герасименка A.A.. Силина П.М. . Салроноза А. Р..- Бугаекко Й.Н., Туаеилкина Ю. Д.. Сорокина А.И.. Липеца A.A.» Олзйкика И.А., Елиэпаке Д., Даисква Н.Й., Вааринача Г. к других.

2. Исследование термодинамических свойств 'водных раствороз егхароэ.

Система сахароза-вода мграат одхкув роль в технологии саазркого производства. являясь основой для иостаногкн хииило-техмологичесхого контроля производства и определения перг?!гтро£.> т-«да технологических процессов, в частности, процессов кристаллизации сахарозу из чистых и нечистых растворов.

Для получений цельной картины взаимодействия иезду сахарозой к водой был» определены изланекия парциального ножного объема сахарозы з растворе а злэисияости от концентрации я температуры. Покззг^о» что изменение гаауоэгося польного с5ь.?яа Св^ D сахаро^ч s распоре подчиняется ураэкенио примой:

9.- » . ♦ b • <1Э

vi у» v

где . в - предельное знамение кавудегеся .мольного объеиа

сахарозы; *концентрация; ь - постоянная. При этон

v

bv- {-3?) Р.Т . С2Э

Поскольку для сахарозы- £р>0. то яэ этого следует, что она , в водной растворе гидратируется по гидрофильному механизму. Такой механизм гидратации сахарозы свидетельствует о тон. что неполярные .группы сахарозы не. контактируют с водой в раствот»

Процесс растворения сахарозы нокно представ > состоящим из . двух последовательных стадий:

- образование в растворителе полости нужного размера;

- «размедание» растворимой частицы в этой полости с одновременным включением всех видов ее взаимодействия * с окружающими молекулами растворителя.

При этом происходит изиененяе структуры растворителя с образованием новой. Обобоаюшм показателем изменений в структуре растворителе может бьггь избыточный объем раствора СVе} , который определяется по равенству:

V* - V - Cv® - V® хж) (Э)

где v - объем 1 моля раствора; мольные объемы воды и

сахарозы; * - мольные доли воды и сахарозы в растворе.

Показано, что при низких температурах объемные эффекты растворения сахарозы имеют отрицательное значение, что согласуется с имеющимися в литературе данными Срис.I). При 20°С и 40°С в области малых концентраций имеется точка перегиба, что является характерней особенностью веществ, инеюших полярные и неполярные

1<ч j

группы, в которой { j =0, а знак кривизны vCCO изменяется.

Такге характерным является то, что при повшяник температуры этот перегиб смеяается в област> ses более низких концентраций, а при

температуре 60-90°С практически исчезает совсепСрисЛЭ.

■лг:

,сы-мо2Ь 1.0

0,9

0,8 0,7

0.6

0.5

0.4

0,3 0.2 0,1 О -0.1 -0,2

* ....

*

/

Г? 2

7 /

/ / /

/

// /

Ш

ц *

-I

|

Рис.1. Зависякость изнеие-ния избыточного яояьного объема раствора сахарозы при увеличении «оинеитра-

- ции раствора:

1 - го°с,;

г- 40°С; 3- 60°С; 4- 90®С

ОД 0^2 0,3 0.4 лг-ыоль

Вследствие достаточно слогной природы объемного эффекта влияния на него разных факторов затруднительно произвест интерпретацию полученных данных и установить одаозначмс соответствие нехяу V* и параметрами нежнолекулярног

взаикодействия. С этой цель» нами использована другая величина

—^

парциальный нольный избыточный объем сахарозы Эта величина пс зволяет более детально подойти к рассмотрение особенкост« зависиности избыточных объенов от концентрации раствора. Определение ? производили по следующей формуле:

Vе » V " V0 О

г г г

Полученные результаты позволяют заключить, что в широк

диапазоне концентраций раствора сахарозы соблюдается неравенст

¿Vе " - .. ■"■'■"" -

-г—— > 0. которое характерно для перекиси водорода, форианид ох

карбамида и других вевест», имеющих - только • полярные, группы. . Справедливость этого неравенства! ' свидетельствует о ■ гидрофильной гидратации сахарозы в растворе, что приводит к ослаблению связи вода-вода в окрестности растворенной молекула' сахарозы. Кроне того," такое поведение V* свидетельствует об отсутствии взаимодействия молекул сахарозы между собой при малых концентрациях ее в растворе С*г < 0.15.

Количественной характеристикой вклада растворяемого яевества в структуру растворителя служит избыточный предельный парциальный мольный объем сахарозы С усс65, хоторый определяли по равенству,

' л

аналогичному С45:

-са> -со V = V 2 2

О V 2

С 55

Полученные результаты Срис.25 свидетельствуют о том, что для сахарозы V*06 при 1<55°С иеныие, чем для кристаллической сахарозы.

»ио "2 >_

. сАз»""1

7

6 5 1

3

г

I

о

-I

-г

-4 -5

V

и

и

V-

ж

Рис.2. Зависимость избыточного предельного парциального . мольного объема сахарозы от температуры.

О 10 20 30 40 50 60 та 30 30 100±, с

При повышена* текпэратуры эт» величии» тозраетмт. Степень

{

расширения растворителя и характер вэаююде&етая* ш раствор*.

сахарозы определяет разность:

."С® ч ,

то' (5-1 -то

Мт » Ат -»о Лт ■»*

6т -»р х 6Т , к 6Т

Несмотря на то. что у^® для «»сте. икевоц* гидрофильные и гидрофобные группы, может иметь как положительное, так и отрицательное, значение, производная для сахарозы только

• ¿V- - ■ положительна — > О. что свидетельствует о гидрофильной характере взаимодействия в системе сахароза-вода.

Из равенства С63 также следует, что при гидрофильном взаимодействии в системе сахароза-вода должно выполняться условие:

1 6Т -»Р ^ <5Т

Действительно, для растворов сахарозы получили: 1.45361 10~* + 6.4619512 >2.32 10_2

Это свидетельствует о тон, что расширяемость молекулы сахарозы в системе сахароза-вода еше, чем раствиряеиость чистой сахарозы. Значит, она гидратируется по гидрофильному механизму.

Коэффициент расширения раствора Са°Ь, определенный по

Р

производной: ■

«*- (ггг-2- к С8>

р <5Т 'Р

такгн яоает служить оценкой взаимодействия в системе сахароза-вода

и по лрлученнш даноди оя равен 8.267393 10 4. поскольку —со

загнсниос; •. ЗпУ СтЗ описывается пряной:

1пУ® « 5.23216 + 0.267593 10~Ч С9Э

%

¿3*

Таким образом, я О» что свидетельствует в пользу гидрофильного характера взаимодействия в системе сахароза-года.

"£ажиым показателен взаинодействия в смстеяе сахароза -г.; лз является теплоемкость. В частности, избгяочная, которую определяли

по равенству:

С® -С - С1-0 С° - * С° * ■ - • СН»

р* р с« ц

где С - т¥плоенкость раствор* данной концентрации; ^ . С° 9 , ' р1 «*

теплоемкость воды к сахарозц;. * - вольная до)я сахарозы в растворе.

Полученные данные, д?я- системы сахароза-вода не содержат характеристических перегибов, что свидетельствует об отсутствии . супественной структурной перестройки раствора сахарозы при . увеличении ее концентрации. В этой системе всей диапазоне'

6СЕ

концентраций н температур соблидается неравенст ¿.э что

характерно для водных растворов ассоциированных гидроксилсодержа-ших жидкостей Сглицерин, зтиленгликольЭ. к которым можно отнести и растворы сахарозы. Такой характер зависимости С^СхЗ свидетельствует об очень налой плосади контакта вода с гидрофобны-ки группани молекулы сахарозы, что подтверждает гидрофильный характер гидратации сахарозы в растворе. ""

Гидрофильный характер гидратации сахарозы в растворе подтверждается и данными по адиабатической сжинаемости С^Э. Основной особенностью концентрационной зависимости для

растворов сахарозы является обусловленное болыюй ахурнсстью

структуры воды отрицательное значение производной — и снижение

их схинаености при увеличении концентрации сахарозы. При этон с повышением температуры, когда структура воды становится более

6рт

разрушенной, абсолютная величина — для растворов сахарозы уне-

г

ныаается, что связано с обпин правилен: структура воды разрушается тем резче, чем она ненее наруяена.

Таким образен, в систене сахароза-вода взаимодействие метлу компонентами происходит по гидрофильному механизму. При этом гидрофобное взаимодействие из-за наличия яеполярных групп в

молекуле сахарозы, ебуславливаюоее упрочнение^ связи яёзегу молекулами коды, практически не сказывается на характере структуры раствора. Поскольку взаимодействие по гидрофильному механизму приводит к разрушен«» структуры воды, то в системе образуется «овая структура, являющаяся более прочной, чей ; структура щожи. Подтверждением этому является существенное увеличение вязкости и снижение сжимаемости растворов сахарозы.

Реологические свойства растворов сахарозы наряду с обьенньаш и тепловыми являются достаточно информативным интегральным показателем структурных изменений в этих растворах. Температурная зависимость вязкости жидкостей и растворов обычно описывается экспоненциальной зависимостью, которая не является справедливое для растворов сахарозы в широко« диапазоне температур. Наян предложена формула, которая учитшает вклад внутренних связей системы в вязкость за счет наличия квадратичной составляющей, чтс позволило описать температурную зависимость вязкости ассоциированных жидкостей и растворов на ик основе в широком диапазон« температур:

где 7) - вязкость; к - газовая постоянная; г,м,В - постоянные.

8 логарифмической форме уравнение СИЗ запишется следуюв»! образом:

1пг> - а - у — С12

т т* где а, у, р - постоянные.

Справедливость уравнения СИЗ подтверждена обработкой данны для температурной зависимости вязкости растворов сахарозы, глюкоз и лактозы, молочной кислоты и других веществ. Уравнение СИ справедливо и для температурной зависимости многокомпонентны растворов Сахаров Срис.3, 43.

