Рeculiarities of the Process of Crystallization in Supersaturated Solution(On the Example of Sugar Production)

The substance condensation processes on the seed material in a supersaturated solution are widespread in the processing industries of agrarian and industrial complex. So, this process, regarded as the phenomenon of the sucrose crystallization in the vacuum apparatus, is a hub in the technological flow of receiving crystal sugar. At the same time, prepared initial seed product in the form of finely powdered sucrose varies in shape and size, concentration in solution, etc. However, the theoretical basis of the phenomenon of solid-phase condensation on particles of seed material, as crystallization centrуs, is not well developed to these factors. In the article, to validate a physical and mathematical model of the task, a spherical layer with a center in the ball modelling the sucrose particle is used as the volume of the solution surrounding the sucrose particle. In the analysis of the task come from the results of the problem of the heat transfer in the spherical layer associated with the theory of diffusive transfer of substance. The algorithm of quantitative research on the dependence of sucrose concentration on the parameters and the period of product processing is justified. A numerical experiment used as a means of quantitative analysis of the problem. This experiment revealed the adequacy of the results of theoretical analysis to the physical meaning of the actual process. Important theoretical and practical relationships have been obtained for estimating the mass of crystallized sucrose and the time of desugaring of the solution.

solution of sucrose, the process of mass transfer, diffusion, period, crystallization, supersaturation, microterry solution

1. Еделев Д.А., Тужилкин В.И., Коваленок В.А., Клемешов Д.А., Мойсеяк М.Б., Филинов М.А., Уразбаева К.А. Альтернативная технология кристаллизации сахарозы // Хранение и переработка сельхозсырья. 2016. № 1. С. 5-11.

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

3. Виноградова Ю.В., Гнездилова А.И. Влияние пересыщения, интенсивности перемешивания и температуры на кинетику массовой кристаллизации лактозы // Сборник трудов конференции Вологодской государственной молочно-хозяйственной академии им. Н.В. Верещагина. Вологда: Вологодская ГМХА, 2009. С. 18-24.

4. Гнездилова А.И., Шевчук В.Б. Кинетика массовой кристаллизации лактозы в пересыщенных водных растворах // Сборник трудов конференции Вологодской государственной молочно-хозяйственной академии им. Н.В. Верещагина. Вологда: Вологодская ГМХА, 2005. С. 43-46.

5. Громковский А.И., Последова Ю.И., Бражников Н.Н. Оптимальный режим уваривания утфеля I продукта // Сахар. 2008. № 8. С. 54-56.

6. Валовой Б.Н., Филатов С.Л., Петров С.М., Подгорнова Н.М., Тужилкин В.И. Комплексная оценка основных типов диффузионных установок свеклосахарного производства // Сахар. 2016. № 11. С. 24-31.

7. Лебедева Н.Н. Разработка эффективной технологии уваривания утфеля первой кристаллизации: дисс. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук: 05.18.05: утв. 25.12.2013. М., 2013. 199 с.

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

9. Тужилкин В.И., Клемешов Д.А., Доненко Г.А., Лукин Н.Д., Ешимбетова Б.Т. Математическая модель оперативного учета и контроля свеклосахарного производства // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2018. № 2-3(362-363). С. 117-121.

10. Михатова Г.Н., Каганов И.Н. Расчет продуктов сахарного производства. М.: Пищевая промышленность, 1973. 160 с.

11. Тужилкин В.И., Мойсеяк М.Б., Клемешов Д.А., Ковалёнок В.А. Моделирование альтернативной технологии полунепрерывной кристаллизации сахарозы // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2017. № 1(355). С. 42-48.

12. Тужилкин В.И., Ковалёнок В.А., Мойсеяк М.Б., Клемешов Д.А., Ачкасова Н.Ю., Уразбаева К.А. Моделирование уваривания утфелей с последовательной перетяжкой по ступеням кристаллизации в сравнении с традиционной технологией // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2015. № 5-6 (347-348). С. 52-58.

13. Тужилкин В.И., Балыхин М.Г., Лукин Н.Д., Ковалёнок В.А. Новые технологии кристаллизации сахарозы // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 12. С. 82-85.

14. Тужилкин В.И., Коваленок В.А., Петров С.М., Штерман В.С., Клемешов Д.А., Мойсеяк М.Б., Гаврилов А.М. Обоснование новых технологий изобарической и политермической кристаллизации сахарозы // Инновационные решения при производстве продуктов питания из растительного сырья: материалы Международной научно-практической конференции. Воронеж: Научная книга, 2014. С. 48-55.

15. Семенов Е.В., Славянский А.А., Сергеева Е.А., Щитова Т.А. Особенности диффузионного процесса кристаллизации сахарозы // Сахар. 2013. № 3. С. 46-50.

16. Петров С.М., Филатов С.Л., Подгорнова Н.М., Тужилкин В.И. Повышение качества белого сахара при уваривании утфеля в горизонтальных вакуум-аппаратах непрерывного действия // Сахар. 2018. № 6. С. 38-43.

17. Петров С.М., Подгорнова Н.М., Тужилкин В.И., Филатов С.Л. Повышение качества свекловичного сахара до экспортного уровня // Сахар. 2017. № 5. С. 30-33.

18. Полянский К.К., Шестов А.Г. Кристаллизация лактозы: физико-химические основы. Воронеж: ВГУ, 1995. 184 с.

19. Петров С.М., Подгорнова Н.М., Тужилкин В.И., Филатов С.Л. Преимущества непрерывного уваривания утфеля // Сахар. 2017. № 4. С. 30-37.

20. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. М.: Колос, 1999. 496 с.

21. Семенов Е.В., Славянский А.А., Ильина В.В. К расчету периода кристаллизации сахарозы в вакуум-аппарате // Хранение и переработка сельхозсырья. 2004. № 12. С. 23-25.

22. Силин П.М. Технология сахара. М.: Пищевая промышленность, 1967. 626 с.

23. Тужилкин В.И., Прокофьев Е.Н., Ковалёнок В.А. Технологические и экономические аспекты кристаллизации сахара // Пищевая промышленность. 2014. № 4. С. 66-69.

24. Фольмер М. Кинетика образования новой фазы. М.: Наука, 1986. 208 с.

25. Brown D.J., Boysan F. Crystal growth measurement and modeling of fluid flow in a crystallizer // Zuckerind. 1992. Vol. 117. No. 1. P. 35-39.

26. Cecilia P.B., Librado G.R., Mayade G.O. Estudio de un agentetensoactivocubano y suefectosobre la velocidad de cristalización de la sacarose // Cent. Rev. Min. educ. super Rep. Cuba. 1984. Vol. 11. No. 1. Р. 121-132.

27. Grimsey I.M., Herrington T.M. The formation of inclusions in sucrose crystals // Int. Sugar J. 1994. Vol. 96. No. 1152. P. 504-514.

28. Lin L., Siguan G., Bing L. Study on the hydrodynamic problems in the crystal growth from solution // J.S. China Univ. Technol. natur. Sci. 1996. Vol. 24. No. 6. P. 25-29.

29. Mantovani G. Growth and morphology of sucrose crystal // Int. Sugar J. 1991. Vol. 93. No. 1106. P. 23-32.

30. Pautrat C., Senotelle J., Matholouthi M. Effect of some polusaccharidicnon-sugar on the rate of sucrose crystal growth // Int. Sugar J. 1996. No. 1171. P. 377-384.

31. Pautrat C., Senotelle J., Matholoiithi M. Growth crystal sucrose at affect impurites // Int. SugarJ. 1996. No. 137. P. 101-109.