Наукові праці (Scientific works)
Постійне посилання на фонд
Переглянути
Перегляд Наукові праці (Scientific works) за Дата публікації
Зараз показуємо 1 - 20 з 144
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
- ДокументОБҐРУНТУВАННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ БАРАБАННОЇ СУШАРКИ КОМПЛЕКСУ ВИРОБНИЦТВА КОМПОЗИЦІЙНОГО БІОПАЛИВА(2018) Дмитрий Николаевич Корінчук, Юрій Федорович Снєжкін, В. О. БунецькийПроведений аналіз конвеєрних апаратів для забезпечення необхідного вологовидалення сипкої сільськогосподарської сировини дозволив обґрунтувати ефективність вібраційних конвеєрних схем. Класичні віброконвеєрні машини базуються на електромагнітному віброзбудженні та використанні жорсткого вантажонесучого органу, що вимагає значних витрат енергії та матеріалу. Дана проблема вирішується за рахунок використання механічного віброзбудження та недеформувального транспортуючого елементу, що притаманні віброхвильвим конвеєрним апаратам. Представлена прин-ципова схема віброхвильової терморадіаційної сушарки, яка дозволяє ефективно вирішити проблеми достатньо інтенсивної та рівномірної обробки при мінімізації енерго- та матеріаловитрат, поміроного термічного навантаження на шари продукції та максимального збереження її вихідних властивостей. На основі експериментальних досліджень розробленої дослідної моделі даної сушарки було складено критеріальне рівняння тепломасобміну, що дозволяє проектувати сушарки із заданими параметрами процесу.
- ДокументВПЛИВ ШВИДКОСТІ РУХУ ПОВІТРЯ НА ПРОЦЕС КОНВЕКТИВНО-ТЕРМОРАДІАЦІЙНОГО СУШІННЯ ЯБЛУЧНИХ СНЕКІВ(2018) Іван Федорович Малежик, Ігор Володимирович Дубковецький, Л. В. СтрельченкоВ процесі розвитку технічного прогресу харчова промисловість вимагає нових технологічних рішень для підвищення якості харчових продуктів. Сегмент ринку снеків в наш час дуже поширений та популярний серед споживачів, проте якість цих снеків бажала б бути вищою, а асортимент різноманітнішим. Саме ця проблема наштовхнула нас на створення нового продукту з відмінними харчовими властивостями та збалансованим хімічним складом. Маючи базу попередніх досліджень оптимальних параметрів сушіння снеків, необхідно визначити вплив швидкісті руху повітря на процес сушіння. Швидкість циркуляції повітря в сушильному пристрої - найважливіший параметр процесу сушіння. Чим вище швидкість циркуляції, тим, за інших рівних умов, менша тривалість процесу, вища продуктивність сушіння, менша нерівномірність сушіння матеріалу, більші витрати електроенергії і в більшості випадків вища собівартість. Нами запропоновано комбінувати два способи підведення теплоти при сушінні – терморадіаційний і конвективний, що дозволило зменшити відносну вологість повітря і збільшити рушійну силу процесу в порівнянні з сушінням інфрачервоними променями. Для цього була спроектована і виготовлена сушильна установка, яка дозволяє сушити терморадіаційним і конвективним способами як окремо, так і їх поєднанням. В роботі викладені результати досліджень впливу швидкості циркуляції сушильного агента на основні параметрів процесу сушіння в радіаційно-конвективній установці періодичної дії. Механізм та інтенсивність перенесення вологи у матеріалі залежать від взаємопов’язаного комплексу процесів порушення зв’язку вологи з матеріалом та дифузії парогазового середовища через капілярно-порову структуру матеріалу. В даній роботі встановлені залежності основних тепломасообмінних характеристик конвективно-терморадіаційного сушіння яблучних снеків від швидкості руху повітря.In the process of developing technical progress, the food industry requires new technological solutions to improve the quality of food products. The snack market segment is nowadays very popular and popular among consumers, but the quality of these snacks would be desirable, and the assortment is more diverse. This problem has led us to create a new product with excellent nutritional properties and a balanced chemical composition. Having a base of preliminary studies of the optimum parameters of drying snakes, it is necessary to determine the effect of the speed of air movement on the drying process. The rate of air circulation in the dryer is the most important parameter of the drying process. The higher the circulation velocity, the more equal conditions, the shorter the duration of the process, the higher the drying performance, the less uneven material drying, the greater the cost of electricity and in most cases the higher cost. We are proposed to combine two methods of supplying heat during drying - thermal radiation and convection, which allowed to reduce the relative humidity of air and increase the motive force of the process compared with the drying of infrared rays. For this purpose, a drying plant was designed and manufactured, which allows drying by thermal radiating and convection methods both individually and in combination. The paper presents the results of studies on the influence of the circulation velocity of a drying agent on the main parameters of the drying process in a radiation-convective installation of periodic action. The mechanism and intensity of the transfer of moisture in the material depend on the interrelated complex of processes of violation of the connection of moisture with the material and the diffusion of the vapor-gas medium through the capillary-pore structure of the material. In this paper, the dependences of the main heat and mass-exchange characteristics of convective thermo-radiation drying of apple snakes on the velocity of air are determined.
- ДокументПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСУ ОЧИСТКИ ВОДИ МЕТОДОМ БЛОЧНОГО ВИМОРОЖУВАННЯ(2018) Федір Анатолійович Трішин, Павло Іванович Светлічний, Олександр Романович Трач, Юлія Віталіївна ОрловськаМетою роботи є вивчення впливу ультразвуку малої потужності на процеси тепло- і масообміну в установках блочного виморожування. Доведено, що ефективним засобом управління потоками енергії при блочному виморожування є застосування ультразвукового поля. Зафіксовано збільшення маси блоку льоду завдяки зростанню коефіцієнту масовіддачі на 15-20%, зниження вмісту солей в стоках на 40% та зниження пористості блоку льоду на 22% Визначено залежність кінетики сепарування та кристалізації блоку льоду від потужності і частоти ультразвуку. Методами теорії подібності проведено узагальнення отриманих експериментальних даних. Отримана залежність Stw(Euw, Gr), що може бути використана для оптимізації та конструкторських розрахунків установок блочного виморожування з ультразвуковим інтенсифікатором в діапазоні частот від 20 до 60 кГц. For the period from 1900 to 1995, freshwater consumption in the world increased six-fold. Scientists predict that by 2030, 47 % of the population of the Earth will have difficulty with access to drinking water. In that regard, the development of energy-efficient methods for obtaining purified water is of practical and scientific interest. 96% of total desalinated water in the world is obtained with distillation desalination plants, 2.9% – with electrodialysis plants, 1% – by reverse osmosis plants, and 0.1% – with the share freezing and ion exchange desalination plants. There is a growing interest in the technologies of block freezing for water cleaning. Systems of this type are characterized by simplicity of design, compactness, and energy efficiency. Over the last years, the interest in intensification of the processes which use ultrasonic radiation has been increased. Despite a wide range of studies, the use of moderate and low power ultrasound to crystallize and separate water is still insufficiently studied. The objective of this work is to study the influence of the low power ultrasound on the processes of heat and mass exchange in block freezing units. In experiments, an ultrasonic generator with variable frequency (from 10 to 80 KHz) and power used. The use of ultrasonic field has been proved to be an effective method of controlling energy flow during block freezing. It has been established that ultrasound increases the mass of ice, and intensifies the freezing process. It has been observed that the ice block mass increases when the weight ratio increases by 15-20 %, and the salt content in the drains and the ice block porosity decrease by 40 % and by 22 %, respectively. It has been determined that there is dependence of the separation and crystallization kinetics of the ice block from the ultrasound power and frequency. Low temperature separation under the influence of ultrasonic fields characterized by significantly lower energy consumption compared with traditional distillation. To summarize the obtained experimental data, the methods of similarity theory have been used. The dependence Stw(Euw,Gr) has been obtained which can be used for optimization and design calculations of block freezing units with ultrasonic intensifier within the frequency range of 20 KHz to 60 KHz.
