Том 84 № 1
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Перегляд Том 84 № 1 за Дата публікації
Зараз показуємо 1 - 16 з 16
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
- ДокументМетоди прогнозування якості твердого палива(2020) Володимир Олександрович Бунецький, Дмитро Миколайович КорінчукУ статті, на базі запропонованих авторами методів наукового передбачення якісних показників твердого біопалива, запропоновано інноваційні методи прогнозування (розраховування) якісних характеристик вироблюваного твердого біопалива (пелет, брикетів). З огляду на те, що деревина, яка є сировиною для виробляння твердого біопалива, є біополімером, готова продукція, вироблена з неї, також буде композиційним біополімером. У статті обґрунтовано очевидну залежність якості готової продукції (пелет, брикетів) від вологості початкової деревини та її породи. Крім того, було взято до уваги умови та термін зберігання заготовленої сировини, що впливають на вологість, наявність грибків та бактерій, а також хімічний склад деревини з урахуванням її породи. Всі ці показники також значною мірою впливають на якість готової продукції. При цьому хімічний склад біополімерів різних порід на порядки відрізняється за вмістом важких металів та сірки, які потім впливають на зольність та екологічні показники біопалива та на їх відповідність європейським стандартам ENPlus. За результатами детального аналізування фізико-хімічних та реологічних властивостей біополімерів, вперше було запропоновано точний метод розрахунку теплотворної здатності, зольності та міцності вироблюваного твердого біопалива (композитного біополімера). Діаграми та дані щодо фактичного складу деревини різних порід та формули для розраховування фізико-хімічних та реологічних властивостей готової продукції, слугують основою для подальшого прогнозування її якості, та її гарантованого сертифікування за європейськими стандартами ENPlus. Обґрунтовані переваги біопалива другого покоління (поверхневозасклованих пелет) та третього покоління (плавленого біовугілля). Нажаль, натепер виробники твердого біопалива не прогнозують його якість, а лише після отримання готової продукції не систематично контролюють її на відповідність європейським або вітчизняним стандартам. Новизна запропонованих методів прогнозування якості твердого біопалива ще на стадії контролю первинної сировини є важливою основою для створення сучасних технологій та обладнання, які будуть реалізовувати енергоефективне та окупне виробляння твердого біопалива.
- ДокументМатематичне моделювання дії теплового випромінювання на термічну обробку ковбасних батонів(2020) Ігор Миколайович ОщипокУ статті досліджено використання теплоти інфрачервоного випромінювання яке є одним з ефективних шляхів інтенсифікації теплової обробки ковбасних батонів і дозволяє значно скоротити тривалість її обробки і підвищити якість готових виробів. На основі сучасного підходу вирішене завдання пов'язане з тепловою обробкою, яке полягає в дослідженні тих способів і режимів, забезпечуючих необхідну інактивацію мікрофлори, максимальне збереження харчової цінності продукту. На основі визначених передумов розглянута математична модель спільного тепломасопереносу і теплової обробки ковбасних батонів циліндричної форми в обсмажувальній установці з інфрачервоним (ІЧ) -нагріванням. досліджені такі способи і режими, які забезпечували б, разом з необхідною інактивацією шкідливої мікрофлори, максимальне збереження харчової цінності продукту. досліджено комплекс параметрів, які мають безпосередній вплив на хід процесу теплової дії на ковбасні батони. Враховане загасання променистого потоку, що проникає в продукт, яке описане параболічним законом. Реалізовані ефективні шляхи інтенсифікації теплової обробки ковбасних батонів з використання енергії і підвищення якості готових виробів на основі математичної моделі дії теплового електромагнітного поля ІЧ діапазону. Поставлена і аналітично вирішена задача спільного тепло- і масопереносу при інфрачервоному нагріванні ковбасного батона циліндричної форми. Отримані результати дозволять розрахувати поля температури і вмісту вологи, усереднені значення відповідних потенціалів перенесення, температури нагрівання, витрати тепла в процесі теплообміну, а також одержати формули, зручні для інженерних розрахунків. Запропоновані аналітичні конструкції дають можливість визначати час, необхідний для досягнення продуктом певної температури і вмісту вологи, забезпечуючи втрати маси при підсушуванні в діапазоні 0,5-1,8 % при тривалості процесу від 3 до 30 хвилин.
