Розроблення способів та удосконалення апаратів для промислової кристалізації цукристих речовин

Тобто, його можна розглядати як процес з повторним переробленням частини непрореагованої сировини. За таких умов, в схемі трьохступеневої кристалізації, для повного циклу прореагованою сировиною є білий цукор стандартної якості.

Величина масової частки непрореагованої цукрози 1 від загальної кількості цукрози в розчині, що надходить на перероблення є характеристикою ступеня перетворення цукрози на I-у ступені кристалізації. Величини масової частки непрореагованої цукрози 2 та 3 характеризують ступінь перетворення на ІІ та ІІІ ступені кристалізації відповідно, відносно цукрози, що надходить на кожний з цих ступенів.

Для сталого процесу після n циклів, при умовах, що n=, кількість цукрози, що надходить на І ступінь кристалізації буде, кг:

gn = g0 +gкл + gR(n-1) = ( g0 + gкл ) , (13)

де g0 - кількість цукрози, що надходить на І ступінь кристалізації в сиропі з випарки; gкл - кількість цукрози в розчині для клерування цукру ІІ та ІІІ кристалізації; gR - кількість цукрози в рециркуляті; R - частка рециркулята від загального завантаження І-го ступеня.

R = 1( 1- 2 3 ) . (14)

Кількість прореагованої сировини gкр (кристалічного цукру стандартної якості) за цикл, кг:

gкр = ( 1 - 1 )gn . (15)

Величина 1-R = р являє собою масову частку цукрози, що виводиться із системи. Величина = КR являє собою коефіцієнт рециркуляції:

КR == . (16)

Вирази (13-16) дозволяють визначити для сталого режиму вихід стандартного білого цукру, кількість цукрози, що надходить на І ступінь кристалізації та виводиться із системи, вагову частку рециркуляту.

Водночас, в практиці цукрового виробництва можливості рециркуляції використовуються не повністю через недостатність експериментального та аналітичного матеріалу в цьому напрямку.

Проведений нами аналіз існуючих кристалізаційних схем цукрового виробництва щодо рециркуляції дозволив зробити висновки про її вплив на робочі характеристики процесу кристалізації цукру. Важливе значення для оцінки роботи кристалізаційних відділень мають не тільки технологічні показники, а, в значній мірі, характеристики енергетичних витрат для забезпечення заданих режимів процесу кристалізації цукру. Завдяки тому, що масова кристалізація цукру з розчинів здійснюється методом випарювання розчинника у вакуум-апаратах, енергоємкість цього процесу визначається, перш за все, кількістю випареної води. З огляду на це, розрахунки рециркуляційних потоків зручно проводити на основі балансу води, що знаходиться в продуктах кристалізаційних відділень цукрових заводів. З урахуванням положень теорії рециркуляції для оцінки частки рециркулюючої води в розрахунках прийняли за 100 % кількість води, яка поступає в продуктове відділення з сиропом із випарки.

Для кількісної оцінки та порівняння впливу рециркуляції на показники роботи різних кристалізаційних схем нами використано питому величину кількості випареної води відносно кількості отриманого білого цукру в кожній конкретній схемі, кг/кг:

E = , (17)

де W- сумарна кількість води, випареної в вакуум-апаратах всіх ступенів кристалізації, кг/100 кг цукрових буряків; а - вихід стандартного білого цукру, кг/100 кг цукрових буряків.

Для порівняння результатів в балансових розрахунках кристалізаційних схем проведених за відомими методиками, такі технологічні характеристики продуктів, як кількість сухих речовин, в різних варіантах кристалізаційних схем залишилися незмінними: СР сиропу з випарки дорівнює 65 % , СР утфелю І - 92%, СР утфелю ІІ - 93 %, СР утфелю ІІІ - 94 %. Чистоту сиропу з випарки змінювали від 89 до 93 одиниць. Отримані дані свідчать про те, що кількість випареної води у вакуум-апаратах на одиницю маси товарного цукру Е зменшується при відповідному збільшенні частки рециркулюючої води R. Вплив чистоти сиропу на величину Е знижується при зменшенні самої чистоти. При фіксованому значенні частки рециркуляту R в різних варіантах кристалізаційних схем, зменшення чистоти сиропу призводить до збільшення кількості випарюваної води на одиницю маси білого цукру.

