Том 86 № 1

Постійне посилання зібрання

https://card-file.ontu.edu.ua/handle/123456789/25031

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 20

EXERGY ANALYSIS OF AN OPEN-MODE ADSORPTIVE HEAT STORAGE UNIT BASED ON COMPOSITE ADSORBENT ‘SILICA GEL – CRYSTALLINE HYDRATE’
(2022) Elena Belyanovskaya, Kostyantyn Mikhaylovich Sukhyy, Yana Oleksandrivna Serhiienko, Mikhaylo Porfyryevich Sukhyy, G. Pustovoy, Irina Valeriivna Sukha
Exergy analysis of an open-mode adsorptive heat storage unit has been performed when a composite ‘silica gel – crystalline hydrate’ used as an adsorbent. The crucial factors affecting the exergy efficiency factor are stated to be temperature and initial humidity of airflow supplied to the inlet of adsorbent layer, temperature of external air and methods of air flow humidification. Procedure of calculation of the operating characteristics of an open-mode adsorptive heat storage device was further developed. The suggested procedure involves determination of adsorption, specific adsorption heat and final airflow temperature, useful heat, heat inputs for operating heat storage device and its efficiency factor, then exergy recovered, exergy supplied and exergy efficiency are calculated. Exergy efficiency depends on characteristics of flow of humid air fanned into the adsorbent layer such as temperature and initial absolute humidity which strongly affect the adsorption and final airflow temperatures. Increase of initial temperature of the humid air leads to decreasing of the exergy efficiency. Maximal values of exergy efficiency are determined at the absolute humidity and temperatures of initial airflow within the ranges of 0.03 – 0.04 kg/m3 and 20 – 30ºC, respectively. These characteristics are corresponded to the maximal airflow temperatures after passing through the adsorbent layer which meet to the Sanitary Regulations. Dependence of exergy efficiency vs. external air temperature and initial airflow temperature is shown. The exergy efficiencies of the open-mode adsorptive heat storage unit with steam and ultrasonic humidification were compared. Ultrasonic humidification is shown to allow increasing the exergy efficiency by 7 % against steam humidification. The obtained results can be used when energy-efficient heat and ventilation systems for residential premises developed.
RESEARCH OF THE KINETICS OF THE DRYING PROCESS OF COMBINED PLANT MATERIALS
(2022) Zhanna Petrova, Kateryna Slobodianiuk, Kateryna Samoilenko, V. M. Vishnevsky, Oleksii Grakov
The general trend of energy consumption, which leads to an increase in the amount of energy consumed in the world, has shown that its cost is constantly increasing, and the shortage of energy carriers is increasing. So, the problem of creating and large-scale implementation of modern energy-efficient heat-technologies, which ensure the reduction of energy consumption and the maximum preservation of the high quality of the dehydrated product, is relevant today. In order to solve the above-mentioned problem, this work has developed an innovative pre-treatment of combined plant materials. A study of pH results for different ratios of red beetroot with rhubarb/tomato is presented. We managed to obtain the most optimal content of components in the red beetroot:rhubarb mixture as 2:1, with a pH value of 3.75, and betanin in the studied material after drying remains at the level of 96.5% for red beetroot:tomato - 3:1, in which pH is 3.9, and betanin is 94.7%. Also, with the preservation of earnings and increasing the functionality of the phytoestrogen properties of plant raw materials, the conditions for the stabilization of plant ingredients have been developed. Mixtures of plant materials with different ratios of initial components of plant origin were created and optimal drying modes were developed. The kinetics of the drying process of combined plant materials with their preliminary preparation was experimentally investigated. On the basis of the obtained data on the change in the nature of the Rebinder number depending on the humidity, the combined plant material and the temperature of the heat carrier, staged drying regimes were developed. The theoretical processing of the obtained experimental data on the red beetroot:tomato mixture was performed according to the method of V.A. Danilov. The generalized drying kinetics curves of the red beetroot:tomato mixture coincide with the fast drying regimes. The duration of the drying process of the soybean:spinach mixture on the experimental convective stand was calculated according to the method of V.V. Krasnikov. The generalized curve of the drying kinetics of the soybean:spinach mixture made it possible to apply the relative drying coefficients. And it became possible to calculate the total drying time of the soybean:spinach mixture. The deviation of the calculated value from the experimental duration of drying does not exceed 5%.
