Анотація до роботи:

Гусарук Т.С. Технологічна оптимізація якості вапняного молока для підвищення ефекту очищення дифузійного соку. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.05 – Технологія цукристих речовин та продуктів бродіння. – Національний університет харчових технологій, Київ, 2008.

Дисертація присвячена дослідженню впливу питомої поверхні гідроксиду кальцію вапняного молока на його фізико-хімічні властивості, процес очищення дифузійного соку та якість очищених соків. Показано вплив вихідної кристалічної структури вапняків на питому поверхню вапна та гідроксиду кальцію водно-вапняної суспензії. В дисертації представлено результати теоретичних та експериментальних досліджень причин погіршення реологічних властивостей вапняного молока, виявлено взаємозалежність цього явища з погіршенням седиментаційно-фільтраційних властивостей соків І сатурації та встановлено позитивний вплив підвищеної дисперсності твердої фази Са(ОН)₂ вапняного молока на якість очищених соків.

Науково обґрунтовано застосування водно-вапняної суспензії з питомою поверхнею її твердої фази у діапазоні 4,1…4,43 м²/г, що дозволяє підвищити ефективність процесів очищення дифузійного соку, уникнути ускладнень на станціях приготування вапняного молока та фільтрації, покращити якісні показники очищеного соку.

Експериментально встановлено температурні умови випалу вапняків за різної вихідної кристалічної структури з метою одержання вапна із раціональним діапазоном питомої поверхні його твердої фази.

Доведено ефективність використання активованої фізичними методами, водно-вапняної суспензії для інтенсифікації процесів вапнування та карбонізації соків бурякоцукрового виробництва.

1. Обстеження зразків вапняків, які найбільш часто вживані в цукровій галузі, показало, що всі вони мають полідисперсну кристалічну структуру зерен карбонату кальцію, але більшість із них відноситься до середньо- та дрібнозернистих порід із розміром кристалів СаСО₃ від 1 до 150 мкм.

2. Експериментально встановлено, що розміри кристалів вапна, яке одержано із технічних вапняків за умов загальноприйнятого в нашій галузі м'якого випалу (Т=1000…1150 С), коливається в межах 0,3…70 мкм і залежить від вихідної кристалічної структури вапняку: із крупнокристалічного вапняку отримують вапно із крупним кристалом, дрібнокристалічний вапняк дає високодисперсне вапно.

3. Підтверджено, що за одних і тих же умов гасіння вапна дисперсність його впливає на питому поверхню водно-вапняної суспензії. Вперше встановлено, що технічне вапно із вапняків, які використовують в цукровому виробництві, дає вапняне молоко, питома поверхня твердої фази якого знаходиться в межах 3,5…5,8 м²/г, що обумовлено розмірами кристалів Са(ОН)₂ – 0,02…10 мкм.

4. Вивчення кінетики переходу гідроксиду кальцію із технічних видів вапняного молока у водний, цукровий розчин та дифузійний сік в залежності від питомої поверхні твердої фази засвідчило, що наявності високорозвиненої питомої поверхні (5,8 м²/г) недостатньо для досягнення рівноважної концентрації Са(ОН)₂ у розчині за час вапнування. Встановлено, що кількість Са(ОН)₂, яка під час вапнування дифузійного соку переходить у розчин, складає 14…22 % СаО маси нецукрів, що свідчить про необхідність в умовах виробництва застосування активації вапняного молока.

5. Підтверджено, що основним чинником збільшення швидкості переходу у розчин Са(ОН)₂ є його питома поверхня. Встановлено, що процес переходу Са(ОН)₂ значно прискорюється наявністю в розчині цукру, а також, що процес вапнування супроводжується "вилуговуванням" кристалів та кристалітів Са(ОН)₂, в результаті чого водно-вапняна суспензія потрапляє на стадію карбонізації із питомою поверхнею в 4 – 6 разів нижчою за вихідну.

6. Встановлено, що причиною погіршення реологічних властивостей водно-вапняної суспензії (підвищення в'язкості, зниження текучості) є підвищення дисперсності твердої фази Са(ОН)₂, яку отримують в разі гасіння високодисперсного вапна, що одержане випалом дрібнозернистих вапняків в м'якому режимі.

7. Запропоновано у виробництві контролювати значення реологічних властивостей водно-вапняної суспензії за швидкістю розшарування її та за загальною питомою електропровідністю. Визначено, що водно-вапняна суспензія із оптимальними реологічними властивостями розшаровується не повільніше 3 мм/хв, утворюючи за 25 хв осад об'ємом не більше 70 % всього об'єму суспензії, чому відповідає загальна питома електропровідність, що лежить в межах 0,35…0,55 Sм^-1.

8. Експериментально доведено, що дисперсність твердої фази Са(ОН)₂ вапняного молока впливає на процес періодичної карбонізації. Із збільшенням питомої поверхні Са(ОН)₂ майже вдвічі тривалість процесу карбонізації дефекованого соку зменшується в середньому в 1,9 рази, що сприяє отриманню карбонату кальцію з більш високою дисперсністю.

