Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор литературы 9
1.1 Теоретические основы процесса кристаллизации сахарозы 9
1.1.1 Растворимость сахарозы в чистых и производственных растворах 9
1.1.2 Диаграмма фазовых превращений 15
1.1.3 Кристаллообразование 18
1.1.4 Скорость роста кристаллов сахарозы 22
1.1.5 Рекристаллизация 25
1.2 Основы промышленной кристаллизации сахарозы из растворов методом выпаривания 27
1.2.1 Теплообмен при получении утфеля первой кристаллизации 27
1.2.2 Массообмен при получении утфеля первой кристаллизации 30
1.2.3 Равенство скоростей создания пересыщения и роста кристаллов 33
1.2.4 Существующие способы получения утфеля первой кристаллизации 38
1.2.5 Способы управления процессом получения утфеля первой кристаллизации 46
1.2.6 Характеристики кристаллов сахарозы и способы их определения 52
1.3 Обоснование цели и задач исследования 58
ГЛАВА 2. Методики исследования 61
2.1 Определение технологических параметров в продуктах первой кристаллизации 62
2.2 Методика компьютерно-оптического контроля кристаллоструктуры суспензий кристаллизационной станции сахарного производства 65
ГЛАВА 3. Разработка основ технологии получения утфеля первой кристаллизации 69
3.1 Учёт длительности латентного периода кристаллообразования 69
3.2 Разработка режимов производства кристаллической основы для утфеля методом кристаллизации охлаждением з
3.3 Исследование влияния длительности стабилизации на гранулометрический состав сахара-песка 81
3.4 Выводы 83
ГЛАВА 4. Промышленное испытание предлагаемых методов совершенствования технологии получения утфеля первой кристаллизации 84
4.1 Описание условий проведения исследования 84
4.2 Определение качественных характеристик и количества кристаллов в затравочных суспензиях 87
4.2.1 Определение качественных характеристик кристаллов в затравочных суспензиях 87
4.2.2 Расчёт удельного количества кристаллов в затравочных суспензиях 98
4.3 Исследование равенства скоростей создания пересыщения и роста кристаллов при получении маточного утфеля 102
4.3.1 Определение качественных характеристик кристаллов в маточном утфеле 102
4.3.2 Расчёт количества кристаллов в маточном утфеле 108
4.3.3 Определение площади поверхности кристаллов в маточном утфеле ПО
4.4 Исследование равенства скоростей создания пересыщения и роста кристаллов при получении производственного утфеля 117
4.5 Изменение поверхности кристаллов при получении маточного и производственного утфелей первой кристаллизации 129
4.6 Анализ технологического режима и правильности настроек в системе автоматизации процесса получения маточного и производственного утфелей первой кристаллизации 131
4.7 Оценка погрешности измерений и воспроизводимости результатов 134
4.8 Выводы 138
ГЛАВА 5. Рекомендации для практического использования 140
5.1 Инструкция по компьютерно-оптическому контролю кристаллоструктуры суспензий кристаллизационной станции сахарного производства 140
5.2 Способ получения утфеля первой кристаллизации, учитывающий длительность латентного периода кристаллообразования 143
5.3 Способ производства кристаллической основы для уваривания утфелей методом однократной кристаллизации охлаждением 145
5.4 Способ производства кристаллической основы для уваривания утфелей методом двукратной кристаллизации охлаждением 145
5.5 Сравнительная оценка способов производства кристаллических основ для утфеля первой кристаллизации 147
Расчёт ожидаемого экономического эффекта от внедрения 150
Способ производства кристаллической основы для уваривания утфелей методом однократной кристаллизации охлаждением 150
Способ производства кристаллической основы для уваривания утфелей методом двукратной кристаллизации охлаждением 152
Основные выводы и результаты работы 155
Библиографический список
- Диаграмма фазовых превращений
- Методика компьютерно-оптического контроля кристаллоструктуры суспензий кристаллизационной станции сахарного производства
- Разработка режимов производства кристаллической основы для утфеля методом кристаллизации охлаждением
- Исследование равенства скоростей создания пересыщения и роста кристаллов при получении производственного утфеля
Введение к работе
Актуальность работы. Первая ступень кристаллизации определяет качество и выход товарного сахара-песка, затраты топливно-энергетических ресурсов и экономические показатели работы завода в целом. На расход топлива влияет подача воды в вакуум-аппарат для растворения повторно образовавшихся кристаллов и подача воды в центрифуги при пробеливании, которые зависят от размера и однородности кристаллов в утфеле.
