Математическое моделирование и оптимизация процесса уваривания сахарных утфелей

• Автор: Кузьменко, Борис Владимирович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 172 c. : ил

1.1. Теоретические основы процесса кристаллизации

1.1.1. Процесс зарондения кристаллов .

1.1.2. Процесс роста и растворения кристаллов .

1.2. Математический анализ современной теории кристаллизации сахарозы

1.3. Коллоиднохимическая теория процесса уваривания сахарных утфелей

1.3.1. Связь медду теплообменом и кристаллизацией .

1.3.2. Рекристаллизация и ее роль в укрупнении кристаллов.

1.4. Фракционный состав кристаллов сахара.

1.4.1. Определение фракционного состава кристаллов сахара

1.4.2. Дифференциальные функции распределения кристаллов по размерам

1.4.3. Качественные факторы сахарапеска .

1.5. Выводы и задачи исследования.
Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕМ ПРОЦЕССА
УВАРИВАНИЯ САХАРНЫХ УТФЕЛЕЙ В ИЗОГВДШЧЕСКИХ И НЕИЗОГИДРИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ.
2.1. Кинетика процесса уваривания сахарных утфе
лей в изогидрических условиях.
2.2. Кинетика процесса уваривания сахарных утфе
лей в неизогидрических условиях
2.3. Обоснование выбора параметров, характеризующих рост кристаллов в процессе массовой кристаллизации.
2.3.1. Анализ показателей фракционного состава кристаллов.
2.3.2. Исследование фракционного состава кристаллов сахара
2.3.3. Функции распределения кристаллов по размерным характеристикам.
2.3.4. Прогнозирование фракционного состава кристаллов сахара.
2.4. Гранулометрия кристаллов сахара.
2.5. Влияние основных параметров уваривания сахарных утфелей на фракционный состав кристаллов сахара
2.6. Влияние агрегации на фракционный состав кристаллов сахара
2.7. В ы в о д ы.
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА УВАРИВАНИЯ САХАРНЫХ УТФЕЛЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ.
3.1. Методика исследований и обработка опытных данных
3.2. Проверка математической модели процесса уваривания сахарных утфелей в изогидрических условиях.
3.3. Проверка математической модели процесса уваривания сахарных утфелей в неизогвдрических условиях
3.4. Проверка математической модели, описывающей фракционный состав кристаллов конечного ут
феля.
3.5. Выводы .
Глава 4. ИССЭДОВАНИЕ ПРОЦЕССА УВАРИВАНИЯ САХАРНЫХ УТФЕЛЕЙ
НА ОСНОВЕ ПОСТРОЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ .
4.1. Аналитические зависимости для определения времени уваривания сахарных утфелей в изогидрических и неизогидричесних условиях
4.1.1. Время сгущения сиропа до заводки кристаллов.
4.1.2. Время уваривания утфеля от момента заводки кристаллов для изогидрических условий. Ю
4.1.3. Время уваривания утфеля от момента заводки кристаллов для неизогидриче
ских условий. НО
4.2. Номограммный метод расчета изменения содержания сухих веществ в утфеле и других технологических показателей процесса в изогидрических условиях. П
4.3. Расчет скорости процесса кристаллизации сахара . Н
4.4. Определение допустимых значений величины степени изогидричности .
4.5. Влияние степени изогидричности и содержания сухих веществ в подкачиваемом сиропе на основные факторы процесса уваривания сахарных утфелей. Н
4.5.1. Влияние степени изогидричности и содержания сухих веществ в подкачиваемом сиропе на время уваривания П
4.5.2. Влияние степени изогидричности и содержания сухих веществ в подкачиваемом сиропе на константу процесса уваривания сахарных утфелей.
4.5.3. Влияние степени изогидричности,содержания сухих веществ в подкачиваемом
сиропе на удельные энергозатраты при производстве единицы массы конечного утфеля.
4.5.4. Влияние степени изогидричности и содержания сухих веществ в подкачиваемом сиропе на фракционный состав кристаллов конечного утфеля.
4.6. Вы во д ы
Глава 5. ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА УВАРИВАНИЯ САХАРНЫХ УТШЕЙ I ПРОДУКТА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ ВАКУУМАППАРАТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ.
5.1. Изменение во времени массы подкачиваемого сиропа и греющего пара, обеспечивающих оптимальные условия уваривания сахарных угфелей
5.1.1. Аналитические зависимости изменения во времени масс подкачек и греющего
5.2. Система автоматического регулирования для обеспечения оптимальных условий уваривания
5.3. Вопросы совершенствования конструкции вакуумаппаратов периодического действия
5.3.1. Уточнение расчета площади поверхности нагрева вакуумаппарата .
5.3.2. Особенности определения основных размеров корпуса вакуумаппарата .
5.3.3. Вопросы оптимизации основных размеров корпуса вакуумаппарата
5.4. В ы в о д ы I
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
ЛИТЕРАТУРА