- ДокументОсновні аспекти процесів теплоакумулювання(2020) Володимир Георгійович Демченко, Аліна Василівна КоникСистеми та обладнання для зберігання теплової енергії є ключовими елементами при розгортанні відновлюваної теплової енергетики, актуальність якої на даному етапі розвитку набуває масштабного значення. Представлена стаття охоплює короткий аналіз сучасного стану основних технологій інтенсифікації процесів збереження теплоти, аналіз основних технологічних, технічних аспектів, що виникають при розробці теплових акумуляторів та за реальних умов їх експлуатації. Зокрема, обґрунтовано доцільність застосування теплового акумулювання, проаналізовано шляхи підвищення ефективності економії енергії, визначено основні аспекти процесів акумуляції теплоти. При обґрунтуванні доцільності застосування теплового акумулювання проаналізовано співвідношення поверхні та об’єму теплового акумулятора, що тісно пов'язані з розмірами складових елементів та продуктивністю системи зберігання теплоти. Це співвідношення теоретично вказує, як можливо підвищити коефіцієнт корисної дії та продуктивність систем зберігання теплової енергії. Доведено підвищення ефективності та економії енергії при врахуванні сезонних факторів та пікових навантажень. Розглянуто основні аспекти технологічної інтенсифікації процесів акумуляції теплоти, які полягають у подоланні теплової стратифікації рідинних теплових акумуляторів, обґрунтуванні модульного дизайну конструкції, посиленні передачі теплоти та маси, а також в зміні властивостей матеріалу при фазовому переході. Розглянуті аспекти при їх реалізації дозволяють оптимізувати роботу генеруючого обладнання з максимально можливим ККД системи теплопостачання, шляхом вирівнювання графіку навантаження у співвідношенні «генерація - споживання», а також розвантажити технологічне обладнання, знизити споживання паливно-енергетичних ресурсів. Як наслідок, знижується собівартість отриманої енергії та зменшуються шкідливі викиди в оточуюче середовище.
- ДокументДослідження динаміки акумулювання вуглекислого газу в приміщеннях(2020) Сергій Миколайович ПеретякаВ статті проаналізовано небезпека впровадження заходів підвищення енергоефективності в приміщеннях закладів освіти без урахування їх впливу на людину. Встановлено, що певні заходи з одного боку підвищують температуру в аудиторіях, наближаючи її до комфортної, з іншого боку погіршують якість повітря, що безпосередньо впливає на організм людей, які навчаються та навчають. Тому потрібен аналіз і порівняння не тільки витрат енергії на опалення, а і їх влив на якість повітря, зокрема концентрації вуглекислого газу. Метою роботи є пошук шляхів покращення якості повітря (безпечна концентрація вуглекислого газу) у навчальних корпусах Одеського національного морського університету (ОНМУ). Об’єктом дослідження є навчальні аудиторії ОНМУ. Предмет дослідження – концентрація діоксиду вуглецю в аудиторії. Проаналізовано структуру комунальних видатків університеті, визначені пріоритетні напрямки, чітко визначені, що головними «флагманами» видатків є теплопостачання та електроенергія. Розглянуто, як відмінність температури від норми та підвищена концентрація СО2 впливають на організм людини. Простежено, які норми концентрації вуглекислого газу запропоновані у розвинутих країнах світу. Встановлено, що мінімізація втрат енергії за рахунок уповільнення вентиляції приміщень суттєво погіршує якість повітря за рахунок стрімкого зростання концентрації вуглекислого газу. Заміна старих вікон на «енергоефективні» без змін в системі вентиляції ще більш ускладнює ситуацію з якістю повітря. Проведені експериментальні дослідження динаміки накопичення СО2 під час навчального процесу. Запропоновані заходи, які спрямовані в першу чергу на забезпечення якості повітря у навчальних аудиторіях з урахуванням варіантів зменшення витрат енергії на опалення. Ці заходи припустимо поділити на організаційні або мало бюджетні та технічні, які потребують чималих коштів. Встановлена необхідність прийняття вітчизняних норм вуглекислого газу для громадських приміщень та впровадження змін в організацію навчального процесу, що дозволить зменшити витрати на опалення і покращить доброякісність повітря.