STUDY OF THE HEAT OF DEHYDRATION OF D–FRUCTOSE SOLUTION
(2022) Viacheslav Mykhailyk, Natalia Dmytrenko, Tetiana Korinchevska, Oleksii Parniakov, Yuriy Snezhkin
The heat of evaporation of water is the main component of the consumption during the drying of bio raw materials. Its share in the consumption depends not only on the initial moisture content of the drying object. As our previous studies have shown, the state of water in the material affects the total heat consumption. The state of water is determined by its chemical composition and structure. Drying objects rich in sugars deserve special attention. Sugars have a high tendency to hydration, are concentrated in the juice and determine both the kinetics and heat of dehydration. The most reliable data on glucose and fructose hydration are analyzed and presented. Measurement of the specific heat of evaporation of water r from fructose solutions with an initial concentration of 12.5 wt. % was performed in the evaporation calorimeter. Continuous registration of changes in heat flows and mass of the sample was ensured during the measurement process. The dependence of the reduced specific heat of evaporation of water (R = r/rtab) on the concentration of fructose was obtained in the isothermal mode at 40, 60 and 80 °C. The presented curves reflect the thermal processes occurring in the solution during water removal. The processes are characterized by an endothermic period of dehydration and an exothermic period of simultaneous dehydration and spontaneous homogeneous crystallization of fructose. It was found that the change in the degree of hydration of fructose in solution from 12.5 to 5 mol/mol occurs with increasing, almost linear, specific heat consumption. Removal of water from the first coordination sphere, when the degree of hydration decreases to values <5, the increase in specific heat of evaporation is steeper and reaches the excess over the tabular values of heat of evaporation of pure water rtab by 6 – 7 %. The heat of spontaneous crystallization of fructose has a power greater than the power of endothermic heat consumption for dehydration, therefore, a general exothermic effect is recorded. It is shown that the measured specific heat of water evaporation increases with increasing concentration of solutions despite a decrease in the degree of hydration of fructose. It was established that water has a strong hydrogen bond with sugar in solutions in which the degree of hydration of fructose is less than ~5. Assumptions about strongly and weakly bound hydrated water in solutions of monosaccharides are substantiated.
ВИКОРИСТАННЯ ГІДРОДИНАМІЧНОЇ КАВІТАЦІЇ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСУ КРИСТАЛІЗАЦІЇ ЛАКТОЗИ В МОЛОЧНІЙ СИРОВАТЦІ
(2022) Георгій Костянтинович Іваницький, Богдан Ярославович Целень, Наталія Леонідівна Радченко
Проведено аналіз проблем у галузі переробки молочної сироватки. В ході якого встановлено перспективність даного напрямку, сформульовано мету і завдання досліджень. В рамках роботи розглянуто існуюче в Україні і світі обладнання, зокрема, його переваги і недоліки. На основі чого авторами було запропоновано використання роторно-пульсаційного апарата спеціальної конструкції типу ротор-статор-ротор. Проведені дослідження на запропонованому експериментальному обладнанні дозволили вивчити вплив гідродинамічної обробки на процес кристалізації молочної сироватки та досягти покращення перебігу процесу кристалізації лактози в сироватці. Зокрема, в роботі доведено, що обробка сироватки з використанням в комплексі вакуумної камери та роторно-пульсаційного апарата спеціальної конструкції типу ротор-статор-ротор перед стадією кристалізації лактози дозволяє отримувати кристали меншого розміру з вузьким дисперсним розподілом в діапазоні від 5,0 до 6,5мкм, у порівнянні, з традиційними технологіями, де розміри кристалів досягають 20мкм. Запропонована конструкція дозволяє підвищити продуктивність, забезпечити рівномірну обробку потоку рідини, а також збільшити швидкість обертання ротора для більш інтенсивного гідродинамічного впливу на рідину. У підсумку проведеної роботи авторами було рекомендовано використання даного обладнання в технологіях сушіння сироватки молока, з метою отримання продукту високої якості. Рекомендований режим рециркуляції протягом 2 хв. перед стадією кристалізації лактози.
