автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Статическая оптимизация основных технологических процессов маслоэкстракционного производства

Р Г Б ОД

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Аспирант УМАРОВА Ранохон Алихоновна

СТАТИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МАСЛОЭКСТРАКЦИОННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность: 05.18.12 — «Процессы, машины и агрегаты

пищевой промышленности»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент — 1994

Работа выполнена на кафедре «Автоматизация производственных процессов» Ташкентского химико - технологического института.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Б. И. Мухамедов Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А. Ф. Сафаров

кандидат технических наук А. Р. Сарымсакходжаев

Ведущая организация: НПО Пищевик

Защита состоится « ____1994 г в. ^—

часов на заседании специализированного совета Д 067.29.21 при Ташкентском химико - технологическом институте по адресу: (700029, Ташкент, ул. Узбекистанская, 15, ауд. 43)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ташкентского химико - технологического института.

(Ташкент, ул. Т. Шевченко, 1)

Автореферат разослан « » РНпЦ&рЗ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. В настоящее 'время обеспечение населения качественными продуктами питания, в том числе необходимым в ежедневном потреблении растительным маслом является задачей первостепенного значения. Наряду с этим,, расширение кормовой базы - решающего фактора успешного развития яивотнсюдства - признано насущно!» задачей современного этапа развития народного хозяйства Республики Узбекистан. . ' .

Увеличение объемов производства растительных масел в .соответствии с общепринятыми тенденциями основано на совершенствовании технологических схем и аппаратурного оформления маслозкстракционно-го производства (ЮЛ).

Технологические комплексы (ТЮ ЮЯ представляют собой сложную иерархическую систему,' состоянию из большого количества разнородных элементов и подсистем, подчиненных единой цели - получении высококачественной продукции при наименьших затратах. ■

Вопросы оптимизации технологических комплексов МЭП с точки зрения производства продукции заданного качества при наименьших затратах (в особенности с включением в технологическую схему процесса центрифугирования) изучены недостаточно. .

Разработка систем автоматического управления функционироганием ТК МЭП, позволяющих снизить энергозатраты и повысить качество готового продукта, имеет существенно важное значение для практики производства растительных масел. При оптимизации производственных процессов масло-лировоП промьшленосги особую значимость приобретает вопросы разработки алгоритмов управления основными технологические процессами. ’

Все это в совокупности своей свидетельствует об актуальности и перспективности решения сложной задачи - оптимизации процессов ТК КЭП на основе методов системного анализа с аэдья интенсификации процессов, а така» спитения тёпло-энергетических гзтрат и повышения качества готовой продукции /крота/. ' '

Работа выполнена в соответствии с госудзретгёгшыми' научно-техническими программами ГКВТ Республики Узбгкгсстал Государственной регистрации 01930001219).

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является статическая оптимизация функционирования технологического комплекса МЭП, аклкчаетэго в свой состав процессы экстрагирования, дистиллядегя, цегстрифулфоваиия и испарения.

Для решения поставленной ЦЄЛП необходимо решение следующих конкретні,'X. наиболее существенных и недостаточно изученных задач исследования: изучение и системны;"! гінали& основній процессов, проте-какких в ТК; экспериментальной исследование взаимовлияния ' узлов и аппаратов технологического шяшкса переработки хлопковых семян с точки зрения воздействия на качественные показатели срота; получение обобщенной математической модели статики технологического комплекса процессов "ькетрагированио - дистилляций - центрифугирование

- тестирование"; р&зргЛотка алгоритма статической оптимизации, совокупности процессов, протекающих £ технологическом комплексе; расчет экономической эффективности от реализации разработок и рекомендаций диссертационной работы. ■ . ,

ИСТОДЫ ИХЛг.ПОЛДКііЛ- Методологическую основу диссертации состав-лл-;г системній подход, в ранках которого используются следующие научные- методы: обобщение производственного опыта и научных исследований по трактуемой проблематике, технкко-экономичс-еккй анализ, теория тепло - и тссообмена. киегруынтольнт измерения в натурній; условиях. лабораторные и опитно - промышленные акспзримзкты с обработкой полученных дшц'ых методами математической статистики. Расчеты и работе выполнены о применением -персональных компьютеров. , JlCOTOEKPHGOTb V ОВОСНОВАШЮСТЬ {УЛ^ЕШІНХ РЕЗУЛЬТАТОВ. Теоретк-Ц.ские к экспериментальные исследования базируется на использовании катодов системного анаенза и математического моделирования химико-техкологичеекпх процессов и систем. Путем применения общэприаятых к рекомендуемых отрнслоЕЬШ руководящим!! материалами методик экспериментально изучены основные процессы маслоэкстраквдониой системы (ШС) и определены ограничения, накладываете при реиюиип задач оя-тимиаьцки КЭС и обеспечиваюсь вадшшоо качество коиечіии продуктов. Достоверность полученных результатов подтверждается количественной к качественным согласованием расчетных и экспериментальна!: данных по отдельным, параметрам и аппаратам ь целом. Теоретические рекомендации по оптимизации Ь£ЭС путем соответствуй®»! организации технологических схем и процессов подтвзркдены даннили полупромышленных испытаний на Яигиюдьском IDKK. Результаты экспериментов и ггспытаний обработаны методами математической статистики: осущест-

влена проверка полученных моделей на адекватность реальним процессам. ‘ '

. НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы состоит в следующем. Выполнено комплексное исследование совокупности основных ■процессов технологи-

чеекого комплекса, призванного' реализовать схзму "экстрагирование -

ДИСТИЛЛЯЦИЯ •'.ЦЭН'ГрЬфуГГрОВЧНИе - ОТГС.Чл'Л растгэрнтодя 113 Ерота”.