- ДокументІніціювання механодифузійного режиму вологовідведення в процесах зневоднення рослинної сировини(2020) Ігор Іванович Яровий, Віта Петрівна АліСтаття містить результати експериментальної частини дослідження, що проводиться за загальним напрямом впровадження технологій адресної доставки енергії (АДЕ) в типових процесах харчової та переробної промисловості. В роботі визначено мету та засоби досягнення результатів, методи проведення дослідження, приведено аналіз отриманих результатів. Основний зміст роботи полягає в дослідженні умов та обмежень при яких можливо та доцільно ініціювання та підтримка в стабільному стані механодифузійного режиму вилучення вологи при зневодненні вологих матеріалів з капілярно-пористою структурою. Визначено актуальність та доцільність використання ефекту механодифузії в процесах зневоднення сировини рослинного походження та вологих матеріалів з схожою будовою внутрішніх шарів. Обґрунтовано необхідність використання додаткових рушійних сил для інтенсифікації процесу вологовідведення з поверхні частинок матеріалу. Зокрема запропоновано використати для цього принцип фільтраційного способу сушіння. Визначено основні переваги комбінування енергопідведення за допомогою мікрохвильового електромагнітного поля та вологовідведення способом фільтраційного сушіння. Експериментально доведено принципову можливість та ефективність такої комбінації. Описано причини обрання даного напряму досліджень, місце дослідження в системі наукової діяльності наукового колективу, зв’язки з іншими дослідженнями. Обґрунтовано актуальність дослідження, обрано конструкцію дослідного стенда, способи проведення експерименту та методи оцінки отриманих результатів. Приведено структурну схему та порядок проведення експерименту, обґрунтовано способи та методику збору інформації про хід експерименту. Описано принципи керування процесом енергопідводу та процесом вологовідведення. Надано обґрунтування обраного способу впливу на процес зневоднення, та доцільність його реалізації в стрічковій сушильній установці. Визначено модельну сировину та параметри процесу, що підлягають контролю в ході експерименту. Надано зразки графіків залежностей між основними параметрами процесу, отримані в ході експерименту. Виконано оцінку отриманих результатів. Визначено залежності кінетики процесу від питомої величини енергопідведення. Надано принципову схему удосконаленого сушильного модуля стрічкової мікрохвильової сушильної установки з реалізацією режиму механодифузійного вологовидалення. Приведено висновки, щодо завершеного етапу дослідження.
- ДокументТеоретичні аспекти коагуляції домішок у дисперсних потоках(2020) Петро Ігорович ОсадчукУ даний час виробництво рослинних жирів має дуже важливе значення, у зв’язку з їх широким застосуванням в різних галузях народного господарства. Надзвичайно висока їх харчова цінність полягає в тому, що вони легко засвоюються організмом людини і є високо енергетичним продуктом. Екологічна чистота рослинних олій досягається технологічними обробками, що приводять до видалення небажаних з'єднань і домішок На підставі аналізу літературних джерел, наприклад запропонованої фізико-математичної моделі, заснованої на рівнянні Смолуховського, що описує динаміку зміни функції розподілу часток рідинно-крапельних аерозолів за розмірами та побудованих модифікацій чисельних методів для вирішення завдань, пов'язаних з процесами коагуляції у гетерогенних системах для частинок, що стикаються, описуваних рівняннями Больцмана і Смолуховського. Наведено запропонований математичний опис протікання процесу коагуляції при очищенні рослинних олій. Який дозволить розраховувати оптимальний час коагуляції на обладнанні, яке використовується при первинному і вторинному очищенні рослинних олій. Розглянута зміна дисперсного складу домішок при коагуляції на основі поняття анізотропії вільного пробігу частинки. Розроблена спеціальна шкала класових інтервалів гістограми розподілу їх розмірів. Розраховані імовірності класових інтервалів методами теорії марковських ланцюгів. Слідуючи цій методиці, розрахована таблиця перехідних ймовірностей часток у класових інтервалах у результаті злипання після першого зіткнення. З представленого розрахованого початкового розподілу часток по розмірах видно, що найбільша імовірність припадає на четвертий клас. Наведені результати були використані при виборі оптимального часу перебування олії в робочій зоні машини.
