автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка способов и усовершенствование аппаратов для промышленной кристаллизации сахаристых веществ

сэ

^ СЧ|

«О

со

оТ I

УКРАШСЫСИИ ДЕРЖАВНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ сэ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГИ

МИРОНЧУК ВалерШ Григорович

к1] , , УДК 664.1.004.12: :532.7

РОЗРОБЛЕННЯ СПОСОБ1В ТА УДОСКОНАЛЕННЯ АПАРАТ1В ДЛЯ ПРОМИСЛОВО! КРИСТАЛ13АЦП ЦУКРИСТИХ РЕЧОВИН

05.18.12- процеси та апараги харчоких внробництв

Автореферат дисертацн на здобуття паукового ступени доктора техшчних наук

КИ1В-2000

Дисертащем е рукопис

Робота виконана в Украшському державному ушверситсп харчових технолопй MiHicTepCTBa освгги i науки Украши

Науковий консультант: академйс УААН, доктор техтчних наук, професор

Гулий 1ван Степанович, Украшський державний ушверситет харчових технолог™, ректор

0(|ицшн1 ононепти:

доктор техшчних наук, член-кореспондент Национально* академи наук Украши Снежкш lOpiii Федорович, [нститут техшчно! теплоф1зики Нацюнальио? академи наук Украши, заступник директора;

доктор техтчних наук, професор Федогкш Irop Михайлович, Нацюнальний ушверситет «Кшвсышй гаштехшчний шститут», професор кафедри xiMHuor o, полимерного та сигикатного машинобудування;

доктор техшчних наук, професор Кулшченко Вггалш Романович, Украшський державний ушверситет харчових технологш, професор кафедри процеав i апарапв харчових виробництв

Пронина установа: Тнститут харчовоК xiMii i технологи HAH Украйш та

MiHicrrepCTBa агропромислового комплексу Украши (Кшв)

Захист вщбудсться «Z^» c-S'/f7ff if 2000 року о_ годинх на 3aci/janni спещагёовано! вчено! ради Д 26.058.02 в Украшському державному ушверситеп харчових технолопй за адресою: 01033, Кюв-ЗЗ, вул. Володимирська, 68, корпус А, ауд. А-311.

3 дисертащею можна ознайомитись у б1блютещ Украшського державного ушверситету харчових технолопй, 01033, Кшв-33, вул. Володимирська, 68,

Автореферат розюланий

_2000 року.

Вчений секретар спещал130ван01 вченоТ ради к.т.н.., доцент

Зав'ялов В.Л.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальшсть тема. Забезпечення конкурентноспроможносп виробленого в Украйп цукру на внутршшьому та зовншшьому ринках та освоения впчизняного виробницгва кристал!чно! фруктози е актуальним завданням сьогодення. Розроблення нових та подальше удосконалення ¡снуючих способ!в та апарапв промислово! кристатоацй' цукристих речовин залишаеться в центр1 уваги вггчизняних та зарубгасних нayкoвo-тexнiчниx спец1ал1ст1в, як о дне з найважлившгах зав дань.

Дисертацшна робота присвячена вирнпенню цих гатгань на основ! подальшого розвитку теорп та практики тепло- та масообмшних процеав при кристалваци цукристих речовин, яю дозволяють зменшити витрати матер1альних та енергетичних ресурс1'в на 1х виробницгво та покращити ягасть готово'! продукцп.

Анали показуе, що в галуз1 кристашзацн цукристих речовин icнyючi способи промислового виробництва мають невикористаш резерви для отримання яюсно! продукцн, збшыпення виходу готового продукту та зменшення питомих енерговитрат на виробництво. Традицшними методами вщншити щ питания досить складно 1 майже неможливо. Потр^бш нов! гадходи на основ! сучасних теоретичних уявлень про процеси та явища, що в!дбуваються шд час промислово!' кристалвацн речовин з розчишв.

Використання теорй рециркуляцн, рекристалвацн, розкригтя мехашзму впливу окремих фактор1в на тепло- та масообмшш процеси кристашацн при кипшга утфельно! маси та П охолодженш дають можливеть розробити нов! та удосконалити ¡снукга способи та апарати для промислово! кристамзацп цукристих речовин.

Зв'язок роботн з науковпми програмами, темами, планами. Дисертацшна робота виконана вщповцщо до Постанов Ради Мнпстрш УРСР №420 вщ 22.11. 1985 року та №340 вщ 02.11. 1988 року, Постанови Кабшету Мннстрш Украши № 536 вщ 18.09. 1992 року, ршення Вчено! ради УДУХТ вщ 30. 05.1996 року.

Мета I задач! дослдакепь. Збшьшення виходу цукру 1 фруктози стандартно!' якосп та зменшення енерговитрат на !х виробницгво шляхом удосконалення ¡снуючих та розроблення нових способ1в та обладнання для 1х промислово! кристалиацц на основ! нових наукових положепь та експериментальних дослцркень робочих процесш масово! кристашацн цукристих речовин.

Вщповщно до поставлено! мети досл1джснь були сформульоваш таю завдання:

- розроблення теоретичних основ створення нових та удосконалення вщомих способ1в та апарат^в для промислово! кристал1защ! речовин з розчишв на основ! принцитв теорн' рециркуляци та рекристашзацн;

- розроблешш наукових, основ та практичне використання мехашзму впливу парово! фази на процес кристал1зацп речовин з розчшив та встановлення причини асиметричного мехашзму рекристашацн в систем! тверде тшо-розчин-пара;

- розроблення способ!в штенсифшацп процес1в промислово! кристалйацн цукристих речовин та удосконалення и апаратурного оформления;

- ; удосконалення технологи та обладнання кристал1защ! цукристих речовин за умов 1х охолодження;

- наукове обгрунтува!Шя необхщност! багатоступенево! кристашаци цукристих речовин з рециркулящею;

- визначення методш зменшення втрат цукрози та енергетичннх витрат в продуктових вщдтеннях цукрових заводов; - .

- пщтвердження економ1чно! ефективносп занропонованих способ1в масово! крисшпзацн цукристих речовин.

Наукова новизна одержаннх результат!».

- На основ1 комплексних наукових дослщжень систем та складових елемента багатоступенево! кристатзацп цукристих речовин, теорШ реакторов, рециркуляцп та рекристалЬаци, анашу процеав, способ1в та апарапв промислово! кристашзац!! речовин з розчшив розроблеш теоретичш основи сгворення слособ1в та удосконалення апарапв промислово! кристалшацп цукристих речовин.

- Встановлено, математично описано та ексдериментально шдгверджено вплив парово! фази на процес кристашаци цукрози . в систеш тверде тшо-розчин-пара. На цш осшш вперше розкрита причина асиметричного механизму рекристалЬаци цукру в процес! кшпння (уварювання) полщисперсно! утфелъно! маси в вакуум-апаратах, яка полягае в тому, що внаслщок контакту бульбашок пари з ком^рками шшдисперсних кристалш розчин ком1рок др1бних кристагав охолоджуеться чи нагр1васться швидше шж розчин ком1рок кристал1в бшьшого розм1ру, що утворюе м1ж розчином цих ком1рок град1ент концентрацШ. Внаслщок цього мае мюце переткання розчинено! цукрози до ком1рок кристагав бшыпого розм1ру, що призводить до поступового зникнення др1бних кристагав 1 отримання кристшпчного цукру кращого гранулометричного складу.

- Встановлено, що за дифузшно! стада! процесу кристаюзаци фруктози добавка сум1пи глщерину 1 поверхнево-активно! речовини АМГСК-100 в кшькосп, вщювщно, 2500мг/кг та 100мг/кг .сухих речовин утфелю шгенсифшуе процес кристашзащ! 1 покращуе гранулометричний склад кристагав. Встановлено, що використання кристал^в фруктози др1бних фракцШ в якосп затравки для кристашзащ! утфелю першого та другого продукту покращуе умови кристашзащ! 1 гранулометричний склад готового продукту.

- Розроблено технолога) кристшпзаци цукрового утфелю останнього продукту без розкачок його водою в перемшувачах-кристагазаторах за умов його охолодження 31 швидистю 0,23-0,72 °С/год, що дозволяе зменшити втрати

цукрози та збшьшити ефект кристамзаци до 7,0 %. Експериментально встановлено, що гад час кристашзаци цукрового утфелго в вертикалышх перемииувачах-кристал1заторах укрупнения кристал1в цукру на 35-40 % здшсшоеться за рахунок рекристашзаци. Експериментально встановлено, що пщ час названия цукрового утфелю остамнього продукту перед центрифугуванням з1 швидмстю 1,65-1,75°С/годину на протяз1 2,5-3,0 годин вщбуваегься подальша кристагазащя цукру з рекристащзащсго.

- На осжш тсорп рециркуляци вперше дано наукове обгрутування та встаповлена необхщшеть багатоступенево! промислово!' кристал1зацп цукру з рециркулящао. Розроблено ушверсальну модель кристал1зацп, яка дозволяе за допомогою обчислювально! техшки визначити технолопчш, масов1 та енерговитратш характеристики промислово! кристашзацп цукру. Встановлена кшью'сть рециркуляту, яка забезпечуе ягасш техшко-економ1чш показники промислово! кристал1зацп цукру. При фшеованому його значеши тдвищення чистоти цукрового розчину призводить до змешпеиня кшькоси випарено! води у вакуум-апаратах та теплових витрат на загальний процес випарювання в них. Встановлено, що оргашзащя рециркуляци промЬкних продуктов кристашзацп в технолопчному потощ цукрового заводу зменшуе питом1 виграти енергоресурив в межах 10 %.

- Отримана математична модель росту i розчинення кристагпв в процеа масово! кршяишзаци цукру в умовах кншння, яка дае можлив^сть розглядати 1 розраховувати щ складш процеси з урахуванням взаемозв'язку кристатзацп, теплообмп1у, циркуляцп та конструктивних характеристик апарата. Розроблена методика розрахунку секцтиих прямотеч^йно-рециркулящйних камер росту кристал!в вакуум-апарата безперервшн дп, яка дозволяе покращити необх1дш конструктивы}, технолопчш та шип параметри процесу безперервно! промислово! кристал1зацй' цукру.

- Встановлено, що споаб оброблення угфешо I кристагшацп в центрифугах Ь застосуванням промивання кристатв цукру насиченим цукровим розчином в гохш вщцентрових сил забезпечуе збшлпення виходу кристагпчного цукру, гадвшцуе продуктившеть центрифуг та зменшуе енергетичш витрати в продуктовому вщдшенш цукрового заводу.

Практичпе значення отрнманих результап'в роботи. Результата проведених теоретичних та експериментальних досладжень реал1зоваш за такими напрямками:

- апробовано на Долинському та Кирнаавському цукрових заводах споаб штенсифшацп кристал1заци цукру з введениям в киплячий в вакуум-апаратс цукровий утфель додатково! водяно! пари в юлькосп 2,0-3,0 % до й' загально! витрати на один цикл роботи апарата, що збшыпило вихад цукру на 0,080,093 % до маси перероблених бурятав. Економ1чний ефект, вщповадно, складае 89778 крб. та 81254,82 грн.;

- технолопчний режим кристашзацп цукрового утфелю останнього

продукту без розкачок водою в перемшувачах-кристашзаторах використаний на цукрових заводах м. Жабле i м. Врбас (Югославш), що забезпечило ефект кристашзацй охолодженням в межах 7,0 %. Запропонована нова конструкция перем1шувача-кристашзатора для цукрового угфелю останньо!, ступеш кристамзаци (A.C. № 17265117, 1989);

- розроблена методика, програмне забезпечешш для визначення основних технолопчних, конструктивних та рециркующиших характеристик секцШних камер росту крист&шв вакуум-апарат1в безперервно! дп. Методика застосована при розробленш кристал1за1уйпого обладпання в УкрНД1 цукрово! нромисловосп та УкрНД1продмаш;

-розроблено новий комбшовашш cnociö (Патент Украши №23529А, 1998) обробки цукрового утфслю першо! кpиcтaлiзaцii в центрифугах, який збшъшуе вихщ кристал1чного цукру теля центрифугування на 3,5-7,0% до маси утфелю в центрифузц

. - розроблена апаратурно-тсхнолопчна схема виробництва кристал1чно! фруктози (Патент Украпш №24151А, 1998 та ршення про видачу Патенту Украши №99042097 вщ 29.09.99), яка збшынуе вихщ кристал1чно1 фруктози та зменшуе енерговитрати на и виробництво;

- розроблена угаверсальна модель багатоступенево! промисловох кристалйаци цукру та и програмне забезпечення, використання яко! на Городище-ny'CTOBapiBCbKOMy цукровому завода збшьшило вихщ цукру на 0,24% до маси перероблених буряюв. Еконокичний ефект 233514,73 . грн. Рекомендована для використання ссмшаром Нацюнально! асощацп цукровиюв Украши «Укрцукор».