Построены математические модели составных процессов мзсхоэкстранцк-еппоЯ ciiCTOffti и сбоснйвана олтим.гаь"г»я иторатигная последозател-лосгь их расчэтов. Ропона садача оптиягаадш технологических ;;ро-:*-'ссop згагграгпрозаття, дистядяцяя, центрифугирования и тостгроз?-.м*л, cCtcwr:; vzrzw ''■."'.'Av.v.zzizm с.лтр;ії ка ич пісг'>г.г::і*е. СЛсоигллл іф!.терй<і с^лггивгости, nr-'’ястаяллгакс собой со?:ч'затрати :м 1?н,'Ш!снирсгп;г::е сист?;'.:.'. Снгэдод-чты ограничения, сЛгепочтелллл Г.ост$!игіт зядлнного r.r»c?i»a чоночной продукции и треСусьой np-r.t?~ г"■';'!Т‘?ль':о'їтіі. ?азрг:?отач ллл’^рлтм етлличзскол егггл(':'?лл::'л со*’-, ■л.сг.'і мллллс’лкл’лллл тлхлелспглглэтх процессов лолллдуслсгл іл.лт:-іллюліоло 'л:слсл-!17)--''а':'::'л лл ';:;:со леел?дл'.анл? г;рп:-г. ярололлл'Лгх г толуоле:ллослсл л:'лл л-m?.

"ти нол'л> результати :і яаучгал> га'гог'жня, "т.'рлблт"так- г пло~ ц'лсс гпюл:!'н:п дллсзргчцлс'Лп'Л г^Слтл, л л-осятсл '■•і;олл ; л!; •л' л; і н у:о л г. лдт у.

г" 1 Л7Т\ГЛ'Л\''Т '.7I- ' Л‘.ЛЛ''’ ! слу'": Г”' -' ’"Л ■'•-yi

лллт.ллсго ллл. /.та лліл' ’-ллллклл >'0Д‘;.глЛ ллло^лыл пллллсллі ;..v_g-,.;:гл лллл’ль оллул:1;' .глллллп 'л.етл ллпллл^ллгллллл лгл: .ллл'лглрслг'лл;, "'лллллг л.л, лоллл;' 'углгорллчя ч тсет:р-;лл \ :л л ■ л'.'Л'7г,’,'гь сбл:го?л!!лі.'л р‘лслнлллліь ;-л;г-лл и; глл(л:сл^л-"ЛЛ'Я :ї олтл 'л.?: л л\ Fr'0;v.n;лнплгт о^л'лллллЛ->• лгсллчлч;с;л'л пл'.^ сбгэхга гсс.гщ’Ч.'поднеш.’аі элгсрлтлл'лгллия т<іхпсло;лтc;::«s игслзссо?.. cojn«.v:-Ji плк.:л лрлплгдньл про/;-л: л ?:?д.л:.Г".>ґ» л с-:Ок ,,ГСГр'"',ЛЛ'Э ЛОЛУЛЛ рлс"?тл Л СЛЛ'Л'ЛЛГЦЛП, СОЛГЛ^'Л.НООТЛ 'ЛСЄЙ ;!г. “г ;.'сн.л.с■ "л --'-^адилл .?л,л ’ л'л"?ллл г л:л:з •

.о.;:Л'.Т!і ’’рСРЗЕОКСТРа, у “ Л-'" Л’-.-'С: па !Л-

луллл-л'сЛ г:рлл;Л'Ц'л л ч; лл;: ;л:"ЛМ7 улолиллп л - ллс';л рлл‘лг;рс::ллл^-го р-лптіпєлмїого млела.

ГЛ-лІН- іеоулітаїі! ,;о, пллллл'л jyop-th-'•'■склч и сллилрл’л:пл;":лл; лсслі'лл'^іл!Л прпл^св іл'ллллол’то^лллл ■"лл:"лслл'"-сі'0’'т і'.л'ліл-’-л.л "Л'1 лллсллулл'М ’лл; лрол;лл:рлллллл "О’-'лргллс-гллллллл:' л'‘Л'ллогл"-'-ллл' .лллл; ілтллл'ьлкоі о с;лслї-

л':л:".л;‘, л ллслллсіп, і'лі'л'л’ллл''1 :?аї|.ети :?а осуіл?ствлен;іл-лроілс-гл. і ЛЛЛ, л ілл-; л ":-J,;o4 прсил:сі лл:л.

і'лллллл;. ?ллл:ллльск;іЛ л’1ллі:г ст р-'^лле^рлл ьпзгл'сл'о:; ллсслп-ллі';лї г;п Гі'г.Л'л^оїтам ‘'псди-тх-роЕС!.' коу-йнизтє сосгаолчгг Соллг 3 ллп. ГЛЛ'ЛЛ г; гол (л ііо'ілл ча 1.01.03 г.).

АПРОБАЦИЯ РАКОМ Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на: республиканской научно-технической конференции '(Ташкент, 1990г.); республиканской научно-практической конкуренции 'молодых ученых и специалистов ( Ташкент, 1991У.); научно-теоретической и технической конференции профессоров, лслиринтои, научных работников ТашХГИ (Таикент,' 1993, 1994г. г.); межреспубликанской научно-технической конференции (Ташкент/ 1993 г.); третьей международной научно-практической конференции (Ташкент, 1й83г.);международном симпозиума "Современное оборудование и технология получения и облагораживания пищевого растительного мао.га’4 Ташкент, ;994).- •

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.

' ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация сострит из введения., пяти глав, заключения, списка цитированной литературы, включающей 112

• О ’ ' .

источников, и приложений. Она содержит 96 страниц основного машинописного теки га,проиллюстрированного 16 рисунками ,и 36 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ' '

СОВРЕМЕННОЕ• СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА •' ' ' ' .

Рассматривается общая постановка задачи. Приводится обзор современного уровня системного анализа основных процессов масло-зкстракционных производств, отличающихся сложностью и многостадий-. пастью физико-химических' превращений. Анализируются математические шДолИ, алгоритмы и программы расчета', методы оптимизации технологических процессов и маслоэкстракционного производства в целом..