- ДокументІНГІБІТОРИ ТА АКТИВАТОРИ ПРОЦЕСУ ПОГЛИНАННЯ ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ ХЛОРОФІЛСИНТЕЗУЮЧИМИ МІКРОВОДОРОСТЯМИ(2018) Василь Володимирович Дячок, Вікторія Катишева, Сергій Іванович Гуглич, Сергій МандрикВідходи сучасних виробництв становлять серйозну загрозу для навколишнього середовища, що спонукає до розробки новітніх методів їх утилізації. Вміст вуглекислого газу в атмосфері вже давно є предметом обговорення на політичному рівні держав світу, лідери яких з року в рік шукають шляхи зменшення шкідливих викидів в атмосферу. В цьому випадку застосування біологічних методів є об’єктивною умовою для використання фотосинтетичних властивостей мікроводоростей. Використання мікроводоростей в процесах очищення промислових газових викидів має суттєві переваги завдяки здатності поглинати в десятки разів більшу кількість вуглекислого газу в порівнянні з наземними рослинами та здатності адаптуватися до несприятливих умовах: низькі температури середовища та освітленість, лужно-кислотний баланс, вплив інгібіторів і т. д. За рахунок дослідження цих факторів можна отримати більш глибоке розуміння біологічних методів знешкодження забрудників, та процесів що відбуваються у досліджуваних об’єктах.У продуктах спалювання палива завжди міститься велика кількість оксидів, найбільш небезпечними є діоксид сульфуру та оксиди азоту. Тому вивчення впливу їх на процес фотосинтезу хлорофіл синтезуючими мікроводоростями є важливим. Результати експериментальних досліджень процесу поглинання вуглекислого газу із промислових газових викидів хлорофілсинтезуючими мікроводоростями типу Chlorella засвідчують про вплив діоксиду сульфуру та оксидів азоту на динаміку поглинання. Доведено зворотнє неконкурентне інгібіювання фермент-субстратного комплексу клітини мікроводорості діоксином сульфуру відповідно до теорії Лайнуівера-Берка та активування оксидами нітрогену. Встановлені допустимі значення концентрацій інгібітора, діоксиду сульфуру, в процесі поглинання вуглекислого газу хлорофілсинтезуючими мікроводоростями. Визначено константу нестійкості комплексу ферменту та ферментсубстратного комплексу з інгібітором. Встановлено значення оптимальної концентрації оксидів нітрогену, як активатора приросту мікровдоростей типу Chlorella. The waste of modern production poses a serious threat to the environment, which prompts development of modern methods of their utilization. The content of carbon dioxide in the atmosphere has been the subject of discussion at the political level of the states of the world, whose leaders are looking for ways to reduce harmful emissions to the atmosphere from year to year. In this case, the use of biological methods are objective conditions for the use photosynthetic properties of microalgae. The use of microalgae in the process of purifying industrial gas emissions has significant advantages due to the ability to absorb dozens of times more carbon dioxide than terrestrial plants and adapt to adverse conditions: low temperatures and illumination, alkaline-acid balance, the effect of inhibitors, etc. Through the study of these factors can gain a deeper understanding of biological methods of neutralizing pollutants and the processes occurring in the investigated objects.The products of combustion of fuel always contain a large number of oxides, the most dangerous are sulfur dioxide and nitrogen oxides. Therefore, the study of their influence on the process of photosynthesis by chlorophyllsynthesizing microalgae is important. The results of experimental studies on the process of carbon dioxide absorption from industrial gas emissions by chlorophyllsynthesizing Chlorella microalgae demonstrate the influence of sulfur dioxide and nitrogen oxides on the absorption dynamics. The phenomenon of sulfur dioxide inhibition and activation by nitrogen oxides of the process of photosynthesis is established. Reverse noncompetitive inhibition of the microalgae cell-enzyme-substrate complex with dioxin sulfur was proved in accordance with the Linouiver-Burke theory and the activation by nitrogen oxides is proved. The permissible values of the inhibitor concentrations in the process of carbon dioxide absorption by chlorophyllsyntheszing microalgae is established. The instability constant of the enzyme complex and the enzyme substrate complex with the inhibitor is determined. The value of optimal concentration of nitrogen dioxide as an activator of the growth of the Chlorella microalgae is established.
- ДокументВОЗДЕЙСТВИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ КАВИТАЦИИ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ. МЕХАНИЗМЫ, ТЕХНОЛОГИИ, ПРИМЕНЕНИЕ(2018) Любов Петрівна Гоженко, Анна Євгенівна Недбайло, Георгій Костянтинович Іваницький
Целью данной работы является раскрыть механизмы воздействия кавитации на биологические клетки для создания новых технологий и оборудования, а также усовершенствования уже существующих. Анализ современной литературы показал, что процесс кавитации широко используется в пищевой, химической, фармацевтической, биологической промышленности и является эффективным с экологической, энергетической точки зрения. При этом, стоит отметить, что использования кавитации в технологиях существенно сокращает время ведения процесса обработки, а также минимизирует температурное воздействие, по сравнению с традиционными технологиями, что особенно актуально при работе с биологически-активными веществами. Кавитационные процессы используются в технологиях экстракции растительного сырья, стерилизации жидкостных сред как в пищевой промышленности, так и в технологиях водоподготовки и водоочистки. Не смотря, на то, что кавитацию широко применяют на практике, литературный анализ показал, что механизмы воздействия на клетки изучены не в полной мере. В статье предложены механизмы и их теоретическое обоснование для процесса экстракции и стерилизации, определены теплофизические параметры необходимые для ведения того или иного процесса. В зависимости от сферы применения кавитации ее интенсивность и механизм воздействия должны определяться свойствами целевого продукта. Соответственно, для отдельных целей параметры ведения процесса должны обеспечить полное разрушение клетки, а для других необходимо и достаточно повысить проницаемость мембраны клетки для выхода целевого компонента. В связи с этим, существует необходимость тонкого подбора теплофизических параметров процесса, а также технологического оборудования, соответственно.
The purpose of this work is to found the mechanisms of the effect of cavitation on biological cells for the creation of new technologies and equipment, as well as the improvement of existing ones. Analysis of present literature has shown that the process of cavitation is widely used in the food, chemical, pharmaceutical, and biological industries and is effective from an ecological, energy point of view. At the same time, it should be noted that the use of cavitation in technologies significantly reduces the processing time, as well as minimizes the temperature effect, in comparison with traditional technologies, which is especially important for biologically active substances. Cavitation processes are used in technologies of extraction of plant raw materials, sterilization of liquid media both in the food industry, and in technologies of water treatment and water purification. Despite the fact that cavitation is widely used in practice, literary analysis has shown that mechanisms of action on cells have not been fully studied. Novel studies presents mechanisms, which ascertain fact of cell wall full or partially distruction, but not explain reasons of this. There is not explaining of the decrease in internal massexchange resistances. The article proposes mechanisms and their theoretical justification for the extraction and sterilization process, and the thermophysical parameters necessary for conducting a particular process are determined.
Cavitation intensity and mechanism of action should be determined by the properties of the target product and should be depend on the scope of application. So, for some purposes, the process parameters must ensure complete destruction of the cell, while for others it is necessary and sufficient to increase the permeability of the cell membrane to yield the target component. In this regard, there is a need for a thin adjustment of thermophysical process parameters, as well as technological equipment, respectively..