Особистнй внссок здобувача в отриманш наукових результапв полягае в розробленш теоретичних положень i експериментальних установок, методик дослщжень в лабораторних та промислових умовах, оброблешп результат та "£х узагальненш, безпосередшй учасп в оргашзацп та проведенш дослщжень, в пщготовцг та публжацп результатов, дослщжень, впровадженш результата дослщжень. Автором особисто розроблена концепцш комплексного удосконалення cnocoöie та апаратурного оформления upouccia промислово! кристал1защ1 цукру та фруктози. Доповнега теоретичш положения про мехашзм рекристамзаци, розкрита причина асиметричного мехашзму рекристалвацн пщ впливом водяноГ пари; запропоноваш noei шдходи до розв'язання проблем промислово! кристал1заци цукру на ocTOBi взаемозв'язку технологи, тепло-масообм1ну, конструкцн обладнання, гщродинамши та енерговитратних характеристик. Проведеш дослщження процесу масовоТ кристатзацп цукристих речовин, запропонована ушверсальна модель багатоступенево! кристаюзаци цукру, розроблена методика . розрахунку секцшних прямотечШно-рсциркуляцшних камер росту кристашв вакуум-апарат1в безперервно!' да. Анаш'з та узагальнення результата дослщжень виконаш разом з консультантом академком Укра'шсько! академй аграриях наук, д.т.н., проф. Гулим 1,С. Ряд

дослщжень виконано в процса керування науковою роботою астранпв Бабка С.М., Лементаря С.Ю., Погоршого Т.М., здобувача Сщенко О.А. Часгина робгг по математичному узагальненню результата доел ¡джип, виконано разом з д.т.н. Кузьменко Б.В.

Апробащя результат!» роботи. Основш положения дисертаци доповщались на Всесоюзнш конференцн «Пути совершенствования технологических процессов и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания» (Москва, 1984 р.), III Всесоюзшй конференцн з масовоТ кристашзацп та кристашащйних методга роздшення сумппей (Черкаси, 1985 р.), IV семшар! асощацп техншв-цукровиюв Куби (Гавана, 1988 р.), IV науково-техгачшй конференцн х1м1чно1 ¡нженерн Куби (Санта Клара, 1988 р.), М1жнароднШ науково-техшчнШ конференцн «Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающую отрасли АПК» (Киев, 1991 р.), М1жнародшй науково-техшчшй конференци «Розробка та впровадження нових технолопй I обладнання в харчову та переробну галуз1 АПК» (КиГв, 1993 р.), Всеукрашсыий науково-техшчнш конференцн «Розробка та впровадження прогресивних технолопй та обладнанш в харчову та переробну промислов1сть» (Кшв, 1995 р.), XX генеральнш асамблеГ М1жнародно'1 комкп технологи цукру (Мюнхен, 1995 р.), М^жнародному семшар! «Щдвшцення ефективносп бурякоцукрового виробницгва та проблеми екологп в1дход1в» (Кшв, 1994 р.), М1жрегюналынй науково-техшчнш конференци «Пищевая промышленность 2000» (Казань, 1996 р.), IX М1жнароднш конферешш «Удосконалення процеав та апарат1в х1м1чних, харчових та нафто-х1м1чних виробшщгв» (Одеса, 1996 р.), М1жнароднш науково-техшчнш конференцн «Розроблення та впровадження прогресивних ресурсозаощаджувальних технолопй та обладнання в харчову та переробну промиождасть» (Кшв, 1997 р.), МгашароднШ науковШ конференцн «Прогресивш ресурсозбер1гаюч1 технолог» та 1х економ1чна обгрунтоваш'сть у гпдприемствах харчування» (Харюв, 1998 р.), XXI Генеральной асамблс! М1жнародно1 комки технологи цукру (Антверпен, 1999 р.), X М1жнародшй конференцн «Вдосконалення процеав та апарата xiмiчниx та харчових виробшщгв» (Льв1в, 1999 р.), VI М1жнародшй науково-техшчнш конференци «Проблеми та перспективи створення та впровадження нових ресурсо- та енергозберггаючих технологш, обладнання в галузях харчово! i переробно! промисловостей» (Кшв, 1999 р.), семшар! Нашоналыки асощацн цукровиюв Укра1ни «Укрцукор» «Пщвшцення ефективносп бурякоцукрового виробиштва» (Кшв, 1999 р.).

Робота виконувалась на кафедр! технолопчного обладнання харчових виробшщгв Украшського державного ушверситету харчових тexнoлoгiй, 1нституп цукрово! промисловосп Югослава (м. Нов1 Сад), Гаванському полггехшчному шетитуи.

Автор висловлюе подяку сшвроб1тникам кафедри технолопчного

обладнання харнових виробництв УДУХТ, технолопчного факультету Ушверситету м. Нов! Сад, факультету цукру та х!м!чно! шженери Гаванського полйгехшчного шституту, пращвникам цукрових заводов: Долинського, Шрамивського, Кирнаавського, Швнсшавського, Городище-Пустовар1вського, м. Врбас, м. Жаблс, Камшо С'енфуегос, Мартшес Г1р1сто за допомогу при виконашп дослщжень ио дисертацшшй робот!.

Публ1кацй'. За матер!алами дисертацп опублнсовано 57 друкованих праць, в тому числ! 1 роздш книги, 32 статт!, 20 тез доповщей на м!жнарод1шх та нац!ональних асамблеях, снмшшумах, конференщях, семшарах, 1 авторське свщоцгво СРСР та 3 патента Укра'йш.

Структура 1 обсяг роботи. Основний зм!ст дисертащйно! роботи викладений на 320 сторонках, що складаегься ¡з вступу, шести роздтв, висновшв, списку використаних джерел з 328 найменувань. Дисертагця миягигь Пдодатив. ,

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

ВСТУП. Обгрунтована актуальность теми, визначен! зв'язок з науковими програмачи, темами, планами, мета та задач! дослщжень, наведена наукова новизна та практичне значения отримшшх результат, особистий внесок автора, апробашя результат роботи.

РОЗДШ .1. Передумовн розроблення способ1в та .удосконалення обладнання масово'! кристалЬацм цукристнх речовин. На основ! теоретичних та експериментальних дослщжень проведено анал!з ¿снуючих теорш кристагазащ!" речовин ¡з персснчснкх розчишв та визначеш основн! напрями дослщжень по розробленню нових та удосконаленню кнуючих способ!в та апарат!в для промислово!" кристашзацп цукристих речовин.

Промислова кристаш'защя цукристих речовин характеризуеться наявшстю теплоф!зичних, пдродинам1чних пол!в та шшнх взаемопов'язаних м!ж собою параметр!в, а також змшою швидккних характеристик зароджешш, масового росту та розчинёння кристал!в. Проведений нами анал!з теорш кристалвацн речовин з розчшнв та експериментальш дослщження впливу основних фактор!в на процес масово! кристашзацн цукру свщчать про те, що швидюсть росту кристал!в тюно пов'язана з йггенсившстю тепломасообм!ну, пдродинам1чними та конструктивными характеристиками апарапв. За цих умов важливу роль в отриманш кристал!в кращого гранулометричного складу вщграе рекристатзащя за коливальним асиметричним механ!змом, вперше встановленим ГГ.Бажалом. Разом з тим, причина асимстричного мехашзму рекристалвацн до цього часу остаточно не з'ясована, що обмежуе можливост! визначення метод!в штепсифшацп процесу.

1снуюч! теорп кристашацн шляхом випаровування розчшшика в бшьшост! випадюв розглядаються з позицш двохфазно! системи тверде тшо-розчин, а наявна в систем!, що кристатзуеться, парова фаза розглядаеться з

точки зору теплообмену, кишхшя, природно'х щхркуляц», примусового перем1щування тощо. Разом з тим, цукровий утфель, що кристалпусться за умов кипшня, являе собою трьохфазну систему тверде тшо-розчин-пара, в якШ кожна з фаз знаходиться у взаемозв'язку та взаемодх'х. Впливу паровох фази на тепломасообмх'н при кристалхзацн речовип з розчиш'в, з урахуванням гфоцесу в елементарних KOMipKax дисперсно}' системи, досшдники придЬииш недостатньо уваги.

Аикииз методхв промисловох кристатзацн цукристих речовин охолодженням виявив напрями ïx удосконалсння, пов'язаш з застосуванням поверхнево-активних речовин та визначенням характеристик затравочнох основи кристалЬацн.

Практика показуе, що юльюсть отриманого товарного цукру залежить не тхльки вщ результату кристалхзацн, а також ввд ефективностх оброблехшя утфелю в центрифугах. Пщ час центрифугувашш частина кристалхв, розм1ром меншим за отвори сита центрифуги, видаляегься разом з вхдтоком. Значна кхльюсть кристал1в розчинясться пщ час ïx промивання водою, причому, кшьмсть розчинених кристатв збшьшусться 3i змешиенням ïx po3Mipy. Такий стан спонукае на отримання кристал1в кращого грапулометричного складу та пошук ефективного способу ïx промивання. Враховуючи, що процес центрифугування е невхд'емною частиною технологи отримання кристамчного цукру, його необхщно розглядати в комплекс! проблем багатоступеневох' промисловох крисгагпзацп.

Висновкв: PÎ3HOMaHiTiiicTb теорШ кристалхзацн', нсдостатш'й експериментальний матерх'ал поставили завдання на розпшрення теоретичних та експериментальних дослщжень процесу масовох кристатзацн цукристих речовин з розчинхв з метою поглиблення знанъ про явища ïï Teopiï та практики, визначення метод1в ¡нтенсифкацн процесу, створення нових ciiocoôîb i удосконалення хснуючого обладнання та систем багатоступеневох кристал1зацп цукристих речовин, зменшення енерговхгграт на ïx промислове виробниптво.

Виходячи з цього, постала необхщшсть у проведенш комплексних теоретичних та експериментальних досладжень окремих елемехтв та систем багатоступеневох промисловох кристалхзаци цукристих речовин з розчинхв з урахуванням особливостей та взаемовпливу ïx складових елементхв з метою створення ефективних способхв i удосконалення anaparie для н зд1х1снення.

РОЗД1Л 2. Особливосп масообмшу в умовах масовох крнстал!зацн цукристих речовин. Догавнеш теоретичш уявлення про причин}' асиметричного мехашзму рекристатзацп речовин з розчихпв за умов кипшня в cncreMi тверде тшо-розчин-пара. Розглянуто вплив поверхнево-активних речовин, KÙibKOCTi та якостх кристалхчнох затравки на процес кристалхзацн фруктам. На основ i цього показан; шляхи штенсифшацн' процесу промисловох кристал1заци цукристих речовин.

В - сво1х роботах [.Г.Бажал дов1в, що в умовах, коли миккристалевий розчин розподшясться пропоршйно лшшному розм1ру твердих частинок л поверхш кожно! частники, розм1р крислишв впливас на швидюсть 1х колективного росту та розчшення. Цей вплив виявляеться, насамперед, в дифyзiйнiй стадп масообмшу м1ж рщкою та твердою фазами. Причому, дифумйний потж речовини пропорцшний початковому розм1ру частники дисперсно! фази. Нами розглянуто це питания з точки зору дифузшно-кшетично! теорн кристал1зацй", мехашзму рекристашзацп та законом1рностей тепломасообмшу в дисперсних системах, використовуючи ком1рчасту модель кристал1зацн. Зважаючи на те, що реальш кристали мають певну кристалограф1чну форму, для анашу моде/п системи тверде тшо-розчин нами прийнято припущення, за яким кристали мають приведену форму кул! (рис.1). Беручи до уваги прийняп спрощення, р1вняшш дифузи в^дповщно до першого закону Фжа для сферичяо! ловерхт мае вигляд:

/ = 4лП(Са - С,

г -г

«р< "

\ "У,

' Г —г '

к, кр,

(1)

де й - коефпишт дифузи; С - концентращя розчину; г - рад!ус. Враховуючи те, що гад час кристашзацн в м)жкристалевому розчиш вмга-кристашв досягае значно! величини (для цукрових утфтв масовий вм1ст

кристатив сягае 30-55%) справедливо зробити гфипущення, що гк такому раз1 piвняння (1) можна записати в такому вигляд1:

т

1 = АяБ 'А С,

1 К. • В

(2)

де АС, - р1зниця концентраций.

Рис.1 Схема /деальноИ модел1 системи тверде тию-розчин за умов масовоХ кристал1заци цукру (1-розчин, 2-кристал).

Завдяки кигонню дисперсна система (цукровий утфель), проходячи б ¡ля поверх1и теплообмшу, змшюе свою температуру з певною частотою. 11,1 коливання температури викликають змшу розчишюсп цукру 1 створюшть умови для рекристашаци. Ранние нами встановлено, що штенсившсть рекристалхзаци залежить вщ частота рециркуляца киплячо! дисперсно"! системи (утфелю), а юльмсть та частота аштв рекристал1зацп визначасться кшьистю цикл ¿в та частотою обмшу суспегои, що кристашуеться, бшя поверхш нагр1вання. Це приводить до змши лшшшх

розмф1в сусщи'х кристалл г, та г} за коливальним механизмом рекристашзацн. Таке явшде спостериаеться за дифузшно! стадп процесу.

За умови штенсивного перем1шування, концентрат! Скр], С$, Сф та Скр, вир1внюються, дифузШний ошр зводиться до нуля, 1 процес кристал1зацп переходить з дифузшно! стади в кшетичну, де спостер1гасгься максимальна швидйсть росту (розчинення) кристашв, що буде ¡нтенсиф1кувати процес масообм1ну.

Поряд з коливанням конценграцн 1 пересичення, обумовлених нер1вном!ршстю температурного поля, змша пересичешш м1жкристалевого розчину в вакуум-апарап вщбуваегься в процеш шдкачки св1жим розчином. При цьому, на шввдюсть ще! змши впливае як режим щдкачувапня так \ концентр ащя гадкачуваного розчину. Концентрацш гадкачуваного розчину в значнш М)'р1 впливае на тривал1сть уварювання та гранулометричний склад отриманих кристашв.