Справедливость уравнения СИЗ для растворов Сахаров позволил определить их термодинамические функции, основываясь на моделью

В «хр

«.г м 7.0 7.« рпг-

Рис.3. Зависипость изменения вязкости раствора сахарозы от текпг^зтуры: 0 - литературные данные; 0 - расчетные; 1-84»; г-ВОХ; 3-75X; 4-70X; 3-60*; 6-40*; 6-20К.

,, ЛяЬ-Л^!

5"

т4- ту-1 ^з-т-'+т,-'

\У

/

/ / /

/ *

У е

А и^г

/ у

/ в >1

• / «р* Р'П-" I

/ 11 1

ЧТ |

1.9 Ь.1 ь.Э 6,Ь1 Ь,1

Рис.4. Зависикость изнеиения вязкости неласс и растворов на их ос ново от тенпературы: Андоушевсхнй СахэзВОД - 1;2;6;10;11;12;13;14; 13 - СВ«81.1И;7?. 5*;70. 1»;Ь0Х;50Х 40»;305г;20»;10й М Дб-64.6/5; 55. 3»; -остальные 53.3»; Яготинср.ий сах-зйвоя - 3;5;8 - СВ-80. 25!;76. 3%; 69.82; и Дб-56.3»; 68.3«; 68.3»; Черекновский сахэавод - *-,9 - СВ »78.4V.;67.3» и Дб«52.еК;52.8»; Дучанский сахзавод - 7 -СВ-73.4» и Дб-56.1*.

представлениях Зйринга Г. и Френкеля Я. И. После дифференцирования ур-зччения С125 получили уравнения ¿ля определиния: - гниэльпаи С :

да

я

6С 1глО

а

6С1/Т5 "" " * т где у - хцненатичеспая зяахесть;

- Свободной знергия-Гибйса' СЛФ: .

- Энтропии СД&>: Ас ы Да -

ГЛОгЛ» -

С13Э

СЮ

С135

Значение термодинамических функций сахарного раствора зависит от температуры. С ее повышением они снижается, что обусловлено повышением вклада теплового движения в разрушение киеяогйся в растворе сахарозы структуры. В то же время вклад теиперзтуры в разрушение структуры раствора значительно нижа, чём влияние концентрации сахарозы на ее упрочение и поэтому при'температурах О -100°С структура сахарного раствора упрочняется. '

Диалогичные результаты получены для растворов фруктозы и глюкозы.

Справедливость уравнения СИЗ для многокомпонентных растворов Срис.45 позволила определить Дн, АО, Дя для меласс. Характер зависимости ДнССВЗ, ДсзССВЭ , ДБССВЗ определяется составом несахара аелассы и поэтому они отличается друг от друга и от 'характера аналогичной зависиности для сахарозы.

При исследовании изменения значений энтальпии насиненных и яресшекных растворов сахарозы при различных температурах найдено нанимальное значение Дн, которое соответствует термодинамически оптимальным условиям образования центров кристаллизации сахарозы <рис.ЗЗ. Нз-эа сложного взаимодействия неаду сахарозой и несахаргкм. влияющего на структуру раствора, на обнаружено таких условий для зарокденкя центров кристаллизации а сахарных растворах кизкой чистоты СД5<90хЗ С рис. 63.

50 £0*:,оС

Рис.3. Иэяензнкс энтальпии насыщенных и пересыщенных раствороа сахарозы; I - а'*1.3; И - а*я1.2;' III - а'»1.0.

Ю Л 60 '50 *0

50

/

11 ^

У, /л

К] п 4

и Ъ I

} Л/ О е

Ш (V /

/ Ш >

/V) ш /ц \

4 1

К | у Г -

-С&гО-

Рис.6. Изменение энтальпий насыщенней мелассы; 1 - 20°С; 2 - 30°С; 3 - 40°С; 4 -г 50°С; 5 - 60°С; « - 70°С; 7 - 80°С;

I в'«1.3;

II - а**1.15;

III -

50

60

то

ео

90 сз.<

Полученные данные позволили определить. что яри кристаллизации сахара при переработке сахара-сырца тернодинанически оптимальными условиями Зарождения центров кристаллизации являются следующие: С8 ■ 81.5-82. Ох. 1 » 78-80°С. Дб>90.0х. В связи с отсутствием таких условий для нечистых растворов сахара целесообразно работать на кристаллической основе. Базируясь на этом принципе, разработана технологическая схема продуктового отделения, внедренная на Ольшанском. Етолянскоя и Отрадчикском сахзаводах. которая позволяет сократить продолжительность уваривания I кристаллизации на 15-20х. II и III на 20-30х. увеличить выход сахара на 0.3/£и снизить его цветность на 30 х.

3.Исследование равновесия в системе сахароза-электролит-вода.

Разработка эффективных методов интенсификации процесса известково-углекислотной очистки клеровок сахара-сырда предполагает наличие полной информации о равновесии в основной

системе, участвующей в этой процессе: сахароза--оксид кальциа-вода.

Эта система интенсивно изучалась и в настоящее время установилась

точка зрения, что в зтоя растворе образуются соединения С^в^О^

Cao, с н о гслО и с я о зсвО. Состав этих соединения capéis 22 u t2 гtu.

состава

которого

делялся по осадку, результаты определения переносились на состав раствора.

Иэ полученных данных по раствориности оксида калыжя е . растворах сахарозы с использованная литературных данных следует известный факт увеличения растворимости оксида кальция при увеличении концентрации сахарозы в растворе и уменьшение растворимости при повыпении температуры Срис.7Э. В "то же вреня установлено, что при увеличении концентрации сахара . выве определенного пределасоответствующего данной температуре, наблюдается снижение раствориности оксида кальция. Чек выше температура■ тек выше концентрация сахарозы, при которой начинает снижаться растворимость оксида кальция. Если по точкам максимальной раствориности оксида кальция при данной температуре

Рис.7. Зависимость растворимости оксида кальция от концентрации сахарозы:

О - данные авторов; Ф - [1341; [145] [1461; С- [1341 1 - 0°С; 2 - 20*0; 3 - 40°С; 4 - 60°С; 5 - 80°С.

провести крив/в, то она определит концентрационную к тегтерэгурну» области, при которых целесообразно осуществлять процесс известг.озо -углехислотной очистки концентрированных растворов сахарозы.

Использование методов координационной хиппи для определения состава соединений в системе сахароза-оксид кальция-вода, в

' " г- Л

частности нетода растворимости Бодендера, позволило доказать состав комплексов сахарозы с известью и его зависимость от концентрации раствора и температуры <табл.1Э.

Таблица 1. '

Показателйч^'С о ' 20 40 60, 80

I зона концентраций сахарозы

1 С. % 0-2.8 0-3.7 0-6.4' 0-11'. 8 0-12.4

2 М ,|Са1Сх! зон

II зона концентраций сахарозы

3 .С, 54 2.8-16.3 3.7-21.0 6.4-39.9 11, »-29.6 12.4-59.2

4 М Са^ |са2сх5 |7'сн" ^¿^Сх^]'1' И* -

III зона концентраций сахарозы

5 С. 2 - 21.0-39.0 39.0-70.3 29.6-74.4 59.2-78.7

I - I ^ - , -

Ь М Со Сх 17ОН Са Сх СОН Со Сх|50Н С» Сх ¡70Н

I 3 «[ I 4 Э( 3 | I 3 3!

IV зона концентраций сахарозы 7 С. х - 38.9-66.3 -

3 И СаСх) .ОН

Для подтверждения количества частиц комплексов з растворе сахарозы и оксида кальция в пределах концентраций, соответствуюсих второй, третьей и четвертой зоааи, провели определение оптичесхой плотности серии их Сс5 от длины волны СХЗ. Полученную прякоуголь-у» матрицу данных преобразовали з треугольную и определили - ее ранг, который охаззлся рааньз; трен, что является доказательством присутствия в растэоре трах тяпав частиц и что следует из данных, полученных нами по растворимости.

Поскольку состав комплексов оксида кальция с сахарозой

определяется температурой и концентрацией комплексов .в растворе, поэтому и состав углекальциевых сахаратов. образующихся в.процессе сатурации, будет зависеть от.этих параметров.

Найдено, что при образовании углекальциевых сахаратов в

дм

растворе полв тся структурная составлявшая вязкости. которая возрастает пропорционально количеству пропущенного х диоксида углерода. что позволило рассматривать ее как Параметр, определявший граничные условия существования сахаратов кальция.

Г^с О -а

Высота подъема кривой "р" ЭПРелеляет прочность образовав-

аегося комплекса [Са сх ] Ссо ). С рис. 85. а ширина - основные пат п г а Ч Г ■

ракетры сусествования конплекса: щелочность, рН и концентрацию при

дайной температуре . Проведенные исследования позволили составить

таблицу области существования углекальциевых комплексов сахарозы

С табл. 23.

Таблица 2.

СВ / 20 40 60 80

10% - -

20X ♦ - - •

эох ♦ -

60« + -

70Х ♦ + 4 +

Например, при ъ=40°С максимально прочная структура образуется при следующих условиях: СВ « 60х. СаО = 4*. рН 10.8-9.9, СаС0з от 47.0 ¿о 93х При понижении концентрации раствора- до 20х прочность структура углекалъциевого комплекса сахарозы снижается, а при концентрации до 1Ох - исчезает полностью.

Полученные результаты позволили объяснить, почему яри пропуска—кии диоксида углерода через систему сахароза-оксид кальция-вода не выпадает в осадок карбонат кальция, несмотря на его мизкое произведение растворимости СрПР 3.243. Считаем, что гля того, чтобы началось выпадение свободного карбоната кальция.

% 10.0

6.0 6.0 4.0

2.0

. 1111. УУ-1 -I ■

0,02 0.04 0,06 0.08 од 0.12 0,1« 0.х6 одв ц,-«!»*-1

Рис.8. Область существования углекалыгиевых сахаоатов при расходе Оксида кальция 4» к пассе сахара, температуре 40 С и концентрации раствора 1 - 10*; 2 - 20У.-, 3 - ЗОК; 4 - 60X; скаростй сдаг.га 16^-.щелочность. .

