автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка установки для кристаллизации лактозы с воздушным охлаждением и подогревом

На правах рукописи

003491155

КАЧАЛОВА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА

РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЛАКТОЗЫ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ И ПОДОГРЕВОМ

Специальность: 05.18.12. - Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 4 ФЕ5 ^О

Вологда - Молочное 2010

003491155

Диссертация выполнена на кафедре технологического оборудования ФГОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина».

Научный руководитель:

Кандидат технических наук Куленко Владимир Георгиевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук Николаев Николай Сергеевич

Кандидат технических наук Червецов Виктор Владимирович

Ведущая организация ГОУ ВПО Северо-Кавказский госу-

дарственный технический универси-

тет

Защита диссертации состоится 25 февраля 2010 г. в 13.00 часов на заседании Диссертационного Совета ДМ 006.021.01 при ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова» Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: г. Москва, ул. Талалихина, 26.

Ваш отзыв на автореферат в 2 экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу:

109316, г. Москва, ул. Талалихина 26, ГНУ ВНИИМП

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИМП

Автореферат размещен на официальном сайте ГНУ ВНИИМП http://www.vniimp.ru и разослан 25 января 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук старший научный сотрудник ' А.Н. Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Лактоза является единственным низкомолекулярным углеводом животного происхождения и одним из трех основных компонентов молока (молочного сырья). Уникальные физико-химические и биотехнологические свойства лактозы позволяют рассматривать данный углевод в качестве компонента продуктов функционального питания, кормовых добавок нового поколения (функциональное кормление) и медицинских препаратов.

Ежегодное производство лактозы (молочного сахара) в мире достигло 660 тыс. т. В России, несмотря на практически неограниченные сырьевые ресурсы, в настоящее время используется около 10% лактозы. Потенциал объемов производства молочного сахара из имеющихся ресурсов молочной сыворотки превышает 90 тыс. т. в год. Следует подчеркнуть, что возможность получения лактозы в виде чистого продукта - молочного сахара — из вторичных сырьевых ресурсов молочного производства исключает или снижает загрязнение окружающей среды и может служить для обогащения продуктов питания, безалкогольных и алкогольных напитков, медицинских препаратов, кормовых средств, а также для технических целей.

На практике молочный сахар традиционно получают путем выкристалли-зации его из молочной сыворотки, которая является побочным продуктом при производстве сыров, творога и казеина.

Вопросам теоретического и экспериментального исследования процесса кристаллизации молочного сахара посвящены работы Розанова A.A., Храмцова А.Г., Фиалкова А.Н., Евдокимова И.А., Чеботарёва А.И, Полянского К.К., Шес-това А.Г., Гнездиловой А.И., Перелыгина В.М., Кравченко Э.Ф., Куленко В.Г. Тем не менее, проблема кристаллизации лактозы до сих пор имеет множество неразрешенных вопросов. Главными недостатками процесса кристаллизации из растворов являются большая продолжительность второй фазы процесса, которая обусловлена скоростью роста кристаллов, и значительные потери кристаллизуемого вещества, остающегося в маточном растворе. Кроме того, этот процесс требует немалых производственных площадей и значительных энергозатрат. Поэтому исследование процесса кристаллизации и его аппаратурного оформления является актуальной и своевременной проблемой, а также полностью соответствует приоритетам Национальных проектов в области АПК.

Работа выполнялась в период 2006-2009 годы, в соответствии с планом НИР Вологодской государственной молочнохозяйственной академии им. Н.В.Верещагина по теме: «Теоретические исследования гидродинамических процессов в машинах и аппаратах пищевых производств», номер государственной регистрации 01.2.00703838.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является создание новой высокоэффективной установки для кристаллизации лактозы на основе теоретических и экспериментальных исследований процесса кристаллизации лактозы.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- создать математическую модель процесса кристаллизации лактозы;

- создать установку с воздушным охлаждением для моделирования процесса кристаллизации лактозы;

- на основании результатов моделирования процесса кристаллизации лактозы, выявить направления оптимизации конструктивных и эксплуатационных параметров кристаллизатора с воздушным охлаждением, сконструировать опытный образец и создать экспериментальную установку для кристаллизации лактозы;

- оптимизировать конструктивные и эксплуатационные параметры кристаллизационной установки;

- создать методику инженерного расчета и произвести расчет промышленной установки для кристаллизации лактозы на 1 т кристаллизата.

Рабочая гипотеза. Была выдвинута гипотеза, заключающаяся в возможности интенсификации процесса кристаллизации лактозы путем создания кристаллизатора с барботажным воздушным охлаждением.

Научная новизна работы:

- разработана новая теоретическая модель роста одиночного сфероидного кристалла, падающего в пересыщенном растворе;

- введено понятие граничного слоя, концентрация раствора в котором уменьшается до насыщенной и теоретически получена зависимость его толщины от размера кристалла;

- получена теоретическая зависимость скорости роста кристалла лактозы от физических и гидродинамических параметров кристалла и раствора;

- в результате теоретического анализа гидро- и термодинамических параметров воздушного пузырька в кристаллизате установлена оптимальная с точки зрения теплопередачи зависимость между конструктивными и эксплуатационными параметрами кристаллизатора;

- экспериментально исследовано влияние термо- и гидродинамического фактора на процесс кристаллизации лактозы в кристаллизаторах с воздушным барботажным охлаждением и подогревом.

Практическая значимость работы:

- предложена новая установка для кристаллизации лактозы, позволяющая интенсифицировать процесс роста кристаллов лактозы, увеличить производительность и снизить энергетические затраты;

- разработаны оптимальные температурные режимы кристаллизации лактозы в кристаллизаторе с воздушным барботажным охлаждением и подогревом;

- разработана методика термодинамического расчёта кристаллизатора с барботажным воздушным охлаждением;

- разработана методика инженерного расчета новой конструкции установки для кристаллизации лактозы;

- использованы в учебном процессе результаты исследований процесса кристаллизации лактозы в кристаллизаторе с барботажным воздушным охлаждением и подогревом;

— испытана в производственных условиях установка для кристаллизации лактозы на ФГУП УОМЗ ВГМХА имени Н.В. Верещагина.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: Международном семинаре «Современные направления переработки сыворотки», г. Ставрополь, 2006 г.; Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию академии, «Наука - производству», г. Вологда, 2006 г.; VII Общероссийской научной конференции «Успехи современного естествознания», г. Сочи, сентябрь, 2006 г.; Международном симпозиуме ММФ «Лактоза и ее производные», Москва, 14-16 мая 2007 г.; Научно-практической конференции, посвященной 96-летию академии «Научное управление качеством образования», г. Вологда, 2007 г.; Международной научно-практической конференции «Современные аспекты молочного дела в России», посвященный памяти Н.В. Верещагина, г. Вологда, 2007 г.; I смотр-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда, 2007 г.; Научно-методической конференции «Аграрная наука - сельскохозяйственному производству. Инженерные науки», г. Вологда, 2008 г.; II смотр-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда, 2008 г.

Автор является обладателем именных стипендий губернатора Вологодской области на 2007/08 г и Президента РФ на 2008/09 г.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 2 статьях в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных материалов диссертации, в 18 статьях материалов научных трудов институтов, тезисах докладов конференций и 1 патенте, в общей сложности 21 труд.

Структура и объем работы. Структура диссертации соответствует логике научного исследования, состоит из семи глав введения, заключения, списка литературы, приложений. Основной текст изложен на 161 странице машинописного текста. Список литературы включает 127 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель исследований.

В главе 1 проведен анализ существующих теоретических представлений о процессе кристаллизации, который показал отсутствие единой точки зрения на механизм протекания процесса и определяющих его факторов, в особенности гидродинамического. Обзор современного состояния аппаратурного оформления процесса кристаллизации лактозы показал, что такие проблемы известных кристаллизаторов как инкрустация поверхности, большой расход охлаждающей воды и большая продолжительность процесса могут быть решены путем замены водяного охлаждения на воздушное. Анализ состояния вопроса позволил сформулировать задачи исследований.