ВПЛИВ ВИТРАТИ ХОЛОДНОГО ТЕПЛОНОСІЯ НА ТЕПЛОПЕРЕДАВАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПУЛЬСАЦІЙНОЇ ТЕПЛОВОЇ ТРУБИ ДЛЯ ТЕПЛООБМІННОГО АПАРАТА
(2022) Євгеній Сергійович Алексеїк, Володимир Юрійович Кравець
Пульсаційні теплові труби (ПТТ) є високоефективними теплопередавальними пристроями та одним із найновіших видів теплових труб. Одним із перспективних напрямків їх застосування є використання у якості основних теплопередавальних елементів рекуперативних теплообмінних апаратів, що знайшли широке застосування в енергетиці, енергозбереженні, хімічній та харчовій промисловості. Cеред актуальних напрямків досліджень в області таких теплообмінників важливим є вивчення впливу витрат теплоносіїв на характеристики цих апаратів. Для кращого розуміння цих впливів доцільно проводити подібні дослідження не тільки на теплообмінних апаратах в цілому, але і на їх основних елементах, тобто пульсаційних теплових трубах. В роботі приведено результати експериментальних досліджень впливу витрати охолоджуючого середовища на теплопередавальні характеристики мідної одновиткової замкненої ПТТ з теплоносієм водою та коефіцієнтом заповнення 45%. Внутрішній діаметр ПТТ складав 3,1 мм, загальна довжина – 212 мм, довжина зони нагріву – 70 мм, довжина зони конденсації – 142 мм. ПТТ було досліджено у вертикальному положенні з нагрівом знизу в діапазоні підведених теплових потужностей 10-140 Вт. Витрата охолоджувальної води складала 2,9-7 г/с, а її температура 10-15°С. В результаті проведених досліджень було з’ясовано, що при витраті 2,9 г/с перепад температур та термічний опір ПТТ на 20-22% нижчий, а переданий тепловий потік на 35% більший, ніж при вищих значеннях витрати. При цьому зміна витрати в діапазоні 4,5-7 г/с не здійснює помітного впливу на перепад температур та термічний опір ПТТ. Виходячи з цього, для збільшення коефіцієнту теплопередачі в теплообмінних апаратах на ПТТ можна рекомендувати зменшення витрати холодного теплоносія.
ВПЛИВ ГІДРОДИНАМІЧНИХ УМОВ НА КІНЕТИКУ АДСОРБЦІЇ АЛЬБУМІНУ
(2022) Віра Василівна Сабадаш, Ярослав Михайлович Гумницький
У роботі приведено проблеми очищення стічних вод молокопереробних підприємств та м’ясокомбінатів, забруднених органічними речовинами. Розглянуто теоретичні засади адсорбційних процесів у апараті з мішалкою для структурованих і неструктурованих рідин. Приведено математичний апарат для опису кривих течії структурованих рідин та суспензій. Встановлено вплив гідродинаміки на масообмінний процес у двофазній системі. Досліджено вплив фізичних властивостей фаз на процес адсорбції. Для опису гідродинамічних умов процесу застосовано теорію локальної ізотропної турбулентності. Розраховано затрати енергії на перемішування, питому енергію дисипації та значення критеріїв Рейнольдса та Ейлера для кожного розглянутого випадку. Приведено результати експериментальних досліджень процесу зовнішньо дифузійної адсорбції для суспензій цеоліт- розчин альбуміну для різних частот перемішування: 200, 300 та 500 об/хв. Розраховано коефіцієнти масовіддачі та значення ефективного коефіцієнта дифузії для досліджуваної адсорбційної системи. Одержано критеріальне рівняння для розрахунку коефіцієнта масовіддачі. Коефіцієнти внутрішньої дифузії альбуміну у цеоліті за різних чисел обертів становили від: становили 7·10–11 м2/с до 2,62·10–10 м2/с для 500 об/хв. Встановлено, що зі збільшенням числа обертів відбувалося збільшення коефіцієнта масовіддачі та ефективного коефіцієнта дифузії. Згідно представлених результатів випливає, що турбулізація потоку дозволяє рівномірно розподілити частинки сорбенту в реакторі та знизити дифузійний опір. Представлено кінетичні криві адсорбції природним цеолітом для зовнішньодифузійного та внутрішньодифузійного процесу. Проведено статистичну оцінку одержаних результатів. Для отриманих результатів критерій Пірсона χ2 становив 0.94, критерій Стьюдента t = 0.002 середньоквадратичне відхилення SSD = 0.2.
