vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2021-4-31-36vguit-2871Research ArticleПроцессы и аппараты пищевых производствProcesses and equipment for food industryРазработка математической регрессионной модели процесса прессования свекловичного жома на прессе глубокого отжимаDevelopment of a mathematical regression model of the beet pulp pressing process carried out on a deep press extruderЗобоваС. Н.ZobovaS. N.

директор, ОАО «Боринский сахарный завод», Липецкая обл., 398510, Россия

director, JSC Borinsky sugar plant, Lipetsk region, 398510, Russia

zobova-svetlana2017@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6505-4136ФроловаЛ. Н.FrolovaL. N.

д.т.н., профессор, кафедра машин и аппаратов пищевых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, machines and apparatus for food production department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

fln-84@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6505-4136АлексеевГ. В.AlexeevG. V.

д.т.н., профессор, кафедра технологии процессов и аппаратов пищевых производств, Кронверский пр., 49, Санкт-Петербург, 197101, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, technology of processes and apparatus for food production department, Kronversky pr. 49, St. Petersburg, 197101, Russia

gva2003@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2678-2613БирченкоА. А.BirchenkoA. A.

аспирант, факультет биотехнологии, Кронверский пр., 49, Санкт-Петербург, 197101, Россия

graduate student, faculty of biotechnology, Kronversky pr. 49, St. Petersburg, 197101, Russia

topgir97@mail.ruБогомоловИ. C.BogomolovI. S.

к.т.н., доцент, кафедра технологии жиров, процессов и аппаратов химических производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, fat technology, processes and devices of chemical and food industries department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

igor-bog@ya.ruОАО «Боринский сахарный завод»РоссияJSC Borinsky sugar plantRussian FederationВоронежский государственный университет инженерных технологийRussian FederationVoronezh State University of Engineering TechnologiesRussian FederationНациональный исследовательский университет ИТМОRussian FederationNational Research University ITMORussian Federation2021240520258343136Copyright © Зобова С.Н., Фролова Л.Н., Алексеев Г.В., Бирченко А.А., Богомолов И.C., 20222022Зобова С.Н., Фролова Л.Н., Алексеев Г.В., Бирченко А.А., Богомолов И.C.Zobova S.N., Frolova L.N., Alexeev G.V., Birchenko A.A., Bogomolov I.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/2871

Статья посвящена разработке математической регрессионной модели процесса прессования свекловичного жома на прессе глубокого отжима. В качестве исходных параметров были приняты следующие параметры прессования свекловичного жома: влажность начальная (перед прессом) и конечная (после пресса) влажность; содержание сахара в жоме перед и после прессования; содержание сахара в жоме; длина свекловичной стружки перед и после прессованием; общая биологическая обсемененность свекловичного жома; кислотность жома перед и после прессованием; кислотность гранулированного жома. Для реализации предлагаемой методики используется модуль Fuzzy Logic Toolbox, входящий в пакет MatLab, а для представления результатов моделирования в графическом виде, используют модуль Surfase Viewer. Такие исследования предварительно проводились с помощью пакета прикладных программ CurveExpert 1.3 Полученные уравнения адекватно описывают изменение содержания сахара в жоме и его кормовой ценности в зависимости от кислотности и влажности жома, а также от длины свекловичной стружки. Выявлена значимость влияния каждого из основных технологических параметров (кислотность и влажность свекловичного жома, длина свекловичной стружки) на величину содержания сахара в жоме и его кормовую ценность. Полученные квадратичные зависимости, имеющие достаточно высокие коэффициенты R2 адекватно описывают реализуемый процесс отжима свекловичного жома в прессе глубокого отжима с оценкой влияния изменяемых параметров на содержание остаточного сахара и кормовых единиц в свекловичном жоме. Полученные данные позволяют объективно оценивать работу пресса глубокого отжима и обосновать кинематический режим вращения шнеков, позволяющий минимизировать себестоимость готовой продукции.

