vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2021-1-86-93vguit-2726Research ArticleПроцессы и аппараты пищевых производствProcesses and equipment for food industryСовершенствование кристаллизации утфелей в сахарном производствеImproving the massecuite crystallization in sugar productionhttps://orcid.org/0000-0003-3802-9071КульневаН. Г.KulnevaN. G.

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

ngkulneva@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7410-0165ФедорукВ. А.FedorukV. A.

к.т.н., доцент, ООО "БМА Руссланд", ул. Комиссаржевской, 10, г. Воронеж, 394036, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, LLC "BMA Russland", Komissarzhevskaya St., 10, Voronezh, 394036, Russia

yzas2006@ya.ruМатвиенкоН. А.MatvienkoN. A.

к.т.н., доцент, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, fermentation and sugar production technology department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

natali25_81@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3142-7587ПономареваЕ. М.PonomarevaE. M.

студент, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

student, ,, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

katusha1234570@gmail.comВоронежский государственный университет инженерных технологийРоссияVoronezh State University of Engineering TechnologiesRussian FederationОбщество с ограниченной ответственностью "БМА Руссланд"Russian FederationLimited liability company "BMA Russland"Russian Federation2021280420218318693Copyright © Кульнева Н.Г., Федорук В.А., Матвиенко Н.А., Пономарева Е.М., 20212021Кульнева Н.Г., Федорук В.А., Матвиенко Н.А., Пономарева Е.М.Kulneva N.G., Fedoruk V.A., Matvienko N.A., Ponomareva E.M.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/2726

В статье рассмотрены концепции работы вакуум-аппаратов непрерывного действия: вертикального VKT (VKT – Verdampfungs-Kristallisations-Turm) и горизонтального каскада вакуум-аппаратов VKH (VKH – horizontal vacuum pan) компании БMA (Германия). Показаны преимущества и особенности вертикального вакуум-аппарата непрерывного действия VKT, а также возможности по увеличению эффективности работы продуктового отделения сахарных заводов. Благодаря специальной конструкции кристаллизационных камер, низкому уровню утфеля над греющей камерой и применению механических мешалок в каждой камере аппарат VKT может без затруднений работать с очень малой разностью температур между греющим паром и утфелем, а также с абсолютным давлением греющего пара значительно ниже 1 бар. При оптимальном использовании вакуум-аппаратов VKT могут быть реализованы самые различные энергосберегающие схемы, напримар, испарение с двойным эффектом в кристаллизационном отделении. Часть вторичного пара кристаллизации используется для обогрева одного из аппаратов VKT, что позволяет сэкономить идущий на эти цели греющий пар выпарной установки. При увеличении производительности сахарного завода возможно быстрое оснащение аппарата VKT дополнительной камерой. Аппарат работает непрерывно в течение всего сезона, в особенности с продуктами чистотой утфеля более 94 %. Очистка камер производится без остановки всего аппарата. Уваривание утфелей всех ступеней кристаллизации в аппаратах VKT обеспечивает равномерный режим работы продуктового отделения, позволяет добиться увеличения выхода сахара и способствует сокращению расхода пара на заводе.

The article discusses the concepts of continuous vacuum apparatus operation: vertical VKT (VKT – Verdampfungs-Kristallisations-Turm) and horizontal cascade of VKH vacuum apparatus (VKH —horizontal vacuum pan) from BMA (Germany). The advantages and features of the vertical continuous vacuum apparatus VKT are shown, as well as the possibilities for increasing the efficiency of the product department of sugar factories. Thanks to the special design of the crystallization chambers, the low massecuite level above the heating chamber and the use of mechanical stirrers in each chamber, the VKT apparatus can operate without difficulty with a very small temperature difference between heating steam and massecuite, as well as with an absolute heating steam pressure well below 1 bar. With optimal use of VKT vacuum apparatus, a variety of energy-saving schemes can be implemented, for example, double-effect evaporation in the crystallization section. Part of the secondary crystallization steam is used to heat one of the VKT units, which saves the heating steam of the evaporator unit used for this purpose. With an increase in the productivity of the sugar factory, it is possible to quickly equip the VKT apparatus with an additional chamber. The device works continuously throughout the season, especially with products with massecuite purity of more than 94%. The chambers are cleaned without stopping the entire apparatus. The boiling of massecuite of all stages of crystallization in VKT devices ensures a uniform operating mode of the food compartment, allows to achieve an increase in sugar yield and helps to reduce steam consumption at the plant.