Основным условием получения однородной кристаллострукту-ры утфеля первой кристаллизации является проведение процесса при равенстве скоростей создания пересыщения и роста кристаллов, позволяющем исключить повторное кристаллообразование. Большую роль при этом играет поддержание оптимального рабочего пересыщения, учет латентного периода кристаллообразования, способ производства кристаллической основы для утфеля и наличие эффективного метода контроля кристаллоструктуры.
Проблему снижения расхода пара и топлива на первой ступени кристаллизации невозможно решить без применения современной системы автоматизации. При этом настройка параметров в системе автоматизации должна проводиться не только по оптимальному пересыщению, но и на основе анализа кристаллоструктуры.
С учетом вышеизложенного дальнейшие исследования по совершенствованию технологии получения утфеля первой кристаллизации являются актуальными.
Диссертационная работа выполнена в рамках НИР кафедры технологии сахаристых веществ ВГТА «Разработка новых и совершенствование существующих технологий, оборудования и методов контроля сахарного производства» (№ государственной регистрации 01970000492).
Цель и задачи исследования. Основной целью исследования являлось совершенствование технологии получения утфеля первой кристаллизации путем разработки новых способов контроля и управления процессом наращивания кристаллов и производства кристаллических основ для утфеля методом кристаллизации охлаждением.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
з \ ";
-разработка и промышленная проверка метода контроля кри-сталлоструктуры затравочных суспензий, холодного кристаллизата, маточного и производственного утфелей первой кристаллизации;
-разработка программы для ЭВМ, позволяющей определять качественные характеристики и количество кристаллов в затравочных суспензиях, холодном кристаллизате, маточном и производственном утфелях первой кристаллизации;
-определение максимального рабочего коэффициента пересыщения при получении утфеля, учитывающего длительность латентного периода кристаллообразования, чистоту и температуру раствора;
-усовершенствование математической модели управления процессом наращивания кристаллов при получении утфеля первой кристаллизации на основе учета длительности латентного периода кристаллообразования;
-разработка режима тепло- и массообмена при производстве кристаллических основ для утфеля методом кристаллизации охлаждением;
-разработка способа получения утфеля первой кристаллизации, учитывающего длительность латентного периода кристаллообразования;
-разработка и промышленная проверка способов производства кристаллических основ для утфеля методом кристаллизации охлаждением.
Научная новизна. Разработан компьютерно-оптический метод контроля кристаллоструктуры затравочных суспензий, холодного кристаллизата, маточного и производственного утфелей первой кристаллизации, включающий установку, методику и алгоритм обработки данных дисперсионного анализа.
С целью совершенствования теоретических основ технологии получения утфеля первой кристаллизации предложено учитывать длительность латентного периода кристаллообразования. Получено регрессионное уравнение максимального рабочего коэффициента пересыщения при получении утфеля первой кристаллизации, учитывающее длительность латентного периода кристаллообразования, чистоту и температуру раствора. Предложено ввести в математическую модель управления процессом наращивания кристаллов уравнение максимального рабочего коэффициента пересыщения.
Разработан режим тепло- и массообмена при производстве кристаллических основ для утфеля методом одно- и двукратной кристаллизации охлаждением, предусматривающий равенство скоростей охлаждения и роста кристаллов.
Практическая значимость. Разработана и прошла промышленную проверку на ОАО «Земетчинский сахарный завод» и ОАО «Елань-Коленовский сахарный завод» методика компьютерно-оптического контроля кристаллоструктуры затравочных суспензий, холодного кристаллизата, маточного и производственного утфелей первой кристаллизации, предназначенная для анализа технологического режима и правильности настроек в системе автоматизации.