В главе 2 «Теоретические исследования гидро- и термодинамики межфазных взаимодействий при кристаллизации лактозы с воздушным барботажным охлаждением кристаллизата» представлена новая модель роста одиночного кристалла, падающего в пересыщенном растворе, учитывающая гидродинамический фактор в процессе кристаллизации. С целью определения скорости роста кристалла было введено понятие граничного слоя, под которым подразумевалась часть пограничного потока, примыкающего к кристаллу и являющегося источником молекул для его роста (рис. 1).

I (Сг-С»}(1-кАг> 6 —-I 5 С„-С„ 4

1 1 \ 2 /3

Рис. I. Участок граничного слоя: 1 - граничный слой потока; 2 - участок поверхности кристалла; 3 - направление движения кристалла; 4 - направление движения граничного слоя; 5 — элементарный участок граничного слоя А1; 6 - направление движения молекул, оседающих на поверхности кристалла; ЛИ - толщина граничного слоя; к - коэффициент пропорциональности; Ат- промежуток времени нахождения слоя вблизи кристалла, с.

Предполагалось, что пересыщение граничного слоя изменяется от С„-С„ до (С„-С„)(1-кАт). Время нахождения граничного слоя вблизи участка кристалла протяженностью ЛI:

Д/ 9-жц л, л-й г/ \Рк ~Рж)

Аг = — =---.-—-т—, Д/ =-,У=-—-, (1)

V П&\рк-рж\а" 2-я 18-//

где (1 - диаметр модельного кристалла, м; рк - плотность кристалла, кг/м3; рж - плотность жидкости, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; /и - динамическая вязкость, Па-с; п - количество элементарных участков граничного слоя.

Суммарное количество лактозы, выкристаллизовавшейся на всей поверхности кристалла за промежуток времени Ат:

9-тг-м Л я-йг 9-я-ц Ат = га • 2------к---ДА---- , . (2)

---;-'-г--К \---ДА--7-:-г-.

ч г-&\Рк-Рж)-й ) 2 г-&\рК-рж)-й Учитывая, что Ат = р,. ■ л ■ ■ М, скорость роста кристалла IV:

цг М _к-(С„-Сн)-(2с1-К-кУАк к= 9-я-м (3)

Аг 2рк-й ' "'Я'(А- ~Рх)

Толщина граничного слоя получена с учетом экспериментальных данных

ДА = 4,6-е

На основании полученной зависимости рассчитывалась ско-

рость роста кристалла. Графики расчетных и экспериментальных данных представлены на рис. 2.

3.5Е-08

¡V = 0.5

¡г 2.5Е-С8

л

ь 2.0Е-08 ■

=

й- се 1.5Е-08 ■

и

В.

л 1.0Е-08 ■

и

Рн

X 5.0Е-09 ■

о

О.ОЕ-ЛО ■

1 1 1 1 л Л-М01М / /

Л / / / / /

/ / , /V'

г. / / / / // У ✓

> У уг * у» ✓

*

Фракция 3

фракция 2

Рис. 2. Теоретические и экспериментальные кривые роста кристаллов в зависимости от абсолютного пересыщения раствора:

- расчетные данные;

----экспериментальные

Фракция 1 данные.

Таблица 1 - Линейный размер кристалла с/ по фракциям, мхЮ6

№1 №2 №3

101 277 605

О 0,2 5 0.5 0,75 1 1,25 и Абсолютное пересыщение раствора А М, моль/1000 г Н2О

Теория хорошо совпадает с известными литературными данными, что подтверждает предложенную теорию роста одиночного кристалла, падающего в пересыщенном растворе.

Кристаллизат в барботажном кристаллизаторе представляет собой трехфазную систему: меласса (жидкая фаза), кристаллы (твердая фаза) и охлаждающий воздух (газ). Температурные режимы охлаждения и интенсивность перемешивания кристаллизата напрямую зависят от взаимодействия жидкостной и газообразной фазы, т.е. кристаллизата с воздухом. Процесс теплопередачи между воздухом и кристаллизатом определяется следующими эксплуатационными и конструктивными параметрами кристаллизатора: расходом V и давлением подаваемого воздуха Р, диаметром <1 и количеством отверстий барботи-рующего устройства п, высотой кристаллизатора И, температурой кристаллизата /кр и воздуха С целью оптимизации условий протекания процесса кристаллизации, проведен теоретический анализ гидро- и термодинамических параметров барботируемого воздуха в кристаллизате: диаметр отдельного воздушного пузырька <5 (рис.Зо); количества тепла, отводимого воздушными пузырьками от кристаллизата Q (рис.Зб) и давления воздуха на входе в барботер от диаметра отверстия барботера (рис.Зе) при варьировании количества отверстий при постоянном расходе воздуха. Также было выявлено, что количество отверстий при малых расходах воздуха практически не влияет на размер образующихся воздушных пузырьков; при увеличении расхода это влияние становиться заметным. Получена зависимость изменения температуры воздушного пузырька в процессе прохождения им слоя кристаллизата (рис. Зг).

О 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 Диаметр отверстия барботера, м

0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 Диаметр отверстия в барботере, м

—•—п=5 —•— (1=10 п=20 -к-п=50 -*—п=100

10000 8000 6000 4000 2000 0

\ 1

- \ 1 1 в

0 0,00004 0,00008 0,00012 0,00016 Диаметр отверстий барботера, м

0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 Путь, пройденный пузырьком, м — VI —- 42 — —У4 —

-♦—п=5 —■—п=10 п=20 -к—п=50 п=100

Рис. 3. Результаты теоретического анализа гидро- и термодинамических параметров воздушных пузырьков в кристаллизате:

а — зависимость диаметра образующегося воздушного пузырька от диаметра отверстий барботера при расходе воздуха К=0Д10"4м3/с;

б - зависимость влияния конструктивных параметров барботирующего устройства на теплопередачу между воздушными пузырьками и кристаллизатом при расходе воздуха ¥= 0,1 • 10"4 м3/с;

в — зависимость давления подачи воздуха от диаметра отверстий барботера при расходе воздуха К=0,1-10"йм3/с;

г - изменение температуры воздушного пузырька, выходящего из отверстия диаметром <#=0,0007 м с начальной температурой /„=5°С в кристаллизат с температурой (кр=60°С на пути /г=0,1 м при расходах воздуха К;=0,1-10^м3/с; К2=0,5-10^м3/с; У3=0,\-10~5м3/с; К,=0,5-1(Г5м3/с; ^=0,М0-,м3/с

Установлено, что при больших расходах воздуха воздушные пузырьки не успевают нагреться до температуры кристаллизата. Таким образом, чем больше расход воздуха, тем меньше используется его теплоотводящая способность. Следует учесть, что эффективность теплопередачи к мелким пузырькам приводит к быстрому их нагреванию, тогда при большой высоте кристаллизатора большая часть времени пребывания пузырька в нем становится бесполезной. Как видно из рис. 4, существует оптимальный диаметр отверстия барботера, который обеспечивает образование пузырьков такого диаметра, при котором время нагрева будет равно времени их подъема на заданную предельную высоту. Полученные оптимальные конструктивные параметры были применены при моделировании процесса кристаллизации. 8

0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 Диаметр отверстия барботера, м

0,00)

Рис. 4. Определение оптимального диаметра отверстия барботера для кристаллизатора высотой //=0,1 м при расходе воздуха К= 0,1-10~®м3/с независимо от количества отверстий

—•— Время подъема воздушного пузырька, с —Время нагрева воздушного пузырька, с

В главе 3 «Моделирование процесса кристаллизации лактозы при охлаждении путем непосредственного барботирования холодного воздуха в кристалли-зат» была создана модельная установка для кристаллизации лактозы с воздушным охлаждением с целью получения априорной информации о гидродинамике воздушного перемешивания в зависимости от расхода барботируемого воздуха и о влиянии барботажного воздушного охлаждения на процесс кристаллизации. Кристаллизатор был сконструирован на основе данных о гидро- и термодинамике воздушного пузырька в кристаллизате, анализ которых приведен в главе 2. Сама установка состояла из трёх одинаковых модельных кристаллизаторов (№1, №2, №3 вместимостью У/Я.= 0,7-10"3 м3 каждый) с барботажным воздушным охлаждением и перемешиванием, отличающихся интенсивностью подачи воздуха: К,=1,3-10"7 м3/с, К2=3-10~7 м3/с, Кз=4,3-10"7 м3/с. Для сравнения имелся ещё один модельный кристаллизатор (№4) такой же ёмкости, имитирующий промышленный, в котором периодически производилось механическое перемешивание. Схема модельного кристаллизатора показана на рис. 5.