Залежність питомої величини Е від чистоти сиропу в цьому випадку може бути представлена у вигляді рівняння, кг/кг:

Е = a Ч2 + b Ч + c , (18)

де: a, b, та c - розрахункові коефіцієнти, що залежать від особливостей схем кристалізації цукру.

Очевидно, що кількість рециркуляту в першу чергу визначається величиною чистоти вхідних продуктів. Інтервал зміни кількості рециркуляту збільшується зі збільшенням чистоти продуктів, тобто, чим вище чистота вхідних продуктів, тим в більш широких межах може змінюватись величина рециркуляту.

Для аналізу стану та прогнозування технологічних та енерговитратних показників роботи схем кристалізації цукру нами, на основі теорії змішування компонентів та теорії рециркуляції, розроблена універсальна модель та програма розрахунку на персональних комп'ютерах. Ця модель враховує динаміку процесу багатоступеневої кристалізації, починаючи від вхідного сиропу-нетто з поетапним включенням у схему наступних етапів кристалізації. Запропонована модель дає змогу розраховувати схеми будь-яких варіантів зі зміною потоків продуктів кристалізації.

Проведені за допомогою універсальної моделі експерименти показали, що при точності, коли відносна похибка не перевищує 1 %, процес багатоступеневої кристалізації стабілізується на 6-8 оберті. На якісні характеристики продуктів кристалізації впливають рециркуляти відтоків. Так, рециркуляція ІІ відтоку І кристалізації більш суттєво зменшує чистоту цукрів, ніж рециркуляція ІІ відтоку ІІ кристалізації. Причому, цей вплив найбільше позначається на чистоті цукру ІІ та ІІІ ступенів кристалізації. В першому випадку різниця чистоти становить 0,4-0,5 %, а в другому -- близько 4,0 %. Чистота цукру І кристалізації змінюється несуттєво -- 0,008 %.

Результати розрахунків за запропонованою програмою і моделлю практично не відрізняються від отриманих у виробничих умовах. Ці результати підтверджують наші попередні висновки про вплив рециркуляції на питому величину Е (кг випареної води/кг товарного цукру), отже на витрати нагрівальної пари в процесі кристалізації. Як бачимо, зі збільшенням кількості продуктів, що рециркулюють, зменшуються питомі витрати величини Е. Різниця в положенні кривих дає можливість стверджувати, що рециркуляція II відтоку утфелю I кристалізації зменшує величину Е до 10%. В схемах з використанням кристалічної основи величина Е зменшується на 0,5-2,0%. Одночасно зі збільшенням кількості рециркуляту збільшується вихід товарного цукру.

Представлена універсальна модель багатоступеневої кристалізації цукру дає можливість визначити оптимальну схему кристалізації відповідно до якості та кількості вхідних та проміжних продуктів. З цією метою нами введена цільова функція, за якою кількість цукру першої кристалізації і його чистота максимізується, а кількість меляси заданої чистоти та кількість випареної води мінімізується. З урахуванням стандарту на цукор та необхідну чистоту меляси оптимізаційна модель має вигляд:

(18)

при Чц>Чц ст; Чm=Чнорм. m

де s - кількість товарного цукру, кг; - кількість випареної води, кг; s, , m - відповідні масові коефіцієнти; Чц - чистота товарного цукру, %; Чц ст - чистота стандартного цукру, %; Чm - чистота меляси; Ч норм.m - чистота нормальної меляси.

Результати оптимізації виконані за допомогою сучасної комп'ютерної техніки за розробленою нами програмою вказують (рис.20) на доцільність використання схем багатоступеневої кристалізації з рециркуляцією II відтоку утфелю I кристалізації та використанням афінаційного утфелю ІІІ кристалізації як основи для уварювання утфелю ІІ кристалізації.

Висновки: Науково обгрунтована необхідність рециркуляції в системах багатоступеневої кристалізації цукру. Розроблена універсальна модель багатоступеневої кристалізації цукру за допомогою сучасної комп'ютерної техніки, яка дозволяє проводити аналіз існуючих та нових схем кристалізації і гнучко реагувати на зміну характеристик продуктів, а також оперативно знаходити найбільш доцільну схему кристалізації за нових умов і забезпечувати оптимальну роботу продуктового відділення цукрового заводу.