- ДокументЕкспериментальне моделювання теплообміну в апараті з ротаційним шнековим термосифоном(2020) Ігор Віталійович Безбах, Сергій Володимирович ШишовПредставлено результати експериментальних досліджень процесу теплообміну в апараті з ротаційним шнековим термосифоном. Проведено аналіз роботи роторних теплообмінників для термообробки сировини, апаратів на базі теплових труб, що обертаються. Виявлені достоїнства й недоліки обладнання. Пропонується для термообробки харчових рідин використовувати апарати на базі ротаційних термосифонів. З точки зору надійності ці апарати більш ефективні, так як є автономними конструкціями. Поверхня термосифону, що обертається дозволяє реалізувати локальний енергетичний вплив безпосередньо на прикордонний тепловий шар в продукті. Показано, що доцільним є проведення дослідження процесів теплообміну в таких апаратах. Розроблено експериментальні стенди і методики досліджень. Розроблено експериментальну установку для моделювання руху конденсату всередині конденсатора шнекового ротаційного термосифону. Розроблено експериментальну установку для дослідження процесу теплообміну в системі «термосифон-продукт». Проведено моделювання внутрішньої і зовнішньої задачі теплообміну для шнекового ротаційного термосифону. Зовнішня задача враховує гідродинаміку і тепломасообмін при обтіканні конденсатора термосифона продуктом, внутрішня задача – гідродинаміку руху конденсату всередині конденсатора. Застосування шнекового конденсатора дає ряд переваг – одночасне перемішування, нагрівання, транспортування продукту. Також, на відміну від розгалуженого конденсатора, в шнековому не відбувається запирання конденсату під дією відцентрової сили. Проведені дослідження по моделюванню гідродинаміки показали, що для шнекового термосифону повернення конденсату в випарник, внутрішній теплообмін буде найбільш ефективним при кутах нахилу конденсатора 37...45 град. Виявлено, що кут нахилу ротаційного термосифону впливає на динаміку розігріву продукту. Чим більше кут нахилу, тим швидше розігрівається продукт. Це пов'язано з ефективним поверненням конденсату і зменшенням термічного опору. Отримані результати будуть використані для розробки методів розрахунку і оптимізації апаратів на базі ротаційних термосифонів.
- ДокументPerformance of adsorptive heat-moisture regenerator(2020) Elena Belyanovskaya, Roman Lytovchenko, Kostyantyn Sukhyy, Mikhaylo Sukhyy, Mykhailo Gubynskyi, Irina SykhaThe performance of the adsorptive heat-moisture regenerators based on the composite materials ‘silica gel - sodium acetate’ and ‘silica gel – sodium sulphate’ have been studied. The mathematical model and algorithm for determining the basic operating parameters of adsorptive regenerator in the housing and communal services sector have been further developed. The proposed algorithm which involves calculating the air volume passed through the adsorbent layer, the final absolute humidity of air near the outlet from the regenerator, the adsorption and the heat of adsorption during inflow and outflow, the final temperature of the external cold air, the air temperature after mixing the cold external air and the internal warm air in the room near the warm end of the regenerator during inflow, the air temperature after mixing of the cold external air and the warm exhaust air from the premise near the cold end of regenerator during outflow, determining the temperature and moisture efficiency factors has been completed by computing the Reynolds criterion of the adsorbent layer, the coefficient of the hydraulic resistance, the pressure loss, the consumed power of ventilator, summarized adsorption and time to achieve maximal adsorption . The adequacy of suggested mathematical model is confirmed by sufficient correlation of experimental data and calculation results with the proposed algorithm. The performance of adsorptive regenerators based on the adsorbents ‘silica gel – CH3COONa’ and ‘silica gel – Na2SO4’ has been simulated in the conditions of the conventional ventilation system of living quarters. The efficiency of adsorptive regenerators has been compared when ‘silica gel – CH3COONa’ and ‘silica gel – Na2SO4’ used. The correlation of design and efficiency of adsorptive regenerators is shown.