вакуум-аппараткристаллизацияутфельсахарсахарное производствоvacuum apparatuscrystallizationmassecuitesugarsugar productionReferencesПетров С.М., Подгорнова Н.М., Тужилкин В.И., Филатов С.Л. Преимущества непрерывного уваривания утфеля // Сахар. 2017. № 4. С. 30–37.Петров С.М., Подгорнова Н.М., Тужилкин В.И., Филатов С.Л. Преимущества непрерывного уваривания утфеля // Сахар. 2017. № 4. С. 30–37.Шаруда И.В. Вакуум-аппарат непрерывного действия: история развития // Сахар. 2014. № 1. С. 48–55.Шаруда И.В. Вакуум-аппарат непрерывного действия: история развития // Сахар. 2014. № 1. С. 48–55.Moor B.S.C., Rosettenstein S., du Plessis N. Key considerations for high-performance continuous vacuum pans // International Sugar Journal. 2020.Moor B.S.C., Rosettenstein S., du Plessis N. Key considerations for high-performance continuous vacuum pans // International Sugar Journal. 2020.Broadfoot R., Rackemann D., Moller D. Why the emerging strong interest in vertical continuous pans? // Proceedings of the 40th Australian Society of Sugar Cane Technologists Conference. Australian Society of Sugar Cane Technologists, 2018. P. 512-525.Broadfoot R., Rackemann D., Moller D. Why the emerging strong interest in vertical continuous pans? // Proceedings of the 40th Australian Society of Sugar Cane Technologists Conference. Australian Society of Sugar Cane Technologists, 2018. P. 512-525.Fernandes E.S., Alves C., Pagnocca F.C., Contiero J. et al. Sugar and ethanol production process from sugarcane // Sugarcane: Production Systems, Uses and Economic Importance. 2017. P. 193-216.Fernandes E.S., Alves C., Pagnocca F.C., Contiero J. et al. Sugar and ethanol production process from sugarcane // Sugarcane: Production Systems, Uses and Economic Importance. 2017. P. 193-216.Mukesh K., Amit S. Evaporating cooling system: a review // International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. 2018. V. 6. № 6. P. 1178-1187. doi: 10.22214/ijraset.2018.6172Mukesh K., Amit S. Evaporating cooling system: a review // International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. 2018. V. 6. № 6. P. 1178-1187. doi: 10.22214/ijraset.2018.6172Vejerano E.P., Marr L.C. Physico-chemical characteristics of evaporating respiratory fluid droplets // Journal of The Royal Society Interface. 2018. V. 15. №. 139. P. 20170939. doi: 10.1098/rsif.2017.0939Vejerano E.P., Marr L.C. Physico-chemical characteristics of evaporating respiratory fluid droplets // Journal of The Royal Society Interface. 2018. V. 15. №. 139. P. 20170939. doi: 10.1098/rsif.2017.0939Qazi M.J., Liefferink R.W., Schlegel S.J., Backus E.H. et al. Influence of surfactants on sodium chloride crystallization in confinement // Langmuir. 2017. V. 33. №. 17. P. 4260-4268. doi: 10.1021/acs.langmuir.7b00244Qazi M.J., Liefferink R.W., Schlegel S.J., Backus E.H. et al. Influence of surfactants on sodium chloride crystallization in confinement // Langmuir. 2017. V. 33. №. 17. P. 4260-4268. doi: 10.1021/acs.langmuir.7b00244Wang Q., Zhang W., Zhang Z., Liu S. et al. Crystallization Control of Ternary?Cation Perovskite Absorber in Triple?Mesoscopic Layer for Efficient Solar Cells // Advanced Energy Materials. 2020. V. 10. №. 5. P. 1903092. doi: 10.1002/aenm.201903092Wang Q., Zhang W., Zhang Z., Liu S. et al. Crystallization Control of Ternary?Cation Perovskite Absorber in Triple?Mesoscopic Layer for Efficient Solar Cells // Advanced Energy Materials. 2020. V. 10. №. 5. P. 1903092. doi: 10.1002/aenm.201903092Gregson F.K.A., Robinson J.F., Miles R.E.H., Royall C.P. et al. Drying kinetics of salt solution droplets: Water evaporation rates and crystallization // The Journal of Physical Chemistry B. 2018. V. 123. №. 1. P. 266-276. doi: 10.1021/acs.jpcb.8b09584Gregson F.K.A., Robinson J.F., Miles R.E.H., Royall C.P. et al. Drying kinetics of salt solution droplets: Water evaporation rates and crystallization // The Journal of Physical Chemistry B. 2018. V. 123. №. 1. P. 266-276. doi: 10.1021/acs.jpcb.8b09584Fang C., Boe K., Angelidaki I. Anaerobic co-digestion of by-products from sugar production with cow manure // Water research. 2011. V. 45. №. 