ДО ПРОБЛЕМИ РОЗРАХУНКУ ПРОЦЕСУ ЕКСТРАГУВАННЯ ІЗ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ
(2022) Василь Володимирович Дячок, Любов Олександрівна Венгер
Відмінною рисою твердих тіл клітинної будови (органічного походження), а такою є рослинна сировина, на противагу твердим тілам мінерального походження, є те, що внутрішня анатомічна будова передбачає наявність двох середовищ – клітинного та міжклітинного. Такі об’єкти дослідження при контакті з екстрагентом – найчастіше водою або водно-спиртовими розчинами володіють властивістю набухати, що в кінцевому підсумку спричиняється до зростання їх геометричних розмірів. Окрім цього, процес набухання завжди супроводжується розчинення компонентів, які містяться у внутрішньому об’ємі твердого тіла з подальшою їх дифузія за межі границі розподілу фаз. Це явище також спричиняється до збільшення об’ємів міжклітинного та клітинного середовищ в порівнянні з вихідною сухою сировиною. Нарешті суттєве значення на величину об’ємів клітинного та міжклітинного середовищ має анатомічна будова різних морфологічних органів рослинної сировини, тобто листя, стебло, корені з кореневищами, плоди, тощо. У роботі теоретично обґрунтована та практично показана можливість експериментально визначення об’ємів міжклітинного та клітинного середовищ об’єктів екстрагування, які мають клітинну будову. В основу способу закладені теоретичні положення масообмінних процесів в системі тверде тіло – рідина. Запропонований спосіб визначення об’ємів міжклітинного та клітинного середовищ твердих тіл рослинного походження поглиблює знання в галузі розроблення методології прогнозування процесу екстрагування. Абсолютні значення визначених об’ємів дають можливість розраховувати значення коефіцієнтів дифузії біологічно активних сполук в об’ємі міжклітинному середовищі та через клітинну мембрану тим самим встановлювати режими процесу екстрагування, прогнозувати кінетику вилучення цільових речовин при проведенні процесу екстрагування на виробництві, а також розробляти методології розрахунку процесів екстрагування із твердих тіл рослинної сировини, що сприятиме проведенню виробничих процесів екстрагування в цифровому режимі. Узагальненні закономірності екстрагування із рослинної сировини розширюють уявлення про масообмін в системі тверде тіло – рідина та мають перспективу застосування для розроблення теорії моделювання процесів екстрагування.
ДОСЛІДЖЕННЯ ДИФУЗІЇ ЦУКРОЗИ В ПЛОДАХ ЯБЛУКА У ВИРОБНИЦТВІ ЯБЛУЧНИХ ЦУКАТІВ
(2022) Ірина Олександрівна Гузьова
Стаття присвячена удосконаленню процесу виробництва цукатів. Дослідження внутрішньодифузійних процесів є першочерговим завданням з точки зору енергозбереження процесу та дотримання високої якості готових продуктів. Процес виробництва цукатів треба організувати таким чином, щоб насичення плодів цукром відбувалося швидше за оптимально підібраних температур насичення та концентрації сиропу. В статті досліджуються процеси насичення цукром плодів яблука. Обгрунтовано необхідність визначення коефіцієнтів молекулярної дифузії та коефіцієнтів масопровідності. Доведено, що коефіцієнт масопровідності залежить від внутрішньої структури плодів. Проведено аналіз фотографій клітин сирих та бланшованих плодів яблука. Визначено пористість плодів. Виведено залежності: для розрахунку коефіцієнту молекулярної дифузії цукрози в суцільному середовищі води, для розрахунку коефіцієнту масопровідності в бланшованих плодах яблука, для розрахунку коефіцієнту масопровідності в сирих плодах яблука. Залежності дозволяють аналітично розрахувати коефіцієнт молекулярної дифузії цукрози в суцільному середовищі води та коефіцієнти масопровідності в сирих та бланшованих плодах яблука сорту «Семеренко» в межах температур 30 – 1000С. Коефіцієнт масопровідності в бланшованих плодах яблука в 5 разів більший, ніж в сирих плодах яблука. В статті встановлені експериментальні та теоретичні залежності для розрахунку зміни концентрації цукру в часі в плодах яблука. Обґрунтована залежність зміни концентрації цукру в яблучних цукатах в часі та вплив на неї температури сиропу. Виведені аналітичні залежності, які дають змогу розрахувати зміну концентрації цукру в часі в бланшованих плодах яблука кубічної форми розміром 15х15х15 мм в межах температур 30 – 1000С. У виведених залежностях предекспоненційний множник є однаковий та приблизно дорівнює одиниці. Це підтверджує той факт, що цей коефіцієнт, знайдений експериментальним шляхом, залежить від форми частинок. Показник степені в залежностях суттєво залежить від температури та в’язкості цукрового сиропу та може бути визначений виключно експериментальним шляхом.
ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ БІОКОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ КУКУРУДЗЯНОГО КРОХМАЛЮ
(2022) Ігнат Сергійович Шунькін, Костянтин Михайлович Сухий, Артем Олегович Третьяков, Денис Олегович Черваков, Олена Анатоліївна Бєляновська
Стаття присвячена створенню композитів на основі кукурудзяного крохмалю з синтетичним полімером. В роботі вирішуються задачі створення нових матеріалів, що здатні до біорозпаду та, які можна виготовляти з доступної рослинної сировини. В якості синтетичного полімеру застосовано сополімер етилену з вінілацетатом. В ході проведення роботи було досліджена можливість переробки композицій стандартними для полімерів методами, а саме екструзією та литтям під тиском. Було досліджено зміну механічних властивостей біокомпозиту від концентрації синтетичного полімеру. При цьому концентрація змінювалась від 0 до 40 масових відсотків синтетичного полімеру. Отримані результати дають можливість визначити мінімальну концентрацію синтетичного полімеру при якій біокомпозит має мінімально допустимі механічні властивості для його подальшого використання. Це значення складає 20 % синтетичного полімеру і 80% кукурудзяного крохмалю. Проведено порівняння механічних властивостей отриманих під час проведення дослідницької роботи матеріалів з тонажними синтетичними полімерами, такими як полістирол та поліетилен високого та низького тиску. Завдяки такому порівнянню показана можливість застосування отриманих композитів при виробництві упакування та одноразового посуду. Результати наукових досліджень дають можливість прогнозувати властивості біокомпозиту в залежності від співвідношення крохмаль-синтетичний полімер. Таким чином є можливість обирати склад композиції в залежності від вимог до конкретного виробу. Показана здатність композиту на основі крохмалю поглинати вологу. Висока здатність поглинати вологу пластифікованим крохмалем сильно обмежує можливість його використання в чистому вигляді без синтетичного полімеру. Досліджена кінетика процесу для ряда композитів. Досліджено залежність механічних властивостей біокомпозиту від їого вологості. Експериментально встановлено, що з підвищенням вологи в композиті підвищуються його механічні властивості. Також проведені випробування, які свідчать, що отримані композити, навіть ті, які містять максимальну концентрацію синтетичного полімеру проявляють властивості саме біокомпозитів, тобто здатні до біорозпаду у відносно короткий проміжок часу. Для цього був використаний метод Штурма. Досліджено зміну фізико-механічних властивостей в процесі біодеградації отриманих композицій. Це, безумовно є непрямим доказом того, що композити здатні до біорозкладу. Також, такого роду дослідження показують працездатність виробів з біокомпозитів в екстремальних умовах. Таким чином у роботі показані перспективи використання композитів з високим вмістом рослинної сировини – кукурудзяного крохмалю. Такі композиції здатні вирішувати як екологічні задачі, так і економічні, бо по суті вони є альтернативними синтетичним полімерам.
