vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2017-4-11-17vguit-1617Research ArticleПроцессы и аппараты пищевых производствProcesses and equipment for food industryКритериальное моделирование процесса центробежного разделения утфеля III кристаллизацииCriterial modeling of centrifugal separation process of massecuite III crystallizationСлавянскийА. А.SlavyanskiiA. A.

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой, кафедра «Технологии продуктов из растительного сырья и парфюмерно-косметических изделий», Земляной вал, 73, г. Москва, 109004, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, head of the department, technologies of products from vegetable raw materials and perfume-cosmetic products department, Zemlyanoi val str, 73, Moscow, 109004, Russia

anatoliy4455@yandex.ruСеменовЕ. В.SemenovE. V.

д.т.н., профессор, кафедра «Технологии продуктов из растительного сырья и парфюмерно-косметических изделий», Земляной вал, 73, г. Москва, 109004, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, technologies of products from vegetable raw materials and perfume-cosmetic products department, Zemlyanoi val str, 73, Moscow, 109004, Russia

sem-post@mail.ruАнтиповС. Т.AntipovS. T.

д.т.н., профессор, проректор по научной и инновационной деятельности, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, vice-rector for research and innovation), Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

ast@vsuet.ruМосковский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (ПКУ)K.G. Razumovsky Moscow State University of technologies and management (the First Cossack University)Воронежский государственный университет инженерных технологийVoronezh state university of engineering technologies2017111220177941117Copyright © Славянский А.А., Семенов Е.В., Антипов С.Т., 20182018Славянский А.А., Семенов Е.В., Антипов С.Т.Slavyanskii A.A., Semenov E.V., Antipov S.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/1617

Фильтрующие центрифуги непрерывного действия (ФЦНД) используют в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Данный тип машин предназначен для разделения суспензий с нерастворенной твердой фазой, обезвоживания кристаллических и зернистых продуктов, классификации материалов по крупности, осветления суспензий малой концентрации. Центрифуги такого типа применяют также для разделения суспензий с твердой фазой, крупностью частиц 5–74 мкм и объемным содержанием 5–30%. Характерной конструктивной особенностью таких центрифуг является барабан в виде дырчатого ротора. При количественном анализе процесса разделения суспензий на ФЦНД необходимо учитывать структуру потока, кинетику формирования осадка на стенке ротора, сгущенность обрабатываемой жидкостной системы, вариативность частиц взвеси по размеру. Цель работы: с позиций теории подобия физических процессов, на примере центробежного разделения утфеля третьего продукта, количественно проанализировать кинетику выделения из сахарсодержащего раствора кристаллов сахарозы и обезвоживания данного раствора в рабочем объеме фильтрующей центрифуги непрерывного действия. В основу исходных положений исследуемого процесса полагали механические и геометрические параметры центробежного оборудования типа ФЦНД, а также физико-механические и дисперсионные характеристики обрабатываемой жидкостной системы. Что позволило на базе физико-математического моделирования количественно проанализировать кинетику выделения из сахарсодержащего раствора среднедисперсных по составу кристаллов сахарозы, а также рассчитать процесс обезвоживания данного раствора в рабочем объеме фильтрующей центрифуги непрерывного действия. В качестве управляющего параметра процесса использовали коэффициент осветления – синтетический (интегративный) показатель остроты разделения жидкостной системы. В результате численного эксперимента по анализу зависимости коэффициента осветления от производительности центрифуги на оборудовании типа ФВИ-1001К-1 получены данные, близкие наблюдаемым на реальной центрифуге.

Continuous filter centrifuges (CFCs) are used in the food, chemical and other industries. This type of machines is designed for separation of suspensions with undissolved solid phase, dehydration of crystalline and granular products, classification of materials by size, clarification of low concentration suspensions. Centrifuges of this type are also used for the separation of suspensions with a solid phase, particle size 5-74 microns and a volume content of 5-30%. A characteristic constructive feature of such centrifuges is a drum in the form of a hole rotor. When analyzing the process of suspensions separation into the CFCs quantitatively, it is necessary to take into account the flow structure, the kinetics of sediment formation on the rotor wall, the condensation of the liquid system being treated, and the particle size variation of the slurry. The aim of the work: from the viewpoint of the theory of the similarity of physical processes, using the example of the centrifugal separation of the third product's massecuite, to analyze quantitatively the kinetics of sucrose crystals isolation from the sugar-containing solution and dehydrate this solution in the working volume of the continuous filter centrifuge. The mechanical and geometrical parameters of the centrifugal equipment of the CFCs type, as well as the physicomechanical and dispersion characteristics of the liquid system being treated, were considered as the basis for the initial positions of the process under study. This allowed quantitative analysis of the kinetics of isolation from the sugar-containing solution of medium-dispersed sucrose crystals on the basis of physical and mathematical modeling, as well as to calculate the process of dehydration of this solution in the working volume of a continuous filtering centrifuge. As the controlling parameter of the process, the coefficient of clarification - the synthetic (integrative) index of the severity of the separation of the liquid system was used. As a result of a numerical experiment on the analysis of the dependence of the clarification coefficient on the productivity of a centrifuge on equipment of the FVI-1001K-1 type, data similar to those observed in a real centrifuge were obtained.