РОЗДІЛ 6. Практичне застосування результатів досліджень. Результати проведених теоретичних та експериментальних досліджень реалізовані на практиці за кількома напрямками.

Апробовано на Долинському та Кирнасівському цукрових заводах метод інтенсифікації уварювання та кристалізації цукру з введенням в киплячий в вакуум-апараті утфель додаткової водяної пари в кількості 2-3 % до загальної її витрати на один цикл роботи апарата, який дозволяє збільшити вихід товарного цукру на 0,08-0,093 % до маси перероблених буряків і скоротити час уварювання цукрового утфелю на 15-20 %. Економічний ефект 89778 крб. та 81252,82 грн.

Технологічний режим кристалізації цукрового утфелю останнього продукту без розкачок водою в перемішувачах-кристалізаторах реалізовано на цукрових заводах м.Врбас та м.Жаблє, що забезпечило ефект кристалізації охолодженням до 7,0%.

Розроблена методика і програмне забезпечення для визначення основних технологічних, рециркуляційних та конструктивних параметрів секційних прямотечійно-рециркуляційних камер росту кристалів вакуум-апаратів безперервної дії, що дозволяє за допомогою сучасної комп'ютерної техніки розраховувати, аналізувати та визначати ці параметри в залежності від характеристик поступаючого та кінцевого продуктів, теплоносіїв та заданої продуктивності апарата. Вказана методика та визначення застійних зон вакуум-апарату безперервної дії застосовані при створенні дослідного зразка вакуум-апарата безперервної дії А2-ПВН для цукрового утфелю першої кристалізації продуктивністю 1,5 тис. тон буряків на добу, де передбачено введення додаткової водяної пари через спеціальні пристрої під гріючою камерою в місцях переходу утфелю з однієї секції камери росту кристалів в іншу.

Запропонована нова конструкція вертикального перемішувача- кристалізатора модульного типу (А.С.№1726517, 1989), в якій передбачено обєднання теплообміну і перемішування в одному конструктивному елементі та реверсивний обертовий рух цих елементів з кутом обертання 290 за один подвійний хід, що забезпечує перемішування і контакт з утфелем практично по всьому корисному обємі кристалізатора. Утворені при цьому зустрічні потоки утфелю і поверхонь теплообміну поліпшують перемішування і запобігають утворенню інкрустативного шару утфелю на поверхнях теплообміну, що покращує теплообмін та зменшує температуру і витрати холодоагента. Такі умови забезпечують зростання виходу кристалічного цукру. Модульна конструкція перемішувача-кристалізатора дозволяє змінювати його продуктивність в залежності від потреб конкретного заводу та використовувати проміжний модуль в якості «дозрівача» з природним охолодженням утфелю перед його підігріванням для центрифугування.

Розроблено новий комбінований спосіб оброблення утфелю першої кристалізації в центрифугах (патент України №23529, 1998), який полягає в заміні промивання цукру водою на комбіноване промивання насиченим цукровим розчином чистотою 9298 % в кількості 3,0-3,5 % до маси завантаженого в центрифугу утфелю, після чого водою в кількості 1,0-0,5% до маси завантаженого утфелю або водяною парою тиском 0,105-0,110 Мпа на протязі 5-10 секунд в залежності від чистоти утфелю І кристалізації. При цьому кількість розчиненого цукру під час промивання зменшується на 61,5-76,2 % в порівнянні з промиванням лише водою, що складає 3,57,0 % цукру до маси утфелю в центрифузі.

Розроблено спосіб кристалізації фруктози (патент України № 24151А,1998, рішення №99042097 від 29.09.1999 про видачу патенту України), який передбачає використання в якості затравки кристалів фруктози дрібних фракцій. При цьому: для затравки кристалізації I продукту - середнім розміром 0,2 мм в кількості 5 % до маси початкового сиропу; для затравки кристалізації II продукту. - середнього розміру 0,1 мм і в кількості 0,4 %

Для інтенсифікації процесу кристалізації за розробленим способом передбачається внесення в утфель на початку кристалізації суміші гліцерину і поверхнево-активної речовини АМГСК-100 в кількості, відповідно, 2500 мг/кг та 100 мг/кг сухих речовин початкового сиропу. Отримані результати використані при розробленні апаратурно-технологічної схеми отримання кристалічної фруктози.