- ДокументИНТЕГРАЦИЯ ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА СОЛНЕЧНОЙ УСТАНОВКИ(2018) Юрий Анатольевич Селихов, Виктор Алексеевич КоцаренкоЕвропейские страны демонстрируют высокие возможности простого преобразования солнечной энергии в тепловую энергию, которая может успешно использоваться для обеспечения различного рода технологических, отопительных и бытовых потребностей. Кроме того, ввод в эксплуатацию солнечных установок улучшает экологическую ситуацию района потребления тепловой энергии за счет снижения объемов выбросов загрязняющих веществ, к которым относятся продукты сгорания органического топлива, используемого для производства тепловой энергии. В настоящее время в южных районах Украины уже используются солнечные установки для горячего водоснабжения и отопления. Однако, внедрение новых энергетических и экономически выгодных установок идет медленными темпами, что объясняется довольно высокими стоимостными показателями, как отечественных, так и зарубежных установок. Таким образом, на наш взгляд, является актуальной концепция создания новых солнечных установок, наиболее привлекательных для потенциального потребителя. Реализация данной концепции возможна при таком варианте исполнения солнечных установок, когда затраты на выработку тепловой энергии с помощью этих установок будут ниже уровня суммарных затрат на получение тепловой энергии традиционными способами (в частности, в котельных установках). Одновременно с этим, срок окупаемости солнечных установок должен быть соизмерим с гарантийным сроком их эксплуатации. Для выполнения поставленных условий представляется целесообразным разработка таких конструкций солнечных коллекторов, которые позволяли бы минимизировать затраты на их изготовление, монтаж и обслуживание. Это может достигаться за счет использования дешёвых отечественных материалов, выпуск которых гарантирован в достаточных объемах на протяжении длительного срока. Разработка, изготовление и внедрение двухконтурных солнечных установок позволило круглогодично эксплуатировать солнечный коллектор, но капитальные и эксплуатационные затраты при этом были на таком уровне, что для полной окупаемости солнечной установки могло понадобиться более пяти лет, так как солнечные коллектора изготавливались из металла. В рамках сформулированной задачи нами был разработан и изготовлен солнечный коллектор из полиэтиленовой пленки. Предлагается двухконтурная солнечная установка для горячего водоснабжения и отопления, у которой солнечные коллектора изготовлены из полиэтиленовой пленки. Такая установка разработана, изготовлена и запущена в эксплуатацию в одном южном регионе Украины. На установке были получены экспериментальные результаты работы установки в разных режимах в течение года. После обработки этих данных были получены обобщающие зависимости: плотности теплового потока от температуры теплоносителя в коллекторе, времени работы установки в течение светового дня и расхода теплоносителя; коэффициента полезного действия от плотности теплового потока; максимального коэффициента полезного действия от максимальной плотности теплового потока; количества теплоты при конвекции от скорости натекания ветрового потока от 1 до 6 м/с на внешнюю поверхность солнечного коллектора. Зависимости получены при разных объемных расходах V от 0,5 до 3,0 м3/ч теплоносителя. Максимальная погрешность проведенных расчетов не превышает 5 %. European countries demonstrate high opportunities for simple conversion of solar energy into thermal energy, which can be successfully used to provide various types of technological, heating and domestic needs. In addition, the commissioning of salt plants improves the ecological situation in the area of consumption of thermal energy by reducing emissions of polluting substances, which include combustion products of organic fuel used for the production of thermal energy. At present, solar installations for hot water supply and heating are already used in the southern regions of Ukraine. However, the introduction of new energy and economically advantageous plants is proceeding slowly, which is explained by rather high cost indices, both domestic and foreign installations.Thus, in our opinion, the concept of creating new solar installations that are most attractive to a potential consumer is relevant. Implementation of this concept is possible with such an option of solar installations, when the cost of generating thermal energy using these facilities will be lower than the total cost of obtaining thermal energy by traditional methods (in particular, in boiler plants). However, with this, the payback period of solar installations should be commensurate with the warranty period of their operation. To fulfill the set conditions it is advisable to develop such designs of solar collectors that would allow to minimize the costs of their manufacture, installation and maintenance. This can be achieved through the use of cheap domestic materials, the release of which is guaranteed in sufficient quantities over a long period. The development, production and implementation of dual-circuit solar installations allowed the solar collector to be operated year-round, but the capital and operating costs were at such a level that it would take more than five years to fully pay for the solar installation, since the solar collectors were made of metal. Within the framework of the formulated task, we developed and manufactured a solar collector made of polyethylene film. A double-circuit solar installation is proposed for hot water supply and heating, in which the solar collectors are made of polyethylene film. Such an installation is designed, manufactured and commissioned in one southern region of Ukraine. Experimental results of the installation in different modes during the year were obtained at the plant. After processing of these data, generalizing dependencies were obtained: the heat flux density from the coolant temperature in the collector, the operating time of the installation during the daylight and the flow of the coolant; coefficient of efficiency from the density of heat flow; the maximum efficiency from the maximum heat flux density; the amount of heat in convection from the rate of leakage of the wind flow from 1 to 6 m / s on the outer surface of the solar collector. Dependencies were obtained at different volumetric flows V from 0.5 to 3.0 m3 / h of the heat carrier. The maximum error in the calculations does not exceed 5%.
- ДокументВИЛУЧЕННЯ БІЛКІВ ЗІ СТІЧНИХ ВОД ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ ШЛЯХОМ ЗАСТОСУВАННЯ НВЧ ВИПРОМІНЮВАННЯ(2018) Віра Василівна Сабадаш, Ярослав Михайлович ГумницькийВ роботі приведено результати досліджень кінетики вилучення білків з модельного середовища, зміни оптичної густини дисперсій білка в результаті дії на досліджувану дисперсію випромінювання надвисокочастотного діапазону. Процес денатурації дисперсій білка, що моделюють стічні води підприємств харчової промисловості, здійснювали під дією НВЧ випромінювання з частотою 2450 Гц. Обробленню піддавали водні дисперсії альбуміну та казеїну з масовою часткою сухих речовин 5% за потужності надвисокочастотного випромінювання 800 Вт. Контроль за процесом денатурації білка здійснювали за зміною оптичної густини досліджуваних дисперсій. Експериментальні дослідження показали, що ступінь вилучення альбуміну без застосування інших методів розділення становила 80%, а казеїну 35%. Виведено теоретичну залежність для розрахунку зміни температури досліджуваного об’єкту від потужності генератора електромагнітних хвиль та часу дії на об’єкт випромінювання надвисокочастотного діапазону. В основу розрахунків кінетики нагрівання електролітів у полі дії електромагнітного випромінювання поставлено зв'язок між напруженістю електромагнітного поля, що генерується в резонаторній НВЧ-камері, та потужністю НВЧ-генератора. Експериментальне дослідження кінетики денатурації водних дисперсій білка показало хорошу збіжність експериментальних та розрахункових даних. За допомого приведеного рівняння можна з достатньою точністю визначати теплофізичні параметри процесу нагрівання вологих об’єктів та дисперсій до 100°С, або для діелектриків з низьким вмістом вологи. Розроблений спосіб обробки стічних вод передбачає введення НВЧ модуля у технологічну схему очищення стічних вод біотехнологічних виробництв. Це дозволить здійснювати знезараження стічних вод та ефективного вилучення білкових сполук шляхом переведення білків у коагульований стан та збільшити ефективність очищення стічних вод. The paper presents the results of investigations of the kinetics of protein extraction from the model dispersions and changes in the optical density of protein solutions as a result of influence of the ultrahigh-frequency radiation on the test dispersion. The process of denaturation of protein solutions that simulate wastewater from food industry enterprises under the influence of microwave radiation at a frequency of 2450 Hz was carried out. The samples of aqueous dispersions of albumin and casein with a mass fraction of dry matter of 5% were treated of ultrahigh-frequency radiation of the power of 800 W. Control of process of the protein denaturation was carried out by changing the optical density of the investigated samples. Experimental studies have shown that the degree of albumin excretion without application of other methods of separation was 80% and casein 35%. The theoretical dependence for calculating the temperature change of the investigated object from the power of the generator of electromagnetic waves and the time of action on the object of radiation of the ultrahigh-frequency range was derived. The basis of calculations of the kinetics of heating of electrolytes in the field of electromagnetic radiation is the relationship between the intensity of the electromagnetic field generated in the chamber of microwave resonator and the power of the microwave generator. An experimental study of the kinetics of denaturation of aqueous dispersion of the protein showed good correlation of experimental and calculated data. Application of the given equation it is possible to determine with sufficient accuracy the thermophysical parameters of the process of heating the wet objects and solutions to 100ºС or for dielectrics with low moisture content. The developed method of treatment of sewage involves the introduction of a microwave module in the technological scheme of sewage treatment of biotechnological industries. This will allow for the disinfection of sewage and the effective removal of protein compounds by converting proteins into a coagulated state and increasing the efficiency of wastewater treatment.