11. P. 3473-3480. doi: 10.1016/j.watres.2011.04.008Fang C., Boe K., Angelidaki I. Anaerobic co-digestion of by-products from sugar production with cow manure // Water research. 2011. V. 45. №. 11. P. 3473-3480. doi: 10.1016/j.watres.2011.04.008Anderson N.G. Using continuous processes to increase production // Organic Process Research & Development. 2012. V. 16. №. 5. P. 852-869. doi: 10.1021/op200347kAnderson N.G. Using continuous processes to increase production // Organic Process Research & Development. 2012. V. 16. №. 5. P. 852-869. doi: 10.1021/op200347kEggleston G., C?t? G., Santee C. New insights on the hard-to-boil massecuite phenomenon in raw sugar manufacture // Food Chemistry. 2011. V. 126. №. 1. P. 21-30. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.10.038Eggleston G., C?t? G., Santee C. New insights on the hard-to-boil massecuite phenomenon in raw sugar manufacture // Food Chemistry. 2011. V. 126. №. 1. P. 21-30. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.10.038Pogoriliy T. The distribution of temperatures in the sucrose solution–sugar crystal–sucrose solution–massecuite cells depending on the boiling sugar massecuite time // Ukrainian Journal of Food Science. 2015. V. 3. №. 1. P. 139-148.Pogoriliy T. The distribution of temperatures in the sucrose solution–sugar crystal–sucrose solution–massecuite cells depending on the boiling sugar massecuite time // Ukrainian Journal of Food Science. 2015. V. 3. №. 1. P. 139-148.Rozsa L. On-line monitoring and control of supersaturation and other massecuite parameters in vacuum pans: A control engineering approach // International sugar Journal. 2011. V. 113. №. 1356. P. 853.Rozsa L. On-line monitoring and control of supersaturation and other massecuite parameters in vacuum pans: A control engineering approach // International sugar Journal. 2011. V. 113. №. 1356. P. 853.Pogoriliyy T. Temperatures distribution in the larger sugar crystal–larger crystal sucrose solution–less crystal sugar sucrose solution–smaller sugar crystal–massecuite cells system depending on the boiling sugar massecuite time //Ukrainian food journal. 2015. №. 4. P. 648-661.Pogoriliyy T. Temperatures distribution in the larger sugar crystal–larger crystal sucrose solution–less crystal sugar sucrose solution–smaller sugar crystal–massecuite cells system depending on the boiling sugar massecuite time //Ukrainian food journal. 2015. №. 4. P. 648-661.Khan H.R., Ramzan Z. An experience with four (04) massecuite boiling system // Pakistan Sugar Journal. 2020. V. 35. №. 3.Khan H.R., Ramzan Z. An experience with four (04) massecuite boiling system // Pakistan Sugar Journal. 2020. V. 35. №. 3.Gonzales P.E.M., de Souza Peloso M.A., Olivo J.E., Andrade C.M.G. Fed-Batch Sucrose Crystallization Model for the B Massecuite Vacuum Pan, Solution by Deterministic and Heuristic Methods // Processes. 2020. V. 8. №. 9. P. 1145. doi: 10.3390/pr8091145Gonzales P.E.M., de Souza Peloso M.A., Olivo J.E., Andrade C.M.G. Fed-Batch Sucrose Crystallization Model for the B Massecuite Vacuum Pan, Solution by Deterministic and Heuristic Methods // Processes. 2020. V. 8. №. 9. P. 1145. doi: 10.3390/pr8091145Sadjadi F.S., Honarvar M., Kalbasi-Ashtari A., Motaghian P. Bleaching effects of massecuite on some properties of crystallized sugar beet and milk chocolate bars produced // Journal of food science and technology. 2018. V. 55. №. 4. P. 1224-1233. doi: 10.1007/s13197-017-3007-8Sadjadi F.S., Honarvar M., Kalbasi-Ashtari A., Motaghian P. Bleaching effects of massecuite on some properties of crystallized sugar beet and milk chocolate bars produced // Journal of food science and technology. 2018. V. 55. №. 4. P. 1224-1233. doi: 10.1007/s13197-017-3007-8Umo A.M., Alabi S.B. Predictive Model for Post-Seeding Super-Saturation of Sugar Massecuite in a Fed-Batch Evaporative Crystalliser // International Journal of Food Engineering. 2016. V. 2. №. 2. P. 119-123.Umo A.M., Alabi S.B. Predictive Model for Post-Seeding Super-Saturation of Sugar Massecuite in a Fed-Batch Evaporative Crystalliser // International Journal of Food Engineering. 2016. V. 2. №. 2. P. 119-123.

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