Розроблена універсальна модель багатоступеневої кристалізації цукру та програмне забезпечення комп'ютерного розрахунку, аналізу та прогнозування показників роботи продуктового відділення цукрового заводу, яка запропонована для використання Рекомендаціями семінару Національної асоціації цукровиків України «Укрцукор». Застосування розробленої моделі на Городище-Пустоварівському цукровому заводі дозволило збільшити вихід цукру на 0,24%. Економічний ефект 233514,73 грн.

Висновки: Практичне використання результатів проведених теоретичних та експериментальних досліджень підтверджує актуальність, науково-технічну, народногосподарчу важливість, економічну та соціальну доцільність виконаної наукової роботи.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

На основі теорій реакторів, рециркуляції та рекристалізації в результаті аналітичних, експериментальних та промислових досліджень розроблені теоретичні основи створення нових та удосконалення відомих способів та апаратів для кристалізації цукристих речовин (цукроза та фруктоза). Вперше встановлено, математично описано та експериментально підтверджено вплив парової фази на процес кристалізації цукрози в системі тверде тіло-розчин-пара, що дало змогу розкрити причину асиметричного механізму рекристалізації цукрози в процесі кипіння (уварювання) полідисперсної утфельної маси в вакуум-апаратах, яка полягає в тому, що внаслідок контакту бульбашки пари з комірками полідисперсних кристалів, розчин комірок дрібних кристалів нагрівається швидше ніж розчин комірок кристалів більшого розміру і при середній температурі кипіння розчину між комірками утворюється градієнт концентрацій. Внаслідок цього має місце перетікання маси цукрози до комірок кристалів більшого розміру, що призводить до поступового зникнення дрібних кристалів і отримання кінцевого продукту з кристалами кращого гранулометричного складу.

Встановлена причина асиметричного механізму рекристалізації дозволила дати теоретичне пояснення інтенсифікації процесу кристалізації цукрози та покращання гранулометричного складу кристалів в умовах коливання температури (нагрівання та охолодження), а також зміни кількості та концентрації підкачуваного розчину. Встановлено, що інтенсифікація процесу кристалізації в вакуум-апаратах досягається за умови введення в утфельну масу додаткової водяної пари 2-3 % від загальної її витрати на один цикл уварювання, при цьому досягається зменшення часу уварювання на 15-20 %. Отримані результати використані для інтенсифікації процесу уварювання цукрових утфелів в вакуум-апаратах.

Встановлено, що при кристалізації фруктозних сиропів на дифузійній стадії процесу добавка до них суміші гліцерину і поверхнево-активної речовини АМГСК-100 в кількості 2500мг гліцерину та 100мг АМГСК-100 на один кілограм сухих речовин початкового сиропу інтенсифікує процес кристалізації і покращує гранулометричний склад кристалів. Встановлено, що використання дрібних фракцій кристалів фруктози в якості затравки для кристалізації першого та другого продуктів покращує умови кристалізації та гранулометричний склад кристалів готового продукту. На основі отриманих даних розроблена нова технологія та апаратурне оформлення процесу кристалізації фруктози (патент України 24151А, 1998 та рішення 99042097 від 29.09.1999 про видачу патенту України).

На основі результатів досліджень процесу кристалізації цукрового утфелю останнього продукту в перемішувачах-кристалізаторах за умов його охолодження зі швидкістю 0,23-0,72С/годину, розроблена технологія його кристалізації без розкачування водою, що дозволяє зменшити втрати цукрози та енергетичні витрати. Встановлено, що під час природного охолодження утфелю останнього продукту та наступного його нагрівання перед центрифугуванням зі швидкістю 1,65-1,75 С/годину на протязі 2,5-3,0 годин відбувається подальша кристалізація цукру з рекристалізацією в межах метастабільної зони, що дозволяє довести ефект кристалізації до 7,0 %. Розроблена нова конструкція перемішувача-кристалізатора модульного типу (А.С. 1726517, 1989).