9. Теоретично обґрунтовано та експериментально доведено, що за використання водно-вапняної суспензії із підвищеною дисперсністю твердої фази Са(ОН)₂ значно підвищується якість очищених соків, проте погіршуються їх седиментаційно-фільтраційні властивості.

10. Визначено межі оптимальної питомої поверхні гідроксиду кальцію – 4,1…4,43 м²/г, за яких вапняне молоко буде мати прийнятні реологічні властивості, очищення ним дифузійного соку сприятиме високому ефекту очищення за хороших седиментаційно-фільтраційних показників соків І карбонізації.

11. Виявлено, що механізм встановлення попередніми дослідниками впливу температури випалу та температури води, яка подається на гасіння, на якість очищених соків, полягає в різній дисперсності як вапна, так і гідроксиду кальцію вапняного молока.

12. Встановлено, що для отримання вапняного молока з задовільними технологічними властивостями температуру випалу потрібно корегувати за вихідною кристалічною структурою вапняків – дрібнозернисті вапняки випалювати за температур, які не нижчі 1150…1250 С, крупнокристалічні – за температур 1000…1150 С. Дані рекомендації включені в нову "Інструкцію по веденню технологічного процесу цукрового виробництва".

13. Економічний ефект від впровадження у виробництво корегування температури випалу за вихідною кристалічною структурою вапняків для цукрового заводу потужністю 3000 т переробки буряків на добу за тривалості виробництва 30 діб складе 217 тис. грн.

14. Проведено промислові випробування способу очищення дифузійного соку вапняним молоком, яке активоване електрогідравлічним обробленням, на ВАТ «Шепетівський цукровий комбінат». Економічний ефект в разі впровадження способу складе 910,2 тис. грн.

15. Розроблено експрес-метод визначення активності вапна у вапняному молоці, на основі чого створено методику аналітичного визначення густини водно-вапняної суспензії, яка пройшла промислові випробування на ВАТ «Саливонківський цукровий завод», ТОВ «Козова-цукор», ТОВ «Оберіг» (Жашківський цукровий завод).

16. Створено лабораторний пристрій для проведення процесу періодичної карбонізації в автоматичному режимі за ізотермічних умов з контролем процесу по рН.

Публікації автора:

1. Експрес-метод визначення активності вапняного молока / Л.М. Вєрченко, Л.М. Хомічак, О.І. Джоган, Т.С. Гусарук. – Цукор України. – 2004. – № 3-4. – С. 27- 29.

Особистий внесок: приймала участь у проведенні досліджень та обробці експериментальних даних.

2. До питання активації вапняного молока електроіскровими розрядами / Л.М. Вєрченко, Л.М. Хомічак, В.П. Василів, А.І. Маринін, А.І. Варфоломеєв, Т.С. Гусарук. – Наукові праці НУХТ. – 2004. – № 15. – С. 1.

Особистий внесок: приймала участь у проведенні досліджень та обробці отриманих експериментальних даних.

3. Вплив кристалічної структури вапняку на дисперсність вапняного молока / Л.М. Вєрченко, Л.М. Хомічак, Т.С. Гусарук, Ю.В. Слива, А.І. Маринін, Н.Н. Цихоцька. – Цукор України. – 2005. – № 1-2. – С. 31-34.

Особистий внесок: організувала та провела експериментальні дослідження, аналіз отриманих результатів та підготувала матеріал до публікації.

4. Гусарук Т.С., Вєрченко Л.М. Технологічну якість вапняного молока потрібно підвищувати / Цукор України. – 2005. – № 5. – С. 26-28.

Особистий внесок: приймала участь у проведенні досліджень, обробці експериментальних даних і оформленні статті.

5. Гусарук Т.С., Вєрченко Л.М., Хомічак Л.М. Аналітичний метод визначення густини вапняного молока в цукровому виробництві / Цукор України. – 2006. – № 3. – С. 28-30.

Особистий внесок: приймала участь у проведенні досліджень, обробці експериментальних даних і оформленні статті.

6. Гусарук Т.С., Вєрченко Л.М., Хомічак Л.М. Оптимальний режим випалу вапняку – запорука економії енергоресурсів / Цукор України. – № 5. – 2006. – С. 20-21.

Особистий внесок: приймала участь у проведенні досліджень, обробці експериментальних даних та підготувала матеріал до публікації.

7. Вплив дисперсності гідроксиду кальцію вапняного молока на його реологічні властивості / Т.С. Гусарук, Л.М. Вєрченко, Л.М. Хомічак, В.О. Мірошник. - Цукор України. – 2007. – № 1. – С. 24-27.

Особистий внесок: приймала участь у плануванні та проведенні експериментальних досліджень, проаналізувала їх результати та оформила статтю.