необходино разрушить обраэовавсийся конплекс. Для объяснения механизма образования структурной составляющей вязкости в рассматриваемой системе привлекли понятия коллоидной хинии.Наличие в молекуле сахарсЗзы гидрофильной и гидрофобной частей приводит к самоассоциации ее в растворе, вследствие чего образуются агрегаты из нескольких молекул, в которых гидрофильная часть сблихена так. что сбоая площадь контактов гидрофобных групп с водой уненьсена, что доказано наяи на основе изменения объегных эффектов. Гидрофильные группы в таких ассоциативных структурах гидратированы. а количество гвдратной воды определяется концентрацией сахарозы и температурой. Равновесие в растворе между сахарозой в ассоциативных структурах н отдельными ее молекулами нозосо описать так: ■(Сх1«~—'[с*]^. Можно предположить. что введение в такой раствор оксида кальция. образухвзгго гидрофильную группу 0Н~, образовавтался ассоциативная систем» упрочнится, о чем свидетельствует повмаеняе ее вязкости. При введении з нее

углекислоты, которая реагирует с ,комплексов сахарозы к сксидз кальция, происходит дальнейнее упрочение структуры системы, появляется структурная составляющая вязкости.

Постепенное повышение нетастабильности раствора по карбонату кальция приводит- при определенных условиях Стемпература, концентраций сахарозы а кальция} к образованию геля СстудняЭ. По классификации Папкоэа его мохно отнести к лервоку типу гелей, так как ок образовался за счет химической сшвки макромолекул углекальциевого сахарата. В пределах кх равновесного образования эти гели мохно рассматривать как однофазные. Система разрушается только при практически полном занесении гидроксильных ионов в комплексе на акиок угольной кислоты, что приводит к разрушению сахарата кальция и выкристаллизсеыванию карбоната кальция из раствора.

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что при сатурации веточной клеровки сахарз-сырца CCS * 55-60х. Cao = 2.0-2.5%, рН 11.33 имеются условия для образования углекальциевых сахаратов, приводясего к повышению вязкости, следствием чего является ухудшение условий адсорбции диоксида углерода на первой ступени сатурации. Важным и практически единственным условием предотвращения их образования в этих условиях является температура.

4.Разработка и обоснование фи?ико-хияичесхих методов

. интенсификации процессов переработки сахара-сырца.

Несмотря на значительную длительность переработки сахара-сырца на свеклосахарных заводах Сболее 30 летЭ и большой сбъек переработки Сболее 4 млн т в год}, его технологическим качествам практически не уделялось внимания.

В то se eperfa технологические качества сахара-сырца решак>сее на прсЕе^е.чяе тег.нзлсггчесыгх процессов, тгг гг.*

они обуславливает эффективность' ere переработки, и за рубежом их

определению и анализу уделяется, значительное внимание. Разработано более 40 критериев их оценки. Учитывая значение технологических качеств сахар^-сьтриа. н'эни предпринято систематическое их изучение.

За период 1982-37 гг. было получена свыяе 237 образцов проб 19 стран, производящих сахар-сырец. Проведено определение их технологических качгстз пл слгдуювдм показателям: поляризация, элазность. цветность, гранулометрический состав, содержание золы, редуцируюаих веществ, крахмала, полисахаридов, азотистьк вепеств. , Для обработки всего йассиза данных применили яногсмерный дисперсионный анализ с использованием ЭВМ. .

Из полученных данных следует. что наиболее тесная статистическая связь наблюдается мезду. поляризацией и содержанием сухих ведеств. поляризацией и - содерханиея золы. Чья выше поляризация, тем вьше содержание сухих вггеств и ниге содержание золы. Аналогичная зазисикссть наблюдается между поляризацией и содержанием редуцирующих веществ. Высокая степень зависимости наблюдается е.езду аффинирупкей способность» и содерзеакиен ?.зота, содержанием азота и редуциругдих встств. ссдерхзнием а^сга и полисахаридов. •

.Не выявлено существенной зависимости мезду -фильтруювей способностью и содержание.1» храххзла. цветность» и содержанием редуцирувггих вешестэ.

Эффективность переработки сагсарз-сь.'рца данного

технологического хачестз» э значит гльной Степану, танксит от технологической схемы его переработки. Классической является схема с тремя ступенями очистки Смеханическая - аффинация; физико-химическая - известхозо-углекислотная и мззестково-фосфаткая; физическая - иониты, активированный уголь} а 5-6 кристаллизации. Одной из причин низкой степени распространения такой технологической схемы в промышленности является недосценка процесса аффинации. ^

Проведенные нами исследования* эффективности процесса

аффинации на Одесской сахарорафинадном заводе пахззали, что при аффинации красящее вещества и крахмал удаляются на 33* и полисахариды на 42%. Важнейшей задачей аффинации является- удаление редуцирующих веществ, эффективность которого равна 70-95*. Для ответа на вопрос о сохранности редуцирующих веществ рассмотрим разложение сахарозы в области 2.0<рН<9.0. Тогда описание всех превращений сахарозы и продуктов разложения можно выразить в виде циклического графа Срис.9Э, которому соответствует система дифференциальных уравнений, после решения которой получили:

~ вхр Со\т)

но

.к /к

V. /к и 1 I.. , м -к /к

Г [(сЧ с1- с^ '

1 со ' СО * СО . СО

I - к /к

9

<1в>

(19)

,ггсс

с и

С.

зс

I - к /к П С I * * «-4 со /

с, - С,

»к /к С ,

-14 ■'- т-

СО *

Го

(ч# ч *

тн

ГА *

к /к

гс - с.

с ф

°г} - Сг >

(20)

(21)

где трация

х - доля разлогикиейск сахароэы; с

С

н

СС СФ

Сг "

ионов

водорода.

о со ионов и

сахарозы. Сфо* Сго

ко

сахарозы

»ы водородных фруктозы и глюкозы г растворе рация кислот; т - время.

концен-

»

фруктозы, глхк03и. начальны? содержания суа-сахарозы. еодородаьк коксв, ссотггтетзекио; С - конаент-

Рис. 9. Граф разяозаиия сахарозы по вптскатали-тнческону иехгкизиу.

}{¡' - коыстаптн окорока превращения продуктов

1

х

с

г

Справедливость уравнения С18Э для описания разложения сахарозы как автохаталитичесгой реакции подтверждена е использование« данных проф.Хврйнв С.Е. в Палып Я.П. Срис.Ю). Проверка справедливости уравнения XI65 для описания разложения сахарозы в' зависимости от ее концентрации с использованием напих зкрпериментальньве' и литературных данных ■ Срйс. 11> . позволяет утверждать. что при -»увеличении концентрации количестзо разложившейся сахарозы снижается.

10

А

i /® о /

с п/ d /

* - о? /

с-

/ ° / о

20

\

\ • \\ СИ i

ч г

40

Сх.З

20

40

60 ^,480

Рис. 1С. Кинетика разложения сахарозы по автокаталитиче-скону механизму.

Рис.11. Зависимость количества разложившейся сахарозы от концентрации 1 -данные Харина С. Е. .Колчевой P.A.

рН=3.37-3.25» т=1Скин. г=90°С; 2 -расчет по формуле С18Э к данные автора. рК»6.8. т=48час,г=80°С; 3 -данные Спичака В.В., рН«6.18. т~ 24.5час. г=80°С.

Таким образом, при переработке сахара-сырца, где концентрация продуктов - 55х и бъшэ, не приходится ожидать интенсивного

разложения сахарозы. Отсюда можно сделать вывод, что полученные

«

8

6

«

2

0

нами данные накопления реяуцкрупвк еевестг в соответствую®« Продуктах производства и меласс* объясняются на дополнительна разложением сахарозы, а сохранение« редуцируювдх веществ на •ерстате завода. Таким образом, тэзис о низкой эффективности 'аффинации сахара-сырца и разложении редуцирую»« веществ на •ерстате завода не соответствует фактическим данным.

Основная касса сахара-сырца перерабатывается ка свеклосахаоных заводах в межсезонный период. С учетом установленного оборудования технологическая схема состоит из мзве-ст*ово-углекислотной очистки и трех кристаллизация при рециркуляции части первого оттека утфеля I кристаллизации.

Количество рециркуяируюшего оттека Ск) определяют по выведенной нами формуле: ч' СВ'

*"1" аЧгггш- с22>

* у *

где - количество утфеля I и и кристаллизации; СВ^. СВ^ -

содержание сухих веществ в первом оттеке утфеля I кристаллизации в в утфеле II кристаллизации, х; к^ - содержание кристаллов в утфеле I кристаллизации. Ч.

Проведенная по данным Носовского сахзавода проверка выведенных нами формул показала, что в начальный период производства снижение качества очинённой клеровки высокое из-за прироста несахаров и за сень циклов ее качество снижается с 98х до 92х. что приводит к необходимости снизить объем рецикла. -

Для определения прироста несахара в очиаенной смешанной клеровке сахара-сырца вывели формулу:

1 п

К - К *■" и С23Э

си сс 1 - V

где Н , В - содержание несахаров в очищенной клеровке ■ сахаре сн сс

-сырце, *; в - количество циклов.

Данные, полученные по формуле С225, удовлетворительно согласуется с фактическими Срис.123, что позволило определить мгновенный прирост несахара при рециркуляции первого оттека утфеля

'»с*;!

53

36

94

• 30

1

¿О

-

\ N

ч о. ЧАС \

\

\ * Д— Л

" „ и

1 " г ( А 1 !\

| • 1 Г-

Рис.12. Снижение чистоты очищенной клеровки в зависипости от количества рециклов'.

1 - 1>»о.75 (расчетныЯЭ;

2 - у^о.а Сданные Носовского

сахзааода);

3 - г^г.О СрасчетныЙ).-

0. 7465

I кристаллизации Дм «• -

-Аналогичное яолозэние чзбяядается и для красящих зепеств с учетом того, что значительное количество их С до 80хЭ удаляется в процессе известково-углекислотной очистки. При тон за сбъепе возврата темп прироста цветности в очищенной клеровке составит величины, приведенные э табячцэ 3 Су ~ 0.73, ивсс » 27.3 усл.ед.5. Таблица 3.

» * Цз, усл. ед.