Проведенный в работе, обзор и критический анализ современного состояния теории и практики процессов'.и аппаратов ЮП покрал, что до настоящего времени не рассматривались вопросы оптимизации- процессов маслоэксгракционных производств в сйст'еш ".экстрагирований -дистилляция - центрифугирование - испарение".

Для оптимального' управления МЭС необходимо располагать математически)/?,! моделями основных процессов. На этой основе решается задачи технологической оптимизации процессов и линии в целом.

■ Сравнение с другими отравляю! индустрии показывает, что масяо-акстракцисниыз производства значительно отстают по ^фовню оптимизации от химической промышленности. Причины такого отставания объясняются, в частности, несовершенством технологических процессов и

схем, их недостаточной' изученностью как объектов оптимизации. , •

' . В ЭТИХ условиях применение, системного подхода ЛОРВОЛЯ9Т осуществить чзткую и строгую постановку цели исследования, реализовать рациональные пути ее достижения и обосновать критерии эффективности ка основе ниспадающей ранговой организации ревізния задач аналиоа и васходявзго многоуровневого системного синтеза составят локальных задач. '

Создание систем моделирования и оптимизации процессов маслоэкс-тракцисняой технологии должно вестись с П08ИЦИЯ комплексного, сио-теигого .рассмотрения проблемы с Сольепм акцентом на разработку прикладного математического обеспечения, стоимость которого в обгокх я-эр-атак на вычислительный комплекс составляет 75-80% и более, а его еоверзкнстзо определяет, з конечном итоге,. ВОЗМОЖНОСТИ системы.

‘ . МАТЕМАТЙЧЕСИОЕ ИОДЕЛИРОВАНЙЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

■ ■ _ ИОШШЮА НЛСЛ03КСТРАКДИ0НИ0Г0 ПРОНЗЕОЛСТЕА

■ .ОЗострлггзпсг! в последние • годы проблема снижакия энергозатрат ГіЯКТУСТ НЯСбХОДШЮСТЬ Солее *' гирокого. применения зкерго -и ргсурсосб«рега.чй5к процессов, обеспечиЕаюїда -одновременно сохраяо-кпз качественных показателей готовся продукции.

Применение взамен тепловые ' процессов механического разделении (з .частости, центрифугирования, неоднородных систем) доллю спо-собстмшать получения результатов, удовлетворявших специалистов ка:-: і! лкоцзгаческом, так и в качественном плане .

Дл>? !?р.ш-!еиения мехашгезского разделения пкоэвкх иоовнородаш сг:;!'л»::* ггльхадййэ гл/Со.тое и лссстороннез' изучение процесса. К?уч-!.уй сс..;с1/ такого изучения долгаи составлять методы окст?:.шого ана-у.г.с '.г !Г?Я!Я- построения иерархической структуры взаимодействия сре-іавпгя глг.?і'ЄН'і’оз процесса и получения ка этой основе достоверных математапееки:: і'ь;ра>‘ений, описіЖзщих наиболее существенные "явления г: эффекты; форшотгацга! в конечном итоге адекватной математической модели. ' ’’ ' ' .

••• эксперименты на математической модели" при? сарьируемпК

значениях входных параметров исследуемого процесса давг возможность выбрать оптимальный режим работы и- рациональные конструктивные размеры соответствующего технологического оборудования. .

Технологическая схема комплекса "экстрагирование - дистилляция

- Центрифугирование - испарение" изобрааина на рис. I в виде параметрической схемы процессов.

Экстрагируемый материал в виде крупки подается через электромагнит 1 в загрузочную колонну экстрактора 2, где он обезжиривается растворителем, постуиавдш противотоком. .

ііірог, выходящий из экстрактора, поступает в фиаьтруїедую центрифугу 3, где под действием центробгалых сил осуществляется его разделение на твердую и мщкую фазы.

Частично осьободашійля от раствсрит^ля крот подается па вход испарителя 4, в верхних чанах второго происходит окончательное удаление растворителя, а в никних - осуаса и кондиционирование.

Отделившаяся в центробежном поле 4-5 Х-ная слабоконцентрирова;;-ная мисцелла стекает в сборник 5, а-затем насосом 6 через подогреватель 7 подается обратно в горкгоктадьнуо часть экстракте, а.

Ыисце.лла, сбразоььвшаася в процессе экстрагирования, с вдщ.-нг-рациой 40-45?. подьегся на вход дистиллятора 0.

Технологический процесс экстрагирования рассмотрен с іил.уо математического шдслир-г>гания как кибернетическая система (рнсЛ). Определены входные, выходнш, управляете к возыуийшке параметры, евлзыванцие объект с другими технологическими процессами экстракционной линии и с окрукахарй средой. Учесть все параметры процесса невозможно, поэтому из «нолгетва параметров выделены основные, оп-. ределящие поведение изучаемого процесса

Процесс экстрагирования осуществляется В непрерывных протиьо-точных аппаратах. Гидродинамическая структура ьзаимодействугдах потоков в них близка к модели идеального перемещения. Поэтому изменение масличности/материала по длине экстрактора и по координате времени характеризуется временем пребывания частиц экстрагируемого жмыха в аппарате.

»■ Математическая модель статики процесса экстрагирования представлена следующей системой уравнений:. ■

fv-*

I" ^ ЧІ I

?V "m ■ Чч £'

. f 114

;;i

4

4\

*\,

vi

f'\

‘ N'* K\ Л

Vs t ^ •’

V *'<

^ Vі' S4

-‘-Л "J X\

-' ; f

Ф \ ,Ц«

X' *? тт;

С і і

!*л

Г

{^ V >

Ч- 1.. с *•>, X її

К4

?В-

,і v J

f

•':ІЧ|4Ч\

<ч£ Чі'

'■Ъ

*1 ч>і

£ »!-•>

)'} f '1

' 4 ч'ї

{'Ч

'Ч, \*

ч'і ч'/\

t ,

,' J

^,ч

t.' N,

Ч” }., "Л

; n

чї v->.