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ЕКСТРАГУВАННЯ ДЕРЕВИНИ ДУБА В АПАРАТАХ ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНОГО ТИПУ
(2022) Олександр Вікторович Акімов, Всеволод Петрович Мординський
У статті говориться про перспективний метод отримання рідких екстрактів за допомогою електромагнітного випромінювання. Виділяються основні переваги перед традиційними методами екстрагування. Коротко перелічено використання дубової деревини у промисловості. Було визначено основні медичні властивості компонентів дубу, запропоновано перспективне використання рідких екстрактів з дубу у виноробній промисловості.. Визначено тенденцію у технології екстрагування, яка полягає у переході до інтенсивних та перспективних методів, зазначені їхні основні принципи. Визначено основні фактори, що обумовлюють перехід до нових методів екстрагування. У статті було визначено основні проблеми виробництва коньяків під час витримки, що впливають на собівартість кінцевого продукту. Зазначено ключові компоненти деревини дубу, які формують характерний смак та букет у коньяках та бренді. Сформульовані науково-технічні протиріччя процесів екстрагування і витримки, запропонована гіпотеза для їхнього вирішення. Представлені експериментальні стенди, на яких проводилися дослідження. Зазначені усі параметри, при яких проводилися експерименти. Представлені термограми процесів та визначено, що найнижча температура спостерігається у циркуляційному МХ екстракторі. З аналізу даних по концентрації сухих речовин, було визначено, що найкращі показники належать циркуляційному МХ екстрактору, де в якості екстрагента використовувався водно-спиртовий розчин з більшою концентрацією спирту. Дані про швидкість вилучення сухих речовин додатково підтверджують високу ефективність застосування циркуляційного екстрактора. Підтверджено кращий ефект механодифузії у циркуляційному МХ екстракторі. Зроблені висновки, щодо перспективності впровадження таких апаратів у виробництво.
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ СУШІННЯ РЕОЛОГІЧНИХ ХАРЧОВИХ СИСТЕМ В ІЧ ПОЛІ
(2022) Олександр Кравченко, Михайло Юрійович Молчанов, Катерина Мілінчук, Сергій Георгійович Терзієв, Вячеслав Петровський
Розглянуто проблеми екоіндустрії та інноваційні шляхи розвитку агропромислової сфери. Показано перспективи технологій глибокої переробки сировинних відходів при виробництві соків та екстрактів. Визначено недоліки традиційного обладнання для зневоднення сировини реологічної структури. Наведено приклади широкого використання в різноманітних задачах зневоднення установок із інфрачервоними джерелами енергії. Сформульовано гіпотезу о перспективах використання електромагнітних джерел енергії в технологіях зневоднення відходів при переробці рослинної сировини. На базі параметричної моделі процесу зневоднення у інфрачервоному полі методами теорії подібності отримано структури критеріальних моделей для рухомого та нерухомого шару сировини. Об’єктами експериментальних досліджень були макуха буряка, цибулі, яблук, дині, абрикосу, полуниці, винограду, банану, сливи та томатна паста. Експериментальний стенд включав холодильну машину, вакуумну систему, джерела електромагнітної енергії, комп’ютеризовану систему збору та обробки інформації. Новими науковими результатами є функціональні залежності по кінетиці зневоднення об’єктів досліджень, термограм процесів та лінії швидкості сушіння. Комплекс проведених експериментальних досліджень визначив перспективність технологій інфрачервоного зневоднення сировини. Запропоновано методологію порівняння енергетичної ефективності технологій із різними по природі джерелами енергії. Порівняння проводиться по ефективності використання 1кг первинного палива. Всі енергетичні потоки нормуються до палива. Наведено енерготехнологічні схеми традиційної конвективної сушарки та інноваційної із інфрачервоними джерелами енергії. Показано, що відсутність в інноваційній сушарці втрат енергії із викидами сушильного агенту підвищує ефективність використання енергії палива на 30 %.
