Розглянуто проблему вапняно-вуглекислотного очищення дифузійного соку. Обгрунтовано можливість використання при цьому термічної пароконденсаційної кавітації одночасно із суспензією соку 2-ї сатурації для підвищення загального ефекту очищення дифузійного соку і зменшення витрат вапна. Наведено результати промислових досліджень.

Показано можливість одержання шляхом термічної обробки дефекосатураційного осадка реагенту, що має підвищені адсорбційні властивості та достатню реакційну спроможність стосовно нецукрів дифузійного бурякового соку.

Предложена научная концепция многоступенчатой сорбционной очистки диффузионного сока для достижения максимальной коагуляции отделения высокомолекулярных соединений коллоидной дисперсности на ранней стадии обработки гидроксидом кальция. Дано теоретическое обоснование сложных коллоидно-химических и конформационных преобразований высокомолекулярных соединений в процессе очистки и электроповерхностных явлений в дисперсных системах. Описана технология получения белково-витаминных концентратов из преддефекационного осадка и приведены результаты промышленных испытаний.

Запропоновано загальну схему проектування промислових печей на прикладі вапняково-випалювальних печей, висвітлено особливості вибору режиму роботи даної схеми, встановлено залежності для розрахунку інтенсивності теплообміну в зонах шахтної печі, визначено межі їх зон. Наведено методику технологічного та теплового розрахунків шахтної вапняково-випалювальної печі цукрового заводу, визначено складові матеріального та теплового балансів її зон, висоти зон підігріву, охолодження, випалювання, розглянуто її внутрішній діаметр і шахту.

Описана система управления фильтр-прессами для сахарного производства, освещены их стратегия, преимущества и конкурентоспособность. Рассмотрены вопросы управления бизнес-логикой с помощью символьных вычислений, использования мультимедийных технологий в современном образовании. Предложена модель интегрированного информационного пространства в концепции технологического предвидения развития сложных информационно-управляющих систем.

Досліджено ефективність застосування природних мінеральних сорбентів для додаткового очищення різних напівпродуктів цукрового виробництва: дифузійного соку, соку II сатурації та сиропу. Встановлено, що для кожного з напівпродуктів найефективнішим є один із сорбентів: для дифузійного соку - палигорськіт, для соку II сатурації - бентоніт лужний, для сиропу - бентоніт лужноземельний.

Досліджено особливості адсорбційного поглинання барвних речовин цукрового виробництва природними дисперсними мінералами та встановлено оптимальні умови проведення адсорбційного процесу.

Розглянуто сучасний стан процесів фільтрування осадів I і II сатурації цукробурякового виробництва. Обгрунтовано можливість використання процесів фільтрування, електрофільтрування та фільтрпресування для зневоднення осадів I сатурації. Проаналізовано способи зневоднення фільтраційних осадів з метою їх подальшого механічного виведення з технологічного процесу виробництва цукру. Одержано дані про кінетику процесів фільтрування й електрофільтрування осадів I сатурації цукробурякового виробництва.

Досліджено pH соку теплої прогресивної переддефекації. Доведено, що оптимум коагуляції колоїдів і видалення солей кальцію найповніше проявляється у випадку значень pH20 11,4. Кольоровість обробленого соку в діапазоні значень pH20 від 10,8 до 11,6 оптимуму не створює, тому не може вважатися головним показником у процесі визначення оптимального pH на попередній дефекації.

Запропоновано спосіб прогресивного попереднього вапнування з використанням ефектів циркуляції, одночасного вапнування і карбонізації та пересатурування попередньо вапнованого соку з метою підвищення ефекту очищення дифузійного соку та поліпшення фільтраційно-седиментаційних властивостей осаду в соку і сатурації.

Розроблено методику моделювання поведінки систем у просторі приростів параметрів, за допомогою якої можна розв'язати задачу визначення області зміни первинних параметрів, за якої зберігається властивість стійкості нелійних нестаціонарних систем. Одержано модель нелінійного процесу дефекосатурації, для якої знайдено розв'язок в аналітичному вигляді та за невеликих обчислювальних затрат розраховано реакції об'єкта у разі різних завад, досліджено динаміку багатостадійного технологічного процесу очистки дифузійного соку у всій допустимій області зміни параметрів. Одержано математичну модель процесу фільтрації соку на технологічному обладнанні періодичної дії, яка дозволяє виконувати аналітичні розрахунки системи керування. Запропоновано спосіб послідовного оцінювання параметрів складних технологічних процесів, що значно зменшує кількість обчислень та підвищує їх точність, а також спосіб автоматичного керування дефекосатурацією, який дозволяє досягти високої якості виділення нецукрів з дифузійного соку за значних коливань температури у технологічних апаратах під дією зовнішніх збурень. Розроблено спосіб автоматичного управління фільтрами періодичної дії, який забезпечує повну регенерацію фільтрів за значних коливань щільності та складу суспензій.