На основі теорії рециркуляції вперше дано наукове обгрунтування та встановлена необхідність багатоступеневої промислової кристалізації цукрози з рециркуляцією, розроблена математична модель такої кристалізації та її програмне забезпечення, яке дозволяє визначити технологічні та масові характеристики продуктів промислової кристалізації цукру. Встановлено, що організація раціональної рециркуляції проміжних продуктів кристалізації в технологічному потоці продуктового відділення цукрового заводу зменшує питомі витрати енергоресурсів на одиницю товарного цукру до 10%. Встановлено кількість рециркуляту, яка забезпечує якісні та техніко-економічні показники промислової кристалізації цукру. При фіксованому значенні частки рециркуляту підвищення чистоти вхідного цукрового розчину призводить до зменшення кількості випарюваної води в вакуум-апаратах та теплових витрат на загальний процес уварювання цукрових утфелів. Встановлено, що вирішальний вплив на показники роботи продуктового відділення має рециркуляція другого витоку І продукту та рециркуляція афінованого утфелю як основи для кристалізації утфелю другого продукту.

Отримана математична модель росту і розчинення кристалів в процесі масової кристалізації цукру в умовах кипіння дає можливість по-новому розглядати та розраховувати ці складні процеси з урахуванням взаємозв'язку кристалізації, теплообміну, рециркуляції та конструктивної характеристики апарата. Розроблена методика розрахунку секційних прямотечійно-рециркуляційних камер росту кристалів вакуум-апаратів безперервної дії за допомогою сучасних комп'ютерів, яка дозволяє покращити їх конструкцію та організацію робочих процесів кристалізації.

Розроблено новий спосіб промивання кристалів цукру насиченим цукровим розчином (патент України №23529, 1998) в полі відцентрових сил, який забезпечує зменшення розчинення цукрози під час промивання на 61,5-76,2%, збільшує вихід товарного цукру за рахунок зменшення втрат від його термічного розкладу, а також підвищує продуктивність центрифуг і зменшує енегровитрати в продуктовому відділенні цукрового заводу.

Результати досліджень впроваджені та використані при інтенсифікації процесу уварювання цукрових утфелів на Долинському (річний економічний ефект 89778 крб.) та Кирнасівському цукрових заводах (річний економічний ефект 81254,82 грн.); при розробленні конструкцій нових вакуум-апаратів в УкрНДІпродмаші та УкрНДІ цукрової промисловості; при реалізації технології кристалізації утфелю останнього продукту без розкачування водою в кристалізаторах на цукрових заводах м. Врбас та м. Жаблє; при розробленні апаратурно-технологічної схеми кристалізації фруктози; при забезпеченні оптимального режиму роботи продуктового відділення Городище-Пустоварівського цукрового заводу (річний економічний ефект 233514,73 грн.).

ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

І. Складова частина книги.

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

ІІ. Статті у наукових виданнях.

2. Мирончук В.Г. Особливості масообміну за умов масової кристалізації цукру // Наукові праці УДУХТ. - К., 1997. - № 3. - С. 103-105.

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

4. Мирончук В.Г. Взаємозв'язок гідродинамічних, тепломасообмінних та конструктивних характеристик в процесі кристалізації цукру // Харчова промисловість. Міжвід. тематич. науковий журнал. - К., 1998.- № 43.- С.53-57.

5. Мирончук В.Г. Механізм впливу водяної пари на масообмін в системі тверде тіло-розчин-пара // Харчова промисловість. Міжвід. тематич. науковий журнал.- К., 1998.- № 44.- С.150-154.

6. Мирончук В.Г. Кристалізація цукру в вертикальних кристалізаторах з подовженим терміном охолодження // Наукові праці УДУХТ. - К., 1998. - № 4. - С. 66-67.

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

Мирончук В.Г. Рециркуляція як засіб зменшення енерговитрат у схемах багатоступеневої промислової кристалізації цукру // Наукові праці УДУХТ. - К., 1999. - № 5. - С.105-107.

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

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

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

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

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

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

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

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

17. Вплив рециркуляції на показники роботи кристалізаційних схем цукрового виробництва / В.Г. Мирончук, І.С. Гулий, О.В. Плотнір, В.А.Потельчак // Цукор України. - 1994. - № 4. - С. 20-23.

18. Мирончук В.Г., Гулий І.С., Плотнір О.В. Системи кристалізації цукру з рециркуляцією / Збірник доповідей міжнарод. симпозіому «Підвищення ефективності бурякоцукрового виробництва та проблем екології і відходів».- К.: 1994. - С. 55-58.