Частше всього пггенсифкацно процесу кристатоацн речовин ¡з розчтпв розглядшоть в систем! р1дина-тверде тито. За умов кристал1зацп випарюванням розчинника мае м1сце система тверде тшо-розчин-пара. Виходячи з цього, постала необхщшсть розширення та поглиблешш ¡снуючих уяв про мехашзм впливу присутньо! в киплячому утфел|' водяно! пари на процес масообмнгу на м1крор1вш в елементарних ком1рках цукрово! суспензн.

Ми провели анализ мехашзму впливу парово! фази на процес кристашзацн з точки зору взаемодп фаз системи тверде тшо-розчин-пара (рис.2) в умовах масово! кристал1зацн речовин шляхом випарювання розчинника.

Рис.2 Схема /деальноХ модглг системи тверде тшо-розчин-пара за умов масово/ кристалпацп цукру (1 - пара, 2 -кристал, 3-розчин).

Вдаовщно до ком1рчасто'1 модел1' кристал('заци, в дисперснш систем^ що кристалвуегься, на

кожшй частинщ твердо! фази --^ ~^'С»

може викристал1зуватись

речовина не з будь-яко! зоня

розчину, а лише з певного шару, розташованого навколо ще! частинки. I тшьки з цього шару розчину викристал1зусться розчинена речовина на иоверхш даного кристала. Причому, маса цього локального розчину пропорцшна маа та поверхш кожного певного кристала. В початковому сташ за умов, коли температура пари та дисперсно! системи не вщр1зняються, пара та середовшце знаходяться в сташ певно! р1ВЕЮваги. Парова бульбашка, гадшмаючись, на своему шляху контактуе з ком1рками дисперсно! системи, я и можуть маги

температуру бшыпу чи меншу за температуру ще! бульбашки. В цьому випадку, будучи ноекм теплоти, бульбашка або вщдае, або сприймае теплоту вщ цих комгрок в залежное™ вщ температури пари та середовища.

Вадомо, що розчини мають температуру кипшня вшцу, шж чистий розчинник (вода). Тому, утворена на поверхш теплообмн1у бульбашка водяно! пари, контактуючи з розчином бшыно! температури, буде охолоджувати цей розчин, а сама при цьому, перегр1ватися. Утворена водяна пара в киплячих розчинах не конденсуегься 1 зменшення концетраци розчину не вщбувасться, а процее теплообмигу м1ж парою та розчином за цих умов вщбуваеться внаслщок наявиосп р1знищ температури мЬк ними.

В результат одночасно! взаемодп бульбашки пари з обома кокпрками, через певний час Дт] =Х1 - т0, температура в обох ком1рках знизиться в1дпов!дно до кшькосп розчину в кожнш ко.\прш: /^(г,) </¿.(г,) </^(г0) = «^(Го).

За цих умов розчиншеть цукрози в розчиш кожно! комЛрки змшиться на рвну величину, що, вдаювщно, призведе до змши конценгращ! в цих тшрках! за термш часу Ат1 в юмрщ у, буде досягнута надлишкова концентр ат'я ДС(г1) = С^(г1)-Сг((т1). Таке положения зумовить перенесения маси

розчинено! речовини вщ юлнрки з бшьшою конценгращоо до ком1рки з меншою, поки через деякий час Атг = 12-4 концентрацн в обох ком1'рках не зр1вЕШоться.

Разом з цим, за таких умов, перенесения маси вщбуваеться одночасно за двома напрямками: всередиш кожно! ком1рки до поверхш кристала та вщ ко\нрки з бшьшою концентращею до ком1рки з меншою. Кшьысть цукрози, що перейде до поверхш кристала та викристалвуеться, наприклад в ком1рщ_/ за час Дх2 буде, кг/с:

(з)

де С/Ат}) - загальна кшыасть розчинено! цукрози, що приймае участь в процеа перенесешш маси в кошрщ j; а - коефнденг пропорщйноси, що характеризуе сгаввщношення м1ж цукрозою, що викристашзувалась, до загально! шлькост1 цукрози, що бере участь в масообмип в ютрщ1>а>0.

Кшыасть цукрози, що перешила вщ кoмipки ] до ком1рки / визначають за р1внянням, кг/с:

СДу(Аг2) = С;(Аг2)-(1-а) . (4)

Отже, в результат охолоджуючо! ди бульбашки пари вщбуваеться перстжашш маси розчинено! цукрози в юлькосп у (Лт2) вщ ком1рки ] до ком1рки /.

За цих умов вщбуваеться явшце локального перепкання маси розчинено! речовини в бк ком^рки кристала бшыпого розкпру. Коефйдент пропорцшносп а можна розрахувати, виходячи з р1вняння:

а =-Ш1Л- . (5)

За умов, коли температура бульбашки водяно! пари, введено! ззовш в киплячу суспензно (цукровий утфель), бшыла за температуру системи, вщбуваеться названия розч!гау южп'рок, з якими контактус парова бульбашка ЕНдповщно до цього, температура розчину в ком1рках через деякий час Д-Г] = Т1 -тоЗМ1Ниться на вщповщну величину: (г,)>(г,)> (г0)-1й(т0).

Внаслщок бшыно! розчинноеп цукрози в ком1рщ отримана надлишкова концентрани АС(г1) = С^(г1)викликае перетшання розчинено!

речовини вщ розчину ком1'рки j до розчину ком1рки /, при одночасшй кристашзацн речовини в обох ком1рках. Кшьшсть викристагоовано! речовини на поверхн! кристала юшрки 3 та речовини, що перешила в розчин ком(рки / визначасться р1вняннями (3) та (4).

Отже, в умовах введения ззовш водяно! пари в дисперсну систему, що кристал1'зуеться за умов кжнння, вщбувасться перенесения маси речовини вщ ком1рки кристала меншого розм1ру до ком!рки кристала бтыного poзмipy. В умовах, коли кристал мае роз\пр гранично! коло!дно! диспсрсносп, його речовина повшетю розчиняеться в розчшп свое! комлрки 1 в подальшому буде викристагизовуватись на поверхш суоднього кристала бшьшого роз\пру. Таким чином, в систем! вщбуваеться рекристашзащя.

За таким же мехамзмом вадбуваеться перерозподш маси речовшш \шк ком1'рками в умовах !х контакту з поверхнею названия апарата.

Процеси зародження, масового (промислового) росту 1 розчинення кристамв мазоть стохастичну природу, осюлыси визначаються в значшй мipi випадковими факторами, пов'язаними з випадково-неоднорщною д1ао температурних, пдродинашчних та шших параметр1в, внаслщок нер!вном|'рних пол1в цих 1гараметр1в в об'ем1 суспензн, що кристшнзуегься у вакуум-апарат1.

В умовах N кристал)в, яи ростуть чи розчиняються, для г'-го кристала з масою М„ поверхнею Ри коли, г-= 1, N, р^вняння динамики змши маси при його росл I розчиненш мае вигляд, кг/с:

— = V. • де питома швидасть росту (розчинення) /-го кристала в

с1т

дисперсий систем!.

' Тод)' для одиночного кристала мае мшце, кг/м2-с:

V, - —— • —- - •—, де К], Кг - коефвденти форми кристамв.

Р^ <1т К2

Для умов масового росту 1 розчинення кристагив штгома швидюсть росту (розчшення) буде, кг/м2-с:

1 <Ю К, а-к1 + Ък2н+\ - (Нпв

у ~ _______ __ __ I ^ Н Н • /* * ————

¿т К2' к2н+1 ' ' йх ' и

де Г - сумарна поверхня кристашв; в - маса кристашв; а - коефтаент

асиметри; к„ - коефодент нср!вном1рносп кришипв; г- середшй лшшний розлпр криетшив.

У випадку масового росту 1 розчинення кристашв за умов уварювання цукрових угфетв О=0,0Юут-Кр маемо, кг/м2-с:

ЛГ, а ■ к] + 3к1 +1 - 1 ¿С 1 ¿Кр\

к2' (¿„2 +1) йг кР ¿х\ ' (7)

де Ар - масовий вм1ст кристашв; С^ - маса утфелю. Для уварювання утфелю в Ьогщричних умовах ртняшш (7) мае вигляд, кг/м3-с:

ЛГ, ашк]+ Ък^ +1 - [ 1 акР] д-СРп{Ш~СРут)\

К2 км +1 [Кр йт а-г-Фк-Вд3-Вдп ] ' {)

де ^ - тепловий готк; СРут, СР„ - вм1ст сухих речовин в утфел1 та в шдкачуваному розчиш; а - коефцдент теплових втрат в зовншне середовище; г - прихована теплота пароутворення; Фк — конструктивний фактор; Вд3, Вд„ -вмют води в утфел1 теля заведения кристал1в та в розчиш, що шдкачуеться.

Отримана залсжшсть (8) дозволяе визначити питому швидысть масового росту 1 розчинення кристал1в цукру в процеа 13опдричного уварювання з урахуванням технолопчних, теплових умов кристал1защ1 та конструкцп апарату у взаемозв'язку.

На штенсившсть кристал1зацп речовин з розчишв шляхом охолодження найбшын суттево впливае яюсть затравки та в'язшсть розчину, що кристашзуеться. Особливо це важливо для фруктози, кристашзащя якоГ здШснюегься шляхом охолодження.

Аншпз показуе, що використання частини попереднього утфелю у якосп затравки для наступно! кристшпзацп фруктози негативно впливае на гранулометричний склад кpиcтaлiв, г як наслщок, до попршення умов центрифугування, додаткових втрат продукту, зменшення виробничо! потужносп кристал1загор1в та збшьшення енерговитрат.

Кращим у цьому випадку е використання у якосп затравки кристашв фруктози др1бних фракцш: для утфелю, I кристатзацн — середшм розм1ром 0,2 мм в юлькосп5 % до маси початкового сиропу, для утфелю II кристал1заци — 0,1 мм в галькоси 4 % до маси початкового сиропу, що узгоджуеться з продуктившстю кристал1затор1в, швидистю кристашзшш та розм1"ром кристашв цшьового продукту. Суттевий вплив на в'язысть фруктозних сирошв мають поверхнево-активш речовини. Так, за дифузШноТ стада! процесу в Д1апазош температур 20-50°С поверхнево-активна речовина АМГСК-ЮО в кшькосгп 3000 мг/кг сухих речовин розчину фруктози найкраще знижуе в'язгасть фруктозного

□ Камея0,01% й Контр амш 0,01% ПАМГСКО.3%

сиропу, а д1апазош температур 50-70°С - «Контрамш» в кшькосп 100 мг/кг сухих речовин розчину фруктози (рис. 3).

Рис.3 В плие ПАР на в 'язкктъ розните фруктози СР-86 %, 4=99,8 %.

Висновки: Розкрита причина асиметричного мехашзму

рекристашзацп, яка полягае в тому, що водяна пара, утворсна при кипшш утфелю та додатково

введена в нього, охолоджус або нагр1'вае з р1зною пггенсившстю розчин ком^рок полщисперсних кристаш на величину пропорцшно !х розш'ру. Внаслщок утвореного град!енту концентрацш, обумовленого резною розчиншетю речовини в елементарних кoмipкax полщисперсних кристал1в, М1Ж ктпркачш вщбуваеться переткання розчинено! речовшш в бк ком1рки кристалу биьшого розм1ру, що призводить до поступового зникнення др1бних кристашв. Отримана математична модель масового росту 1 розчинення кристал^в.

При отримашн нукрових утфел1в штенсифкащя процесу росту кристалле вщбуваеться за рахунок рекрисгамзацн внаслщок присутньо! водяно! пари, збшыпення частота коливань температури \ концентрацй, обумовленпх частотою рециркуляцн, змшою величини подач! та концентрацй шдкачуваного розчину. 1нтенсифкащя процесу кристагнзацп фруктози досягасться зменшенням в'язкосп розчишв фруктози в присутносп поверхнево-активних речовин та використаншм в якога затравки кристагав фруктози др1б1шх фракщй.

РОЗД1Л 3. Лабораторш дослиження процесш в системах кристатзаци цукристнх речовин. Представлеш результата лабораторних дослщжень по впливу водяно! пари на характеристики цукрового розчину, впливу поверхнево-актив1П1х речовин та глщерину на випаровування та кристашащю фруктози та визначенню ращонального способу оброблення цукрового утфелю в гош вцщеитрових сил.

Лабораторш досладження по визначенню змши концентрацй цукрового розчину шд впливом додатково введено! ззовш водяно! пари проведен! за розробленою нами методикою на дослщнш установщ' (рис. 4). Результата цих дослщжень показують (рис. 5), що введена ззовш в киплячий цукровий розчин додаткова водяна пара не конденсуеться ! штенсифшус процес уварювання цукрового розчину, збшьшуючи його концентращю в середньому до 20 % у пор1впянш з випадком, коли додаткова пара не вводиться.

На нашу думку, в даному випадку штснсифшащя процесу досягасться завдяки покращашпо перемппування розчину! збшыпешпо числа акт1в обмшу

4\ 1 А

[ ч 3 \1

Рис. 4 Схема лабораторное досл1дно'( установки: 1-потенцюметр КСМ-2; 2 -парогенератор; 3 - нагрыальуи елементи; 4 - реактор з барботером; 5 - конденсатор; б - вширювач конденсату; 7 -вакуумметр; 8 - вакуум-насос.

розчину б!ля поверхш названия, що ¿нтеисифкуе теплообмш. Кр!м того, шж введеною ззовш водяною парою гад час контакту з цукровим розчином вщбуваеться теплообмш. Водяна пара, яка вводиться в некиплячий цукровий розчин, як видно з цього графка, частково конденсуеться \ зменшуе його концентраций.

ï !