Разработана программа для ЭВМ «Кристаллоструктура суспензий», позволяющая определять средний линейный размер кристаллов, коэффициент неоднородности, количество кристаллов по среднему линейному размеру и с учетом количественного распределения по размерам в затравочных суспензиях, холодном кристаллизате, маточном и производственном утфелях первой кристаллизации.
Разработан способ получения утфеля первой кристаллизации, позволяющий повысить однородность кристаллоструктуры и интенсифицировать процесс за счет поддержания коэффициента пересыщения в соответствии с длительностью латентного периода кристаллообразования.
Разработаны и внедрены с экономическим эффектом способы производства кристаллических основ для утфеля методом одно- и двукратной кристаллизации охлаждением, обеспечивающие увеличение однородности кристаллоструктуры.
Приоритет новых технических решений, направленных на совершенствование технологии получения утфеля первой кристаллизации, защищен патентами РФ № 2342437, № 2359039, Jfe 2371480 и свидетельством № 2010612837.
Положения, выносимые на запилу. На защиту выносятся следующие положения, имеющие научную новизну и практическую значимость:
-установка, методика и программа для ЭВМ для компьютерно-оптического контроля кристаллоструктуры затравочных суспензий, холодного кристаллизата, маточного и производственного утфелей
первой кристаллизации, предназначенная для анализа технологического режима и правильности настроек в системе автоматизации;
-способ и технологический режим получения утфеля первой кристаллизации, учитывающий длительность латентного периода кристаллообразования;
-способы и технологические режимы производства кристаллических основ для утфеля методом одно- и двуїфатной кристаллизации охлаждением, обеспечивающие равенство скоростей охлаждения и роста кристаллов.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование соответствует п. 2 и 5 паспорта специальности 05.18.05 - «Технология сахара и сахаристых продуктов, чая, табака и субтропических культур».
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на отчетных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (2007-2009 гг.); VIII и IX Всероссийской конференциях молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» (Казань, 2007-2008 гг.); XXII международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-22» (Псков, 2009); III международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)» (Воронеж, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 2 - в издании, рекомендованном ВАК РФ, получено 3 патента РФ на изобретение, свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций промышленности, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 156 страницах, содержит 42 рисунка, 16 таблиц, библиографический список, включающий 183 источника, в том числе 20 на иностранных языках, и 44 страницы приложений.
Диаграмма фазовых превращений
В чистом растворе содержится только сахароза и вода. Растворение сахарозы в воде сопровождается нарушением правильности структуры кристалла сахарозы, с одной стороны, и явлением гидратации молекул сахарозы, которое упорядочивает систему, с другой [12, 25, 45]. При этом для всей массы молекул степень гидратации является среднестатистической величиной, вполне определённой для каждой температуры [45].
Полностью гидратированные молекулы сахарозы могут удерживать 12-13 молекул воды [25].
Согласно теории растворов сахарозы М.И. Даишева [45] в насыщенных растворах часть воды остаётся свободной, т.е. не входит в состав гидратной оболочки. Чем концентрированнее раствор, тем меньше в нём свободной воды. Однако состояние насыщения должно наступить несколько раньше, чем вся вода будет связана сахарозой в гидратную оболочку. В точке насыщения часть свободных молекул воды располагается между крупными молекулами гидрати-рованной сахарозы, непосредственно соприкасающимися друг с другом, так что весь объём раствора полностью заполнен молекулами гидратированной сахаро 10 зы и свободной воды. Дальнейшего растворения кристаллической сахарозы в
изотермических условиях не происходит, так как переход молекул свободной воды в гидратную оболочку в таком растворе связан с необходимостью разрыва части межмолекулярных связей между ними ввиду значительно большего объёма молекул сахарозы, а это требует повышения внутренней энергии системы.