- ДокументДослідження термодинаміки адсорбції ортофосфорної кислоти природним цеолітом у статичних умовах(2020) Віра Василівна Сабадаш, Ярослав Михайлович ГумницькийВ роботі приведено результати досліджень термодинаміки процесу адсорбції фосфатів з модельного розчину ортофосфорної кислоти в статичних умовах. Досліджено зміну рН розчинів фосфатів у процесі адсорбції. Адсорбцію фосфатів було описано ізотермами Фрейндліха та Ленгмюра із R2>0.9. Встановлено, що ізотерму адсорбції ортофосфорної кислоти можна описати ізотермою БЕТ (Брунауера, Еммета і Теллера). Параметри рівняння БET для процесу адсорбції фосфату цеолітом наступні: 1/(amK)=0.0196; (K-1)/( amK)=0.3304; К=0.99352416; максимальне значення адсорбційної здатності на фосфатах у полімолекулярному шарі am = 51,35296. Термогравіметричним методом досліджено цеоліт до та після адсорбції фосфатів. В роботі представлено дериватограми досліджуваних зразків природного цеоліту та зразка після адсорбції ортофосфорної кислоти з 10% розчину. Нами проведено розрахунки термодинамічних параметрів реакцій які можливі під час адсорбції фосфатів з концентрованих розчинів ортофосфорної кислоти природним цеолітом. Постановка питання полягала у встановленні імовірності утворення поліфосфату, який було ідентифіковано за значенням температури фазового переходу на термограмі як натрію трифосфат. Приведено реакції взаємодії фосфатів з поверхнаю цеоліту. Приведено розрахунки термодинамічних параметрів для різних варіантів проходження реакцій взаємодії фосфатів з цеолітовою матрицею. Встановлено найбільш імовірну схему взаємодії згідно значень ізобарно-ізотермічного потенціалу. Розраховано термодинамічні параметри даних реакцій. Встановлено, що хемосорбція фосфатіону та утворення полі фосфату в порах сорбенту є спонтанною реакцією. Для даної реакції за температури t=298 ºK ізобарно-ізотермічний потенціал становив ΔG=-1202.91 , кДж / моль, зміна ентропії DS°298=0.397 кДж / (моль K), зміна ентальпії DH°298=-1084.6 кДж / моль.
- ДокументInnovative heat-technology of processing phytoestrogenic raw materials into functional powders(2020) Zhanna Petrova, Kateryna SlobodianiukOutdated technologies in drying processes can lead to iПеrrational use of energy, as a consequence, high energy consumption and increased energy consumption. Therefore, the issues of energy saving and energy efficiency are the most important tasks to be solved. Nowadays, energy saving and energy efficiency are also part of the environmental problem. Ukraine, which has a unique geographical position for Europe, is fully supplied with natural resources, - one of the countries where there is inefficient use of energy resources. One of the energy-consuming areas of vegetable processing is drying. In the modern world, the issue of energy efficiency of drying methods is one of the most relevant areas of research. Convective drying of vegetable raw materials requires a rational use of regime parameters of the process corresponding to the biochemical properties of the processed object. The primary objectives of this area of processing of vegetable raw materials are to reduce energy costs and ensure high quality characteristics of the final product. This article presents the developed heat-technology for obtaining phytoestrogenic powder from soybeans and spinach. Which includes 3 stages: preliminary preparation of raw materials for drying; drying of thermolabile vegetable raw materials; dispersion and packaging of the obtained phytoestrogenic powder. As a result of previously conducted comprehensive research, it was found that the use of heat technology reduces energy costs at the stage of preparation of raw materials through the improvement of existing hydrothermal treatment of soybeans, as well as energy savings of 21% through the use of developed step modes. Studies of the qualitative characteristics of the obtained phytoestrogenic powder confirm the high quality of the final product.