1 j

Рис. 5 Змта концентраци цукрового розчину nid впливом введеноï ззовш водяное пари: 1 -введения пари при киптш; 2 -китння без введения пари; 3 -введения пари без китння; РЫ,4*104Па; СРпт=73,3%.

10 12 14 16 1g

71., 24 26 28 30

Дослщження поверхнево-активних

впливу речовин на

процес кристалтзацп фруктози охолодженням показали, що 1х добавка до кристашзуючого фруктозного утфелю покращуе перш за все гранулометричний склад кристатв фруктози, що пояснюсться штенсифкащею процесу рекристашзацп в умовах, коли поверхнева енерга кристатв зменшуеться. Найкранд результата серед дослщжених поверхнево-активних речовин отримам при добавщ АМГСК-100 до фруктозного утфелю на початку процесу кристалвацн.

Враховуючи те, що основою АМГСК-100 е ппцерин, ми дослщили його вплив на процес кристатзацн фруктози. Результата показали, що глщерин в юлькосп близько 2500 мг/кг сухих речовин початкового сиропу значно ¡нтенсифкуе процес кристатзацн фруктози охолодженням в д1апазош температур 35-50°С, збиьшуючи питому масову швидысть кристатзацн в межах вщ 5,56 до 14,63 %. Разом з тим, покращання гранулометричного складу кристал!в фруктози в цьому випадку не спостерц-асться.

10''гл'н3год

Рис. 6 Швидтсть кристалгзацп фруктози в npucymnocmi сумма глщерин - 2500мг/кг CP +- АМГСК -100 - ЮОмг/кг CP; 1- з глщертом i АМГСК-100; 2 - без глщерину ¡АМГСК-100.

3 метою поеднання позитивних ефеютв вщ АМГСК-100 та глщерину нами досшджена Д1я сум1ип цих речовин на процес кристатаацн фруктози. Дослщи показали, що найбшьша штенсифжацтя гтропесу досягасгься при використанш сумнш глщерин-АМГСК-100, вщповщго, 2500 та 100 мг/кг сухих речовин початкового сиропу. Завдяки цьому, швидыстъ кристатзацп в залежносп в|'д температури зростас на 4,38-17,32 % 1 покращусться гранулометричний склад крнстатв фруктози (рис.6,7).

1

Си 4-9 poll 9.8е,;

2

1 I h. j I

Сироп 1 1

4-91,7%

С^н^кГ

30 35 АО 45 50

Зважаючи на розчтпи'сть цукрози у вод1, нами теоретично та експериментально показана недощльшсть використання води для промивання кристал1В цукру утфелю 1-1 кристатзацп при центифугувашн. За гснуючимя даними, гад час промивання кристал1в водою за прийнятим технолопчним регламентом розчинясться вщ 7 до 14 % кристалш цукру до 1х маси в утфел1, або вщ 3,5 до 7 % до маси утфелю, що центрифугусться.

Рис. 7 Вплив добавок на гранулометричний склад кристал'ш фруктози

0 0,2 0,4 0,6 0,S 1 1,2 1,4 К Без глщерину " ♦ 3 гтцерином Л 3 глперином i АМГСК

Значного зменшишя розчинення кристатв в цьому випадку можна досягти, використовуючи на початку промивання насичений цукровий розчин та незначну юльюсть води або пари в кшць Внаслщок зменшення витрат прошшкм води на порядок зменшуеться мльмсть розчинених кристатв цукру (рис.8), що в свою чергу збшыпуе вих1д товарного цукру, гадвищус продуктившсть цешрифуг та зменшуе кшьюстъ П витоку утфелю I крисгашзацн. В насл1'док цього, досягаеться зменшення енерговитрат в продуктовому ваддшенш та втрат цукрози вщ розкладагшя.

Результата наших дослщжень показали, що значного зменшення розчинення кристал1в можна досягти комбшованим способом 1х промивання шд

час центрифугування, використовуючи спочатку насичсний цукровий розчин чистотою 92-98 % та температурою, що ввдповадае температур} центрифугування у кшькосп 3,0-3,5 % до початково! маси утфелю в центрифуз!, а теля цього — воду з такою ж температурою в кшькосп 0,5-1,0 % до початково! маси утфелю або насиченою парою з тиском 0,105-0,110 МПа на /1ротяз1 5+10 секунд.

Рис. 8 Киъюстъ цукру, що розчинясться за р!зних умов проживания утфелю I в центрифугах. Умови промивання: 1 - 3,5 % води; 2 - 3,5 % сиропу 4=91,8 % + 0,5 % води; 3-3,5% клеровки 4=97,3 % + 0,5% води.

Промивання кристашв цукру насиченими цукровими 75 розчинами, яю мають в'язюсть 90+150 мПа-с, у пор1внянш з промиванням водою, створюе умови для зменшення сил взаемодн лож поверхнею кристал1в та залиппсовим м!жкристалевим розчином за рахунок зниження його люфтьносп. Отже, в цьому випадку за одного й того ж фактора роздшення досягаються крали умови центрифугування.

Висновки: Введения в киплячий цукровий розчин додатково! водяно! пари нггенсиф1куе процес його згущення, пщвшцуючи концентраций розчинено! речовини до 20 % у аортняиш з випадком, коли водяна пара не вводиться. 1нтенсифшу€ процес кристашацн фруктози добавка сумшп глщерину ] поверхнево-активно! речовини АМГСК-100. Зменшуе розчинення кристал1в цукру на 61,5-76,2 % комбшований споаб 1'х промивання при центрифугуванш утфелю, коли в яко<пт промивно! речовини спочатку використовують насичений цукровий розчин з чистотою 92-98 % в кшькосп' 3,0-3,5 % до маси завантаженого в центрифуги утфелю, а штм гарячою водою в кшькосп 0,5 % до маси утфелю.

РОЗД1Л 4. Промислов! дослвдження масово! кристал1зацн цукру.

Наводяться об'скти, методики та результата промислових дослщжень масово! кристашзацп шляхом випаровування розчинника та шляхом охолодження утфелю.

Результата проведених нами експериментальних дослщжень на нашвпромисловш установщ (рис: 9) на Кирнаавському цукровому завода гадтвердили теоретичш положения про мехашзм перерозподшу розчинено! цукрози м1ж елементарними ком1рками полщисперсних кристалш цукрового утфелю.

Дослщи показали, що в результат! додаткового введения ззовш в киплячий утфель водяно! пари (Р=0,115-0,118 МПа) значно покращуеться

гранулометричний склад кристашв (рис.10) та зменшуеться коефвдент Тх нер1вном1рносп при скороченш часу уварювання на 15-20 %.

Рис. 9 Натв-промислова установка для дослиЪкення процесу масовог кристалЬацп цукру на КирнаЫвъскому цукровому завод/.

3 метою визначення необхшноТ кшькосп

додатково введено! пари для штенсифшацп процесу кристал1зацп цукру в вакуум-апаратах нами проведена сер1я промислових дослщжень при р!зних витратах введеноТ пари. Критерием оц¡нт ефективносп штенсифкащТ була масова швидюсть кристашзацп цукру.

Рис. 10 Кристали цукру, одержат на натвпромисловт модели вакуум-апарата: а - без введення додатковоI пари в утфель; б — з введениям додатково I пари в утфель.

Вивчення залежнсхш швидкосп масовоТ кристал1защ1 цукру вщ кшькосп додатково введено! ззовн! водяноТ пари (Р=0,118МПа) показало, що за умов проведених дослдав крали результата отримано при введенш 180-200 кг водяноТ пари за годину (рис.11). Разом з тим, иайбшын ¡нтенсивно швидкють кристал1зацп зростае при введенш водяноТ пари до 120 кг/годину. При збшыпенш кшькосп введеноТ пари в!д 120 до 225 кг/годину штенсившсть зростання швидкосп кршлаизацГТ цукру зменшуеться. Кр1м того, досягнення найбшылого ефекту в друпй половиш процесу уварювання утфелю за дифузшно! стадн процесу кристал1защТ, свщчить про дощлыпсть подач1 додатковоТ пари в вщповщносп до швидкосп кристатзацн, збшьшуючи ТТ кшькють вщ початку введення до кшця. Це дозволяе зменшити близько четвертоТ частини витрат додатковоТ пари при тих же результатах.

За таких умов витрати додатково введено! ззовш водяно! пари в киплячий цукровий утфель складас 2-3 % вщ загальних Г! виграт на повний цикл уварювання в вакуум-апараи.

Рис.11 Швидкютъ кристап\зацп утфелю III залежноспг! в!д кшькостг введено! ззовш пари при вгдносному чаа уварювання: 1 - Г/ /т^ =0,2; 2 - г,- /г^ =0,4; 3 - г, /тув =0,6; 4 - г, /тув =0,7; 5 - т, /т^

=0,8; б - ъ/туе =1,0.

В бурякоцукровому виробництв1 ¡снуе ряд мепадв, спрямованих на штенсифпсацно безперервно! кристашзаци охолодженням цукрових утфел1в останнього продукту в перемннувачах-кристашзаторах. Складшсть процесу полягае в тому, що утфел1 останнього продукту мшоть низьку швидазсть кристал1заци, обумовлену високою в'язюстю (до 240+250 Па-с) та низькою чистотою (4=75+83%). При швидкосп охолодження 1,1+1,5 град/годину, за прийнятим технолопчним регламентом, в зв'язку з негативним впливом утворених вторишшх кристалла та шдвшценням в'язкосп утфелю виникае необхццпсть розбавлення утфелю, що кристал1зусгься, цукровим розчином або водою в другому (третьому) перем1шувачькристашзатор1. Таке розбавлення утфелю приводить до збшыпення втрат цукрози в мелям та збшыпення енерговитрат в продуктовому вцщленш.

Наш! дослдаення, проведеш на цукрових заводах в м. Врбас та м. Жаблс показали, що збшьшення ефекту кристашацп досягаегься шляхом узгодження швидкосп охолодження утфелю з! швидостю кристал1защ! цукру без розкачування утфелю водою чи цукровим розчином в перемшувачах-крист ал ¡заторах.

Такий режим зручно реалгзовувати в сташдях кристашзаци, оснащених вертикальними кристалоаторами, де створюються умови, яю забезпечують отримання яисних характеристик цукрового утфелю, досягнення глибокого виснаження меляси, отримання кристал1в цукру з кращими гранулометричшми характеристиками. Задаш умови кристамзаци забезпечувались швидиетю охолодження утфелю в межах 0,23+0,72°С/годину, завдяки пщгримуванню р13нищ температури утфелю на виход1 ¡з вертикальних кристшпзатор1в ! температури охолоджувально! води на вход! в кристалЬатори в межах 10 °С, при загальному зниженш температури утфелю на 28-32 °С на протяз! 70-76 годин. Такий режим охолодження практично повшетю усунув вторинне кристалоутворйшя за рахунок створення в кристал1заторах бшьш р1вном!рних

пол ¡в температур та пересичень. Перед кшцевим пццгр^вапням утфель природно охолоджувався в горпзоптальпих кристалЬаторах, що забезпечувало його «дозр1вапня)>. Швидюсть кпщевого пщгр1вання утфелю перед центрифугуванням пщтримували в межах 1,65-1,75°С/годину при загальному шдвтценш температура утфелю на 5 °С. Для забезпечешы такого режиму, утфель уварювався в вакуум-апаратах до вмкту сухих речовин 94,0 %, шсля чого в приймалыюму перемннувач1 забезпечували необхщне сшввщношення нецукор/вода шляхом добавки до утфелю пропарки ! конденсату. Розрахунок Гх витрат в1гконусться за допомогою р1вняння, %:

Вд= ' -Ю0 , (9)

де СР - вм1ст сухих речовин в утфел^ %; Ц - вмпст цукрози в утфел^ %; Н - сшввщношення нецукор/вода, вщповщно до технолопчного регламенту.

Проведет дослщження показали (рис. 12), що за таких умов кристагизацп виключаються подалыш розкачування утфелю у вертикальних кр!исташзаторах та спостср1гасться збшьшешш маси кристаи'в крупних фракщй за рахунок зменшення маси др1бних. Коефщснт нер]'вном1рносп кристал1в зменшився на 0,0635 одишщь, а середшй розм1р кристатт зpic на 0,066 мм. Ефект ■ кристагнзаци збш>шився до 7,0 %.

Рис.12 Змта основных техпологгчних характеристик

утфелю 111 продукту при його кристалЬаци з подовженим термтом охолодження.

Отримання р1вшшрних 1 бшьших за розм^ром кристал1в значно покращуе фшьтруюч1 властивосп угфелю, зменшуе частку кристашв, яю проходять через сито центрифуги разом з м1жкристалевим розчином. За рахунок цього зменшуються втрати цукрози в меляа. Покращання гранулометричного складу кристашв цукру в ироцеа кристаизацп у вертикальних кристаюзаторах обумовлено в значшй .\iipi наявшстю процесу рекристашацп. Як видно з таб. 1, збшынення вщсоткового вм1сту кристаив кругашх фракщй, при одночасному змешпенш .щнбннх спостерпасп.ся безперервно на протяз1 всього процесу кристашзаци у вертикальних кристашзаторах.

При цьому нрир!ст маси крупних кристашв значно перевищуе загалышй масовий прщнст вах кристал1в на протяз1 всього процесу кристашзаци. Це е.

свщченням того, що за даних умов проходить ¡нтенсивний процсс рекристалвацн. Ефект рекристал!зацн в цьому випадку може бути визначений за р1внянням, %:

Аёк к~Аёкр 100, (10)

де Лgк.p та - прирют загального масового вмюту кристал1в цукру та маси крупних кристашв в утфел1.