Повышение температуры увеличивает среднюю кинетическую энергию молекул, ослабляя тем самым связь между молекулами сахарозы и гидрати-рующей воды и снижая среднюю степень гидратации. Соответственно увеличивающемуся количеству свободной воды растёт и растворимость сахарозы.
В зависимости от концентрации растворённого вещества растворы могут быть ненасыщенными, насыщенными и пересыщенными. Если внести кристаллы сахара в ненасыщенный раствор, они растворятся. В насыщенном растворе между твёрдой и жидкой фазами устанавливается динамическое равновесие. В нём скорости растворения и кристаллизации одинаковы. Количество растворённого вещества остаётся постоянным и соответствует растворимости Н0 сахара в воде при данной температуре [118].
Растворимость сахарозы в воде Н0 [кг сахарозы / кг воды] при данной температуре принято выражать массой сахарозы, растворившейся в 1 кг воды: СХ Н 100 - СХ (1) где СХ - содержание сахарозы в насыщенном водном растворе, %.
Для определения растворимости сахарозы в воде при данной температуре существуют таблицы и эмпирические уравнения. Таблицы растворимости [25, 118, 172], полученные для чистых сахарных растворов, пригодны для любых давлений, применяемых в сахарном производстве.
Согласно теории М.И. Даишева [44, 45] различная растворимость сахарозы в присутствии несахаров, характеризуемая коэффициентом насыщения Кнас, объясняется изменением растворяющих свойств воды, обусловленным природой несахара и характером взаимодействия его с водой. Так, несахар, не взаимодействующий ни с сахарозой, ни с водой, должен, тем не менее, повышать растворимость сахарозы: в состоянии насыщения он занимает часть межмолекулярного объёма, открывая тем самым возможность вытесненной части воды участвовать в гидратации дополнительного количества молекул сахарозы. Такой несахар ведёт себя как растворитель, полностью подобный воде. Сказанное выше справедливо лишь для тех несахаров, объём частиц которых значительно меньше межмолекулярного объёма. Если частицы несахара не укладываются в межмолекулярный объём насыщенного раствора, последний обусловливается не только гидратированной сахарозой, но и частицами несахара, которые, раздвигая молекулы сахара, могут увеличить межмолекулярный объём и количество свободной воды в нём, что приведёт к снижению растворимости. Гидратация частиц, не укладывающихся в межмолекулярный объём чистого насыщенного раствора, делает их ещё крупнее и тем самым способствует дальнейшему снижению растворяющей способности несахара. Коэффициент насыщения Кнас определяется по уравнению [118]: Н Кнас - 77"" (11) где Н - растворимость сахарозы в производственном растворе, кг сахарозы / кг воды.
Методика компьютерно-оптического контроля кристаллоструктуры суспензий кристаллизационной станции сахарного производства
При промышленном получении утфеля первой кристаллизации в вакуум-аппаратах протекают два процесса: процесс создания пересыщения методом выпаривания, в результате которого образуется избыток сахарозы в растворе и процесс кристаллизации, т.е. перехода сахарозы из раствора на поверхность кристаллов или роста кристаллов, при этом кристаллизация старается снизить коэффициент пересыщения.
При кристаллизации целесообразно постоянно поддерживать коэффициент пересыщения в метастабильной области, а для этого скорость создания пересыщения должна быть равна скорости кристаллизации — это основное уравнение, определяющее закономерность уваривания утфеля первой кристаллизации.
Если скорость выпаривания больше скорости роста кристаллов, то коэффициент пересыщения сместится из метастабильной в лабильную область, вследствие чего происходит повторное кристаллообразование.
Когда скорость роста кристаллов превышает скорость выпаривания воды, коэффициент пересыщения снижается до кривой насыщенных растворов и процесс уваривания прекращается.
Поэтому основная задача уваривания заключается в поддержании равенства скоростей создания пересыщения и роста кристаллов при оптимальном коэффициенте пересыщения.