Для кристаллов,вследствие их практической несжимаемости,величина работы, являющаяся функцией объема, пренебрежимо мала, следовательно, работа капиллярных сил пропорциональна изменению поверхности кристалла. Капиллярная постоянная, характеризующая поверхность раздела двух сред, представляет собой энергию увеличения поверхности на единицу площади. Если на тело не действуют другие силы, то энергия системы стремится к минимуму, а поверхность раздела средк сферической форме. Неполнота аналогии между жидкостью и кристаллическим твердым телом имеет место вследствии того, что форма, занимаемая жидкостью, может быть подвергнута деформации, которая невозможна у кристаллов. Это затруднение Кюри обходит,введя понятие эквивалента деформации в кристалле, заключающееся в переносе некоторого количества кристаллического вещества от одного типа граней кристалла, полностью погруженного в насыщенный раствор, к другому типу граней,вследствие их различной растворимости. Одна из граней кристалла отдает свои молекулы в раствор, а другая получает их из этого же раствора. На основании этого Кюри утверждает 0,что растущий кристалл будет принимать такую конечную форму, у которой общая сумма поверхностных энергий его граней будет минимальной. Преобладающей формой на кристалле будет такая, капиллярная постоянная, которой имеет наименьшее численное значение. Дальнейшее развитие теории Кюри в направлении работ Г. Под влиянием только поверхностного натяжения кристалл вынужден принимать форму, для которой сумма произведений площадей граней на соответствующее им поверхностные натяжения будет иметь минимальное значение. Под влиянием упругости растворения, измеряемой растворимостью отдельных граней и имеющей в разных направлениях различные значения, на кристалле будут преимущественно развиваться более растворимые грани, а менее растворимые грани будут исчезать. Под действием указанных факторов кристалл будет принимать некоторую равновесную форму. Когда разница в растворимости различных граней очень мала, определяющим форму роста кристалла фактором будет являться поверхностная энергия. Критика теории поверхностной энергии дана Бертаудом 2 и Валетоном . Бертауд показал, что одним из осложняющих обстоятельств теории Кюри является утверждение о более быстром росте кристалла с увеличением пересыщения раствора, вследствие чего внешняя форма кристалла должна неизбежно становиться более сложной приближаться к сферической, между тем в действительности, имеет место обратное явление кристалл становится более простым при более быстром росте, что,как правило, происходит до тех пор, пока одна из форм кристалла не станет преобладающей и практически не вытеснит все другие. Бертауд показал, что работа образования кристаллов различного облика, выделяющихся из данного раствора, почти одна и та же во всех случаях, так что различные формы имеют практически одинаковую степень стабильности. Валетоном 4,5, который кроме рассмотрения ограничений теории Кюри, как и Бертауд 2 обращается к развитой Нойесом и Унтни 5 теории диффузии растворенного вещества через неподвижные тонкие слои раствора, находящиеся в непосредственном контакте с кристаллом. Влияние поверхностной энергии на образование поверхности кристалла рассмотрено теоретически в классической работе Гиббсса 6. Современные диффузионные теории берут свое начало с работы Нойеса и Уитни 5 о растворении кристаллов, рассматривавшим процесс растворения как чисто диффузионное явление. Со. С , Со концентрация пересыщения и насыщения К, коэффициент массопереноса диффузией. Предложенное уравнение описывает чисто диффузионный процесс, здесь не принимается во внимание время, необходимое для отрыва от поверхности кристалла молекул или ионов. Леблана и Шмавдта 7 по растворению К2 Ос, КгСп. Марк пришел к заключению, что взаимообратный характер процессов роста и растворения вообще не наблюдается, то есть К для этих процессов имеет различные значения. ЪГ п г 1. Со концентрация насыщения и недосыщения 2 коэффициент диффузии толщина раствора диффузии.