В проведених дослщжениях ефект рекристал!зацн еклав 35-40 %. Результата дослщжень свщчать про доцшьшсть промЬкного природного охолодження утфелю. Кшцсвс гад1гр1'валня утфелю перед центрифугуванням 31 швидмстю 1,65-1,75°С/годину на протяз1 2,5-3,0 годин створюе умови, за яких продовжуе вщбуватися кристал1зац1я цукру ¡з м1жкристалевого розчину за рахунок залишкового псресичення при зменшенш дифузшного опору молекулам цукрози в граничному до кристалш шар!. За умов такого режиму нагр!вшшя, вм1ст кристал1в цукру в утфел1 зростае на 0,44 %, середшй роз\пр кристалле на 0,0079 мм, а коефщкнт нер!вном1рносп зменшуетьея на 0,0082 одиниць. Чистота, вмют сухих речовин та цукрози м1жкристалевого розчш1у зменшуетьея вщповщно: чистота - на 1,0 %, СР- на 0,8% та Ц - на 1,5 %.

Таблиця 1. Характеристики фракщйного складу крисгапв цукру в утфел1 остшшього продукту гид час його кристалваци у вертикальних кристагоагорах.

Роз,\пр фрамдй, мм Вмют кристашв цукру за фракцшми, %

утфель !з вакуум-апарату утфель теля II криста-л1затора утфель теля IV криста-л1затора утфель перед наливаниям утфель перед центрифугу-ванням

0,7-0,8 2,3655 3,0758 3,1406 3,3020 3,5503

0,6-0,7 3,6752 4,3683 5,2245 5,3276 6,1876

0,5-0,6 2,8366 4,2773 4,6788 7,2090 7,3302

0,4-0,5 4,4638 7,4315 12,4558 14,0345 14,8976

0,3-0,4 40,1820 41,2114 42,2467 41,8415 41,8702

0,2-0,3 25,5555 23,4198 20,8595 17,0715 16,8769

0,1-0,2 15,9200 11,0542 8,6666 7,6203 6,6319

0,0-0,1 5,0324 5,1617 3,7733 3,2976 2,2692

Висновки: Експериментально шдтверджено, що присутня в киплячому утфел1 та додатково введена водяна пара створюе умови для рекристал1защ1, забезпечуючи отримання бшьш р!вном!рних г крупних кристашв цукру.

Охолодження утфелю останнього продукту за швидмстю 0,23-0,72°С/год, пром!жне природне охолодження та його юнцеве п1дцр1вшшя з1 швидюстю 1,65-1,75°С/год виключило розкачування утфелю водою та збшьшило ефект кристашзацн до 7,0 % з1 значним покращанням гранулометричного складу кристашв цукру за рахунок шгенсивно! (35-40 %) рекристал1зшш.

Р03Д1Л 5. Рециркуляция в системах багатоступеиевоТ промисловоТ кристалоанн цукру. Розглянуто пигшшя впливу рециркуляцц на робста процеси кристашзаци цукру з метою удосконалення його апаратурно-технолопчних схем, зменшення енергетичних витрат на виробництво цукру.

Практичне використання теори рециркуляцп в системах кристашзаци цукру ведеться за двома основними напрямками: рециркуляция суспензн, що кристшпзуеться, безпосередньо в кристал1защйному обладнанш та рециркулящя продукпв в схемах багатоступенево! кристатзацп цукру. Що стосуеться першого напрямку, то тсор1я рециркуляцн вперше була застосована 1.С. Гулим для анализу робочих процсЫв у вакуум-апаратах безперервно'1 дй 1 знагапла подальше використання в наших роботах. Вщносно другого напрямку, то рециркулящя продукта в схемах багатоступенево1 кристашзаци цукру вимагае наукового обгрунтувшшя та додаткового вивчешгя.

В цукровому виробницпм кристагоащя цукру здШснюсться в декшька еташв. Одним з фактор1в, що визначае таке ведения процесу, е обмежена ступщь перетворення цукрози. В вакуум-апарап частина цукрози не викристал1зовуеться, залишаеться в м1'жкристалсвому розчшй 1 являе собою непрореаговану частку вхщноТ сировшш, яку направляють на наступний стугань кристашзаци з метою збшыпення виходу готового продукту. В цьому випадку повне перетворення вхщно! сировини на готовий продукт можливе для несюнченого числа рсактор]'в, як! послщовно зменшуються в об'емь Для тако! схеми (рис.13) в зв'язку з тим, що на кожному послщуючому ступеш кристатзацп' стугань перетворетш цукрози зменшуеться, значения частки непрореаговано! сировини на кожному наступному етага кристалгзацп збшынуеться, а чистота продукту зменшуеться. Внаслщок цього процес ускладнюсться I створюготься умови, коли подальше перероблення отримано! частки непрореаговано! сировини стае недоцшьним.

Яйцо позиачити аь а2,...Оп- масов! частки непрореаговано!' цукрози на I-у, 11-у,...п-у ступеш кристал!защ) вщповщно, то сумарне завантаження вах п ступен1в буде представлено, кг:

§п= ( 1+ а! + ага2 +... + агаг...-ап.1) • & , (11)

де: §о - кшьисть масових одиниць цукрози в розчиш вхцщо! сировшш. Кшьюсна ощнка прореаговано! цукрози теля проведения п ступегав кристатзацп розраховуегься за виразом, кг:

Бкр = О-аО^о + (1-а2)-а1-§о + (1-аз>а1-сс2-&)+... (1-ап) -а „. 1-...-а2-а1^0=

I

= - ап- <Хп-1 •...•а2-а1-^= Бо< !-]"]«,) • (12)

1

Така схема кристал1заци використовуеться при виробниц-™ цукру з цукрово! тростннй.

Рис.13 Схема кристшизацп цукру з поел ¡доен им переробленням непрореаговано! сировини: Ц - вмкт цукру в розчит; НЦ -

нецукор; Вд - вода; Цур кристшпчний цукор I, II ... кристалгзащ; Bd„i, Вдв2, выпарена nid час I, II ... кристалгзацп.

. Цкр2> Цкрп п-го ■ ступени Вднп - вода, п-го ступени

а, ... a „g

В бурякоцукровому виробницт процес масово! кристашзацп здшснюеться з поверненням в рецикл продуктов наступних етатв на попередни ступеш кристашацн. Тобто, його можна розглядати як процес з повторним переробленням частили непрореаговано! сировини (рис.14). За таких умов, в схем1 трьохступенево! кристал1зацй, для повного циклу прореагованою сировиною е бший цукор стандартно! якостг Величина масово! частей непрореаговано! цукрози а1 вщ загально! ктькосп цукрози в розчиш, що надходить на перероблення, е характеристикою ступеня перетворення цукрози на I -у ступеш кристшпзаци. Величини, масово! частки непрореаговано! цукрози а2 та а3 характеризують стушнь перетворення на П та Ш ступеш кристашзацн вщповодю, вщносно цукрози, що надходигь на кожний з цих ступешв. Для ст алого процесу шеля п циюш, при умовах, що п=оо, кшьюсть цукрози, що надходить на I стугинъ кристамзаци буде, кг:

1

gn = go +&С1 + gR(n-l) = ( go + gm)

1 -R

(13)

де ^о - кшьюсть цукрози, що надходить на I ступшь кристашзацн в сирош з випарки; gк, - кшыасть цукрози в розчиш для клерування цукру II та III кристамзацн; gR - кшьюсть цукрози в рециркулятц Я - частка рсциркулята вщ загального завантаження 1-го ступеня.

Я = аг( 1-а2-а3) . 1 (14)

Клльмсть прореаговано! сировшш gкp (кристашчного цукру стандартно! якосп) за цикл, кг:

gкp = (1 - - (15)

Величина 1-Я = р являс собою масову частку цукрози, що виводиться ¡з

системи. Величина * _ = Кц являе собою коефодент рециркуляцн:

1-R

1

1-У?

Р

Вирази (13-16) дозволяють вгоначити для сталого режиму вихщ стандартного битого цукру, юльюсть цукрози, що надходить на I cryninb кристал1за1П) та виводиться Ь системи, вагову частку рециркуляту.

Рис.14 Схема tnpucmyneneeoï кристапхзацп цукру з рециркуляцкю: Ц -eMicm цукрози в розчин!; НЦ - нецукор; Вд - вода; Цщ, - бтий кристалгчний цукор стандартное якостц BdeJ, Вдв2, Вдв3 -вода, выпарена nid час I, II ... п-го ступеня кристал1зацп.

Водночас, в практищ цукрового виробницгва можливосп рециркуляцн використовуготься не повшстю через недостатшсть екснериментального та аналогичного матер1алу в цьому напрямку.

Проведений нами анашз ¿снуючих кристал1зац!йних схем цукрового виробницгва щодо рсциркуляцй' дозволив зробити висновки про и вплив на робоч1 характеристики процесу кристамзацп цукру. Важливе значения для ощнки роботи кристат'зацшних вщдшень мають не тш,ки технолопчш показники, а, в значнш характеристики

енергетичних витрат для забезпечення заданих режим ¡в процесу кристшпзацн цукру. Завдяки тому, що масова кристашзащя иукру з розчишв здшснюеться методом випарювання розчинника у вакуум-апаратах, енергоемшсть цього процесу визначаеться, перш за все, кшьистю внпарено1 води. 3 огляду на це, розрахунки рециркуляцшних потоюв зручно проводити на основ1 балансу води, що знаходиться в продуктах кристал1защйних вщдшень цукрових заводт. 3 урахуванням положень теорй рециркуляцн для ощнки частки рециркулюючо! води в розрахунках прийняли за 100 % кшьисть води, яка поступае в продуктове вщцшешм з сиропом ¡з випарки (рис.15).

Для юльшсно! ощнки та порйшяния впливу рециркуляцн на показники роботи р1зних кристал1защйних схем нами використано питому величину млькосп випарено1 води вщносно кшькосп отриманого быого цукру в кожшй конкретшй схем1, кг/кг:

Ж

Б=7, 07)

де (V- сумарна кшыасть води, випарено'1 в вакуум-апаратах ва'х ступешв кристал1зацн, кг/100 кг цукрових буряю'в; а - вихщ стандартного бшого цукру, кг/100 кг цукрових бурягав.

Рис. 15 Схема пототв води при триступеневт кристал'ааци цукру: 1 -вода сиропу з випарки; 2 - вода першого вгдтоку / кристсийзаци; 3 - вода в м1жкристалев0му . рознит другого в!дтоку 1 кристалваци; 4 - вода на пробшювання цукру I кристалгзаци; 5 -вода другого в\дтоку I кристал'шцп; 6 -вода першого вЮтоку 11 кристалваци; 7 -вода мгжкристалевого розчину другого в!дтоку II кристал1заци; 8 - вода на пробшювання цукру II кристалпаци; 9 -вода другого вгдтоку II кристалваци; 10 -вода меляси; 11 - вода цукру III кристалхзацп; 12 - вода, выпарена на III кристалваци; 13 - вода цукру И кристалваци; 14 - вода, выпарена на 11 кристал!зацп; 15 - вода цукру I кристалваци; 16 - вода, выпарена на 1 кристал1заци; 17 - вода клеровки; 18 - вода соку II сатураци.

Для ш^вняння результата в балансових розрахунках кристал1зацшних схем, проведених за вщомими методиками, там технолопчш характеристики продукта, як кшьисть сухих речовин, в р1зних вар1антах кристашзащйних схем залишилися нeзмiнними: СР сиропу з випарки дор1внюе 65 % , СР утфелю I -92%, СР утфелю II - 93 %, СР утфелю III - 94 %. Чистоту сиропу з випарки змшювали В1Д 89 до 93 одиниць. Отримаш даш евщчать про те, що мльюсть випарено! води у вакуум-апаратах на одиницю маси товарного цукру Е зменшуеться при вщповщному збиьшенш частки рециркулюючо! води Я (рис.16). Вплив чистоти сиропу на величину Е знижусгься при змепшенга само! чистота. При фксованому значенш частки рециркуляту Я в риних вар1антах кристалвацшних схем, змешпення чистоти сиропу призводить до збтьшення кшькосп випарювашп води на одиницю маси бшого цукру.

Залежшсть питомо!" величини Е вщ чистоти сиропу в цьому випадку може бути представлена у вигляд1 р^вняння, кг/кг:

Е = а ■ Ч2 + й • Ч + с, (18)

де: а, Ъ, та с - розрахуш«ш коефвденти, що залежать вщ особливостей схем кристашзац» цукру.

Очевидно, що кшьюсть рециркуляту в першу чергу визначаеться величиною чистоти вхщних пpoдyктiв. 1нтервал змиш шлькосп рециркуляту збшьшусться 31 збшыненням чистоти продукта, тобто, чим вшце чистота

вхщшх продуктов, тим в бшьш широких межах може змйповатись величина рециркуляту.

Рис.16 Залежнкть питомоХ величини Е в1д кшькостг води в Я, що рециркулюс в продуктах

кристал!зацшних схем при чистотг сиропу: 1-89%; 2-92%; 3-93%.

Для анагазу стану та прогнозування технолопчних та енерговитратних показнимв роботи схем кршлишаца цукру нами на основ! теорн змннування компонентов та теорй рециркуляци розроблена ушверсальна модель та програма розрахунку на персональних комп'ютерах. Ця модель враховуе динамку процесу багатоступенево! кристашзащ!, починаючи В1Д входного сиропу-нетто з поетапним включениям у схему настушшх еташв кржпигпзацн. Запропонована модель дае змогу розраховувати схеми будь-яких вар1анпв 31 змшою пототв продукта кристалЬацп (рис. 17).