- ДокументКІНЕТИКА ЕКСТРАГУВАННЯ КУПРУМУ СУЛЬФАТУ З ОДИНАРНОГО КАПІЛЯРА В УМОВАХ ВАКУУМУВАННЯ СИСТЕМИ(2018) Дмитро Миколайович Симак, В. І. СклабінськийДосліджувався процес екстрагування твердої речовини з капілярів циліндричної форми з метою визначення кінетики даного процесу. Твердою фазою служив купруму сульфат, який екстрагувався дистильованою водою. Екстрагування твердої фази складається з процесу розчинення цільового компоненту та дифузії розчиненої речовини у капілярі. Лімітуючою стадією даного процесу є дифузія компоненту всередині капіляру, що відбувається за законом молекулярної дифузії Фіка. У промислових умовах інтенсифікація процесу екстрагування відбувається за рахунок подрібнення твердого матеріалу або збільшення температури. У роботі досліджувався процес екстрагування в умовах вакуумування системи, при якому виникає кипіння рідини та утворення парової фази. Зародження, ріст та відрив парових бульбашок всередині капілярів приводить до переміщення рідини, що сприяє її заміні, створенні умов нестаціонарності, достачанні свіжої рідини до поверхні розчинення. Наведено експериментальну установку, методику виконання досліджень та експериментальні результати для капіляра діаметром 0,8 мм. Представлено графічно залежність переміщення зони розчинення у капілярі для трьох випадків за однакової температури 750С: розчинення під час механічного перемішування, постійного вакуумування та періодичного вакуумування. Найвища швидкість екстрагування відповідає періодичному вакуумуванню. Визначено ефективні коефіцієнти дифузії у капілярах та відношення коефіцієнтів за вакуумування до екстрагування в умовах механічного перемішування. Показано, що за постійного вакуумування процесу екстрагування швидкість екстрагування зростає у 2,8 рази; за періодичного вакуумування, при якому відбувається сплескування парової фази і переміщення рідини у капілярі, у 6,3 рази. The process of extracting of solid substance from cylindrical capillaries to determine the kinetics of this process was investigated. As the solid phase served sulfur sulfate, which was extracted with distilled water. Extraction of the solid phase consists of the process of dissolving of the target component and diffusion of the dissolved substance in the capillary. The limiting stage of this process is the diffusion of a component inside the capillary, which occurs under the law of molecular diffusion of Fick. In industrial conditions, the intensification of the extraction process occurs by grinding of a solid material or increasing of the temperature. In this paper, the process of extraction under conditions of vacuuming of the system, in which occurs boiling of the fluid and formation of a vapor phase, is investigated. The origin, growth and separation of the vapor bubbles within the capillaries leads to the displacement of the fluid, which facilitates its replacement, the creation of non-stationary conditions, the supply of fresh liquid to the surface of the dissolution. The experimental apparatus, methodology of research and experimental results for a capillary with a diameter of 0,8 mm are given. Graphically, the dependence of the displacement of the dissolution zone in the capillary is presented for three cases at the same temperature of 750С: dissolution during mechanical mixing, constant vacuuming and periodic vacuuming. The highest rate of extraction corresponds to periodic vacuuming. The effective coefficients of diffusion in the capillaries and the ratio of the coefficients of vacuuming to extraction under conditions of mechanical mixing are determined. It is shown that during the continuous vacuuming of the extraction process, the extraction rate increases in 2,8 times; for periodic vacuuming, at which there is an explosion of the vapor phase and the movement of liquid in the capillary, in 6,3 times.
- ДокументМЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ПРОЦЕСУ КОНЦЕНТРУВАННЯ ХАРЧОВИХ РОЗЧИНІВ ТА ЕКСТРАКТІВ У МІКРОХВИЛЬОВОМУ ВАКУУМ-ВИПАРНОМУ АПАРАТІ(2018) Наталя Володимирівна Ружицька, Тетяна Анатолїївна Різниченко, Олександр Кирилович ВойтенкоДля інтенсифікації процесу вакуум-випарювання запропоновано забезпечити рівномірність енергопідведення і виключити проміжний теплоносій за рахунок використання мікрохвильових технологій. При мікрохвильовому підведенні енергія надходить безпосередньо до молекул води в продукті, осередки пароутворення виникають у всьому об’ємі і виконують функцію гріючої поверхні. В результаті експериментального моделювання процесу мікрохвильового вакуум-випарювання розчинів цукру одержано коефіцієнти критеріального рівняння процесу.Наведено методику розрахунку процесу вакуум-випарювання в умовах дії мікрохвильового поля. В основі методики розрахунку критеріальне рівняння процесу випарювання в умовах вакууму та мікрохвильового енергопідведення, змінними якого є число енергетичної дії, безрозмірний параметр площі дзеркала продукту та безрозмірний тиск. Алгоритм включає розрахунки теплофізичних властивостей продукту, геометричних характеристик ємності, швидкості видалення вологи, поточну концентрацію сухих речовин у розчині, необхідну тривалість процесу, витрати енергії та економічні характеристики. Цикли розрахунку повторюються поки концентрація розчину в апараті сягне заданого для кінцевого продукту значення. Наведено результати перевірки запропонованої методики для розчинів цукру, кави, стевії. Встановлено, що відносна похибка для визначеної за алгоритмом швидкості видалення вологи відносно експерименту для розчинів цукру, стевії та кави складає 0,2…12 %.На основі розробленого мікрохвильового вакуум-випарного апарату запропоновано технологію одержання рідкого концентрату стевії – природного цукрозамінника. Екстракт стевії, який направляється на концентрування, одержується у мікрохвильовому екстракторі,а концентрація сухих речовин у кінцевому продукті - близько 12 %. For vacuum-vaporization process intensification it is offered to provide energy supply uniformity and exclude intermediate heat medium by using of microwave technologies. While microwave supply energy comes directly to water molecules in product, vaporization centers appear in whole volume and perform function of heating surface.As a result of experimental modeling of sugar solutions microwave vacuum vaporization the constants of criterion equation are received.The method of calculation of vacuum vaporization under microwave action is given. The base of the calculation method is criterion equation of vaporization under vacuum and microwave energy supply conditions, which variables are energy action criterion, dimensionless parameter of product mirror area and dimensionless pressure. The algorithm includes calculations of product thermophysical properties, vessel geometrical characteristics, water removing velocity, current dry matter concentration, necessary process duration, energy consumption and economical characteristics. Calculation cycles repeat until solution concentration in apparatus reaches the value prescribed for the final product. The results of verification of proposed method for sugar solutions, coffe and stevia extracts are given. It is defined, that relative error for calculated water removing velocity relatively to experiment for sugar, coffee and stevia solutions is 0,2…12 %.On the base of elaborated microwave vacuum evaporation apparatus a technology of production liquid stevia concentrate, a natural sugar substitute, is offered. Stevia extract that is being concentrated is received in microwave extractor. Dry matter concentration in final product is about 12 %.
- ДокументМОДЕЛЮВАННЯ ІЗОТЕРМІЧНОГО РЕАКТОРА ДЛЯ НАСИЧЕННЯ САХАРОЗОЮ ЦУКАТІВ З ГАРБУЗА(2018) Ірина Олександрівна Гузьова, Володимир Михайлович АтаманюкУніверсальна моделююча програма ChemCad дозволяє провести моделювання процесу насичення плодів гарбуза цукром. Результати моделювання дають можливість здійснення технологічного процесу з мінімальними енергозатратами та максимальним збереженням поживних речовин в готовому продукті, в якому єдиним консервантом буде цукор.За допомогою універсальної моделюючої програми ChemСad був змодельований ізотермічний реактор насичення частинок гарбуза цукром, який працює за умов постійної концентрації сахарози в сиропі і одночасним збільшенням концентрації сахарози в цукатах. Такий процес був змодельований стаціонарним з інтенсивним перемішуванням, працює в ізотермічному режимі і в якому кількість випаруваної води компенсує кількість виділеної води з цукату.Для моделювання необхідно було попередньо шляхом аналізу математичного опису знайти умови реалізації ізотермічного режиму, розробити математичне забезпечення для проектування реактора.Отримані числові значення результату моделювання, розрахункові та графічні залежності насичення цукатів сахарозою та проаналізовані отримані результати. Доведено, що проводити процес насичення цукатів цукром в стаціонарному режимі доцільно, з точки зору збереження органолептичних властивостей, оптимального насичення цукату, який буде довго зберігати свої властивості і не пліснявіти. ChemCad's universal simulator allows you to simulate the process of saturation of pumpkin fruit with sugar. The simulation results allow the implementation of a technological process with minimal energy consumption and maximum preservation of nutrients in the finished product, in which the only preservative is sugar. With the help of the universal simulation program ChemСad, an isothermal saturation reactor for sugar pumpkin particles was modeled, which operates under the constant concentration of sucrose in syrup and simultaneously increases the concentration of sucrose in candied fruits.Such a process was modeled by stationary with intense mixing, operating in isothermal mode and in which amount of evaporated water compensates for the amount of water extracted from candied fruit. For simulation, it was necessary to pre-analyze the mathematical description of the conditions for the implementation of the isothermal regime, to develop a mathematical support for the design of the reactor.For simulation, it was necessary to pre-analyze the mathematical description of the conditions for the implementation of the isothermal regime, to develop a mathematical support for the design of the reactor to include:- determination of the constant concentration of sugar in vaporized syrup at the end of the process, the flow of solution and vapor;- duration of sucrose saturation under stationary conditions;- definition of reactor design characteristics, diameter height and height of the liquid;Numerical simulation values, graphical and computational relationships are obtained, the result is analyzed.It is proved that the process of saturation of succulents with sugar in the steady state is advisable, in terms of preservation of organoleptic properties, optimum saturation of candied fruit, which will retain its properties and molds for a long time.