The article is devoted to the development of a mathematical regression model of the beet pulp  pressing process carried out on on a deep press extruder. The following parameters of beet pulp pressing were taken as initial ones: initial moisture content (before the extruder) and final moisture content (after the extruder); sugar content in the pulp before and after pressing; sugar content in the pulp; beet chips length before and after pressing; total biological contamination of sugar beet pulp; pulp acidity before and after pressing; acidity of the granulated pulp. The Fuzzy Logic Toolbox module included in the MatLab package is used to implement the proposed technique. The Surfase Viewer module is used to present the simulation results in a graphical form. Such studies were previously carried out with the CurveExpert 1.3 application package. The resulting equations adequately describe the change in the sugar content in the pulp and its nutritional value depending on the pulp acidity and moisture content, as well as the length of the sugar beet chips. The significance of the influence of each of the main technological parameters (acidity and moisture content of the beet pulp, the length of the beet chips) on the amount of sugar in the pulp and its nutritional value was determined in the work. The resulting quadratic dependences having sufficiently high coefficients R2, adequately describe the process of beet pulp pressing in a deep press extruder with an assessment of the influence of variable parameters on the content of residual sugar and feed units in beet pulp. The data obtained make it possible to objectively evaluate the work of a deep-pressing exstruder and justify the kinematic mode of the screws rotation, which allows minimizing the cost of finished products.

математическая модельсвекловичный жомпрессованиепараметрыизменениекачествоmathematical modelbeet pulppressingparameterschangequality

 

 

