Введение к работе
Актуальность проблемы. Производство сахара характеризуется значительной сложностью технологии и оборудования, трудоемкостью и энергоемкостью основных производственных процессов. От качества продукции сахарного производства зависит работа кондитерской, хлебопекарной и других отраслей пищевой промышленности.
Переживаемый в настоящее время нашей страной экономический кризис и спад производства делает нереальным осуществление крупномасштабных технических проектов по строительству новых сахарных заводов. Поэтому для увеличения собственного производства сахара и нормального функционирования свеклосахарной промышленности России утверждена Федеральная целевая программа «Увеличение производства сахара в Российской Федерации в 1997...2000 гг. и на период до 2005 года» (Постановление правительства РФ № 235 от 01.03.1997 г.), которая практически не реализуется.
Повысить эффективность сахарного производства в настоящее время можно, в основном, за счет дальнейшего развития и совершенствования традиционных технологий с использованием существующего технологического оборудования, в частности, увеличения выхода сахара за счет совершенствования типовой технологии, например, процессов получения и центрифугирования утфеля I кристаллизации. Однако, несмотря на многочисленные исследования в области технологии получения сахара, возможности повышения эффективности этого производства полностью не исчерпаны.
Центрифугирование утфелей считается одной из важнейших операций, которая в значительной степени влияет на выход и качественные показатели сахара-песка. Его эффективность определяется как качеством исходного сырья, так и технологией получения и разделения утфеля в поле действия центробежных сил.
Большой вклад в изучение, математическое описание и решение проблем оптимизации процессов центрифугирования утфелей сахарного производства был сделан Г.М. Знаменским, В.И. Соколовым, СД.
ным, В.Г. Андреевым, М.И. Ильиным, Ю.Д. Котом, СМ. Гребенюком, М.И. Даишевым, Н.И. Томбаевым, Е.В. Семеновым, А.А. Славянским и др.
Выработка сахара-песка стандартного качества при минимальных его потерях в мелассе в значительной степени зависит от технологии получения и центрифугирования утфеля I кристаллизации. Усовершенствование технологии данного процесса позволит не только улучшить качественные показатели сахара-песка, но и сократить экономические затраты на его производство. Поэтому актуальность данной работы несомненна. Подтверждением ее своевременности и актуальности является также то, что она выполнялась в рамках программы Миннауки России «Перспективные процессы в перерабатывающих отраслях АПК» (Контракты: 01.005 «Новые технологии свекловичного сахара, обеспечивающие его конкурентоспособность на мировом рынке»; 511-5(00)-П «Разработка и испытание в промышленных условиях технологии свекловичного сахара, обеспечивающей конкурентоспособность отечественной продукции»).
Дель и задачи исследования. Основной целью работы явилось проведение комплексных исследований по обеспечению производства сахара-песка, требуемого качества и его минимальных потерях в производстве, направленных на разработку и внедрение в промышленность усовершенствованной технологии центрифугирования утфеля I кристаллизации.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
исследовать качество сахара-песка, вырабатываемого отечественными заводами, и уточнить его соответствие последнему ГОСТ 21-94, а также требованиям других стран;
исследовать аллергенные свойства сахара-песка, выявить причину и возможности их устранения;
изучить процесс разделения утфеля I кристаллизации в центрифугах периодического действия и дать его математическое описание;
уточнить объективность известных рабочих моделей центробежной фильтрации для условий разделения утфеля I кристаллизации;
проанализировать технические решения получения и центрифугирования ут-
феля I кристаллизации, выявить и обосновать новые способы их осуществления; - разработать и внедрить в производство усовершенствованную технологию центрифугироваїшя утфеля I кристаллизации.
Научная новизна работы состоит в развитии современных теоретических и практических представлений о фильтрации в поле центробежных сил, основных факторах, влияющих на этот процесс, и на их основе раскрытие и обоснование технологических условий, обеспечивающих повышение выхода и качества сахара-песка.
Обоснован характер зависимости между гранулометрическим составом сахара-песка и наиболее важными физико-химическими показателями его качества от технологии получения и центрифугирования, утфеля I кристаллизации.
Впервые показано наличие аллергенных компонентов в сахаре-песке и научно обоснована прямая зависимость их содержания от исходного сырья, условий и места включения в кристаллы, а также выявлены технологические решения по их снижению.
На основе анализа рабочих схем теории центробежной, фильтрации предложено математическое описание процесса разделения утфеля I кристаллизации в. центрифугах периодического действия и дано его сопоставление с известными моделями.
Уточнено влияние условий получения утфеля I кристаллизации и его разделения в поле действия центробежных сил на выход и качество сахара-песка.
Выявлены новые технологические параметры и их пределы для условий получения, подготовки и центрифугирования утфеля I кристаллизации.
Сформулированы основные положения и условия, для разработки усовершенствованной технологии центрифугирования утфеля I кристаллизации, в основу которых положена зависимость между временем отделения первого оттека, началом промывки кристаллов сахара и расходом промывной воды для удаления пленки межкристального раствора с их поверхности.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Проведена оценка качества сахара-песка, вырабатываемого отечественными заводами, и подтверждено его соответствие требованиям ГОСТ 21-94 и зарубежным стандартам.1 Установлено наличие в сахаре-песке аллергенных компонентов и предложены технические решения по снижению их содержания. Дано математическое описание процесса разделения утфеля I кристаллизации в центрифугах. Получен ряд эмпирических зависимостей для оценки влияния технологии получения и центрифугирования утфеля I на качество сахара.
Установлены новые параметры, расширяющие технологические возможности получения и центрифугирования утфеля.
Разработаны и внедрены в технологические схемы ОАО «Мелеузовский сахарный завод», ОАО «Чишминский сахарный завод», ОАО «Ритм» (Алексеевский сахарный завод) способы получения утфеля I кристаллизации (патент РФ № 2157852, С13 F 1/02) и его разделения в центрифугах (патент РФ № 2154107, С13 F 1/08) с годовым экономическим эффектом около 800 тыс. руб.
Разработана и внедрена на ОАО «Чишминский сахарный завод» усовершенствованная технология центрифугирования утфеля I кристаллизации (заявка на патент РФ № 2003105546 от 28.02.03 г.), позволяющая повысить выход и качество сахара-песка.
Некоторые результаты данной работы используются в учебном процессе при подготовке инженеров-технологов и в системе повышения квалификации специалистов сахарного производства.
Апробация результатов работы. Основные результаты исследований, выполненных автором, опубликованы в центральной печати и обсуждались на научно-технических конференциях:
-
"Переработка сельскохозяйственного сырья". - Кемерово, 1999 г.
-
"Индустрия продуктов питания - третье тысячелетие (человек, наука, технология, экономика)". - Международная научно-практическая конференция,- Москва (МГУПП), 1999 г.
-
«Аллергология и иммунология».- Материалы IV съезда иммунологов и аллергологов СНГ. — Москва (12... 14 сентября 2001 г.).
-
Семинар инженерно-технических работников ОАО «Чишминский сахарный завод». - Чишмы, 2002 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе получено 2 патента на изобретения и подана заявка (№ 2003105546 от 28.02.03 г.).
Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, 5 глав, выводы и рекомендации промышленности, список литературы (199 наименований) и приложения. Она изложена на 164 страницах, иллюстрирована 29 рисунками и 22 таблицами.