- ДокументВАКУУМНІ МІКРОХВИЛЬОВІ ТЕХНОГІЇ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ФІТОПРЕПАРАТІВ З ПЛОДІВ ШИПШИН(2018) Юлия Олеговна Левтринская, Юсеф Альхурі, Яна Андріївна Голінська, Сергій Георгійович ТерзієвУ даній статті представлено результати досліджень процесів екстрагування у мікрохвильовому полі в умовах зниженого тиску. Об’єктом досліджень обрано плоди шипшини – багаті на термолабільний вітамін С. При екстрагуванні у створеному зразку екстрактора температури не перевищують 50 °С. За таких температур зберігається більше вітаміну С, краще зберігається колір та смак. Проведені лабораторні дослідження підтверджують підвищений вміст вітаміну С у екстракті. У порівнянні з технологіями, які зараз застосовуються на фармацевтичних підприємствах при виробництві екстрактів шипшини створені екстрактор та випарна установка мають ряд переваг: проста конструкція, безпечність, знижені робочі температури, енергетична ефективність. Підвищення виходу екстрактивних речовин можна пояснити особливим протіканням процесу за умов впливу мікрохвильового поля та виникненню явища бародифузії, що значно інтенсифікує перехід компонентів, що містяться у капілярах до екстракту.In this paper are presents the results of studies of extraction processes in a microwave field under conditions of reduced pressure. The object of research are the rose hips – rich in thermolabile vitamin C. According to previous studies, under the action of the microwave field possible reach a significant intensification of extraction processes. This is due to barodiffusion – a phenomenon that occurs in the capillaries of plant material. These principles are the base for innovative facilities designed by our scientific group: a microwave vacuum extractor and a microwave vacuum evaporator. During the sample treatment in an extractor, the temperature does not exceed 50 °C. At these conditions saved more of vitamin C, color and taste are better preserved. The laboratory researches confirm that the high content of vitamin C is present in the extract. Compared to the technologies that are applied be pharmaceutical companies in the production of rose hips extracts and evaporators, they have several advantages: simple design, safety, reduced working temperatures, high energy efficiency, shortening of processes. With microwave extraction it is possible to obtain the extracts that contain non-typical components for aqueous extracts precisely due to barodifusion. So, with the use of one solvent, can be obtained a polyextract on the same installation. These technologies are actual in the first place for the pharmaceutical industry and the market of health food products. The comparison of vacuum microwave and cryoconcentration technologies are performed. It is wellknown that the best way to concentrate products with high vitamin C content is cryoconcentration. Obtained in that research results indicate that the quality of the extract produced in the vacuum microwave evaporator is similarly to cryoconcentrate.
- ДокументВИВЧЕННЯ ВПЛИВУ РАДІАЦІЙНОЇ СКЛАДОВОЇ НА ВЕЛИЧИНУ ЕФЕКТИВНОЇ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ КОМПОЗИТНО-ПОРИСТОГО МАСИВУ(2018) Леонід Леонідович Товажнянський, Валерій Євгенович Ведь, Антон Миколайович Миронов
В роботі розглянуто низку питань, пов’язаних з теплообмінними процесами, які відбуваються у промислових вуглевипалювальних установках. Дослідження спрямоване на пошук розрахункового алгоритму, який здатен еквівалентно врахувати вплив структури композитно-пористого тіла на коефіцієнт теплопровідності масиву, сформованого деревними полінцями у просторі вагонетки. Показано, що відома феноменологічна модель процесу теплопровідності, яка базується на концепції суцільності твердих тіл, не придатна до використання у контексті розрахунку внеску ступеню пористості матеріалу до його теплопровідної здатності. Вказано, що подібна модель ігнорує не тільки структурну будову реальних матеріалів, але й можливість формування анізотропних кластерних утворень в їх товщі. Виявлено, що для масиву деревини, який приймає участь у виробництві деревного вугілля піролізним способом, спрощення мікроскопічної структури не припускається. Проаналізовано кілька способів завантаження деревної сировини у вагонетку та відсоток об’єму, що може бути корисно використаний у кожному з них. Обрано найбільш технологічно та експлуатаційно доцільний спосіб завантаження деревної сировини. Розглянуто відому розрахункову модель, що базується на рівномірному розподілі твердої фази уздовж меж структурного елементу. Встановлено, що при межових значеннях подібна модель демонструє результати, що не відповідають фізичній дійсності. Виявлено причини неадекватності моделі реальним об’єктам на прикладі масиву деревних полін. Представлено вдосконалену розрахункову модель, що передбачає заміну лінійного контакту між елементами на поверхневий. Розглянуто штучні умови розрахункового припущення про те, що безкінечно тонкий прошарок матеріалу розташований уздовж меж структурного елементу, а уся маса матеріалу зосереджена у центрі в вигляді об’єкту квадратного перетину. Наведено детальний алгоритм розрахунку еквівалентного значення коефіцієнту теплопровідності деревного масиву. На основі зазначених досліджень підтверджено доцільність застосування нового підходу, який дозволяє врахувати величину впливу радіаційної складової на сукупне значення ефективної теплопровідності композитно-пористого матеріалу.
The paper deals with a number of issues related to the heat exchange processes which occur in industrial charring plants. The research is aimed to finding a calculation algorithm that can equivalently take into account the influence of the composite-porous body structure on the thermal conductivity coefficient of a bundle formed by wood logs in a trolley’ space. It is shown that the phenomenological model of the heat conductivity process, which is based on the concept of solids continuity, is not suitable for use in the context of calculating the degree of material porosity contribution to its thermal conductivity. It is specified that such a model ignores not only the structural content of real materials, but also the possibility of forming anisotropic cluster formations in their thickness. It is found that simplification of the microscopic structure is not allowed for a wooden bundle that takes part in the charcoal production using pyrolysis method. There are analyzed several methods of wooden raw materials loading into a trolley and a percentage of volume that can be usefully used in each of them. The most technologically and operationally expedient way of wooden raw materials loading is chosen. A well-known calculation model, which is based on the equable solid phase distribution along the boundaries of structural element, is considered. It is established that this model demonstrates results that do not correspond to physical reality for the boundary values. The reasons of model inadequacy to real objects are revealed on the example of a wooden log bundle. An improved calculation model, which involves replacing the linear contact between the elements to the surface one, is presented. There are considered the artificial conditions of the calculated assumption that an infinitely thin material layer is located along the boundaries of a structural element, and the entire material mass is centered in the form of a square-section object. There is given a detailed algorithm for calculating the equivalent value of the wooden bundle thermal conductivity coefficient. The appropriateness of applying a new approach is confirmed based on these studies, which allows taking into account the magnitude of the radiation component effect on the total value of the effective thermal conductivity of composite-porous material.
- ДокументИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЙ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ(2018) А. В. Гаврилов, Ігор Віталійович Безбах, Всеволод Петрович Мордынский, Олег Григорьевич БурдоРассмотрены мировые тенденции на рынке сушеных продуктов и концентратов. Анализируются энерготехнологии основных процессов обезвоживания – выпарки и сушки. Сравниваются современные технологи обезвоживания и обсуждаются научно-технические противоречия процессов выпарки и сушки. Показаны энергетические преимущества выпарки и ограничения по конечному влагосодержанию готового продукта. Приведены модели материальных балансов при комбинированных технологиях «выпарка - сушка». Представлены инновационные разработки техники обезвоживания – термомеханический агрегат и микроволновой вакуум-выпарной аппарат. Обсуждаются конструктивные варианты агрегата, возможности решать в нем параллельно задачи дробления, плющения, перемешивания и транспортировки продукта. Обоснованы механизмы интенсификации процесса тепломассопереноса в термомеханическом агрегате. Приведены значения коэффициентов теплопередачи в термомеханических агрегатах при обработке сырья в консервных, молочных, пищеконцентратных и винодельческих производствах. Проведено сравнение удельных энергетических затрат в термомеханическом агрегате и в традиционных ленточных и барабанных сушилках. Исследуются инновационные технологии обезвоживания в электромагнитных полях. Показаны перспективы сушилок с электромагнитным подводом энергии микроволнового диапазона. Исследуются процессы выпаривания в традиционных аппаратах и в вакуумных микроволновых. Приведены модели трансформации, транспорта и потерь энергии в традиционной технологии производства томатной пасты и в установке с термомеханическим агрегатом с ротационным термосифоном. Показано, что инновационная технология позволяет на 40% интенсифицировать процесс выпарки и на 35% снизить удельные расходы энергии. Обоснованы перспективы ступенчатых схем обезвоживания «выпарка - сушка». Проведено развитие методов энергетического менеджмента для исследования энергетической эффективности на основе нового числа подобия – числа энергетического действия. The world tendencies in the dried products and concentrates market are considered. The energy technologies of the basic processes of dehydration (evaporation and drying) are analyzed. Modern dehydration technologies are compared and the scientific and technical contradictions of the processes of evaporation and drying are discussed. The energy advantages of the evaporation and the limitations by the final moisture content of the finished product are shown. Models of material balances with combined technologies of "evaporation - drying" are given. Innovative developments in dehydration engineering are presented - a thermomechanical unit and a microwave vacuum evaporator. The constructive variants of the unit are discussed, the possibilities of solving in it the tasks of crushing, flattening, mixing and transporting the product in parallel. The mechanisms of intensification of the process of heat and mass transfer in a thermomechanical aggregate are justified. The values of the heat transfer coefficients in thermomechanical aggregates are given for the processing of raw materials in canning, dairy, food-concentrates and wineries. The specific energy costs in a thermomechanical aggregate and in traditional belt and cylinder dryers are compared. Innovative technologies of dehydration in electromagnetic fields are investigated. The prospects of dryers with electromagnetic energy supply of the microwave range are shown. Evaporation processes are studied in conventional apparatuses and in vacuum microwave ones. Models of transformation, transport and energy losses in the traditional technology of tomato paste production and in a device with a thermomechanical unit with a rotary thermosyphon are presented. It is shown that the innovative technology allows to intensify the process of evaporation by 40% and to reduce the energy consumption by 35%. The prospects of stepwise dehydration schemes of "evaporation - drying" are substantiated. Energy management methods have been developed to study energy efficiency based on a new number of similarity – the number of energy actions.
- ДокументОПТИМІЗАЦІЙНЕ КОМПОНУВАННЯ ФАЗНИХ РОЗДІЛЮВАЧІВ З ЗАСТОСУВАННЯМ МОДУЛЬНИХ СЕПАРАЦІЙНИХ ПРИСТРОЇВ(2018) О. О. Ляпощенко, В. О. Іванов, І. В. Павленко, М. М. Дем’яненко, О. Є. Старинський, В. В. КовтунУ даній статті розглядаються способи підвищення ефективності, оптимізації та інтенсифікації процесів сепарації та сепараційного обладнання установок стабілізації нафти/конденсату. Робота включає в себе теоретичне ознайомлення з процесом сепарації газорідинних сумішей та труднощами, які пов’язані з ним. Проведено аналіз досліджуваного обладнання, а саме його конструктивних особливостей, принципу роботи, переваг та недоліків, визначена оптимальна компоновка апаратів. Запропоновано новий нестандартний підхід до вдосконалення існуючого сепараційного обладнання, а саме метод оптимізаційного компонування фазних розділювачів з застосуванням модульних сепараційних пристроїв. Було проведене комп’ютерне моделювання багатофазних течій у внутрішньому об’ємі вертикального фазного розділювача та одного з модульних сепараційних пристроїв, що реалізує спосіб динамічної сепарації. Достовірність комп’ютерного моделювання підтверджується верифікацією отриманих даних за результатом чисельного експерименту з режимними параметрами роботи сепаратора. Спосіб динамічної сепарації являється не традиційним методом розділення гетерогенних систем, його особливістю являється застосування автоматичного регулювання гідравлічного опору, де регулюючою дією є сили пружності. Для чисельного розрахунку гідродинаміки вертикального фазного розділювача використовувався програмний комплекс, що реалізує метод скінченних об’ємів, а саме FlowVision. Оскільки, при роботі модульного сепараційного пристрою мають місце аерогідропружні явища необхідно розглядати механіку руху газорідинного потоку з одного боку та твердого деформованого тіла з іншого боку. Враховуюче це для його дослідження використовувався програмний комплекс ANSYS Workbench, а саме модулі, які засновані на методах скінченних об’ємів та елементів, відповідно Fluid Flow Fluent та Transient Structural, об’єднанні за допомогою System Coupling. Наведені конструкції нових модульних сепараційних елементів та рекомендації для оптимізації їх компоновки у фазних розділювачах, що дозволять значно збільшити ефективність та інтенсивність процесів розділення емульсій та газорідинних сумішей і в цілому підвищать якість цільових компонентів. This article discusses ways of the efficiency improvement, optimization and intensification of the separation processes, which takes place in stabilizer units for oil and condensate. The work includes the theoretical introduction to the separation of gas-liquid mixtures and difficulties associated with process. Investigated equipment, specifically their design features, operating principle, advantages and disadvantages was analyzed, in consequence of which the optimal equipment packaging was determined. The non-typical approach for improvement of most commonly used separation equipment is proposed, namely method of optimizing phase separation equipment packaging, which includes using of modular separation devices. For this purpose numerical simulations of multiphase flow in the vertical phase separator internal volume and one of the modular separation devices, which implement the dynamic separation method, were carried out. The reliability of computer simulation is confirmed by verification data, which obtained from the results of numerical experiment, with the separator functioning parameters. The method of dynamic separation isn't traditional method for heterogeneous systems separation. The main feature of this method is using of hydraulic resistance automatic regulation, in this case regulating forces are the elastic forces. For numerical calculation of the vertical phase separator hydrodynamics was used software complex namely FlowVision, which implements the finite volume method. Since, in case of the modular separation devices functioning take place the aerohydroelasticitys phenomena’s, it is necessary to be consider mechanics of the gas-liquid flow motion of the on one side and mechanics of the solid deformable body on the other hand. Taking into account the above for investigations of this modular separation device was used the ANSYS Workbench software complex, namely modules, which are based on the finite volume and finite element methods, respectively Fluid Flow Fluent and Transient Structural, which combined by System Coupling module. The presented designs of new modular separation elements and recommendations for their optimal disposition in phase separation equipment will significantly increase the efficiency and intensity of emulsions and gas-liquid mixtures separation processes, moreover it's all will improve the quality of the target components.
- ДокументВПЛИВ РОЗЧИННИХ РЕЧОВИН НА СТАН ВОДИ В РОСЛИННИХ ТКАНИНАХ ТА КІНЕТИКУ ЇХ СУШІННЯ(2018) Наталія В. ДмитренкоВ роботі наведено літературні дані щодо впливу розчинних речовин різного типу на процес та механізм зв’язування води. Порівняно результати визначення стану води у вихідній рослинній сировині, які були отримані з розрахунку за межею гігроскопічності, з результатами прямого експерименту за методом диференціальної сканувальної калориметрії. Встановлено, що додаткове зв’язування води, вище ніж отримане з розрахунку, обумовлено наявністю розчинних речовин в рослинному соку. Сумісним аналізом експериментальних кривих зміни стану води, енергограм сушіння, кривих сушіння та кривих швидкості сушіння показано, що критичні точки процесу сушіння знаходяться у відповідності з динамікою зміни стану води в рослинних тканинах та кінетикою зміни питомої теплоти її випаровування. Встановлено значне зростання енерговитрат на випаровування води вже в другому періоді сушіння. Отримані результати дозволяють стверджувати, що воно відбувається через початок видалення води з гідратних оболонок розчинених речовин. На підґрунті проведеного дослідження уточнено механізм і послідовність видалення води зі зрізів рослинних тканин при сушінні. The paper presents literary data on the influence of soluble substances of different types on the process and mechanism of water binding in aqueous solutions. Using the method of differential scanning calorimetry, the state of water in the parenchyma tissues of apples and potatoes, in the root crops carrots and beet, and the woody tissues of annual willow shoots was determined. A change in the state of water in these plant tissues during dehydration has been studied. The results of the determination of the state of water in the initial plant raw material obtained from the calorimetric experiment were compared with the results obtained from the calculation according to the hygroscopicity limit according to the assumptions of the sorption isotherms method. It has been established that the amount of bound water in the tissues of plants obtained from the calorimetric experiment is higher than the amount of bound water obtained on the calculation from the limit hygroscopicity of plant tissues. The additional binding of water is due to the presence of soluble substances in plant juice. Using the method of synchronous measurement of mass loss of tissues during drying and the amount of heat consumed for dehydration, an experimental determination of the specific heat of evaporation of water from plant tissues during drying was performed (the drying energy curves have obtained). Using joint analysis curves of change of the state of water in plant tissues, curves of drying energy, drying curves and drying rate curves, it was established that the critical points of the drying process are in accordance with the dynamics of changes in the state of water in plant tissues and the kinetics of the change in the specific heat of evaporation of water. A significant increase in energy consumption for the evaporation of water was detected already in the second drying period of plant tissues. The results obtained allow us to state that this increase in energy costs is due to the beginning of the removal of water from the hydrated shells of substances dissolved in plant juice. On the basis of the research, the mechanism and sequence of water removal from the cut of plant tissues during drying has been made more accurate.