- ДокументТермічна деструкція гранульованого палива з міскантуса(2020) Тетяна Володимирівна Корінчевська, Вячеслав Аврамович МихайликПлантації енергетичних культур (верба, тополя, міскантус та ін.) забезпечують виробництво не тільки ефективного біопалива, а й поліпшують екологічний стан довкілля за рахунок інтенсивного поглинання вуглекислого газу з атмосфери. Ефективною сировиною для виробництва твердого біопалива є міскантус. В статті представлені результати термічного аналізу біопалива з міскантуса та дослідження щодо впливу на термічну деструкцію гранульованого палива фракційного складу сировини, температури і тиску гранулювання. В роботі використані зразки гранул, отримані при холодному пресуванні, механоактивації та термічній активації сировини. Методами термогравіметрії та диференційного термічного аналізу визначено температурні інтервали зневоднення, термічного розкладання органічних і мінеральних речовин, середні швидкості термічного розкладання органічних сполук, вологість та зольність зразків біопалива. Для всіх зразків гранульованого палива з міскантуса характерні стадії зневоднення, термічного розкладання органічних сполук, що супроводжується видаленням газоподібних продуктів, та розкладання мінеральних речовин. Найбільша швидкість виходу газоподібних речовин спостерігалась у гранул з механоактивованої та термічно активованої сировини, найменша – у гранули з полідисперсної фракції після холодного пресування. Було встановлено, що механоактивація і термічна активація сировини впливають на процес термічної деструкції – збільшується інтенсивність розкладання органічних речовин. Виявлено, що механоактивація сировини є найбільш суттєвим фактором впливу на кінетику термодеструкції. Під час термічного розкладання гранул, переважно з термічною активацією матеріалу в процесі гранулювання, у високотемпературному періоді розкладання спостерігалися мікровибухи.
- ДокументДослідження кінетики сушіння цукатів з гарбуза(2020) Ірина Олександрівна Гузьова, Володимир Михайлович АтаманюкУ статті описується особливість кінетики сушіння цукатів. Цукати, корисний для організму продукт, виготовлений з фруктів, овочів і ягід. Об'єктом дослідження є цукат з гарбуза. Спосіб приготування містить в собі кілька етапів: очищення, нарізка, варіння в цукровому сиропі, сушіння. Готовий продукт має відмінну якість і органолептичні властивості. Сушіння цукатів – складний, тривалий і енергоємний процес. Процес сушіння залежить від зовнішніх умов, структури матеріалу і форми зв'язку вологи з матеріалом. Авторами статті проведено дослідження кінетики сушіння цукатів температурою 20°С – 80°С. Експерименти проводилися наступним чином: частину просочених цукровим сиропом скибок гарбуза температурою 80°С відділяють від рідкої фази і сушать. Другу частину залишають в сиропі, який охолоджують до 60°С, після чого висушують. Третю частину цукатів залишають в сиропі, який охолоджують до 40°С, після чого висушують. Аналогічно четверту частину залишають в сиропі, який охолоджують до 20°С, після чого також висушують. Сушіння чотирьох частин відбувається окремо, за однакових умов: температура теплового агенту (повітря) – 100 °С, швидкість теплового агенту 2 м/с. Сушіння відбувається в контейнері фільтраційним методом. Контейнер складається з чотирьох частин, які мають перфоровані перегородки. На кожну з чотирьох перфорованих перегородок цукати розкладають рівномірно в один шар в шаховому порядку. Такий метод розміщення цукатів сприяє рівномірному розподіленню теплового агенту, мінімізує гідравлічний опір шару. В результаті дослідження встановлено залежності швидкості сушки цукатів від температури, обґрунтовано вплив форми зв'язку вологи з матеріалом на характер і тривалість сушіння, а також теоретично визначено час сушіння для різних температурних режимів. У статті теоретично досліджується кінетика сушіння цукатів з гарбуза в умовах різних температур плодів. Сушіння цукатів відбувається в періоді спадаючої швидкості сушіння. Криві швидкості сушки складаються з двох частин. Перша частина відповідає випаровуванню капілярної вологи з поверхні міжклітинної простору. Друга частина кривих відповідає випаровуванню осмотично зв'язаної міжклітинної і клітинної вологи. Також в матеріалі присутній термодифузія, яка уповільнює процес сушіння. В умовах малих перепадів температур термодифузія відіграє незначну роль. Тому найбільш швидко висушується цукат з температурою 80°С. Цукати з температурою 20°С висушуються повільно. Це явище можна пояснити великим впливом термодифузії і кристалізацією цукру під час тривалої сушки. Проведено узагальнення і апроксимація експериментальних даних на основі диференціального рівняння швидкості сушіння. На основі теоретичних узагальнень виведені рівняння, що дозволяють визначити числові значення швидкості сушіння і коефіцієнта сушіння, а також теоретично встановити характер зміни швидкості сушіння і розрахувати час сушіння до необхідної вологості. У статті обґрунтовано раціональні температурні режими (40°С – 80°С) сушки цукатів з гарбуза.