Общие принципы оптимизации процесса получения утфеля первой кристаллизации на основе сочетания процессов тепло- и массообмена, которое в свою очередь определяет выполнение равенства скоростей создания пересыщения и роста кристаллов, изложены в работах [7, 8, 9, 80, 112, 113]. В указанных работах авторы допускают, что с момента заводки кристаллов количество подкачиваемой воды с увариваемым раствором равно количеству выпаренной воды, а количество выкристаллизовавшейся сахарозы равно количеству сахарозы, поступающей в вакуум-аппарат с подкачиваемым раствором. Таким образом, считается, что кристаллизация сахарозы происходит, в основном, из подкачиваемого раствора, при этом вода подкачиваемого раствора полностью испаряется, а несахара остаются в межкристальном растворе, количество воды и сахарозы в межкристальном растворе на протяжении уваривания остаётся практически постоянным.
Однако, известно [78], что подобное допущение справедливо лишь при достижении содержания кристаллов 5-15 % к массе утфеля. Следовательно, необходимо провести анализ влияния различных факторов на выполнение равенства скоростей создания пересыщения и роста кристаллов. Равенство скоростей создания пересыщения и роста кристаллов представляет собой: "пер = икр, С47) где ипер - скорость создания пересыщения, кг сахарозы / ч. Скорость создания пересыщения методом выпаривания описывается уравнением: ипер = w Нх. (48) Согласно [69], для вакуум-аппарата скорость выпаривания воды рассчитывается по формуле: D w = —. (49) где D - расход греющего пара, кг пара / ч. Расход греющего пара равен Q D = -. (50) г Подставляя в выражение (48) уравнения (21), (35), (49) и (50), получим: "тп v п -уу А,-нас --"-пер "и /ґ.ч Unep = Т Г-. (51) 1Дт Тогда равенство (47) с учётом уравнений (39) и (51) запишется в виде: = V-S. (52) 1Д -г тп (tn — tyj Кнас Кпер Н0 Равенство (52) определяет условия оптимального режима уваривания ут феля первой кристаллизации при проведении процесса кристаллизации методом выпаривания. Для определения данных условий проведём анализ параметров, входящих в равенство (52). Все параметры, с одной стороны, можно разделить на конструктивные, теплотехнические и технологические, с другой - на регулируемые и нерегулируемые. Коэффициент теплопередачи Ктп относится к теплотехническим нерегулируемым параметрам.
Площадь поверхности нагрева F является конструктивным нерегулируемым параметром. Для данного вакуум-аппарата F является постоянной величиной.
Полезная разность температур (tn — ty) относится к теплотехническим регулируемым параметрам и изменяется путём подбора температуры греющего пара.
Коэффициент насыщения Кнас относится к технологическим нерегулируемым параметрам и принят равным единице.
Коэффициент пересыщения Кпер является технологическим регулируемым параметром. Выполнение равенства (52) имеет смысл только тогда, когда при данном коэффициенте пересыщения гарантируется отсутствие повторного кристаллообразования. Поэтому регулирование коэффициента пересыщения должно проводиться в границах метастабильной области. Возможное изменение коэффициента пересыщения составляет: Ктяу 1.20 АКпер=- = - —= 1Д7, (53) Kmin 1,06 где Ктах, Kmin - соответственно максимальный и минимальный коэффициенты пересыщения, соответствующие границам метастабильной области.
Разработка режимов производства кристаллической основы для утфеля методом кристаллизации охлаждением
На примере приведённых результатов (рис. 10), величина XI = 1,193--1,158 = 0,035 на первой стадии наращивания и Х2 = 1,214-1,158=0,056 на второй стадии позволяют интенсифицировать скорость роста кристаллов при получении утфеля первой кристаллизации. На второй стадии наращивания возможная скорость увеличения пересыщения в 1,5-2 раза выше, чем на первой. Поэтому пересыщение должно повышаться по криволинейной зависимости.