1-й оберт 2-й обсрт 3-й обсрт | 4-й оберт

Рис.17 Ушверсальна модель багатоступеневоI кристал1зацй цукру:

I - перша кристамзащя; II -друга кристалгзащя; III - третя к рис тал ¡за ц ¡я; А - афтащя; К -клерування; 1 - сироп-нетто; 2 -цукор 1-Х кристалгзацИ; 3 - 1-й eidmiK 1-Х кристалгзацИ; 4 - Н-й eidmiK 1-Х кристал!заци; 5 -цукор II-X кристал1заци; 6 - 1-й eidmiK 11-Х кристал!заци; 7 - 11-й eidmiK 11-1 кристал1зацн; 8 -меляса; 9 - цукор 1II-X кристал!заци; 10 - афтований цукор; 11 - афшацт-ний eidmiK; 12 - с ¡к на клерування; 13 - клеровка; 14 - сироп з випарки.

Проведет за допомогою ушверсально! модел1 експерименти показали, що при точносп, коли вщносна похибка не перевшцуе 1 %, процес багатоступенево! крисгатзацд стабшзуеться на 6-8 oöepti. На яшсш характеристики продуют

кристашзаци вшшвають рециркулятн вщгоив (рис.18). Так, рециркулящя II в штоку I кристашзаци бш>ш суттево зменшус чистоту цукр1в, »¡ж рециркулящя II вщтоку II кристал1зацн. Причому, цей вплив найбшьше позначасгься на чистот! цукру И та III ступешв крисшизацп. В першому випадку рЬшщя чистоти становить 0,4-0,5 %, а в другому — близько 4,0 %.. Чистота цукру I кристал1зацнзмшюетьсянесуттево— 0,008%.

Чкяита1фт^ Ы'крияшшив

Чшта иукру 2-1 крюашаш

Рис.18 Результати розрахунку чистоти цукрш за ун!версальною моделлю

кристал1зацИ

Результати розрахушав за запропонованою профамою 1 моделлю практично не ыдр1зняються вщ отриманих у виробничих умовах. Ц{ результати щцтверджують наш попередш внсновки про вплив рециркуляци на питому величину Е (кг випарено! води/кг товарного цукру), отже на витрати нагр1валыю1 пари в процеа кристашацн. Як бачимо (рис.19), з1 збшьшенням кшькосп продукта, що рециркулюють, змешпуються питом1 витрати величини Е. Р1зниця в положенш кривих на рис.19 дае можлив1сть стверджувати, що рециркулящя II вщтоку угфелю I кристашзаци зменшуе величину Е до 10%. В схемах з використанням кристашчно! основи величина Е зменшуеться на 0,5-2,0%. Одночасно з! збшьшенням кшькосп рециркуляту збшьшуеться вгойд товарного цукру.

->П >|дтв I фвсталмцвне рецвркулю« — П »шт* I хрвспшшц'реикрхушог

Рис. 19 Залежшсть питомо'1 величини Е (кг випареное води/кг товарного цукру) тд загалъноХ кшькост! рециркуляту.

Представлена ушверсальпа модель, багато ступенев о! кристашзаци цукру дае можлив1сть визначити оптимальну схему кристашзацн вщповадно до я коси та кшькосп вхщних та пром1жних продуктов. 3 щею метою нами введена цшьова фувкщя, за якою кшьюсть цукру першо! кристашзаци I його чистота макстпзуегься,: а юльюсть меляси задано!

чистота та кшьюсть випарено! води мшм1зуеться. 3 урахуванням стандарту на цукор та необхщну чистоту меляси оптишзащйна модель мае вигляд:

/(*,со,т) = -р5-$ + ра-а + рт-т-> пип (19)

при Чц>Чцст, Чщ—Ч„фМ. ш

де 8 - кшыасть товарного цукру, кг; © - мльюсть випарено! води, кг; р8, рш, Рт - вщповщш масов!' коефщснти; Ч„ - чистота товарного цукру,%; Чц ст -чистота стандартного цукру, %; Чд, - чистота меляси; Ч НОрмт - чистота нормально! меляси.

Результата опти.шзацп, виконаш за допомогою комп'ютерно! техшки за розробленою нами програмою, вказують (рис.20) на доцшьшсть використання схем багатоступенево! кристалвацн з рениркулящею II ш'дтоку утфелю I 3,50 кристал1зацн та використанням я ЗС0 афшацшного утфелю III кристашзац» 12,75 як основи для уварювання утфелю II |2-50

ч 2.25

кристалиаци. з

1,75

Рис. 20 Значения цтьовоТ функцп 1.50

оптим1зацп схемы багатоступенево! и'

1,00

кристалвацп ЧЩРУ при

Висповки:Науково обгрунтована необхщшсть рециркуляцн в системах багатоступенево! кристашаци цукру. Розроблена ушверсальна модель багатоступенево! кристал1заци цукру за допомогою комп'ютерно! техшки, яка дозволяе проводити аншпз ¡снугочих та нових схем кристашзацн 1 гнучко реагувати на змшу характеристик продукта, а також оперативно знаходити найбшьш доцшьну схему кристал!зацГ! за нових умов ! забезпечувати оптимальну роботу продуктового вщцшення цукрового заводу.

РОЗД1Л 6. Практнчне застосуванея результатш досладжень. Результати проведение теоретичних та експериментальних досл!'джень реатзоваш на практищ за юлькома напрямками.

Апробовано на Долинському та Кирнаавському цукрових заводах споаб пггенафкацн уварювання та кристашзац!! цукру з введениям в киплячий в вакуум-апарап утфель додатково! водяно! пари в юлькоси 2-3 % до загально! и витрати на один цикл робота апарата, який дозволяе збшьшити вихад товарного цукру на 0,08-0,093 % до маси перероблених бурят 1 скоротити час уварювання цукрового утфелю на 15-20 %. Економ1чний ефект 89778 крб. та 81252,82 грн.

Технолопчний режим кристашзацн цукрового утфелю останнього продукту без розкачок водою в перем!шувачах-кристагпзаторах реализовано на

Г" . и

8 М > 8 8 3 а < г 1 > ! = 3 5

? I 3 3 | 5 3 5 « | 3 5 И ! 3

! I ц.тьом -шпематичнепчкупвлня

цукрових заводах; м.Врбас та м.Жабле, що забезпечило ефект кристалвацн охолодженням до 7,0%.

Розроблена методика i программе забезпечення для визначення основпих технолопчних, рециркулящйних та конструктивиих параметр1в сектуйних прямотечшно-рециркулящйних камер росту кристшпв вакуум-апарата безперервно! дп, що дозволяе за допомогою комп'ютерно! TexHiiai розраховувати, ааалЬувати га вгоначати щ гараметри в залежносп вщ характерно гик поступаючого та кшцевого продукпв, теплоноспв та задано! продуктивности апарата. Вказана методика та визначення заспйних зон вакуум-апарату безперервно! дн застосоващ при створенш досладного зразка вакуум-апарата безперервно! ди А2-ПВН для цукрового утфелю першо! кристашзацп продуктивюстго 1,5 тис. тон буряюв на добу, де передбачено введения додатково! водяно! пари через спещальш пристро! гид грпочою камерою в м^сцях переходу утфелю з одше! секцп камери росту кристшпв в iinuy.

Запропонована нова конструкцш вертикального перемпцувача-кристал ¡затора модульного типу (А.С.№1726517, 1989), в якш передбачено об'еднання теплообмшу i перемшуваиш в одному конструктивному елемекп та реверсивний обертовий рух цих елеменпв з кутом обертання 290° за один подвшний хщ, що забезпсчус перемшгування i контакт з утфелем практично по всьому корисному об'mi крисг ал ¡затора. Утвореш при цьому 3ycrpi4Hi потоки утфелю i поверхонь теплообмшу полшшують перемйпування i запоб1гають утворишю шкрустативного шару утфелю на поверхнях теплообм1ну, що покращуе теплообмш та зменшуе температуру i витрати холодоагента. TaKi умови забезпечують зростання виходу кристал^чного цукру. Модульна конструкщя перем1шувача-кристашатора дозволяе змшювати його продуктивность в залежносп вад потреб конкретного заводу та використовувати пpoмiжний модуль в якоси «дозр1вача» з природним охолодженням утфелю перед його пвдгр1вашшм для цешрифугувашм.

Розроблено новий комбшований cnoci6 оброблення утфелю першо! кристалвацн в центрифугах (патент Украши №23529, 1998), який полягае в замни промивання цукру водою на комб1Шване промивання насиченим цукровим розчином чистотою 92-=-98 % в юлькосп 3,0-3,5 % до маси завантажеиого в центрифугу утфелю, шеля чого водою в кшькосп 1,0-0,5% до маси завантажеиого утфелю або водяною парою тиском 0,105-0,110 Мпа на протяз15-10 секунд в залежносп в!д чистота утфелю I кристашзацн. При щ>ому к1льк1сть розчиненого цукру тд час промивання зменшуеться на 61,5-76,2 % в поршнянш з промиванням лише водою, що складае 3,5^-7,0 % цукру до маси утфелю в центрифузь

Розроблено cnoci6 кристашзацн фруктози (патент Укра!ни № 24151АД998, ршення №99042097 вщ 29.09.1999 про ввдачу патенту Украши), який передбачае використшшя в якосп затравки крлсташв фруктози др1бних фракцш. При цьому: для затравки кристашзацн I продукту - середшм розм!ром

0,2 мм в кшькосп 5 % до маси початкового сиропу; для затравки кристалвацй" II продукту. - середнього розм1ру 0,1 мм 1 в кшькосп 0,4 % Для iнтeнcифiкaцií процесу кристалЬацн за розробленим способом передбачаеться внесения в утфель на початку кристалтзаци сум1ни пиперину 1 поверхнево-активно! речовшш АМГСК-100 в кшькосп, вщшшдно, 2500 мг/кг та 100 мг/кг сухих речовин початкового сиропу. Отримаш результати використаш при розробленш апаратурно-технолопчноГ схеми отримання кристаш'чно! фруктози.

Розроблена ушверсальна модель багатоступенево! кристалЬацн цукру та програмне забезпечення комп'ютерного розрахунку, анал1'зу та прогнозу«ання показшшв робота продуктового вщдшення цукрового заводу, яка запропонована для використання Рекомендащями семгаару Нацшнально1 асощацп цукровгаив Украши «Укрцукор». Застосування розроблено! модел1 на Городище-Пустовар1вському цукровому завод! дозволило збшьшити вюод цукру на 0,24%. Економ1чний ефект 233514,73 грн.

Внсновки: Практичне використання результатов проведених теоретичних та експериментальних дослщжень пщгверджуе актуальшсть, науково-техшчну, народногосподарчу важлив1сть, економшну та сощальну дощ'лып'сть виконано! науково? роботи.

ЗАГАЛЬШ ВИСНОВКИ

- На осшш теорш реактор1в, рециркуляцн та рекристашзацп в результат! аналпичних, експериментальних та промислових дослщжень розроблеш теоретичш основи створення нових та удосконалення вщомих способёв та апарат1"в для кристашзацп цукристих речовин (цукроза та фруктоза). Вперше встановлено, математично описано та експериментально гадтверджено вплив парово!" фази на процес кристалтацп цукрози в систем! тверде тшо-розчин-пара, що дало змогу розкрити причину асиметричного мехашзму рекристашзацп цукрози в процес1 кишння (уварювання) полщисперсно!' утфельно! маси в вакуум-апаратах, яка полягае в тому, що внаслщок контакту бульбашки пари з мшрками гошдисперсних кристшив, розчин ком1рок др1бних кристшив охолоджуеться чи нагр1ваеться швидше шж розчин ком!рок кристал1в бшыного розм1ру 1 при середшй температур} кипшня розчину меж ком)рками утворюсться град1снт концентр ацш. Внаслщж цього мае мкце перетекания маси цукрози до ком ¡рок кристалла бшыпого розлфу, що призводать до поступового зникнення др1б!гих кристаш'в 1 отримання мнцевого продукту з кристалами кращого гранулометричного складу.

- Встановлена причина асиметричного мехашзму рекристашзацп дозволила дати теоретичне пояснения ¡нтенсифкацн процесу кристал!зацн цукрози та покращання гранулометричного складу кристаш'в в умовах коливання температури (названия та охолодження), а також змши кшькосп та концентрацп шдкачуваного розчину. Встановлено, що 1нтенсиф1кащя процесу кристал1зацн в вакуум-апаратах досягаеться за умови введения в утфельну масу

додатково! водяно! пари 2-3 % вщ загально! и витрати на один цикл .уварювання, при цьому досягаегься змешлення часу уварювання на 15-20 %. .Отримаш рсзультати втсористаш для : пггенсифнсаци процесу . уварювання. цукрових утфел1в в вакуум-апаратах. .■

- Встановлено, що при крисгалвацм фруктозних сирогпв на дифуз1йшй стадп процесу добавка до них cyMiini глщерину i поверхнево-активноГ речовини АМГСК-100 в юлькосп 2500мг глщерину га 100мг АМГСК-100 на один кшограм сухих речовии початкового сиропу ¡нтенсиф1куе процес кришшзаци i покращус гранулометричпий склад кристашв. Встановлено, що використання др^бних фракцш кристален фруктози в якосп затравки для кристшпзаци першого та другого продукйв покращуе умови кристалЬацн та гранулометричпий склад кристагив готового продукту. На ocnoßi отриманих даиих розроблена нова анаратурно-технолопчна схема кристашацп фруктози (патент Украши №>24151 А, 1998 та ршення №99042097 вщ 29.09.1999 про видачу патенту Укра'нш).