ч . ~ <1

»' І Х S

\,' -

ч’ ' ч) 1

.'/)

V?

К

П, ^ |Ь|

І 4 N > !|| 5jflf

/з &■

~ =Д^, =4^4;

/’ -/> •______- ■

*** О-Хщ'Ж’&д ’ чдГ 4^ 7/- хШр)0~у&о) ’

/V» /у* •

/■* іА,МО И- 6^.2

^ ' /-аг«„ ‘ '

СІ-----------------:-----;-----~-------- ; //) •

^ ” р — {/<£?

] ^ ~(?^ща)(/-Щ

С&0-і?<Гх) .

^-7 Т £гсн Ьн

Ло “/(<&<?, ^о> 4-") /

^ /У"/С^ ■■■")' . . ' . ; *

Даїшая модель дает возможность изучать и анализировать процесс экстрагирования. Появляется еозмоыюсть нййти оптимальные условия, обеспечивающие минимальные затраты на процесс «экстрагированы и достижение- большего і.ихода масла • ■ ■ '

Разработан алгоритм решения уравнении модели и обоснована методика проведения расчетов. Программная реализация адгордекп оеу-цэетвлена на алгоритмическом языке Турбо-Паскаль применительно к персональной ЭВМ 1В?*ЬРС. .

ИДТКНАТКЧЕОКОК КЭШИРОВАНИЕ іі?0ЦКС(!А ДИСТИЛЛЯЦИИ. Математическая ыоделъ процесса дистилляции предлог на в работах. ХудойСердн-ова А. А. Она представляет собой следуюгдую систему уравнений:

(V

° /V/ /*г $ «/'//'/у <£"''✓

«?• ‘ &-&)«; ■ -фт-[(1Щ $ '

+ (4#ша,-ца№7га_ / ^ и^ориа.^ £<Мг,1(я.-а ^~

-(Н-га, у,-

к£4>т*а я. ъм+м/.

ЧУ /--/г 7

: ,3та модель отвечает задачам постановки данного исследования и

мотет быть использована в качеств? составного Слот обобс-нтоп модели маслоэкстракционной системы.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОГАМЕ ТЕЯЮЛ'ТИЧгСКОГО ПРОЦЕССА ГПГГРИ-. СУГИРОВАНИЯ Кибернетическая схема процесса центрифугирования про-зкстрагировалного ютериалэ приведена на рис. 1.

Математическая модель процесса центрифугирования применительно к разделению трехфазной системы, "твердая фаза - растворитель -растворимый компонент” (при .экстрагировании масла из хлопкового пшъ ирот представляет собой твердую <&у, бензин -■ растворитель,

растворимым им образом:

В С0НЭИН9 компонентом является масло) В'Л’ЛЯДИТ следун>

„ . <£а-мх<“р

/

&А1 - (л

#М-У.-а„)

&

и-Г

(Ю

/?

№

£н= (/~2'’Мо)

(’/~'2'ар) (/-&)

Разработай алгоритм рссеим уравнений этой модели и составлена ггюграмма на алгсрхшгсаспом яанке высокого уровня Турбо-Кйекадь.

Выполнен» исследование процесса центрифугирования на персональной ЭВМ Ш4 ГО/АТ. • , . ' ‘

МАТКМА ГИЧЕОКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ РАСТВОРИТЕЛЯ. Нарамстрическгы схема процесса тестирования приведена на рис. 1. Математическая модель этого процесса формализована в виде следующей е;;ст«ш уравнений: ’

-~£ /-У« .

/■ 3/‘щс

' ■-/С . 1*-Ц. * „>'_Г - 'Ушр / -- Уир ’

£<г /1 ' <У?Лр).:

^•и' *•' 1 ■— ^ />«<$ 'С,

, л:

ю

В {..••.?о,1,с рч^раЮТап алгоритм расчета процесса тостирования го его .».! а^-глипсксй юдол!. Программа расчетов составлена на апго- . 1йШ№»еа<оу яы£:.’ Турбо- Паскаль иршышмлыгс к персональным ЬШ 1-нпг. ш.? ю-хг/дт. . * • ' ■'

0Ш ИМлЗЛЦШ ТЕЙЮЛОПГЧЕСКИХ ЩОРСОВ СйСТЕШ

"ЗйстРАпгоадниБ •• ;шлкшд>:Я - цьшриуда-оаУйЕ - исплре -с-

Окгшвшш маслоэлетракцношюй спсюш осус^сть.члехоя и целью Еь^ьлею:.-» яаялучшк условий протекаты процесса и нояшь’ьззгх кате-риадыияс I! аекло-энергетических вг-траг и состоит в оаредедеш'й величин основную технологических гара,млтроо, обеепч'чаьаюде сыпуск продукта высокого* качества.

Б качестве йрктьрйй опгкмальпости М3~ сбосноьгшк обадао затраты, которые состоя? кз слагаемых затрат на проведение процессов экстра-

- а -

гирования, Дистилляции;- центоифугировалия и испарения:

^ ~ 3з + 3# + Зц*~3и №

Данная пеленая функция дополт^тся математическим! гог-’хя'З! технологических процессов экстрагирования, ДИСТИЛЛЯЦИИ, цонтр::;уг'!-ровзния и испарения, которые гыстутэт в качестве сгсеоСрягяых ограничений, представленных з Риде раоенстр. Другими сгрук’.гг-ниячл з пиде равенств я неравенств задастся ограничения ка изр'.и- -тги. я«-теяаюате кз технологического регламента и отраяпют'ся :то. веннкх покэчятелях КОНвЧЯОЛ продукции.

Длл уточнения нетотсрых ограничений прогедепи оеотг^тст?:.-;...............<е

'эксяери*'»’- итильпы? исЛйдогяшш, п частности, исследотст' п.' г'м'лм сптимаписЯ температуры л зрсмени тостарстакия.

