Розроблено математичну модель впливу парової фази для асиметричного механізму рекристалізації на базі точного аналітичного розв'язку задачі теплопровідності для трьох одномірних областей, що попарно контактують між собою за ідеальним законом теплообміну. Вперше визначено величину впливу парової фази на комірки цукрового розчину в процесі масової кристалізації цукру, та встановлено її залежність від часу уварювання цукрового утфелю за промислових умов. Установлено залежність швидкості вдування парової фази у вакуум-апарат у процесі промислового уварювання цукрового утфелю.

Розглянуто питання, що підтверджують доцільність використання рециркуляції у схемах багатоступеневої промислової кристалізації цукру та безпосередньо в камерах росту кристалів секційних прямотечійно-рециркуляційних вакуум-апаратів безперервної дії з погляду зменшення витрат теплоносія (пари) на процес уварювання та кристалізації цукру.

Розглянуто питання оптимізації розкачки утфелю останньої кристалізації з метою уникнення розчинення кристалів цукру та отримання нормальної меляси. Одержано розрахункову залежність для визначення оптимального вмісту сухих речовин в утфелі після розкачки водою з урахуванням його чистоти. Показано вплив гранулометричного складу кристалів цукру в утфелі на продуктивність центрифуг і зменшення виходу меляси та вмісту цукрози в ній.

На підставі теоретичних і дослідних даних проаналізовано шляхи інтенсифікації процесу кристалізації утфелів під час уварювання їх у вакуум-апаратах. Показано, що механічні, звукові й ультразвукові коливання підвищують інтенсивність теплообміну. Дія ультразвукових хвиль на утфель під час кристалізації пригнічує процес росту кристалів. Електричні, магнітні та електромагнітні поля інтенсифікують процес теплообміну за певних теплових потоків і не впливають негативно на масообмін. Методи інтенсифікації розглянуто одночасно з механізмом пароутворення.

Розглянуто питання визначення маси утфеля під час завантаження в центрифугу. Наведено модель розподілу сил, прикладених до еластичної муфти, та виведено рівняння для обчислення мас.

Розглянуто метод побудови математичної моделі автоматизованого утфельного вакуум-апарата в термінах уніфікованої мови моделювання UML (Unified Modeling Language).

Розглянуто способи інтенсифікації процесів випарювання цукрових розчинів і кристалізації цукрози у вакуум-апаратах (ВА): використання пасивних пристроїв для покращання циркуляції; використання оптимальних співвідношень початкового набору; використання механічних вібрацій для інтенсифікації масообміну. Запропоновано нові конструктивні рішення, що дозволяють інтенсифікувати теплообмін, упорядкувати циркуляційні потоки у ВА.

З'ясовано, що попереднє магнітно-імпульсне оброблення цукрових сиропів інтенсифікує процес кристалізації цукрози та покращує гранулометричний склад одержаного цукру.

Розроблено математичні моделі впливу парової фази на інтенсивність процесу рекристалізації за асиметричним механізмом на базі отриманих точних розв'язків нестаціонарних задач теплопровідності для двох і трьох одновимірних областей, що попарно контактують між собою за ідеальним законом теплообміну, та задачі дифузійного масообміну для двох одновимірних областей, між якими відбувається ідеальний дифузійний масообмін. На підставі вперше визначеної кількісної межі зміни температур розчину елементарних комірок полідисперсних кристалів цукрового утфелю внаслідок одночасного їх контакту з бульбашкою водяної пари залежно від часу повного циклу уварювання цукрового утфелю вперше отримано залежність показника впливу парової фази на інтенсивність процесу рекристалізації за асиметричним механізмом між двома сусідніми комірками цукрового розчину від часу повного циклу уварювання цукрового утфелю в процесі масової кристалізації цукру за промислових умов. Установлено залежність швидкості додаткового введення за наростаючим режимом парової фази у вакуум-апарат від часу повного циклу уварювання цукрового утфелю для максимальної інтенсифікації процесу рекристалізації в вакуум-апараті під час промислового уварювання цукрових утфелів.

Розроблено ситуаційний підхід щодо вибору критерію керування та відповідного режиму функціонування утфельного вакуум-апарата періодичної дії. Розроблено способи розв'язання задачі координації роботи технологічного комплексу (ТК) апаратів періодичної дії (АПД), що забезпечують неперервність потоку продукту на вході та виході ТК у неперервно функціонуючому виробництві. Створено нові способи та систему оптимального керування ВАПД для розв'язання задач мінімізації тривалості процесу та максимізації виходу готового продукту. Розроблено логічну модель ВАПД з використанням уніфікованої мови моделювання UML.