На рисунке 10 показано изменение состояния межкристального раствора в виде графика функции С В = f(t) верхней границы метастабильной рабочей зоны пересыщения для трёх значений чистоты межкристального раствора, для которых выше получены соответствующие значения Краб тах. Нижняя граница метастабильной рабочей зоны, при этом, остаётся постоянной (соответствует Краб.тах = 1,038). Из рисунка 10 видно, что за счёт подъёма верхней границы метастабильной рабочей зоны её ширина увеличивается. При этом вероятность повторного кристаллообразования на последней стадии наращивания снижается. Это позволяет постепенно увеличивать содержание сухих веществ в межкристальном растворе для повышения скорости роста кристаллов сахарозы и производительности вакуум-аппарата.
В современной модели управления процессом уваривания величина Кпер в стадии наращивания контролируется посредством измерения СВб-CBg, значение которого поддерживается за счёт подкачки исходного раствора в аппарат. Характер изменения кривой СВ на рисунке 6 определяется в зависимости от уровня утфеля L. При этом настройка проводится путём проведения экспериментальных варок, что не позволяет оптимизировать процесс и работать при максимальном КПРГ). Предложено ввести в математическую модель управления процессом наращивания кристаллов уравнение (66). Математическая модель предусматривает на первой стадии наращивания, когда промежуток времени от данной стадии до окончания уваривания значительный, поддержание концентрации межкристального раствора за счёт подкачек исходного продукта постоянной: СВб = СВ7 (рис. 6) и рассчитываемой по уравнению (23). Для торможения реакции распада сахарозы и нарастания цветности при длительном наращивании кристаллов разрежение увеличивается до значения W4, а давление пара для интенсификации процесса выпаривания повышается до значения Рз.
На второй стадии, когда длительность рабочего цикла наращивания сокращается и становится ниже длительности латентного периода кристаллообразования, для поддержания высокой скорости роста кристаллов содержание сухих веществ увеличивают от СВ7 до СВ8 пропорционально снижению чистоты изменением угла а (рис. 6 и 9). Для этого в текущий момент времени по уравнению (66) находится Краб.тах и подставляется в уравнение (23).
Режим проведения стадии окончательного сгущения определяется шириной метастабильной рабочей зоны пересыщения, рассчитанной выше и представленной на рисунке 10. Для предотвращения повторного кристаллообразования в стадии окончательного сгущения максимальный коэффициент пересыщения не должен превышать Крабтах. Соответствующее предельное содержание сухих веществ межкристального раствора определяется уравнением (23). На графическом алгоритме (рис. 6) этому значению соответствует CBg.
Целью исследования было разработать оптимальный режим тепло- и мас-сообмена при производстве кристаллической основы для утфеля первой кристаллизации методом кристаллизации охлаждением. Исходный производственный раствор сахарозы — сироп с клеровкой или стандарт-сироп является ненасыщенным. Получение раствора с коэффициентом пересыщения 1,05 необходимо осуществлять методом охлаждения в кристаллизаторе-охладителе для исключения самопроизвольного кристаллообразования. При коэффициенте пересыщения 1,05 в объёме кристаллизатора-охладителя его значение у стенки аппарата, согласно данным [168], не будет превышать значения 1,10, при котором время наращивания кристаллов не превышает длительности латентного периода кристаллообразования.
Расчёт температуры производственного раствора сахарозы, соответствующей коэффициенту пересыщения 1,05, проводится в следующей последовательности.
Сначала из уравнения (22) находим величину Иг при Кпер = 1,05 и известных параметрах исходного раствора - Чпер и СВпер. Решая уравнение (2) относительно величины t, получаем требуемую температуру раствора.
Исследование равенства скоростей создания пересыщения и роста кристаллов при получении производственного утфеля
Рост среднего линейного размера кристаллов d, мкм, при получении производственного утфеля от 201,23 до 587,17 мкм носит затухающий характер и соответствует [73], прирост кристаллов маточного утфеля незначительно отличается от [120]. Значительно больший размер кристаллов, вводимых в вакуум-аппарат производственного утфеля, по сравнению с затравочной суспензией, позволяет получить пропорционально больший конечный линейный размер кристаллов.
Рост среднего квадратического отклонения Dd в процессе уваривания происходит одновременно с увеличением среднего линейного размера кристаллов d и составляет в среднем от 93,54 до 254,89 мкм.