Геоультаты пока?ш?*?г, что с позьтегшем тег'-перогум* .гч-

нкя наблюдается снимание содег-Чаиия стс!5о"Н';го госсип^-"! п г: гл •• до ГОСТогских показателен (0,017-и,ОГЗ%) гри температуре прс!гс;п г< 105*0. Однако при этом ргтки? чо.'Злгдчется ени.чение сСп&го с с/Р’.? кич 6 о хул и более :мте1:^м"е° )!?*•« .--еииз рчсхгадка пс ■<у составу белка. Б ггссдгс-д^-е чем дтвассгг? игмэкениЛ деннсго параметра более чаи на .4* ■с’.этхгртея содгар.ъ-.";::' рсствер::/К.т чт-чкии*! протеина, С другой стсрс-вы, сстгшнк? пок'-омели. трота :ы’<ч;'го гге-весходят таковы*.» зсседского грота Ссйсстссляя глстнетстгугг°ра-*:отра крота, подегргяутого предварительно*!-/ центри^/гиревми» »* полученного без центрифугирования. можно кенотатнрог.ать Солее г ясское содержание растворимых белков г последнем , а этот показатель фактически характеризует тормозу?! ценность с’рота, -л „-ледог.лтелы’о, и его качество. Анализ зкспс-г’.^'етеальнцх дчнша пог-вслил В1газкг». .наиболее присело:.*'/',о келиччну температуря тостго? о*г'.я, рчгнуто 1СС -

105- %. ЛаЛПеГСТ» Г.СС„".яДОЕЧ*Ш ПРОВОДНЛИСЗ. ПУМНЮ 'АУЛ ОТОЙ ТечЖ;-ратуре. ’

Вяжаи, с точки зрения качгстга врота, ак.тается мредолхитель-!.ссть т‘‘!1.-огого "'оа'еЛст."?;! при указанной температуре. Этот параметр ’•едзвау, в пит^рсат? о г £0 ;р 70- «’•пг/пгсЗ прополот мыгсети

БОЗД^ЯСТЕИЯ. ГЭЗуЛЪТаТЧ СГЧЛГ.'Те/Ы СТ Г у ЮТ О ГОП, ЧТО С у ВелИЧ» ЧИР!» ллутелъчеетч тостарсвешия от 20 .по 50 юту? наЗ^Диется эначит^дъ-ГГСЭ СМИМН'-'е ССДЭргаНИЯ свободного ГОССИЯОЛД П срот? ВПЛОТЬ .чО доз* ?:1;и?!п:я прлогически ГОСТоеского уровня (0,022). продолжи-

тельность тестирования не позволяет зоот:га> охандартного по содер.глнию госсиполз стстп, г::ле;;от?ие чего ночСоле.-? р*циои«ль-

ну» принята температура тестирования 100-105-С при продолжительности теплового воздействия БО-Б5 мииуг. При этих парамзтрах достигаете» стандартный по содер;сшию тоссипоЯа шрот, ' содержащий в своем состава 45,£-46,1% общего белка/.При этом доля растворимых фракций последнего находится с пределах 60,4-62,1*, ■

опталшшщ СОВОКУПНОСТИ ПРОЦЕССОВ ЗКСТРАГИРОВАНИЯ и дистилля-ПИИ- При решении задачи преследовалась цель выявления оптимальных условий протекания процессов, сбеспечиваздх снюкение затрат на вэ-дйнио экстрагирования и дистилляции. .

£ качества критерия оптимальности выбраны общие затраты, включавшие в сыоя амортизационные отчисления,теплоэнергозатраты и затрат на масло: ■ . .

- Л'^6,-0(О

По результатам исследований построены графики зависимости общих затрат на осуществление совокупного процесса "экстрагирование -дистилляция" от маелмчноати прота, приведенные на рис. 2.

Эти графики свидетельствуют о том,, что по масличности прота общие затраты на процессы "экстракция - дистилляция" имеют оптимум при 1,25%. Зто объсняется наличием двух противоположных тенденций: с одной стороны, для уменьшения ыасличности ирота, яоющаюврго экстрактор, необходимо увеличить затраты, связанные с дополнительным подогретой перекачиваемого через экстрактор бензина, и зап-ати ка дистилляции ыисцеллы. При шсличности лмша, равной 1,7Ь%, расход бензина на один килограмм жмыха составляет 0,65 килограмм. Соответственно стоимость затрачиваемой тепловой энергии составляет

0,00997 рублей. При юсличности ирота посаю экстрактора 1,05 % расход бензина составляет 1,33 килограмма, а “стоимость иоцловой энергии - 0,02 - 4 рубля по ценам на 1989 и 1993 гг.' (цены взяты из данных Концерна пищевой промышленности Узбекистана и Янгишьского М;Ж). Такие незначительно увеличиваются и затраты электроэнергии на прокачку бензина. С другой стороны, уменьшение масличности щуча после экстракции способствует извлечению дополнительного пасла, которое составляет/ 0,1022-0,09? килограмма, в секунду. В данной подсистеме оптимум приходится на масличность шрота после экстракции, равную 1,252, '

- ОГШШИЗДЦЩ ТЕХНОЛОР11ЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ. В !Са-'естве критерия оптимальности технологического процесса удаления

»t>_______________

Ь ^

Уі <*, * і

М М і

. Ш-1

гл ^ У ^ '&* ІЗ

;Н * sh.^ ч §

«ч

>J4

Ч • > ;> К і*

§'f*§ 'k>s

': г Ь і< f*

^К'- У ■•} ? ^ / ^ \ 1 !*'{■* Ц /

v R ;> Lv ;3' к/

^Ч-

141

?J\

і '

\

<) ї| І'Ф

4 ?4§Г§

Ы J'1; iti ■і '•> гї 'і VbS^ 4 ^

•<і

<sj-

*ч N £ »s *ч-> L

V't'i v trj>^

ЛЧ'*

s^<*

«5*^

- п - .