ReferencesАлексеев Г.В., Вороненко Б.А., Лукин Н.И. Математические методы в пищевой инженерии. Санкт-Петербург, ЛАНЬ, 2012, 176 с.Alekseev G.V., Voronenko B.A., Lukin N.I. Mathematical methods in food engineering. St. Petersburg, LAN, 2012, 176 p. (in Russian).Алексеев Г.В., Вороненко Б.А., Гончаров М.В., Холявин И.И. Численные методы при моделировании технологических машин и оборудования. Санкт-Петербург, ГИОРД, 2014, 200 с.Alexeev G.V., Voronenko B.A., Goncharov M.V., Kholyavin I.I. Numerical methods in modeling technological machines and equipment. St. Petersburg, GIORD, 2014. 200 p. (in Russian).Мхитарян Г.А., Леснов А.П., Ткаченко В.М. Современные технологии переработки свекловичного жома // Сахарная свекла. 2009. №. 2. С. 33–35.Mkhitaryan G.A., Lesnov A.P., Tkachenko V.M. Modern technologies of beet pulp processing. Sugar Beet. 2009. no. 2. pp. 33-35. (in Russian).Круглик С.В. Об опыте контроля отдельных показателей при отжиме и сушке жома // Сахар. 2019. № 12. С. 21–23.Kruglik S.V. On the experience of controlling individual indicators during squeezing and drying of pulp. Sugar. 2019. no. 12. pp. 21-23. (in Russian).Булавин С.А., Колесников А.С. Безотходная энергосберегающая технология сушки и переработки свекловичного жома // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2014. №. 4. С. 3.Bulavin S.A., Kolesnikov A.S. Wasteless energy-saving technology of drying and processing of beet pulp. Innovations in the agroindustrial complex: problems and prospects. 2014. no. 4. pp. 3. (in Russian).Спичак В.В., Вратский А.М. Современные направления использования и утилизации свекловичного жома // Сахар. 2011. №. 9. С. 60–64.Spichak V.V., Vratsky A.M. Modern directions of use and utilization of beet pulp. Sugar. 2011. no. 9. pp. 60-64. (in Russian).Яковчик Н.С., Карабань О.А. Свекловичный жом: вкусно и питательно. 2019.Yakovchik N.S., Karaban O.A. Beet pulp: tasty and nutritious. 2019. (in Russian).Habeeb A.A.M., Gad A.E., El-Tarabany A.A., Mustafa M.M. et al. Using of sugar beet pulp by-product in farm animals feeding // Int. J. Sci. Res. Sci. Technol. 2017. V. 3. P. 107–120.Habeeb A.A.M. et al. Using of sugar beet pulp by-product in farm animal feeding. Int. J. Sci. Res. Sci. Technol. 2017. vol. 3. pp. 107-120.Гурин А.Г., Басов Ю.В., Гнеушева В.В. Жом как ценнейший продукт сахарного производства // Russian agricultural science review. 2015. Т. 5. №. 5–1. С. 251–255.Gurin A.G., Basov Yu.V., Gneusheva V.V. Zhom as the most valuable product of sugar production. Russian agricultural science review. 2015. vol. 5. no. 5-1. pp. 251-255. (in Russian).Li M., Wang L.J., Li D., Cheng Y.L. et al. Preparation and characterization of cellulose nanofibers from de-pectinated sugar beet pulp // Carbohydrate Polymers. 2014. V. 102. P. 136–143. doi: 10.1016/j.carbpol.2013.11.021Li M., Wang L.J., Li D., Cheng Y.L. et al. Preparation and characterization of cellulose nanofibers from de-pectinated sugar beet pulp. Carbohydrate Polymers. 2014. vol. 102. pp. 136–143. doi: 10.1016/j.carbpol.2013.11.021Харина М.В., Васильева Л.М., Емельянов В.М. Особенности структуры и состава свекловичного жома и перспективы его переработки // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. №. 24.Kharina MV, Vasilyeva LM, Emelyanov VM Features of the structure and composition of beet pulp and prospects for its processing. Bulletin of Kazan Technological University. 2014. vol. 17. no. 24. (in Russian).Mudoga H.L., Yucel H., Kincal N.S. Decolorization of sugar syrups using commercial and sugar beet pulp based activated carbons // Bioresource technology. 2008. V. 99. №. 9. P. 3528–3533. doi: 10.1016/j.biortech.2007.07.058Mudoga H.L., Yucel H., Kincal N.S. Decolorization of sugar syrups using commercial and sugar beet pulp based activated carbons. Bioresource technology. 2008. vol. 99. no. 9. pp. 3528–3533. doi: 10.1016/j.biortech.2007.07.058Malekbala M.R., Hosseini S., Yazdi S.K., Soltani S.M. et al. The study of the potential capability of sugar beet pulp on the removal efficiency of two cationic dyes // Chemical Engineering Research and Design. 2012. V. 90. №. 5. P. 704–712. doi: 10.1016/j.cherd.2011.09.010Malekbala M.R., Hosseini S., Yazdi S.K., Soltani S.M. et al. The study of the potential capability of sugar beet pulp on the removal efficiency of two cationic dyes. Chemical Engineering Research and Design. 2012. vol. 90. no. 5. pp. 704–712. doi: 10.1016/j.cherd.2011.09.010АгроXXI. Агропромышленный комплекс. URL: https://www.agroxxi.ru/stati/rynok-saharnoi-svekly-v-rosi.htmlAgroXXI. Available at: https://www.agroxxi.ru/stati/rynok-saharnoi-svekly-v-rosi.htmlTehTab. URL: http://tehtab.ru/ guide/ guidephysics/guidephysicsheatandtemperature/comnustionenergy/fuelshighercaloricvalues/TehTab. Available at: http://tehtab.ru/ guide/guidephysics/guidephysicsheatandtemperature/comnustionenergy/fuelshighercaloricvalues/Akram M., Tan C.K., Garwood D.R., Fisher M. et al. Co-firing of pressed sugar beet pulp with coal in a laboratory-scale fluidized bed combustor // Applied energy. 2015. P. 1–8. doi: 10.1016/j.apenergy.2014.11.008Akram M., Tan C.K., Garwood D.R., Fisher M. et al. Co-firing of pressed sugar beet pulp with coal in a laboratory-scale fluidized bed combustor. Applied energy. 2015. pp. 1–8. doi: 10.1016/j.apenergy.2014.11.008Редченко М.А., Авроров В. А. О прессовании свежего свекловичного жома // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. Т 8. № 2 (46). 2019. С. 170-173.Redchenko M.A., Avrorov V.A. On the pressing of fresh sugar beet pulp. XXI century: results of the past and problems of the present plus. 2019. vol. 8. no. 2 (46). pp. 170-173. (in Russian).Филипова, Л.В. Использование отходов свеклосахарного производства в кормлении сельскохозяйственных животных // Агро–Информ. 2016. №12 (218). С.29-30.Filipova L.V. The use of sugar beet waste in the feeding of farm animals. Agro-Inform. 2016. no. 12 (218). pp. 29-30. (in Russian).Риянова Э.Э., Кострюкова Н.В. Физико-химический анализ свекловичного жома // SCI-ARTICLE.RU. 2017. URL: http://sci-article.ru/stat.php?i=1488193767Riyanova E.E., Kostryukova N.V. Physico-chemical analysis of beet pulp. SCI-ARTICLE.RU. 2017. Available at: http://sci-article.ru/stat.php?i=1488193767 (in Russian).Польдяева М.А. Об использовании вторичных ресурсов свеклосахарного производства // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. Пенза: ПензГТУ, 2016. № 1(29). С. 92-94.Poldyaeva, M.A. On the use of secondary resources of sugar beet production. XXI century: results of the past and problems of the present plus. Penza, Penza State Technical University, 2016. no. 1(29). pp. 92-94. (in Russian).

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