Рис. 5. Схема экспериментального барботажного кристаллизатора:

1 - воздушный компрессор;

2 - воздуховод;

3 - корпус кристаллизатора;

4 - воздушный пузырёк;

5 - барботёр.

В результате экспериментальных исследований установлено, что барботи-рование холодного воздуха в кристаллизат способствует интенсификации процесса кристаллизации лактозы (рис. 6), а увеличение расхода воздуха положительно влияет на рост кристаллов и суммарную массу выкристаллизовавшейся лактозы (рис. 7). Также выявлено положительное влияние кратковременного нагревания кристализата на интенсификацию роста крупных кристаллов, что легло в основу опытной установки с охлаждением и подогревом кристаллизата.

В главе 4 «Создание опытной установки и методики исследований» предложена новая конструкция двухкорпусного кристаллизатора с воздушным охлаждением и подогревом с внутренней циркуляцией раствора. В одном копрусе осуществляется охлаждение путем непосредственного барботирования холодного воздуха в кристаллизат, а во втором - подогрев для увеличения степени

насыщения раствора. При этом происходит интенсивное перемешивание без специально предназначенного для этого устройства. На рис. 8 представлена фотография и схема опытного образца установки с воздушным охлаждением и подогревом для кристаллизации лактозы. Для получения горячего и холодного воздуха представлялось целесообразным использование эффекта Ранка-Хильша, на основании которого разработано специальное вихревое устройство (рис. 9).

Расчеты, проведенные в 4 главе, основанные на теории, представленной во 2 главе и экспериментальных данных 3 главы, позволили получить оптимальные конструктивные и эксплуатационные параметры установки для кристаллизации лактозы вместимостью 20 л: высота кристаллизатора Нцг 1 м; диаметр колонки Од—0,1 м; диаметр отверстий в барботере аМ),005м; количество отверстий в барботере «=20 шт.; расход холодного воздуха Ухв =0,001 м3/с; расход горячего воздуха Кгв=0,003 м3/с; температура холодного воздуха /х„ =2 °С; температура горячего воздуха /,,„ =61 °С.

\ размер кристаллов, м*10

-№2 -*—№3 -х-№4

43 60 77 94 111 128 Средний размер кристаллов, м* 1

—№1 -"-№2 -*-J63 -х-№4

Рис. 6. Распределение кристаллов по размерам: а - в начале процесса; б - в конце процесса

43 60 77 94 111 Средний размер кристаллов, м* 10" -»-№1 -*_№2 -*-№3 -х-№4

43 60 77 94 111

Средний размер кристаллов, мМО"6

--•_№2 -*-№3 -х-№4

Рис. 7. Распределение массы выкристаллизовавшегося молочного сахара в экспериметальных кристаллизаторах по линейному размеру кристалла: а - в начале процесса; б - в конце процесса

Рис. 8. Опытная установка: а - фотография; б - схема: 1 - труба для кристаллизации; 2 — барботер; 3 - вихревое устройство; 4,5 - штуцер для заливки кристал-лизата; 6 — штуцер для удаления крупных кристаллов; 7,8 - отверстие для отвода воздуха и удержания пены; 9 - труба для «холодного» кристаллизата; 10,11 - верхняя крышка; 12 - труба для «теплого» кристаллизата

. у А^

Рис. 9. Вихревое устройство для получения холодного и горячего воздуха: а - фотография; б — схема: В - диаметр камеры энергетического разделения; Ос - диаметр сопла; йд - диаметр диафрагмы; Ь - длина камеры энергетического разделения.

В главе 5 «Экспериментальные исследования» представлены результаты термодинамических испытаний кристаллизатора, на основании которых регламентирован диаметр трубок, соединяющих колонки кристаллизатора и установлен режим перетекания кристаллизата между ними для поддержания оптимальных температурных режимов процесса кристаллизации.

Для оптимизации эксплуатационных параметров установки было проведено математическое планирование дробного четырехфакторного эксперимента на двух уровнях варьирования факторов. В результате получено уравнение регрессии:

у=25,54 -0,38х, -1,54х2-2,71х3~ 3,38х4 +0,38х,х2 + 0,88х,х3 +0,54х,х4, (4) где X] — продолжительность работы установки; х2 - количество циклов переключений нагрева и охлаждения кристаллизата; х3 - наличие выдержки; Хд - содержание сухих веществ в кристаллизате.

На основе программы оптимизации получены 2 наиболее эффективных режима работы установки (табл. 2). Преимущество опыта № 2 в значительном сокращении продолжительности процесса. Таблица 2 - Результаты программы оптимизации

Параметр оптимизации № опыта

1 2

Продолжительность работы установки Т,ч 22 12

Количество циклов чередования нагрева и охлаждения К, шт. 5 3

Наличие выдержки + +

Содержание сухих веществ в кристаллизате СК, % 55 60

Содержание сухих веществ в мелассе «холодной» колонки по окончании процесса, СВХ, % 19,1 22

Как показали эксперименты, проведенные в соответствии с программой оптимизации, оба варианта дают хорошие результаты по содержанию сухих веществ в мелассе в конце процесса кристаллизации. Дополнительно проводилось микроскопическое исследование гранулометрического состава выкристаллизовавшейся лактозы. В первом варианте размер кристалла в среднем составлял 540 мкм, во втором - 250-270 мкм (рис. 10). Результаты экспериментов показали положительное влияние на процесс кристаллизации выдержки и увеличения количества циклов. Изменением времени работы установки можно варьировать средний размер кристалла.

р щ | я - 1

I**-- • ^^ ** Vм ■ '

к- * - щ. у ^

1а *с * • 11 ^

а б

Рис. 10. Микрофотографии кристаллов лактозы после кристаллизации: а-по опыту №1; б - по опыту №2

Для реализации оптимального режима работы установки разработана схема автоматизации установки (рис. 11). Для подпитки кристаллизатора сывороткой и поддержания уровня кристаллизата в колоннах I и II (в связи с интенсивным уносом влаги воздухом) предусмотрено автоматическое регулирование уровня кристаллизата, которое осуществляется с помощью приборов САУ-М4 (1) и (2), оснащённых двумя кондуктометрическими датчиками. Измерение температуры холодного и горячего воздуха, а также температуры раствора в колоннах осуществляется с помощью двух двухканапьных приборов 2ТРМ-205 (9), (3) соответственно. При достижении заданной температуры охлаждения отключается компрессор V, подающий воздух в вихревую трубу III. Предусмот-

рено автоматическое переключение подачи холодного и горячего воздуха в соответствующие колонки. Количество циклов и их продолжительность задаётся на программируемом реле времени УТ-24 (4). По истечении заданной продолжительности цикла прибор подает команду на клапана и переключает потоки холодного и горячего воздуха. Для переключения потоков воздуха и подачи подпитывающего раствора применены электромагнитные клапаны ЬигкеЛ. Для

ревое устройство; IV - ресивер; V - компрессор; — 1 —линия подачи воздуха

В главе 6 «Разработка опытной установки для кристаллизации лактозы с воздушным охлаждением и подогревом» предложена методика инженерного расчета установки (табл. 3).

Таблица 3 - Методика инженерного расчета установки для кристаллизации лактозы с воздушным охлаждением и подогревом

Параметр Формула

1 2

Объем колонки кристаллизатора, м3 и ^ 1 -о

Диаметр £>Л, и высота колонкиНк, м 0 4- V V л

Диаметр отверстия в барботере, м 200

Расход холодного воздуха, м3/с

Продолжение таблицы 3

1 2

Скорость истечения воздуха из отверстий барботера в колонке, м/с И,= у/{п~-<1Л /14 J

Средние диаметры образующихся воздушных пузырьков в колонке, м где Ф - параметр режима истечения воз- 1 ( ЪУе2')'2 душного пузырька: Ф = 1 + 1 +- V Рг) 1 при Ф<27: 5-0,9- Ъа'Л Ф~г, \Pv-8) при Ф>27: 3 = 0,5-ф^ У Р*р-8)

Скорость подъёма пузырька, м/с

Коэффициент теплоотдачи со стороны кри-сталлизата к пузырьку, Вт/(м2-К) где =0,66-Не^5-Рг,/'м(Рг,/Рг.)0-25 „ Ми*р'я*р 3

Коэффициент теплоотдачи со стороны пузырька к кристаллизату, Вт/(м2-К) где А/и, = 1,4 Яе>°'4 Рг<°'33(Рг,/Ргч))<)'25 и £ о,

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м"-К) 1 Кпуз 1/ + 1/ А* А.

