Abstract
Introduction. The present research featured industrial sugar crystallization. The article introduces a generalized mathematical model of specific growth rate of sugar crystals depending on temperature, solids, and the purity of solution, as well as on the concentration and average size of crystals. The model includes the probabilistic component of growth rate of monocrystals and the reduced adjustment of the constrained crystal growth depending on the abovementioned as-pects. Study objects and methods. The research focused on mass crystallization of sucrose, including the growth rate of monocrystals and the number of crystals in the fill mass. The obtained experimental data were processed using nonlinear programming. Results and discussion. 421 experiments made it possible to develop a probabilistic mathematical model of specific mass growth rate of sugar monocrystals and its dependence on the solution temperature, purity, and solids content. Model error: ± 11.3%. The model covers the temperature range, concentration of solids, and purity of the solution. The proximity of crystals was calculated according to the dependence of the growth rate on their concentration and the average size (error: ± 1.3%). The adjustment range: concentration of crystals = 5–60%, average size = 0.25–1.50 mm. Conclusion. The present generalized mathematical model of crystallization considered the temperature, as well as the purity and solids content in the fill mass, the concentration of sucrose crystals and their average size. The research compared the effect of linear size and concentration of sugar monocrystals on the calculated and experimental sizes of specific mass growth rate and the dimensionless adjustment of growth rate. The calculated sizes proved to be close to the ex-perimental data, which showed adequacy to the developed crystallization model. The research results can be used to optimize the process of mass sugar crystallization.
Highlights
The present research featured industrial sugar crystallization
При учете стесненности кристаллов прирост твердой фазы за время политермической кристаллизации, которое равно 20 ч, уменьшается на 3 тонны желтого сахара, по сравнению с нестесненной кристаллизацией, а средний размер кристалла уменьшается на 14,7 %
Conflict of interest The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article
Summary
Для описания промышленной кристаллизации сахара разработана обобщенная математическая модель удельной скорости роста множества кристаллов, зависящая от температуры, содержания сухих веществ, чистоты раствора, концентрации и среднего размера кристаллов. На основе 421 опыта создана вероятностная математическая модель удельной массовой скорости роста сахарного монокристалла, зависящая от температуры раствора, чистоты и содержания сухих веществ. Стесненность кристаллов учитывается зависимостью относительной скорости роста от их концентрации и среднего размера, погрешность которой равна ± 1,3 %. Разработана обобщенная математическая модель кристаллизации, учитывающая температуру, чистоту и содержание сухих веществ в утфеле, концентрацию кристаллов сахарозы и их средний размер. Сравнение расчетных и опытных величин удельной массовой скорости роста сахарного монокристалла и безразмерной поправки роста множества кристаллов от их линейного размера и концентрации показало близость расчетных величин к экспериментальным и позволило сделать вывод об адекватности разработанной обобщенной математической модели кристаллизации.
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
