The influence of the shape of the distribution and size of seed crystals in the crystallization process of sucrose | Влияние формы распределения и размера кристаллов затравки на процесс кристаллизации сахарозы

English. Studied was the influence of distribution shape (DS) and the size of seed crystals (SC) on the sucrose crystallization process. The study was done by using a program representing the simulation mathematical model implementation of boiling sugar fillmasses (FM). Main 3 DS of SC sizes were studied: spiked (DS1), middle (DS2) and domes (DS3). The mean radius of SC in DS1-DS3 was 50 mcm ranging from 30-70, 25-75 and 15-85 mcm, respectively. As criteria of evaluating the efficiency of sucrose crystallization process the weight of crystals obtained for season and the boiling duration of FM were chosen. It is been found that when using SC with DS1-DS3 the seasonal weight of crystals and boiling duration of FM were 10500000, 12150000 and 12400000 kg and 267, 236 and 206 min, respectively, while the maximum crystal growth rate at every FM boiling stage was noted when using SC with DS3. Thus, with DS3 has a great advantage over DS1 and DS2. To solve the task of 1-crustallization FM boiling process optimization a parametrical model was developed having input process parameters varying within the frame of: crystal number – from 1*10E10 to 1000*10E10 pieces, the crystal radius – from 15 to 85 mcm, crystal surface area – from 30*10E3 to 60*10E3 m2. As output model parameters the weight of FM, crystal weight and crystallization time were determined. Processing the experimental data by the Protodiakonov method resulted in obtaining equations whose solution has shown that the desired number of crystals in DS1, DS2 and DS3 are 776,8*10E10, 804.8*10E10 and 83.6*10E10 pieces, the crystal radius is 30-70, 25-75 and 15-85 mcm, their surface area is 41450.,86; 43693.18 and 44384.82 m2, while the seasonal crystal weight is 30750000, 32400000 and 34370000 kg, the FM boiling time is 267, 236 and 206 min, respectively. It has been concluded that it is preferable to use SC with DS3.

Russian. Изучали влияние формы распределения (ФР) и размера кристаллов затравки (КЗ) на процесс кристаллизации сахарозы. Исследования проводили с использованием программы, представляющей собой реализацию имитационной математической модели процесса уваривания сахарных утфелей (УТ). Изучали 3 основные ФР размеров КЗ: пикообразную (ФР1), среднюю (ФР2) и куполообразную (ФР3). Средний радиус КЗ у ФР1-ФР3 составлял 50 мкм при диапазонах варьирования 30-70, 25-75 и 15-85 мкм соответственно. В качестве критериев оценки эффективности процесса кристаллизации сахарозы выбрали массу кристаллов, получаемых за сезон, и продолжительность уваривания УТ. Установили, что при использовании КЗ с ФР1-ФР3 масса кристаллов за сезон и продолжительность уваривания УТ составили 10500000, 12150000 и 12400000 кг и 267, 236 и 206 мин соответственно, при этом максимальная скорость роста кристаллов на всех этапах уваривания УТ отмечена при использовании КЗ с ФР3. Т.о., КЗ с ФР3 имели существенное преимущество перед ФР1 и ФР2. Для решения задачи по оптимизации процесса уваривания УТ 1-й кристаллизации разработали параметрическую модель, входные технологические параметры которой менялись в следующих приделах: число кристаллов – от 1*10Е10 до 1000*10Е10 штук, радиус кристаллов – от 15 до 85 мкм, площадь поверхности кристаллов – от 30*10Е3 до 60*10Е3 м2. В качестве выходных параметров модели определяли массу УТ, массу кристаллов и время кристаллизации. В результате обработки экспериментальных данных по методу Протодьяконова были получены уравнения, решение которых показало, что оптимальное число кристаллов в ФР1, ФР2 и ФР3 составляет 776,8*10Е10, 804,8*10Е10 и 836,3*10Е10 штук, радиус кристаллов – 30-70, 25-75 и 15-85 мкм, площадь их поверхности – 41450,86; 43693,18 и 44384,82 м2, при этом масса кристаллов, получаемых за сезон, составляет 30750000, 32400000 и 34370000 кг, а время уваривания УТ – 267, 236 и 206 мин соответственно. Сделан вывод о предпочтительности использования КЗ с ФР3.