Время подъема отдельного пузырька в кри-сталлизате на высоту Яю с г "" со

Количество пузырьков, одновременно находящихся в кристаллизате, шт. \Т В. 'Т/ТУЗ " ПУЗ „ УПУЗ

Площадь поверхности всех воздушных пузырьков, одновременно находящихся в кристаллизате, м2 Рпу-3 =ЯПУЗ-Я-31

Количество тепла, полученное воздушными пузырьками от жидкости, Вт Л Е- ~ Д'м и ПУЗ КПУЗ М7УЗ А, / ,п к

Время охлаждения г0 при (¿исп « (2пуз т _ Оохл Опуз + всг

Количество теплоты, которое выделяется при охлаждении кристаллизата на А*, кДж О'ОХЛ = СКР ' РКР ' ^ КР ' ^

Теплота, отведённая при теплообмене через стенку, Вт Ост = Кст ' Ъг ' ^СР

Уход влаги из «холодной» колонки с воздухом за время Г, кг

Уход влаги из кристаллизата из «горячей» колонки с горячим воздухом за время Т, кг •(*,.«,.-*«,.)-Г,

Суммарный уход влаги из кристаллизата за время Т Х = Хх+Хе

Окончание таблицы 3

1 2

Количество сыворотки, используемой для подпитки, кг М"ыв = 1,06 ■ X

где Д1Е и Д/Л/ - большая и меньшая разность температур между теплоносителями, соответственно; скг - удельная теплоёмкость кристаллизата, Дж/(кг-К); vkf ~ объём кристаллизата, м3; - коэффициент теплопередачи через изолированную стенку; Fer - площадь поверхности стенки кристаллизатора одной колонки, м2; ххпх- влагосодержание холодного воздуха на входе в «холодную» колонку, кг/кг; хх„,лх - влагосодержание холодного воздуха на выходе из «холодной» колонки, кг/кг; хглх- влагосодержание горячего воздуха на входе в «горячей» колонку, кг/кг; хг.вых - влагосодержание горячего воздуха на выходе из «горячей» колонки, кг/кг.

Сравнительная характеристика энергозатрат в разработанной установке для кристаллизации лактозы показала существенные преимущества в сравнении с традиционным кристаллизатором. Полная стоимость энергозатрат в 1,5-2 раза меньше, чем на традиционном кристаллизаторе. Установка компактна и не требует больших производственных площадей, а полная автоматизация работы установки сокращает ручной труд. Весомым достоинством предложенной конструкции является принципиальная возможность проведения поточной кристаллизации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

- разработана новая теоретическая модель роста одиночного кристалла, падающего в пересыщенном растворе и теоретически доказано, что толщина граничного слоя на его поверхности уменьшается по экспоненциальному закону с увеличением размера кристалла и изменяется в пределах 1,13Т0"2-5,66-10"2 мкм;

- установлено, что скорость роста кристалла пропорциональна его линейному размеру, пересыщению раствора, толщине граничного слоя и обратно пропорциональна плотности кристалла и динамической вязкости мелассы;

- в результате теоретического анализа гидро- и термодинамических параметров воздушного пузырька в кристаллизате установлены оптимальные соотношения между диаметром отверстия барботера и высотой кристаллизатора, обеспечивающие наиболее интенсивную теплопередачу от кристаллизата к охлаждающему воздуху в зависимости от его расхода;

- установлено, что увеличение расхода воздуха приводит к интенсификации роста кристаллов, увеличению скорости вторичного зародышеобразования и увеличению суммарной массы выкристаллизовавшейся лактозы;

- разработан опытный образец барботажной установки для кристаллизации лактозы с воздушным охлаждением и подогревом вместимостью 20 л и оптимизированы его конструктивные и эксплуатационные параметры: высота колонки h= 1 м; количество и диаметр отверстий в барботере и=20 и cf=0,005 м; расход холодного воздуха Ух.в = 0,001 м3/с;

- разработано специальное вихревое устройство ВТ-001 для получения холодного и горячего воздуха с длиной и диаметром камеры энергетического разделения Ь=158 мм и Е)=10 мм; диаметром сопла Ос= 2,7 мм и диаметром диафрагмы £>д=2,7 мм и экспериментально установлены его оптимальные эксплуатационные параметры работы: доля относительного расхода холодного воздуха ц = 0,3 и давление на входе в вихревую трубу Рвх = 2 МПа.

- установлен оптимальный внутренний диаметр трубок, соединяющих колонки кристаллизатора, который составляет <1=0,008 м для кристаллизатора объемом 20 л.;

- установлено, что в процессе кристаллизации в кристаллизаторе с бар-ботированием воздуха в результате испарения теряется 23 кг влаги, которую следует заменять натуральной или подсгущенной до 35% сухих веществ сывороткой, что можно варьировать в зависимости от исходного содержания сухих веществ в кристаллизате;

- путем математического планирования эксперимента (ДФЭ 24*1) получено уравнение регрессии и на основе программы оптимизации установлены оптимальные режимы работы установки: продолжительность работы установки Т— 22 ч, количество циклов чередования нагрева и охлаждения К= 5, содержание сухих веществ в кристаллизате С,:=55% при наличии выдержки между циклами, размер кристалла в среднем составлял 540 мкм;

- разработана схема автоматизации, обеспечивающая оптимальные режимы работы установки: поддержание уровня кристаплизата (САУ-М4), переключение подачи воздуха (электромагнитные клапаны ЬигкеЛ), количество циклов и их продолжительность (программируемое реле времени УТ-24), обеспечение выдержки (2ТРМ-205);

- предложена методика инженерного расчета установки для кристаллизации с воздушным охлаждением и подогревом;

- сравнительная характеристика энергозатрат в разработанной установке для кристаллизации лактозы и кристаллизаторе марки РЗ-ОКО показала, что стоимость энергозатарат на кристаллизационной установке в 1,8 раза меньше, чем на традиционном кристаллизаторе РЗ-ОКО с водяным охлаждением: экономия на каждую тонну кристаллизата составит 161,6 руб.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1. Фиалкова Е.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А. Экспериментальный барбо-тажный кристаллизатор // Наука - производству. Том 2. Инженерные науки: Сборник трудов ВГМХА по результатам работы международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию академии. - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2006. - С. 127-130.

2. Фиалкова Е.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А. Термодинамические испытания кристаллизатора с воздушным охлаждением // Наука - производству. Том 2. Инженерные науки: Сборник трудов ВГМХА по результатам работы международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию академии. - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2006. - С.130-135.

3. Фиалкова Е.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А., Костюков Е.М. Теория роста кристаллов молочного сахара в зависимости от их размера // Сборник материалов международного научно-практического семинара «Современные направления переработки сыворотки», М.: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2006. - С. 57-58.

4. Фиалкова Е.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А. Экспериментальный кристаллизатор с воздушным охлаждением и подогревом // Фундаментальные исследования. - 2006. - №7. - С. 22-23.

5. Фиалкова Е.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А. Обобщенная диффузионная теория кристаллизации лактозы из пересыщенных растворов // Фундаментальные исследования. - 2006. - №7. - С. 23-24.

6. Фиалкова Е.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А. Кристаллизация молочного сахара в барботажной установке // Молочная промышленность. - 2006. - №6. -С. 55-57.

7. Фиалкова Е.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А. Экспериментальный кристаллизатор со спиральными распределителями воздуха // Сборник тезисов Международного симпозиума ММФ «Лактоза и ее производные» (Москва, 1416 мая 2007) и региональной конференции ММФ «Кисломолочные продукты -технологии и питание» (Москва, 17 мая 2007). - М: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2007. - С. 88-89.