1 0.91 2.5 -

г' 0.39 КЗ 1.93

э 0.80 3.1 1.67

Л 0.30 11.0 х.:8

3 • О."78 12,8 ' 1.06

0.13 13. а 1.03

1 о.та г 1. з 1.02

3 , 0.7В 13.3 1.01

Гэкин о5разоа, яссмотря мл йолев высокий эффект удаления зрася^х зээ»стэ из *л5ровг.а сахара-сырца, темп прироста в очиетнноЯ глгроакэ Зудет и¿значительно инж?» чзя гегч прироста

иесахара. Учитывая существенно* влияние крлсята аеаест* Я* качество готовой продукции. иеобходапо эффективность иэвестково-углеккслотной очистит корректировать не только во доброкачественности, но и по цветности путей регулирования расхода извести с учетом качества сахара-сырца и объема рециркуляции на Очистку.

Проведенные эксперименты по определения эффективности очистки клеровок сахара-сырца в зависимости от расхода извести и обьеиа возврат» первого оттека утфеля I кристаллизации показали, "что сбъея рецйркулята существенно сникает эффект обесцвечивания. С учетои полученной статистической зависимости ке«вГ цветностью утфеля-и сахара-песка, цветность которого в предельном случае равна 15 усл.ед.. разработана методика определения расхода извести на очистку для упрощения использования которой предложена номограмма Срис. ДЗЭ.

. Ц^..усд.сх* И) 70 И 30 1.0 3.3 2,0 2.« 3.0 5.5 4.0 Д^.Х

Рис.13. Номограмма •■доя определения содержания извести в дефековак;оЭ клэровке сахара-сырца 8 зависимости от его цветности.

Высокие Г8хнико-экононнчес*ие показатели перс-работки сахара-сырца на свеклосахарион заводе предполагают четкое ' ведение всех процессов производства при получении максимально высоких эффектов иа каадон технологической участке-завода. С этой целью рсзработана формула. отраааюаая все. причинно-следственные

технологические связи. обеспечивгюдае максимальный выход готового продукта в зависимости от качества сахара-сырца: v

С1

Вых ■ Сх - £'1Г -

Дй q СВ

27 В в

к ) х

1К-Д6» J

С24Э

С1-1>Х1-кОС1 2

где Сх

£ П - суммарные потери, х к массе сахара-сырца; JL6 . Дб .

в 1«

Дб^ - чистота очищенной клеровки, утфеля I

содержание сахара в сахаре-сырце, х к массе сахара-сырца;

»V

кристаллизации,

первого оттекз утфеля i х; мелассы; и - коэффициент рециркуляции, д.ед.; k^. kt» ks - содержание кристаллов в утфеле i, Ii и iji кристаллизации. ■

Растворение сахара - один из наиболее широко используемых в промывденности процессов, влияюаий на неучтенные потери сахара при переработке сахара-сырца. Учитывая актуальность этого процесса и отсутствие методики расчета полезного объема клеровочмых мешлох, исследовали кинетику растворения сахара-сырца при температурах 20. 40 и 70°С и начальных концентрациях раствора для растворения 10, 20 й ЗОх. После обработки полученных данных по методике Зигдорчика Е.М. и Шейнина A.B. построили кинетическую функцию растворения Срис.14Э, которая оказалась инвариантной относительно температуры

>,8

>;б

f.1»

v ■ «£По

«i v

\ \

\ К) \

__ ■

Рис.14. Кинетическая функция растворения сахара-сырца при концентрации 'исходног.р раствора 0. 10. 20. ЗОИ и температуре 20 и 70°С.

ел) - деля сахара-сырца, оставшаяся к рзстворзнкз; б - йезразыэрное Ерелм:-

0,2 О,'»

0,6

0.8

и концентрации. что позволила определить полезный объем хлеровочиых мешалок.

В отличив от классической схемы переработки сахара-сырца» янеюяей три типа очистки приего переработке, ял свеклосахарном заводе имеется только один тип очистки - нэвестяово-углекислотиая, при этой сатураторы рассчитаны на обработку растворов, сахара с концентрацией 12-14*. . Концентрация. клеровки , , сахара-сырца значительно выше: 52-57«. Проведенные нами исследования, на Гнмванскон, Андрувевском. Гмидавском и других заводах показали, что лри такой смене продуктов снижается коэффициент утилизации газа до 15-55*. что приводит к выводу из производства до 30« извести.

По данный исследований профессора Ревы Л. П. и учеников его сколы, лимитирующей стали е Я процесса сатурации вглочньос .. соков является концентрация диоксида углерода в растворе. Из-за отсутствия данных по растворимости диоксида углерода в концентрированных растворах сахарозы нами проведены исследования по его растворимости. Полученные данные позволяет заключить, что сахароза высаливает диоксид углерода, н степень этого высаливания определяется коэффициентом К в уравнении Сеченова, который

С

изменяется от 0.3699 С1»30°С5 до 1.142? Сг»80 СЭ. Таким образом, Тфи яозюении температуры эффективность процесса - высаливания уменыааэтся. чех нояно объяснить позмзкиие интенсивности процесса сатурации иелочных растворов сахара при возрастании тешшратуры.

8 то ха время, при низких концентрациях сахара в растворе ССк <10x5 и температурах вша Э5°С происходит повышение растворимости д^охсида углерода, что ногно объяснить образованием коиплехсэз. Косвенным доказательством тону валяется тот факт, что несмотря на увеличение концентрации сахарозы о растворе, растворимость диоксида углерода не снижается ниже его растворимости а золе при данной температуре.

Пслучены значения тсплот растворения диоксида углерода, эе личина которых находятся иа уровне аналогична величин при

растворении водород» в этаноле - 3.73 кйг/иоль и ацетоне - 4 53

к Л*/но ль:

СВ. С 10 20 30 40 60 .

Н. гВЯ/пояъ 4.361 4.136 3.597 3.331 2.710

Найдено, что растворение диоксида углерода • сахарной растворе сопровождается поглощением тепла и ^зависит от концентрации раствора, уменьшись с его увеличением.

Подтверждена ияевпаяся в литературе информация о ток. что скорость абсорбции газов. осложненная . химической реакцией, пропорциональна концентрации яелочи. При проведении сатурации сахарного раствора СС8«-55х) с различной концентрацией оксида кальция скорость абсорбции прямо пропорциональна е-о концентрации.

В то ее время» общая длительность процесса сатурации возрастает пропорционально концентрации оксида кальция в растворе. В конечном итоге это приводит к необходимости вести процесс сатурации щелочных клеровок сахара-сырца в 3-3.3 раза более длительное время, чел дефекованкого сока.

Кайленный нами фактор интенсивности, представлявший отношение количества удаляемого оксида кальция в единицу времени к полезному объему аппарата при обработке щелочных клеровок сахара-сырца, равен 3.9 10"* т *"*час~*, в то время как при обработке соков он равен 17.8 10"а т «»""час"1, т.е. в 4.6 раза виве.

Сравнение гидродинамических и кинетических показателей работы сатураторов при переработке свеклы и сахара-сырца приводит к заключению, что низкая интенсивность сатураторов при переработке сахара-сырца вызвана малым значением гидродинамического фактора С14.9 и 568.6. соответственно?. что приводит к снихенню коэффициента массопередачи в 3.7 раза в сравнении с обработкой соков, и это у^удоение не иохет быть компенсировано ускорением абсорбции диоксида за счет увеличения концентрации оксида кальция в растворе.

На кинетику абсорбции диоксида углерода концентрированны« овлочнымк растворами сахара, по каюему мнению. суоественнсе влияние оказывают продукты реакций, протекающих в этой системе с

О)

Са(ОН)2

(тв.фаза)

00с

(газ)

га

V

■о о о о о со

г

Дефекация рН>10,5 -т-Са(Ш)2 + лСХ —{СатСх ^'

;(0Г);

Сатурация рН>10,5

С0£ СО.

нсо? +

ОН"

он'

-нсоз -сог

'3 г Н2° (мгновенная)

А [са„Схп] : (ОЮ* +1СО3 ^[0а„рх^(С0рг 9,9 <рН<10,5 ' {СамСхп]А (С0з"){,-л-Сх + т<ЗаС03

¿[Са^3х„] (0Н~)£-чцСа(0Н>2 + » Сх '

Са(0Н)2 +

20Н~ + СаООг

Са(0й)2 + НСО3-- Са(НС03)2 + 2Н20

Рис. .Основные процеооы и химические реакции при извзотновоуглекислотной очистке

РаС03(тв.фаза) СаС03(тв.фа'9а)

учетом сахарозы. Тогда все реакции, протекающие в «ей кото записать так, хзк зто приведено на рис,15. Рассмотри» их с,позиций влияния на процесс сатурации концентрации сахарозы в клеровке сахара-сырца. Дефекация не вызывает затруднений при проведении процесса очистки, так как высокая растворимость оксида кальция в растворах за счет образования комплексов обеспечивает высокую двияущуа силу процесса.

Равновесие реакции СО^СгазЭ -«СО^СрастворЭ определяется

парциальным давление« газа над раствором. 4 при атмосферной давлении, как нами показано, растворияссть диоксида углерода в сахарной растворе выше, чем в воде, что является косвенным свидетельством того, что эта* реакция не пожат лимитировать скорость процесса а целом.

Константа скорости процесса гидратации диоксида углерода при рН 10 рзана S500 ees."1, и не требуется разрабатывать специальных методов ее иитесификаиин. 0 то а время, для поддержания скорости протекания этой реакции на высоко» уровне целесообразно проводить сатурацию в двух сатурацнанных котлах, поддергивая в первом,:, ph> 10.0. Как показали работы проф. Язгвева И. И. и Бугаенко И.«?. > это разделение целесообразно и с позиций интенсификации процесса обесцвечивания.