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

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

21. Вертикальні кристалізатори в цукровому виробництві / Мирончук В.Г., Гулий І.С., Потельчак В.А., Плотнір О.В., Петров С. // Харчова та переробна промисловість. - 1995. - № 9 (195). - С. 22-24.

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

23. Мирончук В.Г., Погорілий Т.М., Гулий І.С. Взаємодія парової фази та дисперсної системи при масовій кристалізації цукру // Наукові праці УДУХТ. - К.: 1998. - № 4. - С. 68-70.

24. Аналіз впливу поверхнево-активних речовин на процес кристалізації фруктози / Лементар С.Ю., Гулий І.С., Мирончук В.Г., Івчук Н.П. // Наукові праці УДУХТ.- К.: 1998. - № 5. - С.

25. Аналіз впливу характеристик затравок на ефективність кристалізації глюкози і фруктози / Лементар С.Ю., Мирончук В.Г., Гулий І.С., Івчук Н.П. // Харчова промисловість.- К.: 1998. - № 4. - С.181-185.

26. Мирончук В.Г., Єщенко О.А., Гулий І.С. Універсальна модель багатоступеневої кристалізації цукру // Наукові праці УДУХТ.- К.: 1998. - № 4. - С. 64-65.

27. Лементар С.Ю., Мирончук В.Г., Гулий І.С. Способи промислової кристалізації фруктози // Збірник наукових праць «Прогресивні ресурсозберігаючі технології та їх обгрунтованість в підприємствах харчування» - Харків, 1998. - С. 115-118.

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

29. Вплив гліцерину на в'язкість фруктозних розчинів / Лементар С.Ю., Мирончук В.Г., Гулий І.С., Івчук Н.П. // Придніпровський науковий вісник. Техн. напрямок. - 1998. - № 124(191). -С.16-20.

30. Погорілий Т.М., Бабко Є. М., Мирончук В.Г., Гулий І.С. Особливості впливу введеної ззовні водяної пари на процес уварювання цукрових розчинів / // Придніпровський науковий вісник. Техн. напрямок. - 1998. - № 127(191). -С.34-37.

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

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

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

ІІІ Авторські свідоцтва та патенти.

34. А.с. 1726517 СССР, МКИ С13 F 1/02 Кристаллизатор для утфеля последней ступени кристаллизации в сахарном производстве / М.В. Василенко, В.Г. Мирончук, И.С. Гулый, В.А. Потельчак (СССР) № 4719899/13. Заявл. 19.07.89. - Спубл. 15.04.92. - Бюл. № 14.- C. 4.

35. Патент України № 24151 А МПК 6С 13 F 1/00 Спосіб кристалізації фруктозних розчинів / Мирончук В.Г., Лементар С.Ю., Гулий І.С., Бабко Є.М., Погорілий Т.М. - Опубл. 30.10.98. - № 5.

36. Патент України № 23529 А МПК 6С 13 F 1/00 Спосіб обробки цукрового утфелю І-ї кристалізації / Мирончук В.Г., Заєць Ю.А., Гулий І.С. - Опубл. 31.08.98. - Бюл. № 4.

37. Рішення про видачу Патенту України на винахід № 9904297 від 29.09.99. Спосіб отримання кристалічної фруктози / Мирончук В.Г., Лементар С.Ю., Гулий І.С.

IV.Тези доповідей на наукових конференціях:

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

39. Лементар С.Ю., Мирончук В.Г. Вплив поверхнево-активних речовин на в'язкість фруктозних сиропів // Тез. доп. Х міжнарод. конф. «Вдосконалення процесів та апаратів хімічних та харчових виробництв». - Львів: - 1999. - С.16-17.

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

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

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

43. Гулий І.С., Кузьменко В.В., Мирончук В.Г. Визначення розміру застійних зон вакуум-апаратів безперервної дії // Тез. доп. міжнарод. науково-техн. конф. «Розробка та впровадження нових технологій і обладнання в харчову та переробну галузі АПК». - К.: 1993.- С. 70-71.

44. Мирончук В.Г., Потельчак В.А. Розробка модульного кристалізатора // Тез. доп. міжнарод. науково-техн. конф. «Розробка та впровадження нових технологій і обладнання в харчову та переробну галузі АПК». - К.: 1993. - С.83-84.