8. Фиалкова Е.А., Евдокимов И.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А. Сборник тезисов Международного симпозиума ММФ «Лактоза и ее производные» (Москва, 14-16 мая 2007) и региональной конференции ММФ «Кисломолочные продукты - технологии и питание» (Москва, 17 мая 2007). - М: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2007. — С. 92-93.

9. Фиалкова Е.А., Евдокимов И.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А., Костюков Е.М. Гидродинамические аспекты процесса кристаллизации лактозы // Сборник трудов ВГМХА по материалам научно-методической конференции «Научное управление качеством образования». - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2007. -с. 68-77.

10. Фиалкова Е.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А. Математическое моделирование гидродинамических процессов производства молочного сахара // Тезисы Международного симпозиума ММФ «Лактоза и ее производные» (Москва, 14-16 мая 2007) и региональной конференции ММФ «Кисломолочные продукты - технологии и питание» (Москва, 17 мая 2007). - М.: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2007 - С. 90-91.

11. Фиалкова Е.А., Гаврилов Г.Б., Куленко В.Г., Качалова Е.А., Кетцян A.A. К вопросу о кристаллизации молочного сахара // Сборник докладов международной научно-практической конференции «Современные аспекты молочного дела в России», посвященный памяти Н.В. Верещагина. - ООО «Вологодский издательский центр»: Департамент продовольственных ресурсов, торговли и услуг Вологодской области, 2007. - С. 56-57.

12. Качалова Е.А. Разработка барботажного кристаллизатора с воздушным охлаждением и подогревом на основе теоретических и экспериментальных ис-

следований межфазных взаимодействий // Первая ежегодная смотр-сессия аспирантов и молодых ученых по отраслям наук: Сборник статей. - Вологда-Молочное: ИЦВГМХА, 2007-С. 96-102.

13. Куленко В.Г., Фиалкова Е.А., Евдокимов И.А., Качалова Е.А. Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета №4 (17), 2008.-С. 49-56.

14. Куленко В.Г., Фиалкова Е.А., Качалова Е.А. Разработка установки с воздушным охлаждением и подогревом дня кристаллизации лактозы на основе теоретических и экспериментальных исследований // Сборник трудов ВГМХА по материалам научно-методической конференции «Аграрная наука - сельскохозяйственному производству. Том 2. Инженерные науки». — Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2008. - С. 19-24.

15. Куленко В.Г., Фиалкова Е.А., Качалова Е.А., Костюков Е.М. Экспериментальные исследования процесса кристаллизации лактозы в сгущенных мо-локосодержащих консервах с сахаром // Сборник трудов ВГМХА по материалам научно-методической конференции «Аграрная наука - сельскохозяйственному производству. Том 2. Инженерные науки». - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2008.-С. 8-12.

16. Куленко В.Г., Фиалкова Е.А., Качалова Е.А., Кетцян A.A. Экспериментальные исследования вихревой распылительной форсунки // Сборник трудов ВГМХА по материалам научно-методической конференции «Аграрная наука -сельскохозяйственному производству. Том 2. Инженерные науки». - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2008. - С. 17-19.

17. Фиалкова Е.А., Куленко В.Г., Качалова Е.А., Самоуков С.Л., Пешков A.C., Кетцян A.A. Экспериментальные данные интенсификации процесса кристаллизации молочного сахара путем энергоинформационного переноса его протекания // Вузовская наука - региону: Материалы шестой всероссийской научно-технической конференции. В 2-х т. - Вологда: ВоГТУ, 2008. - Т. 2. — 607 с.

18. Куленко В.Г., Фиалкова Е.А., Качалова Е.А., Пешков A.C. Разработка установки для кристаллизации лактозы на основе теоретических и экспериментальных исследований // Научно-технический журнал «Информациолнные технологии в проектировании и производстве» №3,2009. — С. 88-90.

19. Качалова Е.А. Разработка установки для кристаллизации лактозы с воздушным охлаждением и подогревом // Материалы второй ежегодной смотр-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук. Сельскохозяйственные науки: Сборник статей. - Вологда-Молочное, 2008. - С. 171-173.

20. Куленко В.Г., Фиалкова Е.А., Качалова Е.А. Исследование гидродинамических процессов при производстве молочного сахара на основе методов математического моделирования // Сборник трудов ВГМХА по результатам работы научно-практической конференции, посвященной 98-летию академии. Том 2. Инженерные науки. - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2009.-С.70-72.

21. Патент на изобретение № 2300572. Устройство для кристаллизации лактозы.

Ответственный за выпуск Е.А. Качалова

Заказ № 42 - Р. Тираж 100 экз. Подписано в печать 22.01.2010 г. ИЦ ВГМХА 160555, г. Вологда, с. Молочное, ул. Емельянова, 1

Введение

1 Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Конструкции кристаллизаторов, применяемых для получения молочного сахара

1.2 Анализ существующих теоретических представлений о процессе кристаллизации

1.3 Факторы, определяющие процесс кристаллизации лактозы при производстве молочного сахара

1.4 Устройство барботажных кристаллизаторов

1.5 Устройства для охлаждения воздуха

1.6 Задачи исследований

2 Теоретические исследования гидро- и термодинамики межфазных взаимодействий при кристаллизации лактозы с воздушным барботажным охлаждением кристаллизата

2.1 Новая модель роста одиночного сфероидного кристалла, падающего в пересыщенном растворе

2.2 Анализ гидро- и термодинамических условий процесса барботирования воздуха в кристаллизат

3 Моделирование процесса кристаллизации лактозы при охлаждении путем непосредственного барботирования холодного воздуха в кристаллизат

3.1 Экспериментальная установка и методики экспериментальных исследований

3.2 Результаты сравнительных исследований процесса кристаллизации лактозы при охлаждении путем 57 непосредственного барботирования холодного воздуха

3.3 Экспериментальные исследования процесса теплопередачи при охлаждении путем непосредственного барботирования холодного воздуха в кристаллизатор

4 Создание опытной установки и методики исследований

4.1 Устройство и принцип действия опытной барботажной установки для кристаллизации молочного сахара

4.2 Изоляция кристаллизатора

4.3 Получение холодного и горячего воздуха

4.4 Методики экспериментальных исследований

5 Экспериментальные исследования

5.1 Термодинамические испытания кристаллизатора с воздушным охлаждением и подогревом

5.2 Исследование изменения содержания сухих веществ в кристаллизате

5.3 Поиск оптимальных условий работы кристаллизатора с воздушным охлаждением и подогревом

6 Разработка опытной установки для кристаллизации лактозы с 137 воздушным охлаждением и подогревом

6.1 Методика инженерного расчёта опытного образца установки 138 для кристаллизации лактозы с воздушным охлаждением и подогревом

6.2 Пример инженерного расчёта опытного образца установки 145 для кристаллизации лактозы с воздушным охлаждением и подогревом вместимостью 1т

Лактоза является единственным низкомолекулярным углеводом животного происхождения и одним из трех основных компонентов молока [1-3]. Уникальные физико-химические и биотехнологические свойства лактозы позволяют рассматривать данный углевод в качестве компонента продуктов функционального питания: детского и диетического, способствуя, таким образом, решению проблемы создания новых высококачественных легкоусвояемых поликомпонентных продуктов высокой биологической ценности [4-20]. Фармакопейная лактоза является незаменимым компонентом большинства медицинских препаратов. Лактоза улучшает вкусо-ароматические свойства и внешний вид колбасных, хлебобулочных и кондитерских изделий, напитков (алкогольных и безалкогольных), применяется в сельском хозяйстве (для кормления животных), в табачной промышленности (как адсорбент в сигаретных фильтрах), в косметике.

На практике молочный сахар традиционно получают путем выкристаллизации его из молочной сыворотки, которая является нормальным побочным продуктом при производстве сыров, творога и казеина. Ежегодное производство лактозы (молочного сахара) в мире достигло 660 тыс. т. В России, несмотря на практически неограниченные сырьевые ресурсы, в настоящее время используется около 10% лактозы. Потенциал объемов производства молочного сахара из имеющихся ресурсов молочной сыворотки превышает 90 тыс. т. в год. Следует подчеркнуть, что возможность получения молочного сахара из вторичных сырьевых ресурсов молочного производства исключает или снижает загрязнение окружающей среды.

