Математическое моделирование процесса центробежного промывания осадка паром (на примере сахарного производства)

Известно, что в процессе кристаллообразования в вакуум-аппарате продуктового отделения сахарного завода кристаллический белый сахар покрывается пленкой из таких влияющих на качественные показатели товарного сахара субстанций как несахара и красящие вещества. Поэтому на сахарном заводе одной из важных операций технологического потока получения сахара-песка высоких товарных кондиций является его промывание. При этом, реализуя процесса промывания, используют воду в двух фазовых состояниях – жидкостном или парообразном. Поскольку с экономической точки зрения данная процедура является достаточно затратной, то в производственных условиях с целью снижения трудовых и материальных затрат, прибегают к различным способам удешевляющих технику и технологию проведения процесса промывания сахара-песка. Причем, хотя на производстве чаще используется вода, по мнению специалистов, процесс промывания образующегося в результате центрифугирования утфеля слоя кристаллического белого сахара экономически целесообразно проводить используя не воду, а водяной пар. Так, в частности, при промывании сахара-песка паром, за счет выделяемой при конденсации теплоты примерно половина пленки на кристаллах испытывает скачкообразный нагрев в несколько десятков градусов по Цельсию, что снижает вязкость пленки и облегчает ее отделение в виде оттека. Однако следует отметить и явно недостаточную проработку, с целью прогнозирования протекания процесса промывания паром, как жидкости небольшой плотности, сахара-песка теоретической базы по его расчету. Поэтому в работе, анализируя количественно процесс промывания потоком пара уплотненного слоя пористой среды в виде сахара-песка, используется положение гидродинамики пористой среды, когда течение парообразной жидкости сквозь этот слой имитируется потоком жидкости в изолированной капиллярной трубке. Что позволило при расчете эффективности процесса промывания паром слоя сахара-песка осуществить основанный на математическом аппарате теории конвективной диффузии соответствующий численный эксперимент и предложить его для инженерного расчета данного процесса.

сахар-песок, центробежное промывание, пар, фильтрация, диффузия,

1. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства: изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Пищевая промышленность, 1999. 496 с.

2. Даишев М.И. Пробеливание сахара паром // Сахар. 1993. № 2. С. 14–16.

3. Кот Ю.Д. Математические зависимости процесса центрифугирования утфелей. М.: Пищевая промышленность, 1964. С. 227–237.

4. Полубаринова-Кочина П.Я. Теория движения грунтовых вод. М.: Наука, 1977. 664 с.

5. Хаппель Д., Бреннер Г. Гидродинамика при малых числах Рейнольдса: пер. с англ. М.: Мир, 1976. 630 с.

6. Соколов В.И. Центрифугирование. М.: Химия, 1986. 408 с.

7. Будак Б.М., Самарский А.А., Тихонов А.Н. Сборник задач по математической физике. М.: ГИТТЛ, 1956. 684 с.

8. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 600 с.

9. Mao Y., Li J., Li S., Chang S. et al. The mass transfer of sugar in sweet sorghum stalks for solid-state fermentation process // Fuel. 2015. № 144. P. 90–95.

10. Zhu Z., Mhemdi H., Zhang W., Ding L. et al. Rotating disk-assisted cross-flow ultrafiltration of sugar beet juice // Food and bioprocess technology. 2016. V. 9. № 3. P. 493–500.

11. Zhou H., Li P., Liu J., Chen Z. et al. Biomimetic polymeric semiconductor based hybrid nanosystems for artificial photosynthesis towards solar fuels generation via CO2 reduction // Nano Energy. 2016. № 25. P. 128–135.

12. Wang C., Jiang T., Zhao K., Deng A. et al. A novel electrochemiluminescent immunoassay for diclofenac using conductive polymer functionalized graphene oxide as labels and gold nanorods as signal enhancers // Talanta. 2019. № 193. P. 184–191.

13. Knight S., Plant H., McWilliams L., Murray D. et al. Enabling 1536-well high-throughput cell-based screening through the application of novel centrifugal plate washing // SLAS Discovery. 2017. V. 22 (6). P. 732-742. doi: 10.1177/2472555216683650