45. Мирончук В.Г., Гулий І.С., Кошовий А.И. Розрахунок технологічних, конструктивних та рециркуляційних характеристик камер росту кристалів вакуум-апаратів неперервної дії // Тез. доп. всеукр. науково-техн. конф. «Розробка та впровадження прогресивних технологій і обладнання у харчову та переробну промисловість». - К.: 1995. - С. 35.

46. Мирончук В.Г., Гулий І.С., Потельчак В.А. Особливості кристалізації цукру в вертикальних кристалізаторах // Тез. доп. всеукр. науково-техн. конф. «Розробка та впровадження прогресивних технологій і обладнання у харчову та переробну промисловість». - К.: 1995. - С. 49.

47. Мирончук В.Г., Гулий І.С., Плотнір О.В. Рециркуляція як засіб забезпечення ефективної роботи систем кристалізації цукру // Тез. доп. всеукр. науково-техн. конф. «Розробка та впровадження прогресивних технологій і обладнання у харчову та переробну промисловість». - К.: 1995. - С. 18.

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

49. Мирончук В.Г. Гулий І.С., Кошовий А.К. Методика розрахунку секційних камер росту кристалів вакуум-апаратів неперервної дії // Тез. доп. ІХ Міжнарод. конф. «Удосконалення процесів та апаратів хімічних, харчових та нафтофімічних виробництв» ч.ІІ-ІІІ.- Одеса. - 1996. - С.82.

50. Мирончук В.Г. Гулий І.С., Бабко Є.М. Розрахунок конструктивних та рециркуляційних характеристик вакуум-апаратів // Тез. доп. міжнарод. н.-т. конф. «Розроблення та впровадження прогресивних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість». - К.: 1997. - С.13.

51. Кристалізація фруктозних розчинів в умовах охолодження / В.Г.Мирончук, С.Ю. Лементар, І.С. Гулий, А.І. Михаць // Тез. доп. міжнарод. н.-т. конф. «Розроблення та впровадження прогресивних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість».- К.: 1997. - С. 15.

52. Мирончук В.Г., Гулий І.С., Погорілий Т.М. Особливості масообміну в системі тверде тіло-розчин-пара під час масової кристалізації цукру // Тез. доп. міжнарод. н.-т. конф. «Розроблення та впровадження прогресивних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість» - К.: 1997. - С. 100.

53. Mironchuk V. Sorbe el mecanismo de la cristalization masica del azucar en los tachos // Report end 4-to seminario cientifico АТАC en el CODPI / - La Havana. - 1988.

54. Мирончук В.Г., Гулий І.С. Перерозподіл маси в комірках полідисперсних кристалів при кристалізації в системі тверде тіло-розчин-пара // Тез.доп. Х міжнарод. конф. «Вдосконалення процесів та апаратів хімічних і харчових виробництв»- Львів: - 1999. - С.52-53.

55. Mironchuk V., Diaz T., Riera G., La production de azucar y sus perspectivas // Conferencia cieutifico-practica de los especialistas cubanos y sovieticos del ministerio education. - La Havana. - 1988. - P. 98-100.

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

57. Guluy I.S., Mironchuk V.G. The System of Sugar Cristallization with Recirculacion // Abstracts of papers presented at General Assembly of the CITS in Munich / Zuckerindustrie. 120(46). - 1995. - P. 537.

Мирончук В.Г. Розроблення способів та удосконалення апаратів для промислової кристалізації цукристих речовин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.18.12 - Процеси та апарати харчових виробництв, Український державний університет харчових технологій, Київ, 1999.

Дисертацію присвячено розробленню способів та удосконаленню апаратів промислової кристалізації цукристих речовин на основі доповнення теоретичних уявлень та проведення комплексних експериментальних досліджень процесів в апаратах та технологічних схемах кристалізації. Вперше розкрита причина асиметричного механізму рекристалізації під впливом парової фази на процес кристалізації цукру. Розроблено нові способи інтенсифікації кристалізації фруктози на основі використання добавки суміші гліцерину і АМГСК-100 до кристалізуючого утфелю та з використанням у якості затравки дрібної фракції кристалів фруктози. Запропоновано технологічний режим кристалізації цукрового утфелю останнього продукту, що виключає його розбавлення в перемішувачах-кристалізаторах. Науково обгрунтовано використання рециркуляції продуктів в технологічних схемах кристалізації цукру. Розроблена універсальна модель багатоступеневої промислової кристалізації цукру та її програмне забезпечення для аналізу, прогнозування і оптимізації роботи продуктового відділення цукрового заводу. Отримані математичні рівняння взаємозв'язку кристалізації, теплообміну, рециркуляції і конструкції апарату. Розроблена методика розрахунку секційних прямотечійно-рециркуляційних камер росту кристалів вакуум-апаратів безперервної дії. Розроблений спосіб обробки цукрового утфелю в центрифугах. Приведені дані про ефективність розробок.

