Анотація до роботи:

Лопухіна О.О. Удосконалення процесу сатурації у виробництві цукру. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 - процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. – Харківський державний університет харчування та торгівлі Міністерства освіти і науки України, Харків, 2003.

Дисертацію присвячено теоретичному та експериментальному обґрунтуванню напрямків інтенсифікації процесу ІІ сатурації у виробництві цукру та удосконаленню і розробці відповідних реакторів-сатураторів.

Експериментально-теоретичними дослідженнями отримано: закономірності процесів абсорбції СО₂ суспензією сахароза – вапно; закономірності утворення та росту кристалів СаСО₃; закономірності адсорбції нецукристих на кристалах СаСО₃; встановлено зв’язок між параметрами вищеозначених процесів і якістю очистки соку після ІІ сатурації.

Промислові випробування модернізованого апарата підтвердили його працездатність і високу ефективність очищення соку в ньому: об’ємний коефіцієнт масовіддачи в порівнянні з результатами функціонування типових сатураторів збільшується на 30…40 %, продуктивність сатуратора - на 20…30 %, коефіцієнт використання СО₂ зростає на 15…20 %, доброякісність соку зростає на 7...8 %, вміст солей кальцію зменшується на 20…25 %, кольоровість соку зменшується в 2 рази. Інкрустація на внутрішній поверхні сатуратора й на контактних елементах за весь термін експлуатації не перевищила 1,5 мм, що у 5…10 разів менше, ніж у типових сатураторах. Економічний ефект від зменшення витрат цукру з мелясою для заводу потужністю 6000 т цукрового буряку у добу склав 100 000 грн.

1. Висвітлено інформацію про відомі реактори-сатуратори для впровадження процесу ІІ сатурації у виробництві цукру та особливості процесів, що відбуваються в них. Доведено важливість завдання розробки наукових основ для реконструкції діючих сатураторів, значного підвищення ступеню використання СО₂ і ефекту очищення соку після ІІ сатурації.

2. У результаті теоретичних і експериментальних досліджень уточнено фазовий стан компонентів у системі сахароза – Са(ОН)₂ – вода – СО₂ і показано, що система являє собою суспензію з рівномірно розподіленими по обсягу обмежено розчинними часточками Са(ОН)₂. Цей результат мав істотне значення для розробки математичної моделі сорбції СО₂.

3. Розроблено математичну модель сорбції СО₂ з урахуванням хімічної реакції між Са(ОН)₂ і СО₂. Знайдено рішення моделі з одержанням рівняння для розрахунку коефіцієнта (фактора) прискорення. Доведено адекватність моделі реальним умовам процесу. Встановлено, що основним перемінним параметром у рівнянні моделі є об’ємний коефіцієнт масопередачі від газу до рідини, що визначає ефективність усіх процесів, що протікають у колоні сатурації. Визначено доцільність проведення процесу сатурації при температурах 363К і вище.

4. Розроблено модель кристалізації СаСО₃ із пересичених розчинів сахарози. Встановлено, що мінімальне значення ентальпії відповідає максимальній імовірності появи зародку СаСО₃ і спостерігається в інтервалі температур 353...363К. Таким чином, цей результат ще раз підтвердив доцільність проведення сатурації при високих температурах.

5. Досліджено гідродинаміку і процеси масопереносу при проведенні ІІ сатурації у виробництві цукру, впливу конструкції реактора, фізико-хімічних властивостей рідини на газоутримання і об’ємний коефіцієнт масопереносу в рідині, а також здобуто кореляцію між газоутриманням і коефіцієнтом масопереносу незалежно від геометрії газорозподільчих приладів.

Дослідження виконано в прозорій моделі діаметром 1 м і в промислових сатураторах різного типу.

6. Отримані в роботі результати експериментальних досліджень дозволили обґрунтовано сформулювати конструктивні зміни в типових сатураторах, що дало можливість створити новий тип сатуратора для цукрового виробництва.

Промислові випробування нового апарата підтвердили його працездатність і високу ефективність очищення соку в ньому: об’ємний коефіцієнт масовіддачі в порівнянні з результатами функціонування типових сатураторів збільшується на 30…40 %, продуктивність сатуратора - на 20…30 %, коефіцієнт використання СО₂ зростає на 15…20 %, доброякісність соку зростає на 7...8 %, вміст солей кальцію зменшується на 20…25 %, кольоровість соку зменшується в 2 рази.

Інкрустація на внутрішній поверхні сатуратора й отворах на контактних елементах за весь термін експлуатації не перевищила 1,5 мм, що у 5…10 разів менше, ніж у типових сатураторах.

Економічний ефект від зменшення витрат цукру з мелясою для заводу потужністю 6000 т цукрового буряку у добу склав 100 000 грн.

Публікації автора:

1. Шапорев В.П., Лопухина О.А., Иванов Ю.А. Моделирование процесса роста кристаллов из раствора кристаллизанта, образуемых взаимодействием солевых растворов с газообразным СО₂ // Вестник ХГПУ. - 1998. – Вып. 25. – С. 97 – 103.

Вклад здобувача: розроблена модель утворення та зростання кристалів з розчинів кристалізанту; участь у виведенні рівнянь процесу, які описують процес зростання кристалів у різних режимах.

2. Шапорев В.П., Титов В.М., Лопухина О.А., Иванов Ю.А. Пути интенсификации процессов массопереноса в барботажных суспензионных колоннах (БСК) противоточного типа с перекрестноточными контактными элементами. Сообщение І // Вестник ХГПУ. - 1999. – Вып. 33. – С. 3 – 12.

Вклад здобувача: розробка і створення прозрачної моделі для дослідження процесів; участь в проведенні експериментальних досліджень; участь в обробці експериментальних досліджень; сформульовані основні висновки.

3. Шапорев В.П., Титов В.М., Лопухина О.А., Иванов Ю.А. Пути интенсификации процессов массопереноса в барботажных суспензионных колоннах (БСК) противоточного типа с перекрестноточными контактными элементами. Сообщение ІІ // Вестник ХГПУ. - 1999. – Вып. 33. – С. 13 – 19.

Вклад здобувача: розробка методики досліджень; проведення експериментальних досліджень; участь в обговоренні і аналізі здобутих результатів.

4. Лопухина О.А. Адсорбция несахаров на ІІ сатурации // Сб. науч. тр. КГПУ «Проблемы создания новых машин и технологий». – 2001. - № 1(2001) (10). - С. 553 – 555.

5. Лопухина О.А., Сиренко В.И. Абсорбция газа в суспензию, сопровождаемая химической реакцией с растворенным веществом из умеренно растворимых частиц (процесс ІІ сатурации) // Вестник НТУ «ХПИ». – 2002. – Вып. 2. – С. 92 – 98.

Вклад здобувача: розробка математичної моделі і здобуття рішення.

6. Лопухина О.А., Шапорев В.П. Сравнительный анализ типовых промышленных аппаратов для процесса сатурации в свеклосахарном производстве // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: НТУ «ХПІ». - 2002. - № 4. – С. 30 – 46.

Вклад здобувача: проведено аналіз літературних даних та експериментальні дослідження.

7. Лопухина О.А. Снижение потерь сахара в патоке и уменьшение количества отходов // Тези доп. студентів і аспірантів міської міжвузівської наук. студент. конф. «Прикладна екологія». – Харків: НТУ «ХПІ». – 2001. – С. 69 – 71.