- На основг результапв дослщжень процесу крист&тоацн цукрового утфелю останнього продукту в перемппувачах-кристашаторах за умов його охолодження 3i швидкпстю 0,23-0,72°С/годину, розроблена технолопя його кристашацп без розкачуваиня водою, що дозволяе зменшити втрати цукрози та енергетичш витрати. Встановлено, що пщ час природного охолодження утфелю останнього продукту та наступного його нагрташгя перед центрифугуванням 3i швидистю 1,65-1,75 °С/годину на протяз! 2,5-3,0 годин вщбуваеться подальша кристагнзащя цукру з рекристашзащею в межах метастабшьно! зони, що дозволяе довести ефект кристал1заци до 7,0 %. Розроблена нова конструкщя перем1щувача-кристал1затора модульного типу (A.C. 1726517,1989).

- На ocHoei Teopii рециркуляцп вперше дано наукове обгрунтування та встановлена необхщтсть багатоступенево! промислово! кристалЬаци цукрози з рециркулящею, розроблена математична модель тако! кристалЬаци та й програмне забезпечення, яке дозволяе визначйти технолопчш та масовг характеристики продукпв промислово? кристалЬаци цукру. Встановлено, що органиацш ращональшн рециркуляцп иром1жних продукта кристалЬаци в технолопчному потощ продуктового вщдтення цукрового заводу зменшуе iraroMi витрати enepropecypcis на одщшцю товарного цукру до 10%. Встановлено юльюсть рециркуляту, яка забезпечуе яист та покращуе техшко-сконом1чш показники промислово! кристалгзацп цукру. При фнссованому значенш частки рециркуляту тдвищення чистоги вхщного цукрового розчину иризводить до зменшення ктькосп випарюваноТ води в вакуум-апаратах та тсшювих витрат на загальний процес уварювання цукрових утфел1в. Встановлено, що вириналышй вплив на показники роботи продуктового вщдшетш мае рециркуляцш другого вщтоку I продукту та рециркулящя афшованого утфелю як основи для кристалЬацн утфелю другого продукту.

- Отримана математична модель росту i розчинешш кристашв в npoueci масово'1 кристалЬаци цукру в умовах кипшня, яка дае можливють розглядатй та

розраховувати щ складго процеси з урахуванням взаемозв'язку кристатзаци, теплообм1'ну, рециркуляцп та конструктивно'! характеристики апарата. Розроблена методика розрахунку секцшних прямотечшно-рециркулящйпих камер росту кристапв вакуум-апарата безперервно1 дп, яка дозволяс за допомогою обчислювальшн техшки покращити 1х конструкцно та оргашзацйо робочих процеав кристалвацй.

- Розроблено новий споа'б промивання кристал1в цукру насиченим цукровим розчином (патент Укра'ши №23529, 1998) в гаш вщцентрових сил, який забезпечуе зменшення розчинення пукрози тд час промивання на 61,576,2%, збшьшуе вихщ товарного цукру за рахунок зменшення втрат в!Д його тepмiчнoгo розкладання, атакож пщвищуе продуктившсть центрифуг 1 зменшуе енегровитрати в продуктовому В1ДД1'ленш цукрового заводу.

— Результата дослщжень впроваджет та використаш: при ¡нтенсифжацн процесу уварювання цукрових утфел1в на Долинському (р14!гий економ1чний ефект 89778 крб.) та Юфнаа'вському цукрових заводах (р1чний економ^чний ефект 81254,82 грн.); при розробленш конструкцШ нових вакуум-апараттп в УкрНДГпродмапп та УкрНДГ цукрово! промисловосп; при реалЬацн технологи кристалЬацп утфелю останнього продукту без розкачування водою в кристашаторах на цукрових заводах м. Врбас та м. Жабле; при розробленш апаратурно-технолопчно! схеми крисганзацп фруктози; при забезпеченш оптимального режиму робота продуктового вщдшення Городгаце-Пустовар1вського цукрового заводу (р1чний економ1чний ефект 233514,73 грн.).

Перелж опублнсованих праць за темою дисертацн I. Складова частит книги

1. Гулий И.С., Мирончук В.Г. Кристаллизация. // Физико-химические процессы сахарного производства - М.: Агропромиздат, 1987,- С. 184-216.

II. Статгту наукових виданнях

2. Мирончук В.Г. Особливосп масообмпту за умов масовоТ кристалгзацп цукру // Науков1 пращ УДУХТ. - К., 1997. - № 3. - С. 103-105.

3. Мирончук В.Г Влияние паровой фазы на процесс кристаллизации веществ из растворов // Промышленная теплотехника - К., 1998,- т. 20.- №1,- С. 31-35.

4. Мирончук В.Г. Взаемозв'язок пдродинамгчних, тепломасообмшних та конструктивних характеристик в процеа кристатзаци цукру // Харчова промислов!сть. Мгжвщ. тематич. науковий журнал. - К., 1998.- № 43.- С.53-57.

5. Мирончук В.Г. Механизм впливу водяно! пари на масообмш в систем! тверде тшо-розчин-пара // Харчова промислов^сть. Мшвщ. тематич. науковий. журнал.- К., 1998.-№ 44.- С.150-154.

6. Мирончук В.Г. Кристашащя цукру в вертикальних кристалЬаторах з подовженим термшом охолодження // Наумж пращ УДУХТ. - К., 1998. - № 4. -С. 66-67.

7. Мирончук В.Г. Механизм влияния пузырьков пара на массообмен при кристаллизации суспензий // Промышленная теплотехника. - К., 1998.- т.20.- № 6,-С. 13-15.

8. Мирончук В.Г. Рециркулящя як 3aci6 зменшення енерговитрат у схемах багатоступенево'1 промисловоТ кристалвацн цукру // HayKOei пращ УДУХТ. - К., 1999. -№ 5. -С. 105-107.

9. Об условиях рекристаллизации в вакуум-аппаратах / В.О. Щтангеев, В.Г.Мирончук, И.С. Гулый, И.С.Бажал // Пищевая промышленность. Серия 11. Сахарная промышленность. Научно-техн. реф. сб.- М.: 1981.- вып. 3.- С. 12-18.

10. Влияние конструкции вакуум-аппарата на рост кристаллов по колебательному механизму рекристаллизации / В.Г. Мирончук, P.A. Рамутите, И.С. Гулый, И.Г. Бажал // Пищевая промышленность. Серия 11. Сахарная промышленность. Научно-техн. реф. сб.- М,: 1981.- вып. 12,- С. 3-5.

11. Математическая модель роста кристаллов в условиях массовой кристаллизации / Б.Г. Кузьменко, В.О. Штангеев, И.С. Гулый, В.А.Лагода, В.Г.Мирончук // Химическое машиностроение. Республ. межвед. научно-техн. сб.- К.: Техника. - 1983,- вып. 37. - С. 56-61.

12. Влияние некоторых гидродинамических и теплофизических факторов на основные показатели фракционного состава кристаллов / Б.В. Кузьменко, В.О.Штангеев, В.Г. Мирончук, И.С.Гулый, В.А.Лагода // Химическое машиностроение. Республ. межвед. научно-техн. сб. - К.: Техника - 1983. - вып. 37,-С. 62-64. ■

13. Кузьменко Б.Г., Штангеев В.О., Мирончук В.Г. Уточнение уравнений кристаллообразования в пересыщенных растворах // Проблемы энегросбережения. Межвед. сб. науч. трудов. - К.: Наукова думка. - 1993. - вып. 11,-С. 67-68.

14. Новая оценка размера критического кристаллического зародыша / Б.В.Кузьменко, В.О. Штангеев, В.Г. Мирончук, И.С.Гулый // Bicmnc аграрно! науки. - К.: 1992. - №8.- С.43.

15. Гранулометрический состав кристаллов сахара II и III кристаллизации / Б.В. Кузьменко, В.О. Штангеев, A.C. Сущенко, A.B. Власенко, В.Н. Антоновский, В.Г. Мирончук // Сахарная промышленность. - М.: 1993. - № 5-6. -С. 28-29.

16. Кузьменко Б.Г., Мирончук В.Г., Гулый И.С. Методика розрахунку парамerpie масового росту та розчинення кристалт цукру // Цукор Укршни. -1994,-№2,-С. 15-17.

17. Вплив рециркуляци на показшпси роботи кристашзацшних схем цукрового виробницгва / В.Г. Мирончук, I.C. Гулий, О.В. Плоттр, В. А.Потельчак // Цукор Укра1ни. - 1994. - № 4. - С. 20-23.

18. Мирончук В.Г., Гулий I.C., Плотшр О.В. Системи кристашзаци цукру з рециркулящею / Зб1рник доповщей м1жнарод. симпозиуму «Щцвищення ефективносп бурякоцукрового виробництва та проблем екологи i вщход1в»,- К.: 1994. - С. 55-58.

19. Кузьменко Б.В., Мирончук В.Г., Штангеев В.О. Методика расчета параметров кинетики массового роста и растворения кристаллов сахара // Изв. вузов СССР. Пищевая технология. - 1994. - № 5-6. - С. 68-70.

20. Мирончук В.Г., Гулий И.С., Плотнир О.В. Рециркуляция в системах кристаллизации сахара// Сахарная промышленность. - 1995.- № 3. - С. 15-18.

21. Вертикальш кристатзатори в цукровому виробниц™ / Мирончук В.Г., Гулий I.C., Потельчак В.А., Плотшр О.В., Петров С. // Харчова та переробна промисловють. -1995. - № 9 (195). - С. 22-24.

22. Мирончук В.Г., Плотнир О.В., Гулый И.С. Рециркуляция в системах многоступенчатой кристаллизации сахара // Пищевая промышленность. Межвед. темат. науч. сб. - К.: Техника. - 1995. - № 40. - С. 102-108.

23. Мирончук В.Г., Погоритий Т.М., Гулий I.C. Взаемод^я парово! фази та дисперсно} системи при масовш кристашацн цукру // Наукош пращ УДУХТ. -К.: 1998. -№ 4. - С. 68-70.

24. Бабко Е.Н., Погорелый Т.М., Мирончук В.Г. Улучшение реологических свойств сахарных утфелей // Сахар. - 1999. - № 4. - С. 16-17.

25. АналЪ впливу характеристик затравок на ефектившеть крнсталваци глкжози i фруктози / Лементар С.Ю., Мирончук В.Г., Гулий I.C., 1вчук Н.П. // Харчова промислов1сть,- К.: 1998. - № 4. - С.181-185.

26. Мирончук В.Г., Сщенко О.А., Гулий I.C. Ушверсальна модель багатоступенево'1 кристашзацн цукру // Науюда пращ УДУХТ.- К.: 1998. - № 4. -С. 64-65.

27. Лементар С.Ю., Мирончук В.Г., Гулий I.C. Способи промислово! кристашзацн фруктози // Зб1рник наукових праць «Прогресивш ресурсозбер1гаюч1" технологи та i'x обгрунтоватсть в тдприемствах харчування» - Харкав, 1998. - С. 115-118.

28. Guluy I.S., Mironchuk V.G. The sistem of sugar cristallization with recirculation // Proceadings of the 20th General Assembly CITS. - Berlin. - «Bartens».-Zuckerindustrie - 1996. - P. 230-234.

29. Вшгив глщерину на в'язюсть фруктозних розчшн'в / Лементар С.Ю., Мирончук В.Г., Гулий I.C., 1вчук Н.П. // Придшпровський науковий ш'сник. Техн. напрямок. - 1998. 124(191). -С.16-20.

30. Погор1лий Т.М., Бабко С. М., Мирончук В.Г., Гулий I.C. Особливосп впливу введено'1 ззовш водяноТ пари на процес уварювання цутфових розчиш'в / // Придшпровський науковий вюник. Техн. напрямок. - 1998. - № 127(191). -С.34-37.

31. Mironchuk V.G., Guliy I.S. Mass sugar crystallization features under effect of a water vapour II Proceadings of the 21th General Assembly CITS. - Berlin. -«Bartens». -Zuckerindustrie -1999. - P. 319-325.

32. Forecasting of performance parameters of sugar house in the sugar factory / V.G.Mironchuk, I.S.Guliy, N.I.Shtangeeva, O.A.Eschenko // Proceadings of the 21th General Assembly CITS. - Berlin. - «Bartens». -Zuckerindustrie -1999. - P. 427-432.

33. Бабко E.H.,' Погорелый Т.М., Мирончук В.Г. Влияние ввода извне водяного пара на уваривание утфелей // Сахар. - 1999. - №3. - С. 16-17.

III. Авторсыа сыдоцтва та патенти

34. A.c. 1726517 СССР, МКИ С13 F 1/02 Кристаллизатор для утфеля последней ступени кристаллизации в сахарном производстве / М.В. Василенко,

B.Г. Мирончук, И.С. Гулый, В.А. Потельчак (СССР) № 4719899/13. Заявл. 19.07.89. -Спубл. 15.04.92. - Бюл. № 14,- С. 4.

35. Патент Укращи № 24151 А МПК 6С 13 F 1/00 Cnociö кристалпацп фруктозних розчишв / Мирончук В.Г., Лементар С.Ю., Гулий I.C., Бабко G.M., Погорший Т.М. - Опубл. 30.10.98. - № 5.

36. Патент Украши № 23529 А МПК 6С 13 F 1/00 Cnoci6 обробки цукрового утфелю I-i кристаизацп / Мирончук В.Г., Засць Ю.А., Гулий I.C. -Онубл. 31.08.98. - Бюл. № 4.