8. Вплив питомої поверхні твердої фази гідроксиду кальцію вапняного молока на швидкість переходу його у розчин / Т.С. Гусарук, Л.М. Вєрченко, Л.М. Хомічак, В.В. Манк. – Цукор України. – 2007. – № 2. – С. 28-30.

Особистий внесок: приймала участь у проведенні досліджень, обробці експериментальних даних та підготувала матеріал до публікації.

9. Пат. 2993 U України, МПК⁷ С13D3/02. Спосіб очищення дифузійного соку / А.І. Українець, Л.М. Хомічак, Л.М. Вєрченко, В.П. Василів, Ю.В. Слива, А.І. Маринін, Т.С. Гусарук. – 2004032061; Заявл. 19.03.2004; Опубл. 15.09.2004., Бюл. № 9.

Особистий внесок: провела патентний пошук, приймала участь у експериментальних дослідженнях, узагальненні їх результатів, підготовці матеріалів та написанні заявки на патент України.

10. Пат. 13196 U України, МПК⁷ С04В 2/04. Спосіб ацидиметричного визначення густини вапняного молока / Л.М. Вєрченко, Л.М. Хомічак, Т.С. Гусарук, В.П. Василів. – u 200509433; Заявл. 07.10.2005; Опубл. 15.03.2006., Бюл. № 3.

Особистий внесок: провела патентний пошук, приймала участь у експериментальних дослідженнях, узагальненні їх результатів, підготовці матеріалів та написанні заявки на патент України.

11. Пат. 18761 U України, МПК⁷ В01L 5/00. Лабораторний пристрій для проведення процесу карбонізації / Т.С. Гусарук, Л.М. Вєрченко, Л.М. Хомічак – u 200606058; Заявл. 01.06.2006; Опубл. 15.11.2006., Бюл. № 11.

Особистий внесок: провела патентний пошук, приймала участь у експериментальних дослідженнях, узагальненні їх результатів, підготовці матеріалів та написанні заявки на патент України.

12. Пат. 17995 U України, МПК⁷ С04В 2/00. Спосіб встановлення оптимального режиму випалу вапняку / Т.С. Гусарук, Л.М. Вєрченко, Л.М. Хомічак – u 20060454; Заявл. 04.05.2006; Опубл. 16.10.2006. Бюл. № 10.

Особистий внесок: провела патентний пошук, приймала участь у експериментальних дослідженнях, узагальненні їх результатів, підготовці матеріалів та написанні заявки на патент України.

13. Гусарук Т.С., Вєрченко Л.М. Вплив кристалічної структури вапняку на технологічні властивості вапняного молока / Тези доповідей 71-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів студентів. – К.: НУХТ, 2005. – Ч. 2. – С. 7.

Особистий внесок: провела дослідження, приймала участь в обробці експериментальних даних та написанні тез доповіді.

14. Гусарук Т.С., Вєрченко Л.М. Вплив технологічних властивостей вапняного молока на процес очищення дифузійного соку та якість очищених соків / ІХ міжнародна науково-технічна конференція «Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості сьогодення і перспективи». – К.: НУХТ, 2005. – Ч. 2. – С. 18.

Особистий внесок: приймала участь у плануванні та проведенні експериментальних досліджень, проаналізувала їх результати та оформила тези доповіді.

15. Гусарук Т.С., Вєрченко Л.М., Хомічак Л.М. Аналітичний метод визначення густини вапняного молока в цукровому виробництві / Матеріали науково-технічної конференції цукровиків України. – К.: Цукор України. – 2006. – С. 196-201.

Особистий внесок: провела дослідження, приймала участь в обробці експериментальних даних та написанні тез доповіді.

16. Гусарук Т.С., Вєрченко Л.М. Вплив вихідної кристалічної структури вапняку на питому поверхню вапна, вапняного молока та карбонату кальцію / Тези доповідей 72-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів. – К.: НУХТ, 2006 – Ч. 2. – С. 6.

Особистий внесок: приймала участь у плануванні та проведенні експериментальних досліджень, проаналізувала їх результати та оформила тези доповіді.

17. Гусарук Т.С., Вєрченко Л.М., Хомічак Л.М. Вимоги цукрового виробництва до технологічних властивостей вапняного молока / Матеріали науково-технічної конференції цукровиків України. – К.: Цукор України. – 2007. – С. 183- 187.

Особистий внесок: приймала участь у плануванні та проведенні експериментальних досліджень, проаналізувала їх результати та оформила тези доповіді.

18. Гусарук Т.С., Вєрченко Л.М. Вплив питомої поверхні гідроксиду кальцію водно-вапняної суспензії на його реологічні властивості / Тези доповідей 73-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів. – К.: НУХТ, 2007. – Ч. 2. – С. 141-142.

Особистий внесок: приймала участь у плануванні та проведенні експериментальних досліджень, проаналізувала їх результати та оформила тези доповіді.