растворителя из состава хлопкового шрота путем наложения энергт центробежных сил приняты общие затраты, состоящие из затрат электроэнергии на ведение процесса центрифугирования, затрат на получение масла, а также амортизационных отчислений.' Учитывав все это, целевую функцию технологического процесса'можно записать' в следующем виде: • ■ . ' • .

Зн =Л+£3#-См£м, (?)

В работе критерия оптимальности процесса центрифугирования трансформирован в показатель удельных расколов (затрат) в зависимости от концентрации бензина в шроте, Задача оптимизации сводится к ьйниыи&ации обших затрат. ■

Анализ полученных кривых (рис.3) свидетельствует о ТОМ, ЧТО при данной стоимости энергии и масла оптимальный отрезок, соответствуй-«ЯП минимальному значению затрат, находится в пределах концентрации бенз: .а в шроте 13-14%.

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОТГОНКИ РАСТВОЛГШіЛ ИЗ ЦРОТА. Деледая функция процесса испарения органического растворите-чя из состава шрота выражается в следующем виде:

' Зь-’Ж'&Я'С,* м

Процесс отгонки растворителя из хлопкового ирота исследован для условий вариации значений исходного (Уц) и конечного (Уи) содержания зистрационного бензина в шроте, а такие длл исходных данных тостера экстракционной линии НД-1250, эксплуатируемого на маслоэкстракционных предприятиях Республики Узбекистан.

Как видно из результатов исследований (рис.4), оптимальная точ-!со., соответствующая минимальному значению затрат, приходится на концентрацию бензина в хлопковом шроте на выходе центрифуги на уровне 13-14%.

ОПТізЖЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ "ЭКСТРАКЦИЯ -ДОСТШШЯШ1Я - ЦШТРМФУГИРОВАЮШ- ІІСІІАРЕБШ"

В работе обосновывается целесообразность двухэтапкой оптимизации рассматриваемой системы. -

На первом этапе проводится оптимлбйция с цель» выявления уело-

- IS -

вий, обеспечиЕаидос минимальные затраты на ведение процессов. .

. Программно реализованные в виде отдельных модулей алгоритмы оптимизации отдельных технологических процессов масдоэкстракционной линии непосредственно рассчитаны на использование в системе- и характеризуются информационной и программной совместимостью с другими модулями пакета прикладных программ моделирования и оптимизации ЮС.

На втором этапе осуществляют оптимизацию совмещенных процессов с целью доститаиия требуемого качества готовой продукции (хлопкового срота).

Е качестве критерия оптимальности технологической системы "зкс-ТраГНрОЕС-ШГЄ - ДИСТИЛЛЯЦИЯ - Іййірифугирс’шке - испарение-" приняты оБ?;ю затрат!!, состо.і;г;іе на гіатрат на пар и электроэнергию, а такг» атртисзцчонкых отчислений на процесом япсїрігироваиил, іин«?ркоуги-рсгсш-я к отгонки растворителя из твердого пористого материала. Вгеете с тем, при удалении растворителя путем наложения энергии шлробйупкг сил и? прога в мисі ;еллу дсго.тевгрдьво гегеходнт >іаохо.

2 злучаз ьсгитхвт .шкйрсмисюм ruatnn. Озти*гї?ї?гу?.«кч napv

ис-їром является веліг-аша концентрации рае;ъорите::п р '.ро:;о, локадга-Г2.-;і це;пр;і.ї'"гу. С увеличением концентр-.тчі р.зетзорк?-.7-і з срот-уй«личиьая*гся вьтрагм на центгифугироЕак.че м, нчоборої, с увеличением иро.'гегуточлой кокцентр'спкі Оеяаина іозраг/лакт' аатроты на ведение itj-лпесоа испарения. '

На основе математически* мэдсгеЯ осноія;:-гс прзцеоесв технслоги--««ской еі:ета«н "яистрап'роааніда - дестичлшріч - цептрИ-угированке -кспаїч-нио" зикши-я расчет оОших затрьт для у схожі, когда шшіч-лосгь ьр:)Га ІМ---0,010; 0,1)125; 0,0175.

Ревультаты (рис. 5) показывают, что изучение затрат на лроведб-ниє іфіл;еесол в тухяо^о’мческой системе по концентрации бенаинз ь ороте уосїгг экстремальный характер. Оптимум, соотвегегиукда ізіии-тьиг.і затратам, іті'лхолктол на концентрации Сглзина з хлог.коїся воот-ї после центрифугироца:ц:я, равную 13 -14 %. Оптимальное ы значение кклкчисеги крота после э^трагир&взапя разняьтсд t,v5t. Ск: -е,енг.е олтжукз ап 1,25% it 1,7Ь.! объясняется дополвктелъшк выделением наела при центрифугировании.

' Проанализировано срвреманное состояние матеї'-атическсго моделирования и оптимизации техншюгичегкй* процессеа ьаслоэкстракцгсеа-аоЯ лиши производства растите,шил: масел. Констатируется достаточная изученность осясзных процесооз епетракцшшоЛ линии. Отмечо. ітпч что, вопроси опїпкіізс'.ї'ии процессов изсхозкстракционнол систош с точки зрения производства лрояукіуіи заданного качества при кзн.кпь-сглх затрата': (в сссбзішосгл с учетом включения в обиу» систему процесса ненту^'угиропания) ааучокы недостаточно. .. •

2. Построены і^тЬгзкічоск'.''? :одели технологических прогэосов экстрагирования, дистилляции, центрифугирования, испарения; позволяйте определять затраты ка осупэствлеьпо дантвс процессов в зависимости от основних рєіяініпй параметров.