С нзгей точка зрения, наиболее важной, вляяюягЯ на кинетику прогедсния процесса сатурации является реакция:

2 {Са Сх ]{ОН). + ill СО *-- ССа Cjc ], (QO, ); + 2Ш.О

» n i за mnl -Д1 .м

В результате ее протекания образуется углйкальциеяыЗ сахарат. которая супгстеенко яовшагт заэкость системы, вплоть до образования геля. По навему «кению, это приводит к сниганао интенсивности процесса сатурации. И ¿хикстое.чяыч яетодоп еля

укекьЕггкк.я влияния продуктов реакция из интенсивность процесса сатурация является • регулирсвеике текперат/ри. В то zz ареал, несмотря на погогрез глеропг.и пгрэ.-з мэвсстг.озо-углгхислотноа очистяей ла e0-S5°С, температура очаггниой клеровки колеблется э

пределах 65-72°С. Такое существенное снижение температуры, мозио объяснить поглощением тепла в процессе реакции- образования углекальциевого сахарата. Экспериментальная проверка показывает, что для образования 1 моля углекальциевого. сахарата требуется 1 кал тепла.

Для компенсации'затрат тепла на реакцию адсорбции ^оксида углерода комплексом сахарозы и оксида кальция целесообразно осуществлять подогрев клеровки непосредственно /в сатураторе СрисЛ63. Стабилизация температуры процесса позволяет повысить з$$ектизносуь адсорбции диоксида углерода на 15*.

*

Тем не менее, в атмосферу поступает до 45-50Х диоксида углерода, содержасэгося d сатурационном газе. В связи с эти« нами предложено повторное использование сатурационного газа, содержа гего от 14 до 17х соа. путем установления эхекторов. что позволяет возвратить до Ь0% выходяоего из сатуратора газа на.' обработку вглочных растворов клеровки Срис.16>.

Полученные результаты работы сатуратора для обработки клеровки сахара-сырца позволили поднять суммарный эффект утилизации диоксида углерода до 75х.

переработка сахара-суриа не дэлхнз сопрезоздаться образование« . осадков на трубопроводах vi технологической аппаратуре. В то so время ряд заводов, например. Одесский сахарорафинадный и Оотрожский свеклосахарный, столкнулись со значительным образованием накипи' на поверхности нагрева вакуум -аппаратов и интенсивном отлохекиен осадков на трубопроводах посйе сульфитации. Их образование приводило к необходимости ежемесячной заяены Трубопроводов клеровки после сульфитации и очистки поверхности нагрява вакуум-аппаратов.

Птюзеденньй химический и рентгвкоструктуриый анализ более чем 50 образцов осадков показал, что они ка 90-95х состоят из сульфата Свахуум-аппаратыЭ и сульфита Струбопровод клеровки после сульфитации} кальция.

Проведанный анализ причин образования осадков, их состава

Рис.

Сатуратор.

привел нас к выводу, что основной причиной их образован»] является технологический регламент, качество воды, поступающей н< технологические нужды и процесс сульфитации. обеспечивавши! появление в продуктах производства сульфитов и сульфатов кальция.

Для уменьшения их количества перед и ступенью сатурации м создания натуральной щелочности вводился ион натрия.

Это привело к уменьшению содержания ионов кальция в очитенио! клеровке пропорционально введенному1 иону натрия, однако осадок и< поверхности вакуум-аппаратов, ранее прорегенерированной

продолжал образовываться.

Анализ литературных данных и экспериментальное определена влияния сахарозы на растворимость кальциевых солей слсо^, с&го^ Саво^> Санро^, Са^РО^ показали, что оно подчиняется ураенени! Сеченова, коэффициент пропорциональности которого К^ характеризуе степень высаливания данной соли сахарозой Стабл.4>.

Таблица 4.

к Наименование соли К^

1 СаСО » 20 0.3767

2 40 0.206»

3 60 0.1906

4 80 0.1715

6 СаБО « - 30 0.4212

6 40 0.3208

7 «0 0.4233

8 СабО 4 30 0.4647..

9 50 0.4288

10 во 0.4489

11 ТО 0.4602

12 во 0.6224

13 Са(Н РО ) ■ г 4 г ?0 -0.1421

14 СаНРО л 40 0.1618

15 во в.6551

• При работе по технологической схеме переработки- сахара-сырца ; сульфитацией и недостатке в клеровке иона' натрия, поступахдаго ta верстат завода» главным образок , с водой, образуется значительное количество сульфитов, обладающих высоким значением

коэффициента К . Кроме того, их растворимость зависит от 3

парциального давления . so^ над растворон и при ' выходе■ из сульфитатора клеровки из нее'выпадает сульфат кальция.

При окислении серы образуемся некоторое количество триокснда серы, преобразующееся з сульфат кальция',; имеющий самый высокий коэффициент высаливания, что при 'повышении концентрации.сахарозы л процессе уваривания утфелей приводит к выпадению erb а осадок.

В то же время, одно - и двухзамещенные соли фосфорной кислоты не высаливаются сахарозой, поскольку у них Кз отрицательный, что позволяет расснатривать фосфорную кислоту как перспективный реагент для предотвращения образазания накипи на поверхности нагрева вакуум-аппаратов. ,С этой целью была проведена экспериментальная проверка возможности использования ортофосфорной кислоты вместо сульфитации. Найдено, что цветность клеровки снижается. пропорционально введенной кислоте, на 3-30х. нинкмальная концентрация кальциевых солей в клеровке соответствует pH 7.5 и ниже на 20-25%, а обдай расход ортофосфорной кислоты составляет 0.01-О.005х к массе.сахара-сырца.

Пронышленная проверка замены сернистой кислоты на ортофссфорную кислоту на Одесском сахарорафинадном заводе дала положительные результаты - загорание поверхности нагрева вакуум-аппаратов рафинадных кристаллизация прекратилось. Важнейшим показателем, который тщательно контролировался в период испытаний, было изменение .цветности при уваривании рафинадных утфелей, и он оказался не выше, чем при работе с сульфитацией.

5. Разработка математических полелей технологических схея

8 связи с широким распространением персональных ЭВМ, что связано с удобством накопления, хранения, обработки и получения

представление технологических схем в виде моделей позволяет сжимать имеющуюся в них информацию и проводить анализ и функционирования для получения технологических рекомендаций.

Захнъ;.- этапом ноаелирования технологических * схен является представление их в виде ориентированных графов. Их вершинами являются основные технологические процессы, часть из которьи объединена без потери общности. Например, систему вакуум-аппарата и- центрифуги одной кристаллизации можно представить одник оператором разделения.

В результате получим материальный потоковый граф, соответствуювдй рассматриваемой технологической схеме Cg С9.1723 Срис. 17Э.

переработки сахара-сырца.

информации. важное значение приобретает представление технологических схем в виде математических моделей. . Кроме того.

Г

Рис.17. Материальный потокозый граф технологической схемы переработки са-хара-сьфца на свеклосахарном заводе

Г

1 - клерозание сахара-сырца; 2 - изггсткоэо-углекислотная очистка; 5 - фильтрация; 7 - сульфитация; 9, 11, 14 -уваривание утфелей I, и ЛХ; 13, 16 - клеравание сахара и, líl.

После введения фиктивного оператора и построения циклонаткчесгой

матрицы получаем систему линейных уравнений, которая для

технологической схемы переработки сахара-сырца на свеклосахарной

заводе будет иметь следующий вид: . - .

С ч « С 4 11 ««

сл*

С ч • 2 2

• Сч * С ч С ч ' «в 1в 1в 21 21

+ С Ч 2« 2«

сл" я ' СЛ* * %%

С 4 * - С Ч 1в 1в 1» 18

•С <1

II >1

е ч = с ч

гз гз I» I»

♦ с в 2121

С <1 -Сч -Сч 19 19 II 21 24 14

' Со ♦ С ч

23 23 24 24

♦ С ч ♦ С ч га га гл г<

: ч »Сч ~ с ч' — с о

27 27 Л 4 ¡ г 1в И

Сч-Сч +Сч ♦ с

С Ч г« га

! ч_ - с ч -»с ч ♦ с ч

г1! 4 4 1вШ 24 24

С Ч » С о - С.« г» го зъ 4 4

С25Э

где с. - концентрация з материальном потоке, д.ед. ; ^ - количество материального потока, х к массе сзхзра-сырца.

Решение этой систему на представляет трудностей.

С использованием этой системы бия составлен баланс неучтенных потерь при их определении в период уточненного учета и контроля на Андрупевскон и Каменеа-Подольскся сахзаЕодах и сделан баланс редуцирующих веществ при исследовании эффективности аффинация сахара-сырца «а Одесском сахарорафинадном заводе.

Система линейных уравнений, полученная указанным образом, легко преобразуется в динакяческув путем введения сднеЯ степени свободы - времени. Ее целесообразно ввести на тгх операторах разделения, для которых известен закон изменения агрегатного состояния основного вещества материального потека - сахарозы. -Например, для операторов, соответствующих вакуум-аппаратам.

Рассматриваемая математическая модель технологической' схемы переработки сахара-сырца ка свеклосахарном заводе С25) из-за сравнительно больвего количества уравнений достаточно елахна для технологического анализа, гак сак теряется технологическая связь между переменными. 8 та я время именно анализ взаимосвязи

технологических величин позволяет определить эффективность, технологической схемы- и разработать стратегию ведения технологических процессов с целью получения максимально .высокого,, выхода и качества готового продукта. В настоящее время, такой анализ проводится на чисто интуитивнон уровне с использованием прошлого опыта, зависит от.уровня и профессиональной подготовки специалиста, проводяаего анализ.

Для осуществления объективного анализа функционирования продуктового отделения превращали его математическую модель в причинно-следственный граф,,.на которой видно, как и какая доля несахаров двш ается к мелассе, а какая доля сахарозы продвигается противоположном направлении Срис.18). Преобразование графа проводили с аспользбзаниел формулы Мезона.

Рис.18.Причинно-следственный граф станции кристаллизации при переработке сахара-сырца на свеклосахарнон заводе.

В результате получили уравнение. отражающие передачу причинно-следственных связей из истока о^ С<^Э к истоку Сч^>

Сформула 24Э.

Результаты анализа показывают, что при уменьшении чистота очищенной клеровки пропорционально увеличивается выход меласс» Срис.19Э. В то хе время увеличение несахара в очищенной клеровке, связанное с возвратом оттека утфел? I кристаллизации, приводит I укеньшенио выхода мелассы, связанного с внутренней циркуляцие! несахара на веретате завода.

