д.т.н., профессор, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Dr. Sci. (Engin.), professor, fermentation and sugar production technology department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
к.т.н, кафедра кондитерских, сахаристых, субтропических и пищевкусовых технологий, Волоколамское ш., 11, г. Москва, 125080, Россия
Cand. Sci. (Engin.), confectionery, sugar, subtropical and food flavoring technologies department, Volokolamskoe sh., 11, Moscow, 125080, Russia
Экстрагирование сахарозы является ключевым процессом свеклосахарного производства, определяющим его эффективность. Этот процесс существенно ускоряется при комплексном тепловом, электрическом и химическом воздействии на свекловичную ткань в процессе ее подготовки и осуществляется в ошпаривателях различных конструкций. Конструктивные параметры ошпаривателя можно оценить с использованием методов математического моделирования. При разработке модели применили конечно-элементный подход путем представления сложных тел в виде большого количества отдельных однотипных элементов и метод динамики частиц. При моделировании введен ряд коэффициентов, связанных с разбиением стружки на отдельные шарообразные элементы: mЭ, cС, dЭС, cИС. Для их расчета использовали справочные и экспериментальные данные. Математическая модель реализована в виде системы дифференциальных и алгебраических уравнений, для обработки которых разработана компьютерная программа на языке Object Pascal. Разработанная модель позволяет варьировать большое число конструктивных и технологических параметров ошпаривателя и механико-геометрических параметров свекловичной стружки, и определять показатели, характеризующие эффективность термохимической обработки стружки. В качестве конструктивных параметров выбраны угол наклона форсунки в вертикальной плоскости, длина и диаметр форсунки. Эффективность конструкции ошпаривателя оценивали массой свекловичной стружки, накопившейся на форсунке, и временем контакта свекловичной стружки с внутренними поверхностями ошпаривателя. В ходе компьютерного эксперимента установлено, что увеличение угла наклона форсунок при различных их длине и диаметре существенно снижает массу накапливающейся стружки и время контакта стружки с поверхностью ошпаривателя. Полученная модель предназначена для конструирования опытных образцов ошпаривателя.
The extraction of sucrose is a key process in sugar beet production that determines its efficiency. This process is significantly accelerated by a complex thermal, electrical and chemical effect on beet tissue in the process of its preparation and is carried out in scalders of various designs. The design parameters of the scalder can be estimated using mathematical modeling methods. When developing the model, a finite element approach was used by representing complex bodies in the form of a large number of separate elements of the same type and the method of particle dynamics. In the simulation, a number of coefficients were introduced related to splitting the chips into separate spherical elements: mЭ, cС, dЭС, cИС. Reference and experimental data were used to calculate them. The mathematical model is implemented in the form of a system of differential and algebraic equations, for the processing of which a computer program in the Object Pascal language has been developed. The developed model makes it possible to vary a large number of design and technological parameters of the scalder and mechanical and geometric parameters of beet chips, and to determine indicators characterizing the efficiency of thermochemical processing of chips. The angle of inclination of the nozzle in the vertical plane, length and diameter of the nozzle were chosen as design parameters. The efficiency of the scalder design was evaluated by the mass of beet chips accumulated on the nozzle and the contact time of the beet chips with the inner surfaces of the scalder. In the course of a computer experiment, it was found that an increase in the angle of inclination of the nozzles at different lengths and diameters significantly reduces the mass of accumulated chips and the time of contact of the chips with the surface of the scalder. The resulting model is intended for the design of prototypes of the scalder.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.