Обоснование энергетической эффективности технологии термохимической подготовки свекловичной стружки к экстрагированию сахарозы с помощью эксергетических методов анализа

Статистические исследования последних пяти лет свидетельствуют об устойчивом росте потребления высокоуглеводных продуктов питания, важное место среди которых занимает белый сахар. Данный продукт составляет значительную часть рациона питания современного человека, ввиду своих высоких вкусовых качеств и возможности быстрого насыщения организма энергией.

Сахарное производство является важной частью пищевого промышленного аграрного комплекса России, продукция которого пользуется высоким потребительским спросом, как среди населения страны, так и среди различных отраслей пищевой промышленности. Значительные объемы перерабатываемой сахарной свеклы, множественное количество технологических операций и энергетическая емкость данного пищевого производства требуют своевременного внедрения прогрессивных технологий, позволяющих сохранить энергетическую и ресурсную эффективность, в условиях роста цен на энергоносители.

В технологическом потоке свеклосахарного производства, значительное количество тепловой и электрической энергии сосредоточено на участке экстрагирования сахарозы из свеклы, необходимой для поддержания оптимальных параметров диффузионного процесса. Значительное количество действующих предприятий сахарной отрасли России осуществляет экстрагирование сахарозы с помощью традиционных технологических решений в аппаратах наклонного типа. Традиционные технологические приемы не позволяют обеспечить нормативную величину ее извлечения и нуждаются в технологическом совершенствовании.

Разработано технологическое решение по совершенствованию традиционной технологии диффузионного извлечения сахарозы из свеклы с помощью термохимической обработки свекловичной стружки перед ее поступлением в диффузионный аппарат осуществлен эксергетический анализ предлагаемой разработки. Расчетным путем подтверждены результаты экспериментальных исследований по эффективности применения термохимической обработки свекловичной стружки показана целесообразность использования эксергетического расчета для оценки термодинамического состояния тепло-технологических процессов свеклосахарного производства.

1. Василенко, В. Н. (2018). Эксергетический анализ технологии осциллирующей сушки семян масличных культур. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 1, 81-84.

2. Валовой, Б. Н., Тужилкин, В. И., & Петров, С. М. (2016). Комплексная оценка основных типов диффузионных установок свеклосахарного производства. Сахар, 11, 34-38.

3. Верхола, Л. А. (2018). Проектирование теплотехнологического комплекса с оптимизацией отбора диффузионного сока. Сахар, 4, 36-39.

4. Игнатьев, Б. Ю. (2018). Возможности снижения рисков микробиологического заражения при поставках свекловичного жома с применением органических кислот. Сахар, 2, 35-38.

5. Колесников, В. А. (2009). Экономия топливно-энергетических ресурсов на сахарных заводах Краснодарского края. Сахар, 9, 48-53.

6. Кульнева, Н. Г., Журавлёв, А. А., & Журавлев, М. В. (2019). Моделирование процесса диффузионного извлечения сахарозы с применением термической обработки свекловичной стружки. Сахар, 2, 43-47.

7. Кульнева, Н. Г., Журавлёв, М. В., & Беляева, Л. И. (2015). Повышение качества питательной воды как способ интенсификации экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 11, 337-341.

8. Кульнева, Н. Г., & Журавлёв, М. В. (2016). Эффективность тепловой обработки свекловичной стружки перед экстрагированием сахарозы на Бала-шовском сахарном комбинате. Сахар, 3, 44-46.

9. Кульнева, Н. Г., Губин, А. С., & Бираро, Г. Э. (2018). Разработка и обоснование способа получения сахара с биологически активными добавками. Сахар, 5, 46-48.

10. Кульнева, Н. Г., Журавлёв, М. В., & Шматова, А. И. (2015). Усовершенствованная технология подготовки питающей воды для диффузионного процесса как способ интенсификации экстрагирования сахарозы из свеклы. Современные концепции научных исследований, 5, 123-125.

11. Кухар, В. Н., Саповский, В. Д., Табурчак, В. Г., Глушко, С. А. (2015). Оптимизация работы диффузионной установки колонного типа методом усовершенствования конструкции ошпаривателя. Сахар, 4, 40-45.