Обращает на себя вникание сравнительно незначительное влияни

'Рис.19. Зависимость выхода мелассы при переработке сахара-сырца от объема возврата оттека I кристаллизации на очистку, изменение чистоты очищенной клеровки, СДб XI-35 ■ »■ . «

оттека - утфеля I кристаллизации СДб^ХД-бЭ, оттека утфел'я и кристаллизации СДб X7-95 и нелассы

24

СДб^ХЮ-ПЭ при 1>"0.70; 0.80; 0.85.

г- о бб 'la ij^n i количество нелассы чистоты оттеков II я ill кристаллизации, а 1КЗ? чистоты саной келассы. Например, при нзкенении чистоты от до 31% вжод келассы снимется только с 4.5s до 4.Ох

Таким сбразон, решавкее влияние на- выход-, мелассы оказьаает зчгстзо очищенной клеровка. Ч&н вкда ее чистота, теп ниже суход ?лассы.

При получении нлтекатичгской подели технологической схемы греработг.и сахзра-сьхрца на базе теории графов' и линейкой алгебры isnasi усдоаигм бглло наличие si постоянство н&егхарз ко пеону гхнолсгическому потеку. При практически полном отсутствии ?сзхара d продуктах, нгприкер,.ц рафинадной производстве, реагеияе <стеяы ;гзта.ях:гаается на непреодолимые трудности'.

Для этого . недостатка воспользовались методами

юряи рециркуляции- С этой цельв технологическую схему *сскатриваеп хак снену с операторами разделения пс нассопону

потоку сахарозы. При этой закон разделения потоков прикипав, известным. В этой случае технологическая схема сушесгвеннс упрощалась Срис.203 также, как и система уравнений.

Рис.20. Ориентированный граф тгхнологической схемы Одесского саха; рорафинадного завода: •

I - зффинагия; 2 - фильтрация; 3-х, ц, их рафинадные кристаллизации; 4 - IV рафинадная кристаллизация; 5.6. 7- I, и, цз продуктовые кристаллизации.

Наиболее еаякыи моментом для ревения этой системы являлось

"определение оператора разделения:

К

6.,

Л

гдв к0личвсгз° разделяемого вееества в п-ои потоке, ..выходящей из i-того оперетора разделения.

Количества продуктов для определения коэффициента разделения йралч иэ ранее произведенного расчета продуктов.

В настоящее время существует огромное количестве технологических схем получения сахара иэ сахара-сырца. Только технологических схем отделения кристаллизации насчитывает десятки вариантов. See они составлены исходя из некоторых технологических предлссчлок., базирудажхся ка принятой эффективности фиэ.чко-хииачес* - д. процессов, положенных s основу технологической схемы получения кристаллического сахара.

Иктуитимо ясно, что наиболее эффективна та технологическая схема, ка г.оторой сознестное пребшание оснсвттх продух roe сахара и нес.-.xspa нкнммалыю. Возникает. прсблзяа количественной оцалкм этой скорости'. Отиотим. что в данной случае иод схорссгыо подразунасаатся об>ек этих продуктов на ьгрстате завода в кахгдый данный локект a pans на, олрьдгляагяй ¿охогчестеоа процессов и

иатэриаяькых потоки» в данной технологической стадии, а не просто .скорость получения сахара в единицу времени. определяемая производительностью завода.

Перми вагсж ревевия этой задача являлась формализация 'технологической схемы аутея представления ее в виде ориентированного графа Срис.170. В этой случае, базируясь на методах кокЗинаторкки. поставили задачу с реализации на вершинах графа некоторой числовой функции при условии, что каждой вершине Г. «V. ставится в соответствие число >. "<< X 3. Аналогично псхно сказать, что на дугак графа гХт^ЕЭ Срис.173 реализуется числовая функция, если кзгдой дуге х^еЕ ставится в соответствие число . Следуя этому принципу.., припишем с~ан в графе Срис.175 соотвгтствувзее количество продуктов, вырггеиное в процентах к массе сахара-сцрца и известное из продуктового расчета.

Сформулируем нлну задачу следующим образом: «Каков нини.чальний СмаксинзльньйЭ путь сзхарозы от вершины х к д по

I п

дугам графа, соответствующего рассиатрнваеной технологической схеие?» <рис.17Э.

При законе композиции «сложение» их несколько:

1 V V V V ) * * + е + е * е + е ш > » 9 7 » О * -я « М 1«

«106.33+153.07+137.95*149.91+95.39*542.6в

» ..

2 V «V у V V ) * е + е + в* '+ в + е + е « 1*в1В"?»0 « 5 в а (4 X»

»106.33+153.07+5.5+11.37+149.91+95.39=521.57

3 V УУУ?У)*е+-е+е+е ♦«'♦« + е -г 1 « 5 Г # «1 »4 о' « «I В Ш 2 М Х7

*106.33+253.07+137.46+149»91+13.82+4.4+1.78-566.49 Из полученных данных видно, что для материального потока

I

сзхарозы минимальным путем из вершны V а V будет путь по » »о ^

вершинам у1у2уду7Уру1,у0» 8 яаксипадьным - путь по вершинам

V V V . Третий путь является путей, по которому наряду сахарозой

7 р О

выходит несахар, максимально высокая скорость выхода которого является второй аагнейпей задачей функционирования технологической схэяы, так как это обеспечивает высокое качество"готового продукта

и снижение расхода на производство единицы,продукции.

Предлагаемым критерием для оценки-' эффективности технологической схены по этому показателю является отношение сунны продукта на дугах/ по яоторымвькодит сахароза, к сумме продуктов на дугах, по которым выходит несаха'р. - Очевидно; 4Tq чен это отношение выше. тем эффективнее разделение и вывод , сахарозы и

несахара в данной технологической схеме. В нашем случае Эта

' 508.23 величина равна 150 =3.37.

Сравнение этих технологических схем по разработанному нами критерию показывает, что технологическая схема Одесского завода значительно эффективнее, чем схема переработки сахара-сырца на свеклосахарном заводе.

Вторьи критерием для оценки технологических схем является темп вывода сахарозы из технологического цикла, так как чем больше ' сахарозы вращается на верстате, тем выше время ее пребывания тан. Критерий для сравнения схем по- этому показателю получен нами через построение сигнального графа с последующим его превращением' и получением передачи или с помощью формул, полученных с использованием коэффициентов рециркуляции. В результате с использованием последнего метода для двух технологических схег продуктовых отделений С рис. 21, 2ГЭ получили следующие зависимости:

1-6-66

** 81 Ю ,

qoi * 1-6 -.¿ 6 - 6 6 6 (2в)

11 12 21 21 32 13

(1-6 , - <5 ) ( 1 - 6 'б ) q

„ = м г* " 23 '«У

qot * (1-6 XI -6 6 )- 6 6--(27)

v И • 22 23 21 12

где qoi> - количество сахарозы, получаемой из данной схемы ^ поступающей в нее.

Для первой схемы: q = 0.9206 q r oi ю

Для второй схемы: q « 0.9043 q

Taxим образом, по темпу вывода сахарозы из верстата перва« технологическая схема лучше второй.

Рис.21. Ориентированный граф продуктового отделения свеклосахарного завода при поступлении клеровок Сахаров и и III на I кристаллизации.

Рис.22. Ориентированный граф продуктового отделения свеклосахарного завода при последовательном поступлении клеровок сахароз и, ш.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

L. Разработай и внедрен сатуратор для обработки густых продуктов. в тон числе клеровок сахара-офца, позволягвий повысить коэффициент утилизации диоксида углерода до 70* и на 30* снизить вывод извести из технологического цикла завода.

2. Доказано отсутствие термодинамически„ оптимальных условий лак образования центров кристаллизации в поликонпонентных растворах сахара, что обуславливает необходимость уваривать угфеля последних кристаллизация с использованием кристаллической основы. Разработаны способ и технологический регламент уваривания продуктовых утфелей на кристаллической основе, которые внедрен»: на ряде сахарных заводов и на каждой заводе получен экономический эффект в размере 87.0 тыс. руб. Сцеиы 1990 г. Э.

3. Разработан технологический регламент применения ортофосфорной кислоты, что позволило Одесскому сахарорафинадном) заводу предотвратить образование накипи на поверхности нагрев: вакуун-аппаратов рафинадных кристаллизация. повысить качеств« готового продукта и экологическую обстановку в районе располо*ени сахарного завода.

Экономический эффект составляет 120 тыс. руб. Сцены 1990 г. 3.

4. Разработаны и нашли применение в прокыпленности Св тс числе в зарубежной) методики определения рациональных режиме переработки сазсара-сырц» на свеклосахарной заводе Собьем веэврап части первого оттека утфеля I кристаллизации на очистк] оптинизакий расхода извести, тейп прироста несахара а очиванш кларовкеЭ, которые внесены в действующую инструкцию по веден технологического режима переработки сахара-сырца па свехлосахари заводе СКиев, 1986 г.З.

5. Проведен математический анализ суяеетвуюя технологических схен переработки сахара-сырца и исследова эффективность аффинации на Одесской сахарорафинадном заво;

что позволило доказать целесообразность и экономическую эффективность переработки сахара-орца по технологической схеме с его аффинацией. Экономический эффект для Одного, завода 40.0 тыс. руб. Сцены 1990 г. У.

6. Разработаны математические' иодели технологических схем переработки сакара-сырса. базирумиеся на * теории •графов, теории рециркуляции и линейной алгебре. Полученные яодели использованы для разработки критериев и методик сравнения эффективности различных технологических схем по технологическим и техмико-эко .омичбеким показателям.

7. Проведены исследования технологических качеств 275 образцов сахара-сырца из 19 стран, что позволил;: . ть рекомендации по предпочтительной закупке его в странах отдельных регионов и разработать рекомендации по изменению технологического реянма переработки с учетом его качества.

8. Показано. что основной частью инкрустаций на технологическом оборудовании и трубопроводах, образующихся при переработке сахара-сырца, являются сульфаты и сульфиты кальция. Эти данные заставляют пересмотреть роль сульфитации при переработке сахара-сырца и считать целесообразным ее исключение из технологической схемы.

9. Доказана инвариантность кинетической кривой растворения сахара-сырца от концентрации раствора, поступающего на растворение и температуры, что позволило разработать методику расчета полезного объема аппаратов для его.растворения в зависимости от производительности завода. Снижение неучтенных потерь в производстве до 0.1%.