37. Ршення про видачу Патенту Украши на винахщ № 9904297 вщ 29.09.99. Cnociö отримання кристал1чно'1 фруктози / Мирончук В.Г., Лементар

C.Ю., Гулий I.C.

IV. Тези donoeideü на наукоаих конференции

38. Мирончук В.Г. Роль рекристаллизации в процессе кристаллизации сахарозы охлаждением в промышленных установках, оснащешшх вертикальными кристаллизаторами емкостью 150 м3 // Тез. докл. «III всесоюзной конференции по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей»,- Черкассы. - 1985. - С. 82-84.

39. Лементар С.Ю., Мирончук В.Г. Вплив поверхнево-активних речовин на в'язкють фруктозних сиротв // Тез. доп. X м1жнарод. конф. «Вдосконалення нроцеа'в та апарата xímÍ4hhx та харчових виробницгв». - Льв1в: - 1999. - С.16-17.

40. Мир01ггук В.Г., Потельчак В.А. Повышение эффективности работы кристаллизаторов // Тез. докл. республ. науч.-техн. конф. «Разработка и внедрение высокоэффективных технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающую отрасли АПК». - К.: 1991. - С.63-64.

41. Кузьменко Б.В., Штангеев В.О., Мирончук В.Г. Вывод уравнений кристаллообразования на основе неравновесной статистической термодинамики // Тез. докл. республ. науч.-техн. конф. «Разработка и внедрение высокоэффективных технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающую отрасли АПК». - К.: 1991. - С. 11.

42. Влияние фракционного состава кристаллов сахара на процесс его промышленного производства и хранения // Кузьменко Б.В., Штангеева Н.И., Мирончук В.Г., Лагода В.А. / Тез. докл. V всесоюз. науч. конф. «Механика сыпучих материалов». - Одесса. - 1991. - С. 224.

43. Гулий I.C., Кузьменко В.В., Мирончук В.Г. Визначення po3MÍpy застшних зон вакуум-апара-пв безперервно! дн // Тез. доп. м1жнарод. науково-

техн. конф. «Розробка та впровадження нових технолопй i обладнантш в харчову та переробну галуз1 АПК». - К.: 1993,- С. 70-71.

44. Мирончук В.Г., Потельчак В.А. Розробка модульного кристал1затора // Тез. доп. М1жнарод. науково-техн. конф. «Розробка та впровадження нових технолопй i обладнання в харчову та переробну галун АПК». - К.: 1993. - С.83-,84.

45. Мирончук В.Г., Гулий I.C., Кошовий А.И. Розрахупок технолопчних, конструктивних та рециркуляцшних характеристик камер росту кристал1в вакуум-апарапв неперервно!' дй // Тез. доп. всеукр. науково-техн. конф. «Розробка та впровадження прогресивних технолопй i обладнання у харчову та переробну промиоши'сть». - К.: 1995. - С. 35.

46. Мирончук В.Г., Гулий I.C., Потельчак В.А. Особливосп кртолишзаци цукру в вертикалыгах кристаллизаторах // Тез. доп. всеукр. науково-техн. конф. «Розробка та впровадження прогресивних технолопй i обладнання у харчову та переробну промислов1'сть». - К.: 1995. - С. 49.

47. Мирончук В.Г., Гулий I.C., Плотш'р О.В. Рециркулящя як 3aci6 забезпечення ефектившм роботи систем криеталпацп цукру // Тез. доп. всеукр. науково-техн. конф. «Розробка та впровадження прогресивних технолопй i обладнання у харчову та переробну промислов1сть». - К.: 1995. - С. 18.

48. Мирончук В.Г., Гулый И.С. Снижение энергозатрат в системах кристаллизации сахара с рециркуляцией // Тез докл. межрегион, н.-т. конф. «Пищевая промышленность 2000». - Казань. - 1996. - С. 159-161.

49. Мирончук В.Г. Гулий I.C., Кошовий А.К. Методика розрахунку секцшних камер росту кристал1в вакуум-апарата неперервшм дй И Тез. доп. IX М1'жнарод. конф. «Удосконалення процеав та anapaTie xímÍ4hiix, харчових та нафтоф1М1чних виробництв» ч.Н-IIL- Одеса. - 1996. - С.82.

50. Мирончук В.Г. Гулий I.C., Бабко С.М. Розрахунок конструктивних та рециркулящйних характеристик вакуум-апарата // Тез. доп. мЬкнарод. н.-т. конф. «Розробленпя та впровадження прогресивних технолопй та обладнання в харчову та переробну промислов5сть». -К.: 1997. - С.13.

51. Кристалпащя фруктозних розчшпв в умовах охолодження / В.Г.Мирончук, С.Ю. Лементар, I.C. Гулий, A.I. Михаць // Тез. доп. м1жнарод. н.-т. • конф. «Розробленпя та впровадження прогресивних технологи! та обладнання в харчову та переробну промислов1сть».-К.: 1997. - С. 15.

52. Мирончук В.Г., Гулий I.C., Погорший Т.М. Особливосп масообмнту в систем! тверде тшо-розчин-пара пщ час масово'1 кристал1зацн цукру // Тез. доп. м1жнарод. н.-т. конф. «Розроблення та впроваджешм прогресивних технолопй та обладнання в харчову та переробну промисловють» - К.: 1997. - С. 100. f.

' 53..Mironchuk V. Sorbe el mecanismo de la cristalization masica del azúcar en los tachos // Report end 4-to seminario científico ATAC en el CODPI / - La Havana. -1988.

54. Мирончук В.Г., Гулий I.C. Перерозподщ маси в ком!'рках полщисперсних криста.тпв при кристал^зацй в систем! тверде тйо-розчнн-пара //

Тез.доп. X мшснарод. конф. «Вдосконалення npoueciB та апарапв xímíhhhx i харчових виробницгв»-JIbBiB: - 1999. - С.52-53.

55. Mironchuk V., Diaz Т., Riera G., La production de azúcar y sus perspectivas // Conferencia cieutifíco-practica de los especialistas cubanos y soviéticos del ministerio education. - La Havana. - 1988. - P. 98-100.

56. Similation simplificada de esquemas de coccion de azúcar refino utilizado el lenguaje GEMCS // T. Diaz Bravo, T. Cruz Cruz, G. Riera Gonzales, Mironchuk V. / Ingeneria Química IV Conferencia de ciencias tecnicas.-Santa Clara.- 1988,- P.-19-20.

57. Мирончук В.Г. Прогнозування тгаказгодав робота продуктових вщдтень цукрових заводов // Marepiann семшару Укрцукор «Пщвтцення ефективносп бурякоцукрового виробиинтва». - К.; - 1999. - С. 116-117.

Мирончук В.Г. Розроблення cnoco6is та удосконалення апаратёв для промисловоТ крнсталпацп цукристих речовин. - Рукопис.

Дисертащя на здобуття вченого ступеня доктора техтчних наук за спещальшстю 05.18.12 - Процеси та апарати харчових виробницгв, Украёнський державний утверситет харчових технологш, Кшв, 1999.

Дисертацто нрисвячено розробленню cnoco6ÍB та удосконаленжо апарапв промисловоё кристалезацп цукристих речовин на ochobi доповнення теоретичних уявлень та проведения комплексних експериментальних дослщжень npoueciB в апаратах та технолопчних схемах кристал1зацн. Вперше розкрита причина асиметричного механизму рекристатзацн шд впливом паровое фази на процес кристашзацн цукру. Розроблено hobí способи нггенсифёкацёё кристалезацн фруктози на' ochobí використшпш добавки cyMÍmi глщерину i АМГСК-100 до кристалёзуючого утфелвд та з використанням у якостё затравки flpi6no'i фракцй кристалш фруктози. Запропоновано технологёчний режим кристалёзаещ цукрового утфелю останнього продукту, що виключае його розбавлення в перем1шувачах-кристалиаторах. Науково обгрунтовано використання рециркуляцй продуктт в технолопчних схемах кристалезацн цукру. Розроблена утверсальна модель багатоступенево'е промисловоё кристале'зацп цукру та её програмне забезпечення для анализу, прогнозування i оптимЬацп робота продуктового вщдшення цукрового заводу. Отримат математичш ревняння взаемозв'язку кристЫзацёё, теплообмену, рециркуляцй i конструкцй' апарату. Розроблена методика розрахунку секцШних прямотечейно-рециркулящйних камер росту кристалёв вакуум-апаратев безперервноё дёё. Розроблений спосёб обробки цукрового утфелю в центрифугах. Приведет дат про ефектившеть розробок.

Km040BÍ слова: кристалващя, рекристалващя, рециркулящя, теолообм1н, утфель, цукор, фруктоза, розчин, центрифугування, вакуум-апарат, перемйпувач-кристалёзатор, енерговитрати.

Mironchuk V.G. Development of the methods and improvement apparatus for industrial crystallization of the sugary substances. - Manuscript.

Dissertation on competition of a scientific degree of the doctor of technical sciences on a speciality 05.12.12. - Processes and apparatus of food industry. Ukrainian State University for Food Technologies, Kyiv, 1999.

The improvement of the existing and development of the new methods and apparatus for industrial crystallization of the sugar substances on the base of the theoretical ideas deepening and the complex experimental studies of the processes in the apparatus and the technological crystallization systems are considered. The reason for the asymmetric mechanism of recrystallization process under influence of the vapour phase on the sugar crystallization has been explained for the first time. The new methods intensifying the fructose crystallization process by means of adding the mixture of glycerine and AMGSK-100 into the crystallizing massecuite and using the fine fructose crystals in the seed quality has been developed. The process regime for crystallization of the after-product massecuite that excludes its dilution in the vertical mixer-crystallizers has been proposed. The scientific grounding for the application of the products recirculation in the process systems for sugar crystallization has been given for the first time. The universal model with the mathematical program of the multi-stage industrial sugar crystallization process for analysis, prognosis and optimization of the sugar house performance of the sugar factory has been worked out. The mathematical equations describing the relationships between the factors characterizing crystallization, heat exchange, recirculation and apparatus design have been obtained. The method for calculation of the sectional forward-flow-recirculation chambers for crystal growth in the in the continuous vacuum-pans has been developed. The method for sugar massecuite processing in the centrifuges has been developed. The data confirming the efficiency of the above-mentioned developments are given.

Key words: crystallization, recrystallization, recirculation, heat exchange, massecuite, sugar, fructose, solution, centrifugation, vacuum-pan, mixer-crystallizer, energy consumption.

Мирончук В.Г. Разработка способов и усовершенствование аппаратов для промышленной кристаллизации сахаристых веществ. -Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальности 05.12.12. -процессы и аппараты пищевых производств.

Диссертация посвящена совершенствованию и разработке способов и аппаратов для промышленной кристаллизации сахаристых веществ на основе дополнения теоретических представлений и комплексных экспериментальных исследований процессов в аппаратах и технологических схемах кристаллизации.

Теоретически раскрыт и экспериментально подтвержден механизм влияния паровой фазы на процесс кристаллизации сахара в системе твердое тело-раствор-пар. Раскрыта причина асимметрического механизма

рекристаллизации в кипящих кристаллизующихся дисперсных системах. Вследствие разницы температуры между паровым пузырем и раствором меняется растворимость и концентрация вещества в растворе, окружающем полидисперсные кристаллы. Образующиеся в этом случае между соседними ячейками кристаллов градиент концентрации способствует перераспределению массы растворенного вещества в сторону раствора меньшей концентрации, окружающий кристалл большего размера. Это приводит к укрупнению крупных кристаллов за счет меньших, т.е. к рекристаллизации. На этой основе достигнута интенсификация процесса массообмена при кристаллизации сахара путем введения в кипящий в вакуум-аппарате утфсль извне дополнительного водяного пара, что нашло применение в промышленности.

Исследованы и разработаны новые способы интенсификации промышленной кристаллизации фруктозы, основанные на использовании добавки в кристаллизующийся утфель смеси глицерина и поверхностно-активного вещества АМГСК-100 в определенной пропорции, а также на использовании в качестве затравки кристаллов фруктозы мелких фракций, что улучшает условия кристаллизации и гранулометрический состав кристаллов.

Разработана технология кристаллизации сахарного утфеля последнего продукта без его раскачек водой в вертикальных кристаллизаторах. Это позволило повысить эффект кристаллизации в них до 7 %. Разработана новая вертикальная мешалка-кристаллизатор модульного типа, позволяющая обеспечить лучшие условия кристаллизации сахара.

Впервые дано научное обоснование использования рециркуляции продуктов в технологических схемах кристаллизации сахара. На этой основе разработана универсальная модель многоступенчатой промышленной кристаллизации сахара, которая позволяет с помощью современной компьютерной техники делать анализ, прогнозирование и оптимизацию работы продуктового отделения сахарного завода в зависимости от качества и количества исходных и промежуточных продуктов.

Получена математическая модель роста и растворения кристаллов сахара, которая позволяет рассчитать эти сложные процессы с учетом взаимосвязи кристаллизации, теплообмена, рециркуляции и конструкции аппарата Разработана методика расчета секционных прямоточно-рециркуляционных камер роста кристаллов вакуум-аппаратов непрерывного действия.

Предложен новый комбинированный способ обработки сахарного утфеля в центрифугах, благодаря которому уменьшается количество растворенных кристаллов сахара во время их промывания водой в центрифугах.

Представлены материалы об использовании результатов разработок в промышленности и их эффективность.

Ключевые слова: кристаллизация, рекристаллизация, рециркуляция, тепломассообмен, утфель, сахар, фруктоза, раствор, центрифугирование, вакуум-аппарат, мешалка-кристаллизатор, энергозатраты.