- ДокументДІЄТИЧНА ДОБАВКА ІМУНОТРОПНОЇ ДІЇ НА ОСНОВІ ПРОДУКТІВ ДЕСТРУКЦІЇ ПРОБІОТИЧНИХ БАКТЕРІАЛЬНИХ КУЛЬТУР(2018) Антоніна Іванівна Капустян, Наталля Кирилівна ЧерноУ роботі розглянуто можливість отримання імунотропної дієтичної добавки на основі низькомолекулярних продуктів деградації пептидогліканів клітинних стінок пробіотичних бактерій. Встановлено раціональні режими автолізу біомаси як первинного етапу деструкції пептидогліканів бактеріальних клітинних стінок. Показано, що найбільш інтенсивний лізис клітин відбувається при експозиції культуральної рідини при 90°C протягом 15 хв після 8-ї години культивування, про що свідчить максимальне накопичення амінокислот у реакційному середовищі (1,8 мг/см3). Проведено оптимізацію процесу деструкції пептидогліканів бактеріальних клітин, які піддавали лізису, ферментним препаратом панкреатином. Ефективність ферментолізу визначали за накопиченням імунотропних низькомолекулярних пептидів залежно від концентрації ферменту (СЕ), субстрату (СS) в реакційній суміші та тривалості процесу (τ). Встановлено, що раціональний режим ферментолізу, який забезпечує максимальне накопичення низькомолекулярних пептидів (0,569 мг/см3, досягається за наступних значень факторів: СЕ=12,5 мг/см3, СS=70,0 мг/см3, τ=245,6 хв. Зразок низькомолекулярних пептидів, отриманий за раціональних режимів деструкції, досліджено методом ІЧ-спектроскопії. Встановлено, що у його ІЧ-спектрі присутні смуги поглинання, які відповідають коливанням аміногруп, пептидних зв’язків, піранозної форми глюкози, залишки якої входять до складу мурамової кислоти, та N-ацетилглюкозаміну пептидоглікану. Приведено загальну схему, що ілюструє послідовність процесів виробництва імунотропної дієтичної добавки .У дослідах на щурах встановлено ефективну дозу отриманої дієтичної добавки –0,06 мг/кг маси тіла. The possibility of obtaining an immunotropic dietary supplement based on low molecular weight degradation products of cell wals peptidoglycans of lactic and bifidobacteria composition has been considered. Rational regimes of autolysis of biomass as the primary stage of degradation of peptidoglycans of bacterial cell walls have been established. It was shown that the most intensive lysis of cells takes place when the culture liquid is treated at a temperature of 90 °C for the 8th hour of cultivation, as indicated by the maximum accumulation of amino acids in the reaction medium (1.8 mg/cm3). Optimization of the destruction process of bacterial cell peptidoglycans exposed to lysis, by enzyme preparation with pancreatin, was carried out by the mathematical planning method of the multifactorial experiment. The effectiveness of enzymatic hydrolysis was determined by the accumulation of immunotropic low molecular weight peptides, depending on the concentration of the enzyme (CE), the substrate (CS) in the reaction mixture and the duration of the process (τ). The rational value of the factors CE, CS and τ that provide the maximum concentration of low molecular weight peptides (0.569 mg/cm3) in the enzymatic hydroltsate are CE=12.5 mg/cm3, Cs=70.0 mg/cm3, τ=245.6 min. A sample of low molecular weight peptides obtained from rational degradation regimes was investigated using the IR spectroscopy method. It has been established that in its spectrum absorption bands corresponding to fluctuations of amino groups, peptide bonds are presentred, which, in fact, take place in the structure of peptides. Fluctuations of the pyranose glucose form, which is included in the muramic acid and N-acetylglucosamine of peptidoglycan, have also been observed. The general scheme of the sequence of production processes of an immunotropic dietary supplement has been given. In animal experiments, it has been established that this additive, in accordance with the classification of chemicals substances to the degree of danger, belongs to class 4 (low-toxic substances). The effective dose of the obtaned dietary supplement is 0.06 mg/kg body weight.
- ДокументДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ КОМПОСТУВАННЯ ХАРЧОВОЇ СКЛАДОВОЇ ТВЕРДИХ МУНІЦИПАЛЬНИХ ВІДХОДІВ З ВИКОРИСТАННЯМ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБАВОК(2018) Галина Всеволодівна Крусір, О. А. Сагдєєва, Олеся О. Чернишова, Марія Михайлівна Мадані, Олексій Леонтійович ГарковичЕфективне управління твердими муніципальними відходами є першочерговим завданням у сфері міжнародної та національної екологічної безпеки. В Україні воно фактично вирішується через зберігання сотень тисяч відходів на керованих та некерованих звалищах та полігонах. Оскільки до 40% твердих муніципальних відходів відноситься до органічних, що легко розкладаються (харчові відходи, відходи ринків, домогосподарств, міських зелених господарств, муніципальної мережі харчування), вилучення цієї частини відходів зі звалищ за рахунок компостування суттєво зменшить навантаження на фактично розміщенні та потенційно заплановані звалища. Аеробне компостування є однією з найкращих найбільш доступних технологій для інтегрованої системи управління відходами за рахунок мінімізації антропогенного впливу на довкілля, відповідності новітнім вітчизняним та зарубіжним розробкам, економічної та практичної прийнятності технології.Метою експериментального дослідження було вивчення можливості прискорення процесу компостування харчової складової твердих муніципальних відходів за рахунок внесення мінеральних добавок для впровадження в якості природоохоронної технології на звалищах. У статті представлено результати дослідження впливу мінеральної добавки на перебіг процесів компостування харчової складової твердих муніципальних відходів з метою його прискорення в мезофільному і термофільному температурних режимах з керованими параметрами. Для підвищення ефективності процесу компостування та порівняння особливостей перебігу процесів в якості мікробіологічного інокуляту використовували ґрунт, в якості мінеральної добавки – розчини мінеральних солей.Показано, що мінеральний комплекс прискорює процес компостування харчової складової твердих побутових відходів в 2,2 рази за термофільного режиму і в 1,4 рази за мезофільних умов проведення процесу компостування, що свідчить про ефективність його використання в процесах переробки твердих муніципальних відходів з метою підвищення загального рівня екологічної безпеки. Efficient management of municipal solid waste is a top priority in the field of international and national environmental safety. In Ukraine, it is actually dealt with through the storage of hundreds of thousands of waste at managed and unmanaged landfills. Since up to 40% of municipal solid waste is classified as organic (food waste, market waste, households’ waste, waste of municipal food network and urban green household), removing this part of waste from landfill by composting will substantially reduce the load on the actual placed and potentially planned landfill. Aerobic composting is one of the best available technologies for an integrated waste management system, minimizing anthropogenic environmental impact, complying with the latest domestic and foreign developments, economic and practical acceptance of technology.The purpose of the pilot study was to study the possibility of accelerating the composting process of the municipal solid waste's food component through the using of mineral additives for the introduction as a conservation technology in landfills. The article presents the study results of the mineral additive's influence on the composting process of the solid municipal waste's food component in order to accelerate it in the mesophilic and thermophilic temperature regimes with controlled parameters. To improve the composting process and to compare the peculiarities of the processes the soil was used as microbiological inoculums and the mineral salts’ solutes were used as a mineral additive. It was shown that the mineral complex accelerates the composting process of the municipal solid waste's food component by 2.2 times for the thermophilic regime and by 1.4 times for the mesophilic conditions of composting process, that testifies to the efficiency of its use in the municipal solid waste’ recycling processes in order to improve the overall level of environmental safety.
- ДокументФОРМУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИСТКИ РОСЛИННОЇ ОЛІЇ В УМОВАХ МІНІ-ЦЕХІВ(2018) Петро Ігорович Осадчук, Іван І. ДударевСтворено комплекс технічних засобів, що включає обладнання і блоки пресування насіння, адсорбентної рафінації, гідратації і коагуляції, центрифугування і дезодорації, очищення і мікрофільтрації олії. Конструкції технічних засобів дозволяють компонувати окремі складові частини поблочно (модульно), враховуючи умови їх розміщення у мало контурних цехах. У технологічному процесі, за необхідності використовується ультразвуковий кавітатор для зниження кислотності олії. Сформований за цим принципом комплекс забезпечує одержання екологічно чистої рослинної олії за безвідхідною технологією, що актуальна для фермерських господарств. Олія такої якості відноситься до категорії кашерних продуктів. To obtain high-quality edible oils, these should be as much as possible cleaned from concomitant substances, mechanical impurities, phosphatides, waxes, soap and hydrophobic fractions. This process can be realized on the basis of physical methods developed by us with the help of special centrifugal devices, ceramic microfilters, hydration means for purifying phosphatidic concentrate with subsequent belting filtration of mono-dibasic unsaturated acids A complex of technical means was developed, including equipment and blocks for pressing the seed, adsorbent refinement, hydration and coagulation, centrifugation and deodorization, cleaning and microfiltration of oils. Structures of technical means allow to compose separate components of a unit (modular), taking into account the conditions of their placement in small contour workshops. In the technological process, if necessary, an ultrasonic cavitator is used to reduce the acidity of the oil. The complex formed on this principle ensures the production of ecologically pure vegetable oil in the non-waste technology and in the conditions of the farms. Oil of this quality belongs to the category of casserole products.The technological process involves pressing the seeds, then feeding to a centrifuge for purification from mechanical impurities, for removing water and lightly flowing fractions into a vacuum chamber and microfiltration and lighting in the super-cleaner unit, an ultrasonic cavitator is used to reduce the acidity of the oil. The vegetable oil retains its organoleptic qualities and the nutritional value of the product. Such an effect is achieved by the use of only the production of oils, physical and mechanical processes, without chemical treatment. The technology is implemented by a compact small-scale technical complex, executed in a modular-block type, which is easy to control.
- ДокументОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ПРОЦЕСУ ІНФРАЧЕРВОНОГО СУШІННЯ ЗЕРНОВОЇ ПРОДУКЦІЇ З ВІБРОХВИЛЬОВИМ КОНВЕЄРОМ(2018) Ігор Павлович Паламарчук, С. В. Крючев, Валентина О. ВерхоланцеваПроведений аналіз конвеєрних апаратів для забезпечення необхідного вологовидалення сипкої сільськогосподарської сировини дозволив обґрунтувати ефективність вібраційних конвеєрних схем. Класичні віброконвеєрні машини базуються на електромагнітному віброзбудженні та використанні жорсткого вантажонесучого органу, що вимагає значних витрат енергії та матеріалу. Дана проблема вирішується за рахунок використання механічного віброзбудження та недеформувального транспортуючого елементу, що притаманні віброхвильвим конвеєрним апаратам. Представлена принципова схема віброхвильової терморадіаційної сушарки, яка дозволяє ефективно вирішити проблеми достатньо інтенсивної та рівномірної обробки при мінімізації енерго- та матеріаловитрат, поміроного термічного навантаження на шари продукції та максимального збереження її вихідних властивостей. На основі експериментальних досліджень розробленої дослідної моделі даної сушарки було складено критеріальне рівняння тепломасобміну, що дозволяє проектувати сушарки із заданими параметрами процесу. The analysis of conveyor devices to ensure the necessary moisture removal of loose agricultural raw materials allowed to substantiate the effectiveness of vibration conveyor circuits. Classic vibroconveyor machines are based on electromagnetic vibroexcitation and the use of a rigid carrier, which requires significant energy and material costs. This problem is solved by the use of mechanical vibration and undetectable transporter element inherent in vibrating conveyor devices. Mechanical vibrators are aggregated in the support bundles of the tape mechanism, providing with sufficiently compact performance of the standing or running wave on the surface of the deformation carrier body. Necessary parameters of this wave for the appropriate promotion of bulk masses of grain products with a given speed are determined from experimental studies in the variation of angular frequencies and amplitudes of the oscillations of the drive shafts of the designated vibroscuders. The required speed of movement of products processed on a projected wave conveyor is determined by the condition of achieving the desired level of moisture content of the raw material during its single passage along the processing zone, which ensures the continuity of the dehydration cycle and the sufficiently high productivity of the dryer. The principal scheme of the vibratory thermo-radiation dryer is presented, which allows to effectively solve the problems of sufficiently intensive and uniform treatment with minimization of energy and material costs, the moderate thermal load on the product layers and maximal preservation of its initial properties. On the basis of experimental researches of the developed experimental model of this dryer, a criterial equation of the heat capacity was compiled, which allows the design of driers with the given parameters of the process. Among such parameters, the characteristics of the oscillation processes, which lead to the appearance of a wave on the surface of the tape, were used. This approach allows us to maximally approximate the results of mathematical modeling of this drying process to real conditions.
- ДокументМОДЕЛЮВАННЯ РУХУ БУЛЬБАШОК СТИСНЕНОГО ПОВІТРЯ У АПАРАТІ З ПНЕВМАТИЧНИМ ПЕРЕМІШУВАННЯМ(2018) Олег Михайлович Данилюк, Володимир Михайлович Атаманюк, Ярослав Михайлович ГумницькийПроведено огляд і аналіз літературних джерел, які відображають основні результати та напрямки досліджень процесу розчинення під час пневматичного перемішування. Вони показують, які проблемні напрями науки потребують детальніших досліджень. Обгрунтовано вибір методу розчинення під час пневматичного перемішування розчину. Розглянуто переваги даного методу. До переваг використання пневматичного перемішування належить рівномірний та інтенсивний масообмін між твердою фазою та рідиною. Використання стисненого повітря для перемішування спрощує внутрішню конструкцію апарату. Завдяки цьому також виключається забруднення розчину продуктами корозії чи ерозії перемішуючих пристроїв. Описано процес утворення окремої бульбашки у рідкому середовищі з певної глибини під час повільного витікання повітря у рідину із отвору з гострими кромками. Експериментально досліджено процес руху бульбашки стисненого повітря у водному розчині бензойної кислоти в апараті для розчинення під час пневматичного перемішування. Описано процес утворення бульбашок в умовах квазістатичного режиму диспергування стисненим повітрям розчину. Визначено відривний розмір бульбашок повітря з отворів барботеру. Розраховані швидкість спливання бульбашок повітря в апараті та частота їх утворення з отворів барботеру. Розраховано фіктивні швидкості руху бульбашок стисненого повітря в апараті за різних витрат повітря. Наведено результати розрахунків дисипації енергії в апараті для розчинення бензойної кислоти. Визначені параметри руху бульбашки стисненого повітря узагальнені у вигляді таблиці та графіка. Визначено оптимальні значення витрати повітря та час, за яких доцільно здійснювати процес розчинення під час пневматичного перемішування. This article reviews and analyzes literary sources, which reflect the main results and directions of research of the dissolution process during pneumatic mixing. They show which problem areas of science require more detailed research. The choice of the method of dissolution during the pneumatic mixing of the solution is substantiated.. The advantages of this method are considered. The advantages of using a pneumatic mixing system include the uniform and intensive mass transfer between the solid phase and the liquid. The use of compressed air for mixing simplifies the internal design of the machine. This also eliminates the pollution of the solution by products of corrosion or erosion of mixing devices. The process of formation of a separate bubble in a liquid medium from a certain depth during the slow flow of air into a liquid from a hole with sharp edges is described. The process of bubble movement of compressed air in an aqueous solution of benzoic acid, in the apparatus for dissolution during pneumatic mixing is experimentally investigated. The process of formation of bubbles is described in the conditions of the quasi-static regime of dispersion with compressed air of a solution. Determined tear-off size of air bubbles from the bubbler apertures. The velocity of air bubbles in the apparatus is calculated and the frequency of their formation from the bubbler apertures. The fictitious velocities of bubbles of compressed air in the apparatus for different air flows are calculated. The calculations results of dissipation of energy in the apparatus for dissolution of benzoic acid are presented. The specified parameters of the bubble movement of compressed air are summarized in the form of a table and a graph. The optimal values of air flow and the time during which it is expedient to carry out the dissolution process during pneumatic mixing are determined.