10. В результате проведенного анализа кинетики разложения сахарозы, представленной в виде ориентированного графа и ревения соответствующей ему системы дифференциальных уравнений показано, что в области 3.0<рй<9.О количество разложившейся сахарозы зависит от ее концентрации и разложение протекает по автокаталитическс у режиму.

11. ¿оказано, что растворимость диоксида углерода, кальциевых солей угольной и одно- к лъухзанеиеиных рртофосфорной кислот», описывается по уравнению Сеченова, коэффициент пропорциональности которого отражает степень влияния сахарохы на Всалнвакм* СвысаливаннеЗ этих веществ в растворе. Показано, что сахаром увеличивает растворимость диоксида углерода при ее кальо концентрациях и высаливает его при повышении концентрации.

12. Найден состав комплексов, образующихся в системе сахароза-оксид кальция -вода н определено, что этот состав зависит о! тенпературы л концентрации сахарозы. Показано, что при высоки; концентрациг-с сахарозы ССх>35ХЭ растворикость оксида кальии« снижается.

, 13. Предположено, что в" процессе сатурации С.рН>10.0Э протекав: реакция:

г ^св^сх^КсйГ), + 1н^сО|4-' (с»исхв] (сор; + 2хН^о

Определен состав углекальциевьк сахаратов и .доказано. чт( условия их существования определяются величиной рН, концентрацией сахарозы и температурой. Полученные данные позволили обоснован пути интенсификации этого процесса.

14. Предложено уравнение для описакия температурное зависимости вязкости растворов н доказана его справедливость I широком диапазоне температур и концентраций для Сахаров Ссахарозы глюкозы, фруктозы, лактозыЭ и некоторых других веществ. Показан, справедливость предложенного уравнения не только для чистых, ко 1 для поликомпонентных растворов, в тон числе для нелассы.

15. Впервые определены термодинамические функции чистых поликонпонентных растворов Сахаров, на базе которых обоснован термодинанически оптимальные условия образования центро кристаллизации чистых растворов Сахаров. Проведена пронышлеина проверка этих условий ка заводах, перерабатывающих сахар-сырец которая подтвердила найденные теоретические параметры.

16. 13огаз«н а справедливость уравнения Эйнштейна-Ванда дл

ясания концентрационной зависимости вязкости растворов хзроэ. что позволило определить числа гидратации сахарозы в рсхсп диапазона концентраций м температур.

17. Мз примере сахарозы, глюкозы и фруктозы подтверждена тотеза „Катусезяча о том, что .вероятность образования центров шстэллизаташ пропорциональна числза гидратации.

13.' Предположено, что растворение сахарозы з воде приводит х оруьяния ее структур« с образование« новой, боле» прочной, :ггззной часть»,которой является молекула сахарозы. Этот яроцепс >провохдзется поглощением тепла.

1?. Доказано, что сахароза з зодноз растворе ведет себя как >яйрков ззсэство. о чея свидетельствует справедливость неразенст-

* п

При ген гидрофобные группы сахарозы в растворе имеют -раничекньй контакт с ¡гадой, о чек свидетельствует справедливость

??2ааастяз р < 0. r ôt f

20. Установлено, что сахароза а зодног растворе гидрзтируется

з гидрофильному механизму, доказательством че.чу слутат выполнение

граваиства: . 6Ф

Ъ » lia Г—X— » о т

v «О I -I Р,Т

fil.] > f.!£] i ¿т J р i J

(SU

<5т

«•Г.®

tzH >°

СПИСОК РАБОТ. ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛА« ДИССЕРТАЦИИ

1. Результаты уточненного 'химико-технического контроля н учета извести в свеклосахарной 'производстве Ч /А.Я.Загорулько. Р. Ц.Мишук.'А.А.Пбномаренхо и" др.// Сахарная промывлеиность. -

' 1973.-N3.-С.57-61Г ' - " --••■

2. Кизук P. II. Расчет'расхода извеЬти и eè 'баланс > при очистм диффузионного сока// Сахарная проныаленность.-1975. .-С. 46-49.

3. Ииаук P.M.. Загорулько А.Я. ОпредеЗгеиие количества .сатураци-

*

ониой клеровки сахара-сырца, возвраоаеной на дефекацию// Сахарная промышленность. -1975. -к8. -С. 44-46.

4. Потери сахарозы при переработке сахара-сцрца и пути их снихэни! /А.Я.Загорулько, Р. Ц.Мцыух. Е.С.Бойко и др.// Сахарная, провыв ленность. -1975. -Ñ2. -С.46-49.4 " ■ ■ л- - .

5. Загорулько А.Я., Киаук Р. И., Бойко Е. С. Методы опрела лени содержания сахарозы в сахаре-сырце// Сахарная промышленность. 1975. -ni. -С.49-51. ^

в. Mishchuk R.Tc., Morera R. Exhaustion of - final molasses // let Sugar J.-1978.-H951.-P.73-76.

7. Результаты анализа средних проб мелассы 33 сахарных завода /А.Я.Загорулько, Р.Ц.Мииух» Е.С.Бойко и яр.// Сахарная промыл ленность.-1975.-Nil.-С. 39-41.

8. Ledde J,, Mishchuk R.Ts., Horora ft. La influencia de ] temperatura cobre crictallizacien"<ta las aaaüs cocidas finalen /Cuba Azucnr.-1S 78.-N4.-P.Зв-40.

9. Vaides À., Mishchuk H.Ta. Control y calculo produeti« azucarera//A?AC.-1978.-Sept/Oct.-P.37-42.

10.rior«ra В., Miahchulr R.Ts. Pur«!a norsual de l&e aialea finales, Los trabajos de 41 aTAC, 1677.

П.Иищук Р.Ц. Принудительная циркуляция в вакуум-аппарат« последнего продукта. -М. : ЦЯККТЭППиеепрок. -1978. -ыЮ. -С. 8-10.

12.Мацук Р.Ц.. Белостоцкий il. Г. Вязкость растворов сахарозы

яеласса//Сахзрная пронызденхостъ.-19S0.-K2.-С.27-29.

3. Подача чззести на станцию очистки по несахараи диффузионного , сока/3.В.Супрунчу*. Л.Г.БелостоцхиЛ. Р.Ц.Яищух и др./'/'•Сахарная прояывяеиность. -i960. -W5. -С.33-34.

♦ .Белостоцкий Л. Г.. Нишух Р.Ц.. Скорик К. Л. Некоторые вопросы очистки ,сока.-И. : ЦНШТЗПЯиявпрсн. -1980.-n3. -С. 6-7*..

5.Теплотехнические испытания Гниванского сахарного завода в период переработки саягра-сырца ✓ В.Н.Горох. А.П.Осипчук, A.A.Князев. Л. Г. Бгяостацкя2;~ Р.Ц. Нивук//Сахзрная пронызлеиность -"981.-кЭ. -С. 39-43. v

6.Голоаняк О. Д.. Белостовкий Л. Г.. Кищук Р.Ч- Влияние технологических качеств сахара-сырца на выход готового продукта. -.1: ЩШТЗППииепрон, 1982.-24 с.

7.Определение расхода извести при переработке сзёв. а-сырца / Д.Г. БелостоцкиЯ, Р.Ц.ffenye. В.Н.Лезенко и др.// Сахарная промыален-ность. -1982. -N5. -С.27-29.

в.Кищук Р.Ц.. Белоетсцкий Л.Г. Расчет продуктов при переработке сахара-сырца на свеклосахарной заводей/Сахарная пропыаленность. -1982. -«9. -С. 42-44.

9.Головняк В.Д., БелоСтоцкий Д.Г.. Яиаук Р.Ц. Основные направления снижения удельных затрат тростникового сахара-сырца яри его переработке на свеклосахарной заводей/Труды ВКИИСП.~ 1983. -С. 7-14.

0.0.конпяексообразовании в системе известь-сахароза-вода/Л.П.Рева Л. Г.Белосттщкий, А. В. Архипец. Р. Ц.Мидук/'/Изв. ВУЗов. Пищ. техйол. -.1983.-к2.-С. 38-41. ..

1.Метод расчета, продуктов при переработке сахара-сырца на свеклосахарном заводе/Л.Г.Белостоакий, Р. Ц. Мину к, В. Н. Горох и др. //Труды ВНИИСП. -1983. -С. 73-60.

2.Интенсификация тепломассообмена повышением скорости циркуляции утфеля в вакууя-аппграте/И.Г.Бажал, Д.Г.БелостоцкиЯ. Р. Ц. Мивук я др.//Прояышленная теплотехника.-1983.-нб.-С.5Q-52.

3.Энергия водородной связи в кристаллической сахарозе / Л. Г.Бело-

стойкий, Л.Е.Архкпеа, Р.Ц. Миг^к, Д. Ii. Рева" Изв. ВУЗов. 5 -ехнол.-1984. -н5.-C.2Ö-22. "

24.Влияние цветности сиропа и клеровки на белый сахар / Л. Г. BeJ тоцсяй, Р.Ц. Ми лук, Н.А.Шаталова идр.>/Пищевгя прондалениосг 1934. -КЗ. -С. 35-37. _ •

25.Гологкяк Ю. Д., йисук Р.Ц. Сахарная ' промышленность Кг.онии.■ ЦНЙИТЗППивепроя.-19В4.-»ып. 19.-С: Í2-14.

26. Термодинамические константы * кислотной дассоииатги caxapi JT. Г.Белостоцкий, А.Е. Архипек. P.Ii. Мисук. Л. П. Рева/УНав.ВУ1 Пэд.ТЕХНйл: -19S4. -MS. -С. 22-25.

*

27. Неиторы вопросы оигкки эффективности переработки сэхара-с /'¡Q. Д. Голзйняк. Д. Г. БелостоикИЙ. Р'.Ц.Клаук и я?.// Саха промышленность.-1984.-N3.-С.2D-24. 7 -

28. ¡u'íiíyK Р. Ц. , Белостоцкий Л. Г. Кс.пкчестес оттека, ßosspacae «а . очистку при переработке caxaps-cupus^vCaxi промышленность. -1984 .'-«10. -С. 31-33.