- ДокументВикористання кавітаційних ефектів в процесах екстрагування(2020) Богдан Ярославович Целень, Любов Петрівна Гоженко, Наталія Леонідівна Радченко, Георгій Костянтинович ІваницькийПредставлено огляд традиційних і сучасних технологій екстрагування рослинної і тваринної сировини та інноваційних методів інтенсифікації процесів екстракції. Розглянуто три основні фактори які забезпечують інтенсифікацію процесів екстракції, а саме: збільшення питомої поверхні контакту фаз, підтримання високого потенціалу масопереносу, а також прискорення масопереносу через міжфазну поверхню. Серед них найбільш вагомим фактором інтенсифікації є прискорення внутрішнього масопереносу в структурі сировини. На цій лімітуючій стадії відбувається підведення розчинника до цільового компонента і подальша молекулярна дифузія розчиненої речовини через складну капілярно-пористу структуру до поверхні частинки. Показано, що сучасні інноваційні методи, спрямовані саме на заміну молекулярної дифузії в матриці сировини на конвективний масоперенос. Ефективність цих методів базується на ефектах кавітації, які розглядаються як основний фактор інтенсифікацій внутрішнього масопереносу в сировині. Обговорюються основні механізми кавітаційної дії, які сприяють прискорення внутрішнього масопереносу. В статті особливу увага приділено роботі пульсаційних екстракторів, котрі ефективно застосовуються при екстрагуванні з грубо дисперсної сировини. Розглянуто конструкцію і принцип работи пульсаційного диспергатора-екстрактора, в якому для посилення кавітаційної ефектів дії вперше застосовано сопло Вентурі. До найбільш вагомих переваг нової конструкції віднесено можливість скорочення часу екстракції, максимальне вилучення цільових речовин, зменшення питомих енерговитрат та збільшення продуктивності, а також можливість одночасного проведення процесів змішування, екстракції, диспергування, гомогенізації, що дозволить в подальшому його застосування в різних промислових технологіях.
- ДокументІнноваційні процеси одержання фітоекстрактів і концентратів для харчової, фармацевтичної та парфумерно-косметичної промисловості(2020) Сергій Георгійович Терзієв, Наталія Володимирівна Ружицька, Ілля Вадимович Сиротюк, Олександр Вікторович Акімов, Максим Володимирович ЩербичВ роботі розглядаються шляхи одержання фітоекстрактів з різних груп рослинної сировини для харчової, фармацевтичної та парфумерно-косметичної промисловості з використанням інноваційних технологій адресної доставки енергії. В якості об’єктів досліджень розглянуто ефіроолійну сировину: лаванду, м'яту перцеву, квітки троянди та шипшини; фруктово-ягідну – сливові вичавки, та відходи кавового виробництва – кавове лушпиння. Наведено шляхи використання фітоекстрактів з розглянутої сировини у харчовій, фармацевтичній та парфумерно-косметичній промисловостях. Визначено основні перспективні для вилучення компоненти. В якості механізму, який дозволяє підвищити ефективність екстрагування цільових компонентів з розглянутої рослинної сировини розглядається бародифузія, яку ініціює мікрохвильове поле. НВЧ-електромагнітні хвилі виступають засобом адресної доставки енергії до мікро- та наноструктурструктур сировини. Для збереження термолабільних сполук у фітоекстрактах пропонується комбінування бародифузії з кипінням екстрагенту в умовах вакууму. Розглядається конструкція мікрохвильового вакуум-екстрактора. Розглянуто перспективи створення нових технологічних ліній переробки ефіроолійної сировини на основі нового мікрохвильового обладнання. Наведено дані по зразкам продуктів, одержаних за запропонованою технологією. При переробці лаванди та м’яти перцевої окрім екстрактів одержано ефірну олію та гідролати. Під час екстрагування фруктово-ягідної сировини вилучено ло 42% сухих речовин. Показано вплив мікрохвильового підведення енергії на вихід сухих речовин з лушпиння. Наведено результати з дослідження кінетики вилучення сухих речовин з сировини при різних режимах екстрагування. В результаті екстрагування кавового лушпиння у запропонованому інноваційному екстракторі одержано екстракти з високим вмістом кофеїну.