суспензиячастицасахарозафильтрующая центрифуга непрерывного действияsuspensionparticlesucrosefiltration centrifuge continuous operationReferencesСлавянский А.А. Промышленное производство сахара. М.: МГУТУ имени К.Г.Разумовского, 2015. 255 с.Slavyanskiy A.A. Promyishlennoe proizvodstvo sahara [Industrial production of sugar]. Moscow, Razymovsky MSUTM, 2015, 255 p. (in Russian).Сапронов А.Р., Сапронова Л.А., Ермолаев С.В. Технология сахара. СПб: Профессия, 2013. 295 с.Sapronov A.R., Sapronova L.A., Ermolaev S.V. Tehnologiyasahara [Technology of sugar]. Saint Petersburg, Professiya, 2013, 295 p. (in Russian).Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. В двух томах. М: АльянС, 2015. C 400, 368.Dyitnerskiy Yu.I. Protsessyiiapparatyihimicheskoytehnologii. V dvuhtomah [Processes and devices of chemical technology]. Moscow, AlyanS, 2015, pp. 400, 368. (in Russian).Жуков В.Г., Андреев Н.Р., Лукин Н.Д., Костенко В.Г. Совершенствование фильтрующих центрифуг для выделения крахмала из крахмалсодержащих суспензий // Достижения науки и техники АПК. 2014. Т.28. № 12. С. 60–62.Zhukov V.G., Andreev N.R., Lukin N.D., Kostenko V.G. Improvement of the filtering centrifuges for release of starch from starch-containing suspensions. Dostizheniya nauki i tehniki APK [AchievementsГолыбин В.А., Федорук В.А., Кульнева Н.Г. Технологическое оборудование сахарных заводов. Воронеж: ВГУИТ, 2012. 172 с.of Science and Technology of AICis], 2014.28. no. 12. pp. 3–11. (in Russian).Семенов Е.В., Славянский А.А., Карамзин А.В. Количественное моделирование процесса разделения суспензий в роторе фильтрующей центрифуги периодического действия // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2014. № 11. С. 7–10.Golyibin V.A., Fedoruk V.A., Kulneva N.G. Tehnologicheskoeoborudovaniesaharnyihzavodov [Processing equipment of the sugar plants]. Voronezh, VGUIT, 2012, 172 p. (in Russian).Ruslim F. Modified lab-scale beaker centrifuge as a tool for investigation on filter cake washing processes //Aufbereitungs-Technik. 2006. V. 47. № 11. P. 20–31.Semenov E.V., Slavyanskiy A.A., Karamzin A.V. Numerical simulation of the separation process in suspensions rotor filtering centrifuge periodic action. Himicheskoe I neftegazovoe mashinostroenie [Chemical and petroleum engineering], 2014. no. 11. pp. 7–10. (in Russian).ZhukovV.G., Chesnokoy V.M. Free-flow centrifugal filtration with regulated dwell time of sediment in a conical sieve // Chemical and petroleum engineering. 2015. V. 50. № 11–12. P. 685–691. doi: 10.1007/s10556–015–9962x.Ruslim F. Modified lab-scale beaker centrifuge as a tool for investigation on filter cake washing processes. Aufbereitungs-Technik. 2006. vol. 47. no.  11. pp. 20–31.Zhukov V.G., Chesnokoy V.M. Free-flow centrifugal filtration with regulated dwell time of sediment in a conical sieve. Chemical and petroleum engineering. 2015. vol. 50. no. 11–12. pp. 685–691. doi: 10.1007/s10556–015–9962x.Zhukov V.G., Chesnokoy V.M. Free-flow centrifugal filtration with regulated dwell time of sediment in a conical sieve. Chemical and petroleum engineering. 2015. vol. 50. no. 11–12. pp. 685–691. doi: 10.1007/s10556–015–9962x.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.