Розроблено способи та удосконалено апарати промислової кристалізації цукристих речовин на основі доповнення теоретичних уявлень, а також проведено комплексні експериментальні дослідження процесів у апаратах і технологічних схемах кристалізації. Вперше розкрито причину асиметричного механізму рекристалізації під впливом парової фази на процес кристалізації цукру. Розроблено нові способи інтенсифікації кристалізації фруктози на основі використання додатка суміші гліцерину та АМГСК-100 до кристалізуючого утфелю та з використанням у якості затравки дрібної фракції кристалів фруктози. Запропоновано технологічний режим кристалізації цукрового утфелю останнього продукту, що включає його розбавлення у перемішувачах-кристалізаторах. Науково обгрунтовано використання рециркуляції продуктів у технологічних схемах кристалізації цукру. Розроблено універсальну модель багатоступеневої промислової кристалізації цукру та її програмне забезпечення щодо аналізу, прогнозування та оптимізації роботи продуктового виділення цукрового заводу. Отримано математичні рівняння взаємозв'язку кристалізації, теплообміну рециркуляції та конструкції апарата. Розроблено методику розрахунку секційних прямотечійно-рециркуляційних камер росту кристалів вакуум-апаратів безперервної дії. Запропоновано спосіб обробки цукрового утфелю у центрифугах.

На підставі проведених теоретичних та експериментальних досліджень науково обгрунтовано можливість удосконалення промислового уварювання утфелів шляхом вдування неконденсованих газів. Розроблено принципово новий розрахунково-експериментальний метод визначення миттєвої питомої швидкості кристалізації цукрози за умов уварювання утфелів, одержано емпіричну залежність її від технологічних факторів. Встановлено емпіричну залежність кількості розкладеної цукрози від pH, температури та чистоти міжкристалічних розчинів за умов уварювання утфелів. Показано, що ефективність вдування водяної пари та неконденсованих газів зростає у разі збільшення вмісту кристалів в утфелі та зменшення чистоти його міжкристального розчину.

На підставі проведених досліджень систем багатоступеневої кристалізації цукру та їх складових елементів науково обгрунтовано шляхи вдосконалення промислової кристалізації цукрози з застосуванням рециркуляції та рекристалізації. Розроблено математичну модель з метою визначення оптимальної кількості введеної ззовні у киплячий цукровий утфель водяної пари для інтенсифікації процесу кристалізації цукрози у вакуум-апаратах. Запропоновано методику розрахунку секційних прямотечійно-рециркуляційних камер росту кристалів вакуум-апаратів безперервної дії; нову конструкцію вакуум-апарата безперервної дії для кристалізації цукрози; гнучку схему уварювання та кристалізації утфелю останнього ступеню кристалізації з частковим центрифугуванням утфелю та поверненням в рецикл отриманого відтоку. Доведено ефективність розробок.

  Скачати повний текст

На підставі результатів проведених досліджень науково обгрунтовано шляхи вдосконалення технології вилучення цукрози з міжкристального розчину утфелю останньої кристалізації за умов додавання хімічних реагентів та розроблено спосіб зниження вмісту цукру в мелясі. Установлено, що в результаті гідратації цукрози за присутності трет-бутанолу відбувається перерозподіл співвідношення вільної та зв'язаної вологи за рахунок дольових часток кожного з компонентів. Основний внесок у формування структури, яка утворюється внаслідок взаємодії цукрози з водою за присутності домішок хімічних реагентів, мають водневі зв'язки. З'ясовано, що для зменшення розчинності цукрози необхідно створення умов, які мають полегшувати міжмолекулярну взаємодію її молекул. Це досягється шляхом введення домішок сполук, які здійснюють інтенсивну ближню гідратації, або веденням речовин, ініціюючих ефект дальної гідратації. Запропоновано класифікацію нецукрів за мелясотвірною здатністю з урахуванням їх впливу на структуру водних цукрових розчинів.

  Скачати повний текст

Розглянуто актуальні проблеми цукрового виробництва, зокрема питання теорії та практики центрифугування цукрових утфелів. Наведено основні характеристики цукрових утфелів, а також кристалічних цукрів і відтоків, одержуваних під час їх розділення. Розглянуто структури складних процесів центрифугування утфелів різних ступенів кристалізації, описано механізми та закономірності їх окремих складових. Показано будову різних типів центрифуг і допоміжного обладнання. Розкрито проблеми вибору, монтажу, наладки, експлуатації та ремонту центрифуг. Увагу приділено способам удосконалення процесів центрифугування утфелів і їх апаратурного оформлення.

Рассмотрены актуальные проблемы сахарного производства, в частности, вопросы теории и практики центрифугирования утфелей, а также клисталлических сахаров и оттоков, получаемых при их разделении. Рассмотрены структуры сложных процессов центрифугирования утфелей разных степенеий кристаллизации, описаны механизмы и закономерности их отдельных слагаемых. Показано строение разных типов центрифуг и вспомогательного оборудования. Раскрыты проблемы выбора, монтажа, наладки, эксплуатации и ремонта центрифуг. Уделено внимание способам усовершенствования процессов центрифугирования утфелей и их аппаратурного оформления.

Проведено оптимізацію процесу кристалізації цукрози за допомогою методу Харрінгтона і визначено оптимальні параметри проходження процесу кристалізації цукрози у разі додавання хімічного реагенту.

Узагальнено результати теоретичних і експериментальних досліджень робочих процесів під час інтенсифікації уварювання утфелів; розглянуто питання практичного застосування способів інтенсифікації у вакуум-апаратах цукрового виробництва.

Процес багатоступеневої кристалізації цукрози розглянуто як об'єкт технології, до якого можна застосовувати математичний рівень абстрагування. Проаналізовано зв'язки між об'єктами та наведено математичний опис передаточних функцій окремих об'єктів.