Вопросам теоретического и экспериментального исследования процесса кристаллизации молочного сахара посвящены работы Розанова A.A., Храмцова А.Г., Фиалкова А.Н., Евдокимова И.А., Чеботарёва А.И, Полянского К.К., Шестова А.Г., Гнездиловой А.И., Перелыгина В.М., Кравченко Э.Ф., Куленко В.Г. Тем не менее, проблема кристаллизации лактозы до сих пор имеет множество неразрешенных вопросов. Главными недостатками процесса кристаллизации из растворов являются большая продолжительность второй фазы процесса, которая обусловлена скоростью роста кристаллов, и значительные потери кристаллизуемого вещества, остающиеся в маточном растворе. Кроме того, этот процесс требует немалых производственных площадей и значительных энергозатрат. Поэтому исследование процесса кристаллизации и его аппаратурного оформления является актуальной и своевременной проблемой, а также полностью соответствует приоритетам Национальных проектов в области АПК (молочное дело).

Работа выполнялась в период 2006 — 2009 годы, в соответствии с планом НИР Вологодской государственной молочнохозяйственной академии им. Н.В.Верещагина по теме: «Теоретические исследования гидродинамических процессов в машинах и аппаратах пищевых производств», номер государственной регистрации 01.2.00703838.

Цель исследований. Целью диссертационной работы является создание новой высокоэффективной установки для кристаллизации лактозы на основе теоретических и экспериментальных исследований процесса кристаллизации лактозы.

Рабочая гипотеза. Была выдвинута гипотеза, заключающаяся в возможности интенсификации процесса кристаллизации лактозы путем создания кристаллизатора с барботажным воздушным охлаждением.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые:

- разработана новая теоретическая модель роста одиночного сфероидного кристалла, падающего в пересыщенном растворе;

- введено понятие граничного слоя, концентрация раствора в котором уменьшается до насыщенной и теоретически получена зависимость его толщины от размера кристалла;

- получена теоретическая зависимость скорости роста кристалла лактозы от физических и гидродинамических параметров кристалла и раствора;

- в результате теоретического анализа гидро- и термодинамических параметров воздушного пузырька в кристаллизате установлена оптимальная, с точки зрения теплопередачи, зависимость между конструктивными и эксплуатационными параметрами кристаллизатора;

- экспериментально исследовано влияние термо- и гидродинамического фактора на процесс кристаллизации лактозы в кристаллизаторах с воздушным барботажным охлаждением и подогревом.

Практическая значимость работы:

- предложена новая установка для кристаллизации лактозы, позволяющая интенсифицировать процесс роста кристаллов лактозы, увеличить производительность и снизить энергетические затраты;

- разработаны оптимальные температурные режимы кристаллизации лактозы в кристаллизаторе с воздушным барботажным охлаждением и подогревом;

- разработана методика термодинамического расчёта кристаллизатора с барботажным воздушным охлаждением;

- разработана методика инженерного расчета новой конструкции установки для кристаллизации лактозы;

- использованы в учебном процессе результаты исследований процесса кристаллизации лактозы в кристаллизаторе с барботажным воздушным охлаждением и подогревом;

- испытана в производственных условиях установка для кристаллизации лактозы на ФГУП УОМЗ ВГМХА имени Н.В. Верещагина.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: Международном семинаре «Современные направления переработки сыворотки», г. Ставрополь, 2006 г.; Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию академии, «Наука - производству», г. Вологда, 2006 г.; VII Общероссийской научной конференции «Успехи современного естествознания», г. Сочи, сентябрь, 2006 г.; Международном симпозиуме ММФ «Лактоза и ее производные», Москва, 14-16 мая 2007 г.; Научно-практической конференции, посвященной 96-летию академии «Научное управление качеством образования», г. Вологда, 2007 г.; Международной научно-практической конференции «Современные аспекты молочного дела в России», посвященный памяти Н.В. Верещагина, г. Вологда, 2007 г.; I смотр-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда, 2007 г.; Научно-методической конференции «Аграрная наука - сельскохозяйственному производству. Инженерные науки», г. Вологда, 2008 г.; II смотр-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда, 2008 г.

Автор является обладателем именных стипендий губернатора Вологодской области на 2007/08 г и Президента РФ на 2008/09 г.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 2 статьях в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных материалов диссертации, в 18 статьях материалов научных трудов институтов, тезисах докладов конференций и 1 патенте, в общей сложности 21 труд.

Структура и объем работы. Структура диссертации соответствует логике научного исследования, состоит из семи глав, введения, заключения, списка литературы, приложений. Основной текст изложен на 161 странице машинописного текста. Список литературы включает 127 наименований.

Выводы по главе:

- предложена методика инженерного расчета и рассчитана установка для кристаллизации с воздушным охлаждением и подогревом вместимостью 1т: диаметр и высота каждой колонки 2\=0,5м иНк=2 м; количество отверстий в барботере «=500 шт.; диаметр отверстия в барботере с?=0,01 м; толщина тепловой изоляции 8и= 0,03 м; расход холодного воздуха Ухв =0,05м3/с;

- стоимость энергозатарат на кристаллизационной установке в 1,8 раза меньше, чем на традиционном кристаллизаторе РЗ-ОКО с водяным охлаждением: экономия на каждую тонну кристаллизата составит 161,6 руб.

1. Б.М. Синельников, А.Г. Храмцов., И.А. Евдокимов, С.А. Рябцева, A.B. Серов. Лактоза и ее производные. — СПб.: Профессия, 2007. — 768 с.

2. Храмцов А.Г., Костина В.В., Евдокимов И.А., Павлов В.А. Молочный сахар: производство, проблемы, перспективы // Сыроделие. 2000, №5. - С. 25-29.

3. Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г., Храмцов A.A., Бельмасов Е.В. Молочная сыворотка: переработка и использование // Сыроделие. 1999, №2. - С. 23.

4. Smuel J. Fomon. Nutrition of normal infants. Mosby, 1999. 476 c.

5. Барабанщиков H.B. Качество молока и молочных продуктов. М.: Колос, 1980.-255 с.

6. Шаззо Р.И. Современные аспекты совершенствования технологий комбинированных продуктов функционального назначения. // Хранение и переработка сельхозсырья, 2004. №9. - С. 7-10.

7. Липатов H.H., Сажинов Г.Ю., Башкиров О.И. Функциональные кисломолочные продукты для грудных детей. // Пищевая промышленность, 2001. -№8.~ С. 30-31.

8. Харитонов В.Д., Павлова В.В., Писменская В.П. Исследования основных факторов, влияющих на формирование качественных показателей новых молочных продуктов сложного сырьевого состава. // Хранение и переработка сельхозсырья, 2001. № 9. - С. 7-10.

9. Амбразевич Е. Научно-технические разработки для современной молочной индустрии. // Хранение и переработка сельхозсырья, 2001. №4. - С. 7.

10. Сажинов Г.Ю., Липатов H.H., Башкиров О.И. Оценка качества продуктов детского питания. // Молочная промышленность, 2001. №4. - С. 31-32.

11. Семенова Е.А. Рынок молочных продуктов. // Пищевая промышленность, 2001.-№2.-с. 30-31.

12. Шатнюк Л.Н. Обогащение молочных продуктов микронутриентами. // Пищевая промышленность, 2001. №9. - С. 49-50.

13. Огустин М.А. Ингридиенты для рекомбинированных молочных продуктов. // Молочная промышленность, 2001. — №10. — С .32-34.

14. Княжев В.А., Сизенко Е.И., Рогов И.А., Большаков О.В., Тутельян В.А. Концепция государственной политики в области здорового питания населения России на период до 2005 г. // Пищевая промышленность, 1998. — №3.-С. 3-5.

15. Сажинов Г.Ю., Липатов H.H., Башкиров О.И. Формализованное представление технологической адекватности сырья для детского питания. // Пищевая промышленность, 2001. — №5. С. 57.

16. Савватива Л.Н. Экология человека и продукты питания. // Хранение и переработка сельхозсырья, 2001. № 2. - С. 8-11.

17. Радионова Н.С. Развитие физико-химических и биотехнических основ производства функциональных молочных продуктов. Авт. на соискание ученой степени д.т.н. — Воронеж, 2000. — 41 с.