• 3. Ка основе применения методов структурного . анализа схокш ХТС разработок кгерацноиаДО алгоритм расчета систем уравттіі катг-»атическах «деягЛ совдодеаных процессов экстрагирования, дисашииі-ц.чи, центрифугирования и испарения, обеспечивающий бк’струд с,;сди !.:ость результатов счета,

4. В качестве критериев оптимальности псследуеуоЛ технолсгичес-ко'й системы обоснована величина.общих затрат на осуществление щк>-цессов. Определены ограничения, обеспечивающие заданное качество конечной продукции. С точки зрения выведения госсипола и сохранения растворимости белков установлено, что температура процесса удаления растворителя из'состава шрота ке должна превыва'гь 105'с при продох-татедьности тепловой обработки материала не более £5 минут.

5. Разработаны алгоритмы решения4прикладній задач оптимизации отдельных технологических процессов маслоэкстракцпснпой систем. В частности, для технологического процесса "экстрагирование - дистилляция" установлено, что плЕ.*.'кжюе іаелкчностя арота на выходе на экстрактора приводит к уселїченда затрат на единицу продукции. Оп-т.п.іун целевоЯ функция находится на уровне Г, 25 % масличноети шрота. Техгологи'П'СКйй процесс і ігкі-ри {іттирсиапиг характеризуется вііраяен-1Л1‘/ экстремутчс.ч ІіеЛеЯО^. £уИКИИЛ, СВКДЄТЄЛЬС15У8ГаіМ Сб Зф.ТЄІП'И2ЧОС'ГІ испо’гасвапия приема це пт;-п Мутирования в 1БС. Оіітикум приходите:: па 13-14! беязсеодергашія шрота, покидающего центрифугу.

6. Б процессе двухзгапного решения задачи оптимизации технологических процессов экстрагирования, дистилляции, центрифугирования

“ - - . її йена рения, объединенных в единую технологическую линию, установлено, что по параметру концентрации бензила в проте на .выходе из центрифуги имеет место явно выраженная экстремальная точка, доставлявшая кияимум общих затрлт на осуществление технологических про-цессоз Ь2С. Бшииаіькое значение затрат обеспечивается при маслич-пссти прота ка выходе экстрактора 1,75% и бензосодержании шрота на выходе ка центрифуги, разном 14%.

7. Результаты опытно-лроиоводстьешшх испытаний полупрошалеи-ііс‘,1 установки, икяячаемои в технологическую линии мпелозкетрэкцион-шго производства в условиях Яйгяшодого ШК, свидетельствуют, что рсалн&ацкк разработок и конкретных «-екоуендащь'і диссертацинной работы обеспечивает экономический з^І-кт и размере 3 млн. рублей (.в цепах января месяца 1С93 года).

Уо.говк:.іе рДозяач.=>1П’Л: Суд-расход млаа,кг/с: лю-і-асличность яки*

: Ьс-температура лиха, С-.ЄЗо-саеход бензина, кг; і Со--температура

Оснсгга, С; бзр-рзозгод крота, кг/с; іпр-теміс-ратура грота. С; Смц-расхол ).«;сц?лхы, кг/с; а -концентрация миеіюлшД; Язр -мьояич-ассть проїа,%; Уо-сод?р;.лк:.о растгорі;те;;л г псі* па гыходе т эко-трсасгор8,%; мх-геапе-рагура белзипа постуїиааь'ро из бензохранили-сз; Со-расход іюетупак-іаго т цэитрифук»рсшвгйе лрозкстрапграпаїшо-го материала,кг/с;Єні-расход шрота на икгсдз і:г цектрифугя,кг/іс;6м-расход масла в кисцеллг,;сг-;'е;а -концентрация каела в мисцелл*?, У1 -бонзосодерзкааие ирота после центрифугирования, X;Ув-вогл Сег?/лна в твердом материале после испарения,%; Бол-расход конд?нсиро££нного острого пара,)кг/ч; іп-энтальпия водявого пара, кДк/.кг; Скн-т.еллоем-кость конденсата,кДн/кг град; Ькн-темперацура ковделсата, С^іц-тем-пература материала на входе в испаритель, С;Сп-сто;иость пара,руб; О -расход греющего пара,кг/ч-,Сэ-стошость электроэнергии, .руб;К -потребляемая №,щюсть,кВГ;См-стоимость масла.руб; Ом-расход мзела/кп/ч;, Ао-амортизадаонные отчисления;Р-давление,11а;'Пг-рас2сод глухого шара, кг/ч; Сб-теплоемкость'бензина, кДж/кг град; Зэ-затраты на экстрагирование, руб? кг.; Зд-затраты ;ка дистилляцию,,;руб/кг;Вц-затраты на центрифугирование,руб/кг; Зи-затраты на/испар£шие,руй/ікг; Од-расход .пара на процесс дистилляции, кг/ч; Из-гидромодуть..

1. Умарова Р. А., Мухамедов Б. И., Рахимдтанов 11 А. Вопросы уложения качественных показателей хлопкового шрота//Тез. докл. республ. научно-технической конференции ''Научно-практические аспекты комплексного использования хлопчатника как сырья для пищевой прошшленности"-Таскент,1990 - с. 103-104

2. Умарова Р. А. Влияние технологического процесса на качественные показатели ирота//Тез. докл. республиканской научно-практической RCHispenumi колодых ученых и специалистов "Достижения науки молоди::

- производс?ьу"-Тзжант, 1931-с. 16.

3. Утрова Р. А. Математическое описание процесса удаления раст-

ворителя г.з твердого тела//Тез. докл. третьей международной науч-но-практическсЯ конференции "Системный анализ, моделироггпиэ и управление слоглимм процессами и объекта! на базе ЗЕМ"-Тапкент, 1S93 -о. 18‘i-189. -

-1. У*» fro!-u ?. А. К вопросу сята-чшии процесса <лйг»1«кции//1ч»з. дет. третьей иевдународной научно-практической конференции ''Олстем-льй ана'на, юде чгропние и управление с.1о;.--И и г:: прглнеелмч с го:,.ч:-таии :« Case ЗЕ!Г-Таи:«ч1т, 1 С93-е. 219-220.