Коэффициент неоднородности Кн, %, изменяется незначительно, что свидетельствует о выполнении равенства скоростей создания пересыщения и роста кристаллов на всём протяжении процесса получения производственного утфеля.
Значение асимметрии А и эксцесса Е от начала к концу уваривания снижается также как и для кристаллов маточного утфеля, что обусловлено явлением рекристаллизации. Отрицательная величина эксцесса Е означает меньшую долю кристаллов, которая соответствует максимуму кривой нормального закона распределения.
Значение уровня LB_a, %, в вакуум-аппарате производственного утфеля сразу после ввода маточного утфеля на 13 % выше соответствующего значения для маточного утфеля. Следовательно, производительность вакуум-аппарата, при прочих равных условиях, на такую же величину будет ниже. Поэтому основным преимуществом технологии получения производственного утфеля на основе маточного утфеля следует считать увеличение однородности кристаллов, а не увеличение производительности кристаллизационной станции.
Температура в вакуум-аппарате производственного утфеля ty, С, увеличивается от начала к концу уваривания. При этом диапазон изменения не отличается от свойственного для маточного утфеля.
Характер изменения параметров производственного утфеля Чу, СХу, СВу и его межкристального раствора Чмр, СХмр, СВмр при заводке кристаллов с помощью маточного утфеля качественно согласуется с данными [118].
Коэффициент пересыщения Кпер остаётся в границах метастабильной рабочей зоны пересыщения, однако характер изменения не соответствует оптимальному, рассмотренному в п. 3.1. Следовательно, существует резерв увеличения коэффициента пересыщения, использовав который возможно снизить продолжительность процесса уваривания и увеличить производительность используемого оборудования.
Содержание кристаллов сразу после ввода маточного утфеля составляет в среднем 9,00 %. Количества кристаллов No6lIIg и No6uig. различаются для каждого из семи отборов всех опытов. Более близким к истинному значению является общД- 5 которое позволяет учесть соотношение между мелкими и крупными кристаллами, изменяющееся в процессе уваривания производственного утфеля. Разность между величинами No6lIIg и No6uig. для одного отбора объясняется следующим. Из исходных данных размера кристаллов в производственном ут-феле, представленных в приложении 5, следует, что минимально определяемый размер составляет 34 мкм, а максимальный - 1310 мкм. Допуская равную долю мелких и крупных кристаллов, получим, что количество мелких кристаллов, приходящихся на единицу массы сахарозы в виде кристаллов, будет больше ко coy -і у личества кристаллов со средним линейным размером 587,17 мкм в = 5150 раз, а количество крупных меньше в ( )3 = 11 раз. 587,17 Снижение величины No6nig. примерно в два раза при практически не J сер. изменной величине No6uig можно объяснить следующим. Изменение величи 129 ны No6lli3 объясняется увеличением числителя в уравнении (112) в 12,56 раза, в то время как знаменатель возрастает в 3 = 24,84 раза. Отношение — = 0,5 - величина снижения количества кристаллов No6uig . Количество кристаллов No6uijg практически не изменяется, так как рост уровня и содержания кристаллов сопровождается изменением кривой количественного распределения кристаллов по размерам и ростом их среднего линейного разме Ра " j Сер..
Сравнение количества кристаллов, введённых с маточным утфелем, No6uid- с количеством кристаллов на разных стадиях получения производст J сер. венного утфеля, позволяет сделать вывод о равенстве скоростей создания пересыщения и роста кристаллов по уравнению (55).
В процессе получения производственного утфеля, согласно рисункам 31-37, вероятность соответствия функции количественного распределения кристаллов по размерам производственного утфеля логарифмически-нормальному закону распределения снижается при одновременном росте для нормального закона. Функция количественного распределения кристаллов по размерам в готовом производственном утфеле, представленная на рисунке 37, лучше описывается нормальным законом. Форма кристаллов производственного утфеля, представленных на рисунке 38, не отличается от известной [25].
