Аннотация

Во многих процессах пищевой промышленности используются технологии изготовления, измельчения и разделения порошкообразных материалов. Целью статьи является разработка метода и способа расчета процесса классифицирования растворенной в жидкостном объеме порошкообразной полидисперсной субстанции, отличающейся по плотности частиц от плотности жидкости в силовом поле значительной интенсивности.
Объектом исследования является измельченный в шаровой мельнице полидисперсный порошок частиц кристаллического сахара, растворенный в пробном объеме (суспензии) типа сахарного утфеля. Представлены физико-математическая модель задачи, разработка аналитического аппарата по ее решению и метод количественного моделирования процесса выделения из порошка частиц определенного размера путем разделения суспензии в рабочем объеме центробежного сепаратора.
Исходя из классической концепции по диаметру частицы, перемещающейся заданным образом в межтарелочном пространстве барабана сепаратора, вводится понятие текущий критический диаметр частицы. На его базе разработаны формулы расчета, учитывающие дисперсионный состав порошка синтетических зависящих от параметра управления процесса разделения суспензии показателей производительности сепарирующей машины, а именно коэффициентов осветления и уноса. Разработана основанная на альтервативном подходе по минимуму числа этапов проведения процесса фракционирования методика расчета для опытного порошка.
Поставлена и исследована проблема расчета процесса выделения из заданного по гранулометрическому составу порошка фракции частиц целевого размера путем обработки порошка в центробежном силовом поле. Разработанная методика расчета, независимо от размера частиц тонко- и среднедисперсного диапазона, может быть эффективно реализована при проведении количественного анализа процесса фракционирования в рабочем объеме тарельчатого сепаратора-разделителя.

Ключевые слова

Затравка, фракционирование, центробежный сепаратор, тарелки, суспензия, седиментация

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Tkachenko SV, Sheiko TV, Petrenko VV, Anisimova OM, Kuznietsova IV, Khomichak LM, et al. Influence of crystallizing agent on sugar quality. Acta Scientiarum Polonorum, Technologia Alimentaria. 2020;19(4):457–465. https://doi.org/10.17306/J.AFS.2020.0867
2. Arapov DV, Podvalny SL, Tikhomirov SG. Modeling of the dissolution and growth of sugar crystals. Bulletin of Voronezh State Technical University. 2019;5(2):29–41. (In Russ.). https://doi.org/10.25987/VSTU.2019.15.2.004
3. Belyaeva LI, Ostapenko AV, Labusowa VN, Sysoeva TI. The state of the I crystallization massecuite food system with the cumulative effect of surfactants, sugar decolorant, descaling agent. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2018;80(4):151–155. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-4-151-155
4. Belyaeva LI, Pruzhin MK, Ostapenko AV, Gurova VN. Improvement of technological indicators semi-finished products of sugar production from bacterially infected sugar beet. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(3):458–469. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-3-458-469
5. Внедрение прогрессивной универсальной трехкристаллизационной схемы продуктового отделения на сахарных заводах концерна «Покровский» / А. А. Яровой [и др.]. // Сахар. 2018. № 2. С. 34–37.
6. Семенов Е. В., Славянский А. А., Митрошина Д. П. Количественный анализ процесса осветления суспензии в межтарелочном пространстве барабана сепаратора // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2021. № 5. С. 3–6.
7. Алешина А. П. Исследование кинетики фракционирования бинарной сыпучей смеси на лаборатороной установке периодического действия // Информационная среда вуза. 2016. Т. 23. № 1. С. 436–439.
8. Пивень В. В., Уманская О. Л., Кривчун Н. А. Повышение производительности сепарирующих линий путем фракционирования исходного материала // Современные наукоемкие технологии. 2019. № 1. С. 109–113.
9. Borji A, Borji F-E, Jourani A. Industrial crystallization: Modeling of sucrose crystal growth. Materials Today: Proceedings. 2021;37:4007–4011. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.577
10. Lopez-Quiroga E, Wang R, Gouseti O, Fryer PJ, Bakalis S. Crystallisation in concentrated systems: A modelling approach. Food and Bioproducts Processing. 2016;100:525–534. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2016.07.007
11. de Castro BJC, Marciniuk Junior M , Giulietti M, Bernardo A. Sucrose crystallization: Modeling and evaluation of production responses to typical process fluctuations. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2019;36(3):1237–1253. https://doi.org/10.1590/0104-6632.20190363s20180240
12. Meng Y, Yu S, Zhang J, Qin J, Dong Z, Lu G, et al. Hybrid modeling based on mechanistic and data-driven approaches for cane sugar crystallization. Journal of Food Engineering. 2019;257:44–55. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.03.026
13. Brown DJ, Alexander K, Boysan F. Crystal growth measurement and modelling of fluid flow in a crystallizer. Zuckerindustrie. 1992;117(1):35–39.
14. Verma P, Iyer SR, Shah N, Mahajani S. Insights into the crystallization phenomenon in the production of non-centrifugal sugar. Journal of Food Engineering. 2021;290. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2020.110259
15. Semenov EV, Slavyanskiy AA, Mitroshina DP. Quantitative analysis of suspension clarification process in inter-tray space of separator drum. Chemical and Petroleum Engineering. 2021;57(5–6):361–369. https://doi.org/10.1007/s10556-021-00944-7
16. Kim VA, Kashin YM. Kopelevich LE. Characteristics of combined motor of separator drive. Journal of Physics: Conference Series. 2021;2096(1). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2096/1/012094
17. Morozov YuP, Penkov PM. Studying the possibilities of improving centrifugal separation efficiency. Minerals and Mining Engineering. 2020;(3):80–86. (In Russ.). https://doi.org/10.21440/0536-1028-2020-3-80-86
18. Решетова Р. С., Бганцева О. Ю., Пешкова Д. Н. Способы повышения эффективности работы кристаллизационного отделения сахарных заводов // Сахар. 2019. № 11. С. 16–20.
19. Холодилин А. Н., Панов Е. И. Моделирование процесса перемещения частицы в поле центробежных сил // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. Т. 75. № 1. С. 109–112.
20. Semenov EV, Slavyanskii AA, Karamzin VA, Karamzin AV. Centrifugal fractionation of fine particles. Chemical and Petroleum Engineering. 2019;55(1–2):122–128. https://doi.org/10.1007/s10556-019-00591-z
21. Slavyanskiy AА, Semenov EV, Babakin BS, Lebedeva NN. Intensification of cooling fluid process. Foods and Raw Materials. 2020;8(1):171–176. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2020-1-171-176