12. Мойсеяк, М. Б. (2017). Технология производства высокосахаристого продукта, отвечающего требованиям здорового питания. Сахар, 9, 47-49.

13. Радченко, Р. В., & Тюльпа, В. В. (2017). Преимущества эксергетического метода термодинамического анализа накопителей энергии. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт, 8, 20-27. Сажин, Б. С., Булеков, А. П., & Устинова, М. А. (2011). Эксергетическая оценка эффективности установок с активными гидродинамическими режимами. Успехи в химии и химической технологии, 3, 108-110.

14. Шевцов, А. А., & Дранников, А. В. (2016). Эксерге-тический анализ технологии комплексной переработки протеинсодержащих зеленых растений. Вестник Воронежского государственного аграрного университета, 4, 147-154.

15. Филоненко, В. Н. (2018). Эксплуатация подогревателей сахарного завода в аспекте энергетического менеджмента. Сахар, 3, 31-33.

16. Фролова, Н. А. (2018). Классификация сахаристых кондитерских изделий с учётом региональных особенностей. Сахар, 10, 47-50.

17. Штерман, С. В., & Бодин, А. Б. (2015). Современные направления промышленного применения сахарозы. Сахар, 8, 38-42.

18. Цирлин А.М., Ахременков А.А., Григоревский И.Н. (2008). Минимальная необратимость и оптимальное распределение поверхности и тепловой нагрузки теплообменных систем. Теоретические основы химической технологии, 2(42), 214-221.

19. Cao, N. V., & Chung, J. D. (2019). Exergy analysis of adsorption cooling systems based on numerical simulation. Energy Technology, 1 (7), 153-166.

20. Gjennestad, M. A., Aursand, E., Magnanelli, E., & Pharoah, J. (2018). Performance analysis of heat and energy recovery ventilators using exergy analysis and nonequilibrium thermodynamics. Energy and Buildings, 170, 195-205. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.04.013

21. Haryati, S., Maharanti, A., Hamzah, A., & Bustan, M. D. (2016). Improving ammonia reactor performances through exergy analysis. International Journal of Exergy, 4(21), 383-404.

22. Johnson, P. W., & Langrish, T. A. G. (2018). Exergy analysis of a spray dryer: methods and interpretations. Drying Technology, 5(36), 578-596. https://doi.org/10.1080/07373937.2017.1349790

23. Lehnberger, A. (2015). New ways to improve the process of extraction of sugar from sugar beet. Sugar Industry, 10, 748-757.

24. Marmolejo-Correa, D., & Gundersen, T. (2011). Low Temperature Process Design: Challenges and Approaches for using Exergy Efficiencie. International Scientific Conference Computer Aided Chemical Engineering, 29, 1909-1913.

25. Mojarab Soufiyan, M., Dadak, A., Hosseini, S. S., Na-siri, F., Aghbashlo, M., Dowlati, M., & Tahmase-bi, M. (2016). Comprehensive exergy analysis of a commercial tomato paste plant with a double-effect evaporator. Energy, 111, 910-922. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.06.030

26. Sheikholeslami, M., Jafaryar, M., Ganji, D.D., & Li, Z. (2018). Exergy loss analysis for nanofluid forced convection heat transfer in a pipe with modified turbulators. Journal of Molecular Liquids, 262, 104110.

27. Ust, Y., Sahin, B., & Cakir, M. (2016). Ecological coefficient of performance analysis and optimisation of gas turbines by using exergy analysis approach. International journal of exergy, 1(21), 39-69. https://doi.org/10.1504/IJEX.2016.078510

28. Yan, Q., Lu, T., Hou, Y., Nan, X., & Luo, J. (2019). Exergy cascade release pathways and exergy efficiency analysis for typical indirect coal combustion processes. Combustion theory and modeling, 6(23), 1134-1149. https://doi.org/10.1080/13647830.2019.1639826

29. Ye, W., Yang, Z., & Liu, Y. (2018). Exergy loss analysis of the regenerator in a solar stirling engine. Thermal Science, 22(2), 729-737. https://doi.org/10.2298/TSCI170911058Y