18. Медузов B.C., Бирюкова З.А., Иванова Л.Н. Производство детских молочных продуктов. — М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1982. 207 с.

19. Радионова Н.С., Глаголева Л.Э. К вопросу использования молочных продуктов в лечебно профилактическом питании. // Вопросы здравоохранения, 1998. - №3. - С. 32.

20. Храмцов А.Г. Молочный сахар. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. — 224 с.

21. Храмцов А.Г., Рохмистров В.В. Производство молочного сахара. 2-е изд. - М.: Агропромиздат, 1991. - 126 с.

22. Пат. 2053303 РФ. Кристаллизатор / С.М. Петров. Опубл. 27.01.96. Бюл. №5.

23. Пат. 2048524 РФ. Кристаллизатор / С.М. Петров. Опубл. 20.11.95. Бюл. №24.

24. Пат. 2093584 РФ. Устройство для кристаллизации сахаросодержащего раствора / Г.В. Калашников, С.М. Петров. Опубл. 20.10.97. Бюл. № 16.

25. Young S.W. Механические стимулы кристаллизации переохлажденных жидкостей. J. Am. Chem. Soc., 33, №2, 148 (1911).

26. Гнездилова А.И. Развитие научных основ кристаллизации лактозы и сахарозы в многокомпонентных водных растворах: Автореф. дисс. докт. техн. наук. Москва, 2000. - 46 с.

27. Van Hook A., Crystallization: theory and practice, New York, Reinhold Publ. Corp., London, Chapnian a. Hall, 1961.

28. Бакли Г. Рост кристаллов. М.: Иностранная литература, 1954. - 406 с.

29. Кузнецов В.Д. Кристаллы и кристаллизация. Гостехиздат, 1953.

30. Малин Дж. Б. Кристаллизация (перевод с англ.). Изд. «Металлургия», 1965.

31. Новые исследования по кристаллографии и кристаллохимии. Сб. I и II «Рост кристаллов» под ред. Г.Б. Бокий. Издатинлит, 1950.

32. Рост кристаллов. Изд. АН СССР, т. 1 (1957), т. 2 (1959), т. 3 (1961).

33. Рост кристаллов. Изд. «Наука», т. 4 (1964), т. 5 (1965), т. 6 (1965).

34. Механизм и кинетика кристаллизации. — Минск: Изд. «Наука и техника», 1964.

35. Кристаллизация и фазовые переходы. Под ред. Н.Н. Сироты. Минск: Изд. АН БССР, 1962.

36. Дислокации и механические свойства кристаллов (перевод с англ.). Под ред. М.В. Классен-Неклюдовский и B.JI. Инденбома. Издатинлит, 1960.

37. Growth and Perfection of Crystals (Proceedings of an International Conference on Crystal Growth held at Cooperstown, New York, August, 27-29,1958), New York, John Wiley a. Sons, Inc., London, Chapman a. Hall, Limited, 1958.

38. Crystal Growth. Diss. Faraday Soc., №5, 1949.

39. Гиббс Дж.В. Термодинамические работы. Гостехиздат, 1950.

40. Curie Р. Об образовании кристаллов и поверхностном натяжении различных граней. Bull. Soc. Mineralog. France, 8, 145, (1885).

41. Вульф Г.В. Избранные работы по кристаллофизике и кристаллографии. -Гостехтеоретиздат, 1952.

42. Матусевич JI.H. Кристаллизация из растворов в химической промышленности. М.: Химия, 1968. - 304 с.

43. Bravais A., Etudes Crystallographiques, Paris, 1866.

44. Андреев И.И. Скорость роста и растворения кристаллов. Журал русского физико-химического общества, ч. хим., 40, вып. 3., 397, 1908.

45. Инюшкин Г.В., Шабалин К.Н. Скорость враения кристаллов и особенности их роста. Кристаллография, 9, вып.2, 306, 1964.

46. Jenkins J.D. Влияние различных факторов на скорость кристаллизации веществ из растворов. J. Am. Chem. Soc., 47, №4, 903, 1925.

47. Бытева И.М. Влияние рН среды и скорости вращения кристаллоносца на рост кристаллов дигидрофосфата аммония. Сб. «Рост кристаллов», т. 3. — Изд. АН СССР, 1961. с. 296.

48. Berthoud А. Теория образования граней кристаллов. J. chim. phys., 10, 624, 1912.

49. Valentón J.J.P. Рост и растворение кристалла. Z. Krystallogr., 59, №2-3, 135, 1923.

50. Valentón J.J.P. Рост и растворение кристалла. Z. Krystallogr., 59, №4-5, 335, 1923.

51. Артемьев Д.Н. Метод кристаллизации шаров. Труды Петроградского общества естествоиспытателей, 37, вып. 5, отд. геолог, и менералог., 59, 1914.

52. Neuhaus А. Измерение геометрических скоростей перемещения на NaCl. Z. Krystallogr., 68, №1, 15, 1928.

53. Volmer M. Kinetik der Phasenbildung. Dresden u. Leipzig, Steinkopff, 1939.

54. Volmer M. К проблеме роста кристалла. Z. phys. Chem., 102A, 267, 1922.

55. Brandes H. К теории роста кристалла. Z. phys. Chem., 126A, 196, 1927.

56. Kossei W. К теории роста кристаллов. Nachr. Ges. Wiss. Gottingen, Jahresber. mat.-phys. Klasse, 1927. s. 135.

57. Kossei W. Die molekularen Vorgange beim Kristallwachstum, Leipzig, 1928.

58. Странский И.Н. Новые данные о процессах роста кристаллов и об образовании зародышей. Труды юбилейного Менделеевского съезда, 2, 197, 1937.

59. Stranski I.N. К теории роста кристалла. Z. phys. Chem., 136, 259, 1928.

60. Странский И.Н., Каишев Р. К теории роста кристаллов и образование кристаллических зародышей. Усп. Физ. Нуак, 21, вып. 4, 408, 1939.

61. Тодес О.М. Кинетика кристаллизации и конденсации. Сб. «Прблемы кинетики и катализа». Изд. АН СССР, 1949. - с. 91.

62. Рогинский С.З. О кинетике топохимических реакций. Журнал физической химии, 12, вып. 4., 1938. с. 427.

63. Рогинский С.З. Кинетика роста кристаллов. Журнал физической химии, 13, вып. 8., 1939.-с. 1040.

64. Федоров Е.С. Процесс кристаллизации. Природа, декабрь, 1915. — с. 1471.

65. Вульф Г.В. Как растут кристаллы. Природа, сентябрь, 1915. с. 1091.

66. Gyueai Z. Наблюдение над ростом кристаллов щелочных галогенидов. Z. Krystallogr., 91, №2, 142, 1935.

67. Аншелес О.М. Некоторые наблдения над ростом кристаллов. Ученые записки Ленинградского университета, №21, сер. Геол.-почв. Наук, вып. 5, 1, 1939.

68. Банн К., Эмметт Г. Рост кристаллов из растворов. Сб. «Новые исследования по кристаллографии и кристаллохимии», т. 1. Издатинлит, 1950.-с. 89.

69. Williams A.P. Рост кристаллов нитрата свинца из водного раствора. Philos. Magaz., 2, №15, Ser. 8, 317, 1957.

70. Bunn C.W. Chemical Crystallography, Oxford, 1945.

71. Хонигман Б. Рост и форма кристаллов (перевод с нем.). — Издатинлит, 1961.

72. Чернов A.A. О тангенциальных скоростях роста элементарных слоев на поверхности кристалла. Кристаллография, 1, вып. 1, 119, 1956.

73. Burton W.K., Cabrera N. Рост кристаллов и структура поверхностей, ч. 1, Diss. Faraday Soc., 5, 33, 1949.

74. Cabrera N., Burton W.K. Рост кристаллов и структура поверхностей, ч. 2, Diss. Faraday Soc., 5, 40, 1949.

75. Franc F.С. Влияние дислокаций на рост кристаллов. Diss. Faraday Soc., 5, 48, 1949.

76. Burton W.K., Cabrera N., Franc F.C. Роль дислокаций в росте кристаллов. Nature, 163, №4141, 398, 1949.

77. Burton W.K., Cabrera N., Franc F.C. Рост кристаллов и равновесие структуры с ее поверхности. Phil. Trans. Roy. Soc. London, 243A, 299, 1951.