- ДокументМоделювання термомеханічних процесів виготовлення пельменів спеціальної форми(2020) Павло Сергійович Голубков, Олександр Кирилович Войтенко, Олег Григорович БурдоОбговорюються технологічні проблеми перспективного напрямку харчових технологій – виробництва пельменної продукції кубічної форми. Аналізуються конструкції традиційних агрегатів та ліній по виготовленню пельменів. Пропонується гіпотеза, що витрати енергії при виробництві пельменів можна скоротити за рахунок використання в агрегаті сформованого, замороженого фаршу. Наведено конструкцію та принцип дії розробленого роботизованного комплексу для виготовлення пельменів розміром 22х22х22 мм. Аналізуються етапи термомеханічного циклу формування, термічної обробки заготівок та контролю якості готової продукції. Представлено модульно-процесову схему розробленого комплексу. Визначено комплекси параметрів, що характеризують ключові операції при виготовлені пельменів. Наведені діапазони змін температурних та часових параметрів, обґрунтовано завдання системам управління. Визначено статичні балансові енергетичні моделі. Розглянуто параметричну і теплофізичну моделі термомеханічного процесів в апараті. Сформульовано завдання і проведено аналітичне моделювання теплового стану основних елементів: фаршу, тіста, хватів та довкілля. Наведено умови однозначності, граничні умови. Методами електротеплової аналогії отримано модель термічних опорів для етапів включених та виключених нагрівачів. Запропоновано методику розв’язання нестаціонарної задачі теплопередачі із залученням чисел подібності. Подано результати експериментального моделювання кінетики охолодження та заморожування заготівлі фаршу у тісті. Визначено рівень кріоскопічних температур для фаршу та тіста. Аналізуються тепловізограми розігріву нагрівача у заготовці фаршу у тісті.
- ДокументЕкспериментальні дослідження процесу переробки кісточкових плодів в нативному стані в умовах відцентрового поля в режимі безперервної дії(2020) Микола Іванович Кепін, Віталій Олександрович ПоповНаведені результати експериментальних досліджень процесу переробки слив сорту “Угорка Домашня” в нативному стані в режимі безперевної дії в умовах відцентрового поля з використанням нерухомої перфорованої оболонки та лопатевого ротора, який виконує обертовий рух. Проаналізовано діючі способи та обладнання для переробки кісточкової сировини з метою розділення на напівфабрикат та відходи як в режимі циклічної дії (кісточковибивні машини) так і в режимі безперервної дії. Виконанні дослідження міцності шкірочки цілих плодів та запасаючої тканини (м’якоті) на прокол, проаналізовано біологічний зв'язок між кісточкою і запасаючою тканиною. Показано, що такий зв'язок має місце, в основному, на ділянці судинно-волокнистий пучків кожного плоду. В залежності від виду плодів та сортів кожного виду міцність покривних тканин може значно відрізнятись між окремими ділянками поверхні плодів, що впливає на їх поведінку при переробці в умовах відцентрового поля. Для плодів з рівномірною характеристикою міцності тканин по всьому об’ємі характерні стабільні режими переробки. Проаналізовано вплив форми плодів та кісточок на процес переробки. Для плодів, форма яких наближена до правильної (округла, овальна) процес відокремлення м’якоті від кісточок відбувається в більш стабільному режимі в порівнянні з плодами, форма яких відрізняється від правильної. Особливої уваги заслуговує форма кісточок, від якої залежить стабільність процесу переробки. Так, для кісточок з округлою та овальною формами характерні більш стабільні режими в порівнянні із витягнутими формами. Характерною відмінністю при переробці плодів з такою формою кісточок є стан перед атакуючою поверхнею лопаті та перфорованою поверхнею, при якому відокремлення м’якоті від кісточки відбувається тільки з однієї сторони плоду. Встановлено зв'язок між кутовою швидкістю лопатей та кількістю м’якоті, яка не відокремилась від кісточок. На рівні гіпотез виконано аналіз причин руйнування кісточок за межами рекомендованих режимів переробки. За результатами експериментальних досліджень рекомендовано режим переробки, які відповідають мінімальним втратам м’якоті.