Висвітлено питання розробки автоматизованої системи керування технологічним процесом очищення дифузійного соку з використанням лінгвістичного підходу та нечіткої логіки. Розроблено структуру системи, що забезпечує підтримання технологічних процесів у регламентних режимах за рахунок акумулювання в базі знань досвіду операторів-технологів. Наведено алгоритми та розроблено спосіб керування технологічними параметрами ділянки очищення дифузійного соку на базі нечіткої логіки. Визначено, що автоматизована система керування ділянкою очищення дифузійного соку на базі нечіткої логіки є складовою частиною розподіленої комп'ютерно-інтегрованої системи цукрового заводу.

Розроблено методику оперативної ідентифікації класу об'єктів з фізико-хімічними перетвореннями речовини на основі адаптивної селекції сигналів об'єкта, статистичних оцінок вхідних та вихідних сигналів та їх вейвлет-аналізу. Висвітлено фізико-хімічні залежності у вигляді нелінійних динамічних моделей, визначено напрям їх можливих варіацій. Розглянуто алгоритм класифікації об'єктів на основі аналізу відокремлених ознак внутрішніх перетворень об'єкта. Описано функціональну структуру комп'ютерної системи керування з використанням алгоритмів оперативної ідентифікації та урахуванням взаємодії підсистем.

Уперше розроблено принципи визначення стану соко-стружкової суміші в екстракторі на підставі аналізу величини струму головного приводу з урахуванням інформативних параметрів: рівня соку в екстракторі та швидкості обертання транспортних шнеків, що дозволяє ідентифікувати гідродинамічний стан у кориті екстрактора без використання додаткових давачів. Запропоновано технологічний критерій оптимальності - коефіцієнт використання дифузійного потоку з метою розробки системи автоматичного керування процесом екстракції цукру з буряка, який враховує вплив гідродинамічного стану об'єкта на якісні показники технологічного процесу. Удосконалено структуру системи автоматичного керування, в якій введено додатковий коригувальний зворотний зв'язок за струмом головного приводу, що забезпечує оптимальний стан соко-стружкової суміші в екстракторі з метою одержання максимального значення коефіцієнта використання дифузійного потоку. Створено систему керування процесом екстракції цукру з буряка, базуючись на принципах нечіткої логіки яка функціонує в режимі порадника, для формування оптимальних коригувальних впливів у разі зміни параметрів об'єкта.

Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень стосовно підвищення ефективності роботи сокоочисного відділення бурякоцукрового заводу шляхом оптимізації основних технологічних процесів. За експериментальними функціями розподілу часу перебування елементів потоку у промислових апаратах розраховано їх статистичні характеристики, розроблено гідродинамічні моделі сатураторів і обгрунтовано доцільність їх секціонування, створено кінетичні моделі визначальних хімічних процесів попередньої та основної дефекації, розроблено методи їх оптимізації та порівняльної оцінки схем очищення дифузійного соку. Запропоновано макрокінетичний метод визначення ступеня розкладання цукрози в апаратах сокоочисного відділення та перших корпусах випарної установки, розраховано дійсні хімічні втрати в них.

Наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень підвищення ефективності вапняно-вуглекислотного очищення дифузійного соку шляхом використання ефектів кавітації, рециркуляції та активації, а також додаткової хімічної обробки. Науково обгрунтовано та розроблено високоефективні способи очищення дифузійного соку із застосуванням одночасної дії на сік ефектів пароконденсаційної кавітації та активованої різними способами суспензії соку ІІ сатурації та обладнання для їх реалізації. Запропоновано новий спосіб активації вапняного молока із застосуванням ефектів пароконденсаційної кавітації та спосіб проведення попередньої дефекації із використанням на заключних стадіях процесу хлорного вапна та дифузійного соку як флокулянта. Розглянуто способи проведення І і ІІ сатурацій в одно- та двоступеневому режимах із застосуванням ефектів рециркуляції та маятникової сатурації та їх апаратурне оформлення. Розроблено спосіб очищення клеровки жовтих цукрів з використанням суміші активованого та неактивованого осаду соку ІІ сатурації та моноамонійфосфату. Наведено результати промислових досліджень і впроваджень даних способів, доведено їх економічну ефективність.