5. Умарова. Р Д., Мухамедов Б. И. , ?.-та«<д!г.-шс8 !*. Л. Пггн.гпне ir.w у тепловой оЗраОэтки на качество ыопкодого кпелд и гро-та//?оз. jioivji. шлреспублкканской кпифлрекц!!!*, "Ипт^л'н.!"'!?:'!’!!'-» процессов у.:{:>и'.",ской и пиковой Т'?унолэг1'л"-Тйскект, 1003. -е. SC.G

6. ууарова ?. Л. .Рахимдеаиов U. А. ,!&ха!»дов Б.’1 Влияние каслич-нссти шретз на степень извлечения госсппола//Тее. докл. научпотеоре-ткческой и технической конференции профессоров,аспирантов TaoXTI! -Т&Екеяг,1093. -с. J35.

.7. Умарова Р. А. -, Рахимджанов К А., Пухаыедов Б. М. "Рлшшие температур!! и продол;-.:!';еьности тестирования на качество хлопкового ьфо-та”, Узбекский химический куриал, 1903, Ml - с. 60-61.

fj. Угроза Р. А. , Мухамедов Б. И. Окончательная оптимизация процесса удаления растворит-ля т шрота//Тез. докл. научно-теоретической н технической конференции профессоров,преподователей, аспиранток,научных работников и студентов ТааХТИ, Тапкент, 199-4-с. 166 .

9.- Умарова Р. А. Оптимизация технологической системы зкетракциа-центрифугирование-иротоиспарение/Л’ез. докл. международного симпозиума "Современное оборудование и технологии получения и оОлагорахи-вания пищевого растительного масла", Ташке fit, 1994 - с. 39-40. '

Р. А. Умарованинг . техника фаилари номзоди'илмий даражаси-га 05.18.12. "Озин;-овкчат жарабнлари, машина ва кури.лмала-' ри” мутахассислиги буйича тавсия згилган -'Ёг-шЛ экстракция корхонаяариаинг асосий технологій караёнларшш статистик оптимизациялаш1' диссертация ишининг мазмуни.

Ёг-мой экстракция корхоналаринияг 'теяЯологик комллексларшш (укгз умумий систомага цеитрифуглаш яараёнларини кушиб ^зралганда) нам каблаг сарфлаб иилаб чшфрилаетган ма^сулотшінг сифатини комплекс, технология оптимизациялаш іщкм долзарб масаладир.

Диссертация ишиникг мацсади ёг-мой экстракция корхокаларшпшг технологик жараёнларкш статистик олтішизациялаа булиб, ундагн экстракция, дистилляция, центрифуг лай ва буг латиш жараёнларини бир- . галикда з^исобга олган у,одца олиб боришдан кборатдир. ' ■ .

"Экстракция-дистилляция центрифуглаш-буглатит" схемаси асосида асосий техноЛогик комплекс жараэнларининг илміій тадідаотлари баііа-рилган. Шу караёнларшнг математик модели яратшіган, ёг-мой экстракция жараёнишшг математик моделлар тенгдаїласи итератив опти-каллаштириз асооида. ксботланган; эффективлик меаоїг' сарфланган кеб-лаглар асосида яратшіган ва ма^сулотншіг сифати саланган ^олда ии-даб.чицариш жараеяи асослаб берилган.' . ■

• Іизішли та^лил асосида экстракция, дистилляция, центрифуглау ва буглатиш аарайнларлнішг математіїк «еделлари тузшшб ва улзрлад фойдалзниб, технологии яараапларни жадаллаїтириа ва оптіімаллаш тавсия цилингак. .Тузилгай умумийлашган математик модел, технология каравяяарики олгоритмяаа, амалкґі дастур тузішші, оііттвгагщиялаш-,ларки зукобга олтан булиб, олиб борилгая. идмий изланшлар латияасн-да ёг-шй ..корхонаяарюшг ма^сулот иилаб чи^ариш «араяилари. кедад-лаатиркп билаїг бирга,' уларішиг сифатини ва сакарадорлишш оииради.

Олянгая назарий -са амадий илмйй'натижалар ёг-кой корхоналари-нинг .технологии комйлекси гараекларини лоШцалзида, Янгийул ег-мої комбішатУіИВДг. технологии тизимипи мукашаллаштирвдз блингаї і^гисодий . самара йилиг-а 3 мли. сумни, тагакил згари (01.01.93 Amj нархлари,асосида), • ■ , ' • . . ■

Диссертация теласи буйича 9 та илмий ка^олалар .von этилгая:

SUMMARY '

.i to the research- work by Lfcnarova R. A. on the then»

"Staflc optimisation of basic technological processes of oil extraction",- represented for the degree of the candidate of technic sciences on speciality 05.18.12. -"Processes, machins and apparatus of food industry”.

Optimisation cf technological complex of oil extraction with reducing material and energetic expenses and to increas the guallty of production. In accordance vflth It this work represents an actual scientific-technic problem. .

' The aim of the work is to static optimize of technological complex of oil extraction consisting extraction, distillation, centrifugation and vaporation.

The wcrk carries out .the theoretic problems of optimization of process of oil extraction, mathematical modeling with further realization of these results in the practice of oi1-extract production. - ' . '

' The value of the results of the work is follows:

- complex analysis of basic ■ processes cf technological

system have been carried-out; '

- mathematical models of and there lnendlficatlon to real

objects has been set up; .

- limits ensuring cf setting: quality of products and setting

productivity has b&en determinated; ■

present thesis problems of optimisation vere ccnsidsred and its methodic is work cut.

The sum economic".' effect from inculcation of the work in Yang-i-Yul oi 1-grease combinate consists of 3 million rubles per year (in' prises cf 01.01.1933). 9 printed v'orks Irava beep

pub 11 shod.