29.Влияние ритмичности работы завода ни млюльзопаниэ дно?, углерода и расход известняка при переработке;,, сахара-е^аа/ Бедостоцкий, P.IÍ. Микук, Л. Д. 13e3Uo's, проиышленность..-1934. -п!2. -C.2S-29.,

30.Головмяк В.Д.", Белостоиккй Д.Г., Кипук Р. и рациональные приоиы переработки сахара-сырца.-И.: ЦЙИИТЭГ пром.1955. -27 с.

31.0 структуре растворов углеводов и спиртоа/Р.Ц. Ь J!. Г.БелостоцкиЙ, С. И. Сагань, к. Л. ¿;:г:э«//В сб. Пищевая прон-1985.-K31.-C.77-e0. '

32. Ионные' равновесия в сис геке игеесть-всла/Л.!". EiJiocrrci P. L!. ^¡ияук. А. Е. Архипец, JI. П. Рева//6 сб. Пиаевая пром-ть.-Ii вып. 31.-С. 31-34.

33.Растворимость диокси/o углерода ь растворе сахарозы/Р. Ц.Н) Л. Д. йтеисл,'Л. М. Веоченкэ С. Я. Cérsfte/^CeirepK^K промкаиеяяс: 1985. -.vi2. -С. 12-13.

34.Влияние перерасход* извести кг- счистку сока/Л.Д.Шевцов,

■:7l. Захаремко/>"Сахг Ц. Опыт" пр6»ыалени

Верченко, Р. Ц.Манук и др.// Сахгрная промышленность. -1935. -nil. -С.15-17. .

1. Мищук Р.Ц., Шульга В. А. Анализ работы отделения кристаллизации при переработке. сахара-сырца//Сахарная промьшденность.-1985. -N8.-С. 30-31.

>.Инструкция по определению производственной мощности свеклосахарного завода при переработке сахара-сырца/Р.Ц. Мищук. Л.С.Градова и др.-Киев, 1985.-15 с.

'.Инструкция по расходу известняка в сахарной промышленности/Л. Д. Шевцов, Р. Ц. Мищук и др.-Киев, 1985.-10 с.

З.Опьгт переработки сахара-сырца на Збарахском сахзаводе/Б. А. Мелен тьев, Ю. Д. Головнях, Р.Ц.Мищук и др.-М.: ЦНИИТЭППипепром, 1986.-с. 26.

?.М^пук Р.Ц. , Сагань С.И., Липец A.A. Термодинамические функции активации вязкого течения и структура сахарного растворам/ Сахарная промышленность. -1986. -nIO. -С. 13-15.

Э. Мидук Р.Ц., Шульга В. А. Методика разработки технологическиого режима переработки сахара-сырца/'/' Сахарная промышленность. -1986 -К8. -С. 23-25.

1.0 молекулярной ассоциации в системе сахароза-.элгхтролит-вода/ Л.Г.Белостоцкий, А.Е.Архипец, Р.Ц.Мищук, Л.П.Ревз>/йзв.ВУЗов. Пии. техкол. -1986. -ч1. -С. 39-42.

2.Инструкция по ведению технологических процессов приемки, хранения и переработки сахара-сырца на сзеклэсахарных заводах/ Р.Ц. Кишу к и др.-Хиев, 1986.-96 с.

3.Термодинамические функции растворов глюкозы и фруктозы/ Р.Ц.Кинук, Л.С.Грабова, 3.В. Петруиевский и др.// Сахарная промышленность. -1987. -к7. -С. 37-40.

4.Г1исук Р.Ц. , Грабова Л.С. Циркуляция несахароз сахара-сырца при поззрате части оттека утфеля I кристаллизации на очистку// Труды ЗНКИСП. -1991. -С. 100-106.

Э.Штакгеэа В. 0. . ' Нипук Р.Ц. , Грабова Л.С. О процессе яакнпесбразования при переработке сахара-сырца'/ Сахарная

прокьшленность. -1992. -К2. -С. 12-13.

46.Причины накипеобразования и е*ч> снижение при перерабатке сахара-сырца/3.0.Итангеев, Р.Ц.Мищук. Л.С.Грабова и др.// Сахарная свекла: производство н переработка. -1991. -к1. -С. 36-39.

47. Мищук Р.Ц., Катроха И. М.. Литвин Н.И. Равновесие в системе сзхароза - известь т вода// Сахарная промышленность. -1992. -н1. -С. 7-8.

48.Мицук Р.Ц. Температурная зависимость равновесий в систене сзхароза-оксид кальция-вода//Сахарная промышленность. -1992. -N4.-С. 23-23.

49.Кинетика разложения сахарозы и редуцирующих сзхаров/Р.Ц.Мигщук, Л.С.Грабова, Н.И.Литвин, 2. И. Орлова//Сахарная промышленность.-1992.-13. -С. 18-20.

ЗО.Кигауж Р.Ц., Грабова Л. С., Орлова Ж. И. Кинетика растворения сахара-сыриа//Сахарная промышленность.-1992. -лЗ. -С. 10-12.

51.Мищух Р.Ц., Шевцов Л.Д., Верченхо Л.К. Равновесие в системе сахароза-диоксид углерода-вода//Сахарная промышленность.-1993.-

"н2.-С. 25-27.

52.Мищук Р.Ц., Грабова Л.С. Состав и паранетры образования углека льциевых сахаратов//Сахариая промышленность. -1993..-С. 7-3.

53. Термешшзнически оптимальные условия образования зародьшеЯ сзхароэы/В.0. Штангеев, Р. Ц.Мищук, А.К.Супвнко и др.// Сахарная проныглеяность. -1993. -N2. -С. 23-25.

Р.Ц., Грабова Л.С., Липец А.А. Объемные эффекты и парциальный мольный сбьэм • сахарозы в растворе//3 сб.Пивкгаая проа-ть.-1532.-вып. 38.-С.48-51.

-55.Объемные эффекты в сахарном раепворе/Р.Ц.Мишух, Л.С.Грабова. Т.К.Канчук, А. А. Ллпец//"В сб. Пищевая прон-тъ, -1930, -ш.п.36. -С.В5

56.Кису,- Р.Ц.. Липе« А. А. Гидратация сахарозы о раст»орг//8 сб. Якшеьая проя-ть. -1939. -вып. 33. -С. -102-105.

57. Капух Р.Ь., Потрус&всхиЯ В. В. Гидратация глюкозы к фруктозы с

'.растворе/Л!и!зее£й проп-ть. -1989. -к5. -С. 28-30.

58.Шгангеев В. 0.. Киук Р.Ц.. Грабова Д.С. Технолог i4Ha efeKTHBHiCTb зфф;Шая11 аукру-снрцю//В1сник arpapHoi науки.-1992 -Nil.-С. 25-23.

59.Ккпук Р.Ц. Гериодинанически оптииальные условия образования зародьшай в растворах глюкозы и фвуктози//ПиЕевая проп-ть. Хранение и переработка сальхозсырья.-1993 -нЗ.-С.27-29.

60. Опыт переработки сахара-свраа с его аффинацией на Одесской сахарорафинадная *зводе/В.О.Етангсев» Р.Ц.Кааук а др.-И: иНИИТЗППипяпрок. -19S9. -20 с.

61.Кииук Р.Ц. Совершенствование схены прнепхч. хранения и переработки сахара-сырца с целью полученил сахара высокого качества, снияения потерь и повшения его выхода/"/* 7<зз.докл. иа респ.научн.-техн. конф.-Кировоград, 1989.

62.Влияние несахаров fa реологические свойства сахарных растворов/ Р.Ц.Мицук. Л.Г.Белостсцкий, Е.Й.Сагань и др.//В еб.Пкхгвая прок -ть. -1988. -вып. 34.-С.45-50.

■63. Состав накипи на поверхности нагрева вакууи-аппаратов/3.0. ШтанГегв, Р.Ц.Мицук, Л.С.Грабова и др.//Сахарная свекла: производство и переработка.-1990.~цЬ. -С. 56-57.

64.Расход извести при переработке сахара-сырца/Т.И.Турбан. 0.Д. Головняк, Р. Ц. Кипу к и др.//Сахарная проньвсленность. -1987. -nIQ. -С. 29-32.

65.ShtangB«v V.O., Kishchuk Я.Тз., Grabova L.S. Seal« formation during raw 3ugar proceeasing//Int.Sug»r J.-1993.-95,H1130.-P.7A

66. Штангеев В. 0. , Кидук P. Д., Антановский В. К.. Термодинамические функции поликояпо.чентных растворов сгхара//С ахарная промышленность.-1993.-N2.-С.22-23.

67. А. С.СССР N3051, 5. И. N18,1971.

68. А. С.СССР N12800. Б.И.N48.1986.

69. A.C.СССР N1425205. Б.И. N35.1988.

70.0 влиянии регииоз обхита и гасения извести на очистку диффузионного сока/Л.Д.Шевцов. Б.Н.Валозой, Р.Ц. Падуг и др.//

Сахарная прдмьшленность. -1986. -Nil. -С.. 34-38. . - '.-;

71.Красящие вещества при перерлботке. сахара-сырца и ингибирован их образования Л". И. Шейко, Д. Д. Бобровник, Р.Ц. Мишу к и др. /VTe; докл. на респ.научн-техн.конф.-Киев, 1989.-С.304. -

72. Мищук Р.Ц. , Сагань С. И. Вязкость как -показатель структурно состояния раствора сахарозы/Тез.докл. * на научнттехн.кон полодых ученых и спец.-Киев, 1984.-С.142.

73. Мищук Р. Ц. , Грабова J1. С. Разработка технических решений д снижения солей кальция в очищенных клеровках сахара-сырца/Ге докл. на научи-техн.конф. нолрдых ученьк и спец,-Киев, 1989 С.128.

Автор выражает благодарность профессору Липецу A.A. активное участие в подготовке настоящей работ4/.

Подписано к печати 19.10.93г. Заказ ' Формат бумаги 60x84 I/I6. Объем 3,0 п.д. Тираа 100 экз.

Участок оперативной полиграфия (Ш ЕП0 .'"Сахар" • Клев--24, ул.Лагеранская, 20 •