Обгрунтовано можливість підвищення ефективності технологічних процесів очищення дифузійного соку та їх апаратурного оформлення на базі використання ефектів одночасної вапнокарбонації, секціювання, масообмінних характеристик прискорення абсорбції хімічною реакцією. Науково обгрунтовано механізми осадження білків під час попереднього вапнування, розроблено нову методику розрахунку питомої швидкості поглинання діоксиду вуглецю лужним соком, розраховано просторову будову цукрово-карбонатних комплексів кальцію. Виконано розрахунок сатуратора як масообмінного апарата. Розроблено нові способи очищення дифузійного соку: прогресивне попереднє вапнування, з відокремленням осаду до основного вапнування за умов одночасної вапнокарбонації зі ступінчатим підвищенням pH соку. Запропоновано спосіб проведення I сатурації за умов прямотечійного руху вапнованого соку і сатураційного газу. Розроблено нові конструкції секційних сатураторів і апарат прогресивного попереднього вапнування, який рекомендовано до серійного виробництва. Наведено результати промислових випробувань розроблених способів та апаратів, визначено їх технологічну й економічну ефективність.

Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень щодо закономірностей додаткової очистки соків і сиропу з використанням кремнієвмісних реагентів (активованої кремнієвої кислоти та фільтроперліту (ФП)). Для оцінювання їх ефективності розроблено оперативні методи контролю певних показників, а саме: мікробіологічних втрат цукрози в екстракторі на основі потенціометричного методу визначення приросту вмісту органічних кислот у дифузійному соку, вмісту кремнію у соках сокоочисного відділення. Проаналізовано ефективність pH-метричної оптимізації процесів очистки дифузійного соку (переддефекацію, I та II сатурацію). Розроблено нові способи, а саме: попередньої очистки дифузійного соку активованою кремнієвою кислотою (АК), максимальна ефективність якого в типовій схемі досягається за умови відокремлення переддефекаційного осаду до основної дефекації) та додаткової очистки даного соку за комбінованого введення ФП у дифузійний сік (0,2 %) та у метастабільну зону переддефекації (0,1 % до маси соку). Встановлено, що використання АК І ФП у типовій схемі для додаткової його очистки дозволяє зменшити загальні витрати вапна відповідно 0,7 і 0,5 % CaO до м.б. і забезпечити високі якісні показники очищеного соку. Розроблено високоефективний спосіб безпосередньої очистки сиропу фільтроперлітом, ефективність якого забезпечується подвійною дією ФП хорошого фільтранта й очисного засобу та спосіб обробки соку II сатурації ФП з наступним його згущенням до сиропу, в якому виконує роль адсорбенту й абразивну для очистки від накипу поверхні нагріву випарних апаратів.

Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень закономірностей очищення дифузійного соку з використанням удосконаленого прогресивного попереднього вапнування. Установлено вплив місцевого перелуження соку на ефективність проведення даного вапнування. На підставі результатів теоретичних і експериментальних досліджень запропоновано спосіб прогресивного попереднього вапнування з вапнокарбонізацією у циркуляційному контурі. Розроблено спосіб проведення прогресивного попереднього вапнування з двоступеневою вапнокарбонізацією у циркуляційному контурі, випробований за промислових умов. На основі даного способу прогресивного попереднього вапнування розроблено спосіб очищення дифузійного соку з відокремленого осаду до основного вапнування, який дозволить підвищити ефект очищення та зменшити витрати вапна на таке очищення.

Дисертацію присвячено питанню вдосконалення технології очищення дифузійного соку та клеровки жовтих цукрів з метою підвищення ефекту очищення. Розроблено ефективний спосіб очищення дифузійного соку, який грунтується на попередньому одночасному обробленні дифузійного соку парою та активованим вапняним молоком осаду соку II сатурації, а також спосіб очищення дифузійного соку, який передбачає попереднє оброблення дифузійного соку парою та пересатурованою суспензією соку II сатурації. Значну увагу приділено способу очищення клеровки жовтих цукрів з використанням суміші активованого вапняним молоком і неактивованого осаду соку II сатурації та моноамонійфосфату. Встановлено, що дані способи забезпечують підвищення ефекту очищення.