78. Бажал И.Г., Дзюбенко Е.П., Требин Л.И., Гулый И.С., Мельничук Н.И. Влияние размеров кристаллов на их скорость роста и растворения. Известия ВУЗов, Пищевая технология, № 4, 1975. с. 137-140.

79. Бажал И.Г., Дзюбенко Е.П., Куриленко О.Д., Черненко В.Ф. Интенсификация изогидрической кристаллизации при помощи принудительной рекристаллизации. Журнал прикладной химии, №9, 1973. -с. 1973-1979.

80. Требин Л.И., Скрипко Ю.И., Бажал И.Г. Влияние размеров кристаллов сахарозы на линейную скорость их роста и растворения. Сахарная промышленность, №6, 1984 — с. 33-35.

81. Heffels S.К., Jong E.J., Sinke DJ. Growth rate of small sucrose crystals at 70°C. Zuckerind, V. 112, №6, 1987. P. 511-518.

82. Heffels S.K., Jong E.J. Modelling Sucrose Crystals Growth. Zuckerind, 133, №9, 1988.-S. 781-786.

83. Харин B.M. К теории кристаллизации сахара. Известия ВУЗов, Пищевая технология, №2, 1975. с. 129-136.

84. Гнездилова А.И., Липатов Н.Н., Кузнецова B.C., Куленко В.Г. Физико-химические и теплофизические свойства основных видов пищевых продуктов. Уч. пособие с грифом УМО. г. Вологда Молочное: ИЦ ВГМХА, 2007.- 101 с.

85. Li Lin, Guo Siynan, Li Bing. Study on the hydrodynamic problems in the crystal growth from solution. // J.S. China Univ. Technol. Natur. Sci. — 1996. 24. -N6.-c. 25-29.

86. Асхабов A.M., Маркова H.H. Влияние гидродинамики на кинетические параметры кристаллизации из водных растворов. // Теоретические основы химической технологии. — 1998. — Т. 32. № 1.-е. 95-97.

87. А.И. Баранов Г.П. Кристаллизация в циркулирующей суспензии: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Б.М., 1967. - 18 с.

88. Броунштейн В.Б. Гидродинамика и массообмен полидисперсных твердых частиц в условиях стесненного осаждения: Автореф. дисс. канд. физико-математических наук. — Л., 1989. — 19 с.

89. Зайковский Я.С. Химия и физика молока и молочных продуктов. М.: «Пищепромиздат», 1950.

90. Чеботарев А.И. Руководство по производству молочного сахара-сырца. Новосибирск, 1948.

91. Силин П.М. Сахар, №3, 4, 1939.

92. Силин П.М. Технология свеклосахарного производства. «Пищепромиздат», 1958.

93. Зайковский Я.С. Разложение, растворимость и кристаллизация молочного сахара. Труды ОМСХИ им. С.М. Кирова, т. 19, 1940.

94. Полянский К.К., Шестов А.Г. Кристаллизация лактозы: физико-химические основы. Воронеж.: ВГУ, 1995. - 184 с.

95. Jelen P., Coulter S.T. Effects of certain salts and other whey substances on the growth of lactose crystals. J. Food Science, Vol. 38, №7, 1973. P. 1186-1189.

96. Полянский K.K. Кристаллизация лактозы в присутствии хлорида натрия. Изв. ВУЗов. Пищевая технология, №3, 1984. с. 109-110.

97. Храмцов А.Г., Евдокимов И.А., Варданян Г.С., Терновой А.И., Узденов P.A. Перспективы переработки соленой сыворотки на молочный сахар с применением электродиализа. Молочная промышленность, №8, 1986. с. 1012.

98. Технологические особенности переработки ультрафильтрата на молочный сахар. А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, В.В. Костина, В.А. Павлов, М.: АгроНИИТЭИММП, 1991. 44 с.

99. Полянский К.К., Шестов А.Г. Новое в кристаллизации лактозы. // Молочная промышленность, №1, 1977 с. 19-22.

100. Полянский К.К., Шестов А.Г., Поройкова М.А. Физико-химические процессы при производстве молочного сахара. Молочная промышленность, №6, 1978.-с. 17-19.

101. Фомин Н.Г., Каплун В.Е., Шестов А.Г., Полянский К.К. Об оптимальном управлении процессом массовой кристаллизации из растворов. Теоретические основы химической технологии, т. 14, №4, 1980. с. 494-500.

102. Полянский К.К. Математическое моделирование непрерывной кристаллизации из растворов. Теоретические основы химической технологии, т. 15, №4, 1981. T. XV.- с. 598-600.

103. Сборник технологических инструкций по производству молочного сахара. Углич, 1981. - 40 с.

104. ТУ 10 РФ 1090-92. Сахар молочный. Технические условия. Углич, 1992.-25 с.

105. А.Н. Фиалков. Теоретические и экспериментальные исследования в целях комплексного решения проблемы рационального использования составных частей молока: Автореф. дисс. докт. техн. наук. — М., 1973. — 23 с.

106. Пат. 246121 ГДР. Способ получения лактозы / Praul Hans. Опубл. 09.03.87, Б.И. № 5.

107. Пат. 253908 ПНР. / Способ кристаллизации лактозы / Pawlik Stefan. -Опубл. 27.05.87, Б.И. № 21.

108. Кузнецова B.C. Нормирование параметров мелассы и расчет рационального режима кристаллизации лактозы: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Вологда - Молочное, 1989. - 17 с.

109. A.C. 1671698 СССР. Способ производства молочного сахара / А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, В.В. Рохмистров и др. — Опубл. 30.10.91, Б.И. № 31.

110. Полянский К.К., Шестов А.Г. Математическое моделирование кристаллизации лактозы в технологии молочных продуктов. // Известия ВУЗов, Пищевая технология. 1984. - ; 4. - с. 50-54.

111. A.C. 1687621 СССР. Способ получения молочного сахара/ А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, В.В. Горшколепова. Опубл. 30.10.91, Б.И. № 40.

112. A.C. 1796679 СССР. Способ получения молочного сахара/ А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, Г.С. Варданян. Опубл. 23.02.93, Б.И. № 7.

113. Храмцов А.Г., Василисин C.B. Справочник мастера по промышленной переработке молочной сыворотки. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.- 172 с.

114. Быченко И.Б., Таран Н.Г., Тадулев Б.А. Скорость кристаллизации лактозы в зависимости от пересыщения раствора, температуры и перемешивания. //Молочная промышленность. — 1975. № 12. - С. 21-23.

115. A.c. 254476 СССР. Аппарат для непрерывной кристаллизации / В.А. Лельчук, М.Я. Марголин. Опубл. 17.10.69. Бюл. №32.

116. A.c. 589997 СССР. Барботажный кристаллизационный аппарат / Г.И. Ефремов. Опубл. 30.01.78. Бюл. №4.

117. Тарг С. М. Основные задачи теории ламинарных течений. М.-Л.: изд-во «Технико-теоретической литературы», 1951. 420 с.

118. Хамский Е.В. Кристаллизация из растворов. Л.: Наука, 1967. - 152 с.

119. Васильев О.Ф. Основы механики винтовых и циркуляционных потоков. -М.: Гос. энергетическое издательство, 1958. 142 с.

120. Сборник технологических инструкций по производству молочного сахара. — Углич.: Госагропром СССР, 1980. 34 с.

121. И.Г. Бажал, Е.П. Дзюбенко, О.Д. Куреленко, В.Ф. Черненко Интенсификация изогидрической кристаллизации при помощи принудительной рекристаллизации. Журнал прикладной химии ХЬ VI №9, 1973 г. С. 1973-1978.

122. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В двух книгах. М.: Химия, 1981. - 812 с.

123. Соколов В.И. Основы расчёта и конструирования машин и аппаратов пищевых производств: Учебник для втузов по специальности «Машины и аппараты пищевых производств». М.: Машиностроение, 1983. — 447 с.

124. СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2002. - 28 с.

125. МартыновА.В., БродянскийВ.М. Что такое вихревая труба? М., «Энергия», 1976. 152с.

126. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. -М.: Пищевая пром-сть, 1979. 200 с.