Ключові слова: кристалізація, рекристалізація, рециркуляція, теплообмін, утфель, цукор, фруктоза, розчин, центрифугування, вакуум-апарат, перемішувач-кристалізатор, енерговитрати.

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

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

The improvement of the existing and development of the new methods and apparatus for industrial crystallization of the sugar substances on the base of the theoretical ideas deepening and the complex experimental studies of the processes in the apparatus and the technological crystallization systems are considered.

The reason for the asymmetric mechanism of recrystallization process under influence of the vapour phase on the sugar crystallization has been explained for the first time. The new methods intensifying the fructose crystallization process by means of adding the mixture of glycerine and AMGSK-100 into the crystallizing massecuite and using the fine fructose crystals in the seed quality has been developed.

The process regime for crystallization of the after-product massecuite that excludes its dilution in the vertical mixer-crystallizers has been proposed. The scientific grounding for the application of the products recirculation in the process systems for sugar crystallization has been given for the first time. The universal model with the mathematical program of the multi-stage industrial sugar crystallization process for analysis, prognosis and optimization of the sugar house performance of the sugar factory has been worked out.

The mathematical equations describing the relationships between the factors characterizing crystallization, heat exchange, recirculation and apparatus design have been obtained. The method for calculation of the sectional forward-flow-recirculation chambers for crystal growth in the in the continuous vacuum-pans has been developed.

The method for sugar massecuite processing in the centrifuges has been developed. The data confirming the efficiency of the above-mentioned developments are given.

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

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

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

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

Теоретически раскрыт и экспериментально подтвержден механизм влияния паровой фазы на процесс кристаллизации сахара в системе твердое тело-раствор-пар. Раскрыта причина асиметрического механизма рекристаллизации в кипящих кристаллизующихся дисперсных системах. Вследствие разницы температуры между паровым пузырем и раствором меняется растворимость и концентрация вещества в растворе, окружающем полидисперсные кристаллы. Образующиеся в этом случае между соседними ячейками кристаллов градиент концентрации способствует перераспределению массы растворенного вещества в сторону раствора меньшей концентрации, окружающий кристалл большего размера. Это приводит к укрупнению крупных кристаллов за счет меньших, т.е. к рекристаллизации. На этой основе достигнута интенсификация процесса массообмена при кристаллизации сахара путем введения в кипящий в вакуум-аппарате утфель извне дополнительного водяного пара, что нашло применение в промышленности. Исследованы и разработаны новые способы интенсификации промышленной кристаллизации фруктозы, основанные на использовании добавки в кристаллизующийся утфель смеси глицерина и поверхностно-активного вещества АМГСК-100 в определенной пропорции, а также на использовании в качестве затравки кристаллов фруктозы мелких фракций, что улучшает условия кристаллизации и гранулометрический состав кристаллов. Разработана технология кристаллизации сахарного утфеля последнего продукта без его раскачек водой в вертикальных кристаллизаторах. Это позволило повысить эффект кристаллизации в них до 7 %. Разработана новая вертикальная мешалка-кристаллизатор модульного типа, позволяющая обеспечить лучшие условия кристаллизации сахара.

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

Получена математическая модель роста и растворения кристаллов сахара, которая позволяет рассчитать эти сложные процессы с учетом взаимосвязи кристаллизации, теплообмена, рециркуляции и конструкции аппарата. Разработана методика расчета секционных прямоточно-рециркуляционных камер роста кристаллов вакуум-аппаратов непрерывного действия Предложен новый комбинированный способ обработки сахарного утфеля в центрифугах, благодаря которому уменьшается количество растворенных кристаллов сахара во время их промывания водой в центрифугах. Представлены материалы об использовании результатов разработок в промышленности и их эффективность.

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

Размещено на Allbest.ru