ЕЛЕКТРОМАГНІТНЕ ПОЛЕ ЯК ІНТЕНСИФІКАТОР ПРИ ВТОРИННІЙ ОЧИСЦІ РІПАКОВОЇ ОЛІЇ
(2022) Петро Ігорович Осадчук
Наукові дослідження багатьох лабораторій показали, що для здоров'я людини представляють небезпеку де які окремі компоненти олій і жирів, а також продукти їхнього окислювання і розпаду. Не сам холестерин викликає утворення атеросклеротичних бляшок, а продукти його окислювання, які утворюють складноефірні з'єднання з насиченими жирними кислотами. Похідні окислених холестеринових та інших ліпідних компонентів, що входять до складу нерафінованих олій, також можуть визивати виникнення важких захворювань, наприклад, ішемія та навіть рак. Однак, не завжди самі гідроперекиси небезпечні для здоров'я, а від продуктів їхнього розпаду з утворенням вільних радикалів є реальна загроза здоров'ю людини. Усі види рослинної олії, що використовуються для виробництва продуктів харчування людей повинні пройти глибоке очищення на спеціальному устаткуванні. Це необхідно для видалення з олії низькомолекулярних жирних кислот, альдегідів, кетонів і інших летючих продуктів, що визначають запах і смак продукту, а також виділення з нього небажаних чужорідних з'єднань. Високоякісні рослинні олії можуть бути отримані тільки після ретельного проведення їхнього очищення, яке можна умовно розділити на первинне і наступне, більш глибоке, назване - рафінацією. Системний аналіз енерготехнологій є ефективним інструментом зниження витрат енергії у виробництві та показав, що сучасні технології очищення рослинних олій – це складні системи, які включають ряд операцій. При глибокому очищені рослинних олій, використання хімічних реагентів та каталізаторів поліпшує якість олій та інтенсифікує процес. Однак при їх використанні виникає потреба у додаткових матеріальних витратах, оскільки ці компоненти мають постійно оновлюватись. У зв’язку з цим проведено дослідження процесу гідратації ріпакової олії застосовуючи електромагнітну обробку, з метою інтенсифікації видалення супутніх речовин, зниження енерговитрат та поліпшення якості продукції.
ЗАСТОСУВАННЯ ЕФЕКТІВ ГІДРОДИНАМІЧНОЇ КАВІТАЦІЇ В ХАРЧОВІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ
(2022) Леся Юріївна Авдєєва, Андрій Анатолійович Макаренко, Дмитро Дмитрович Щенський
Застосування сучасних наукоємних інноваційних енергозберігаючих технологій і обладнання є необхідною умовою успішного існування промислових підприємств. Актуальність використання кавітаційних технологій пов’язана з ефективним використанням енергії в процесах, пов'язаних з обробкою рідких гетерогенних дисперсних систем для інтенсифікації механічних і фізико-хімічних впливів на стадіях розчинення, перемішування, диспергування, гомогенізації, екстрагування, емульгування, стерилізації та інших. Розвиток і застосування кавітаційних технологій і конструкцій гідродинамічних кавітаційних апаратів можливий в різних галузях промисловості. Метою статті був аналіз і узагальнення існуючого досвіду використання кавітаційних технологій і обладнання в харчовій промисловості. Доведено, що значними перспективами характеризуються апарати, в яких використано явище гідродинамічної кавітації. Їх використання дозволяє посилити інтенсивність впливу при обробці складних дисперсних систем і покращити фізичні, хімічні та біологічні характеристики харчових продуктів, таких як, збільшення загальної кількості розчинних сухих речовин, стабільності суспензій і емульсій; збереження значної кількості біологічно активних речовин і вітамінів; посилення антиоксидантної активності, збільшення ступіню гідролізу білка, інактивації небажаних мікроорганізмів і ферментів та ін. Кавітаційні технології і обладнання з успіхом використовуються для виробництва молока, йогуртів, фруктових та овочевих соків, пектину, каротину, таніну. Перспективним напрямком є використання гідродинамічної кавітації в технологіях валоризації лігноцелюлозної біомаси. Кавітаційний вплив при дезінфекції, стерилізації та аерації води та водних систем дозволяє провести якісне знезараження природних і стічних вод без використання хімічних реагентів і широко застосовується на харчових підприємствах.
МОБІЛЬНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРИГОТУВАННЯ ВОДОРОЗЧИННИХ ПОЛІМЕРІВ
(2022) Володимир Георгійович Демченко, Аліна Василівна Коник, Марина Василівна Хоменко
Економічна ситуація в Україні активно регресує в умовах воєнного стану і потребує зниження енергетичних витрат в побуті та промисловості, впровадження нових ефективних технологій й обладнання, що здатні інтенсифікувати технологічні процеси. У представленій статті надається пропозиція щодо використання мобільного технологічного комплексу для виробництва дисперсних систем на основі водорозчинних полімерів. У статті розглядається формування водорозчинних полімерів на основі сухих речовин гуарової та ксантанової камеді та карбоксиметилцелюлози (ВРП). Такі водорозчинні полімери, крім високих технологічних характеристик, володіють значними адгезійними властивостями, що значно ускладнює процес їх виробництва. ВРП широко використовується в харчовій, фармацевтичній, гірничодобувній, текстильній, паперовій і будівельній промисловості, сільському господарстві, нафтовидобутку, очищення промислових стічних вод, стабілізації грунту і т.д. новою областю застосування ВРП є приготування рідких теплоакумулюючих матеріалів, що використовуються в системах зберігання теплової енергії (TES) і забезпечують стабільну роботу системи теплопостачання. Робота мобільного технологічного комплексу заснована на триступеневому змішуванні компонентів в певній послідовності, що обумовлено хімією процесу розчинення твердих речовин. Мобільний технологічний комплекс передбачає використання оригінального магнітного змішувача на початковому етапі для попередньої активації води і якісного перемішування ВРП, а в кінці модернізованого змішувального реактора для додаткового перемішування розчину. Основний ефект від застосування мобільного технологічного комплексу - це підвищення якості і зменшення собівартості кінцевого продукту та зменшення часу технологічного процесу, що призводить до зниження споживання енергетичних ресурсів в процесах змішування, збільшення продуктивності та скорочення питомої енергоємності виробництва.
ОРГАНІЗАЦІЯ ГІБРИДНИХ ПРОЦЕСІВ В ЗАДАЧАХ УДОСКОНАЛЕННЯ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
(2022) Олег Григорович Бурдо, Сергій Георгійович Терзієв, Алла Костянтинівна Бурдо
Наведено розвиток глобальної прогнозної моделі «Римського клубу». Аналізуються шляхи її переведення у практичну площину. Обґрунтовується доцільність впровадження ідей РК у харчові нанотехнології. Показано, що саме там можна в комплексі вирішувати проблеми і енергії, і екології, і їжі. Основним науковим результатом роботи є моделі гібридних процесів. Підкреслено їх місце у розробленій авторами класифікації технологій адресної доставки енергії. Аналізуються можливості електродинамічних систем та апаратів. Проведено порівняння ефективності високочастотних, інфрачервоних та мікрохвильових джерел енергії. Показано революційну перспективу мікрохвильових джерел енергії. Наведено класифікацію гібридних процесів, умови ініціювання за їх допомогою бародифузійних, механодифузійних та пародинимічних потоків. Дана фізична та термодинамічна моделі, які обґрунтовують питання можливості здійснювати роботу та транспортувати рідину із об’єму твердого капілярно-пористого тіла. А це – нові можливості суттєвої інтенсифікації масообмінних процесів. Дано аналіз ефективності гібридних процесів в задачах дегідратації та екстрагування. Головний прикладний результат роботи в тому, що показана можливість переходу харчової індустрії на технології глибокої переробки сировини на безвідходні технології при умовах застосування нанотехнологічних принципів, організації гібридних процесів. Наведено схему переробки зерен кави та отримання рідкого концентрату кави, вилучення із шламу послідовно: кофеїну, кофеолю та паливних пелет. Така технологія в умовах лабораторії реалізована. Наведено приклади переробки харчової сировини, в основі яких технології адресної доставки енергії.
ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ НОВИХ БЕЗВІДХОДНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПЕРЕРОБКИ ЯГІДНОЇ СИРОВИНИ
(2022) Ніна Борисівна Сильнягіна, Олеся Євгеніївна Степанова, Олена Олександрівна Переяславцева
Важливими джерелами натуральних, корисних та оздоровчих речовин для людини є ягоди, фрукти та овочі. В даний час у багатьох країнах проводяться роботи з одержання цих продуктів у формі, що передбачає тривале зберігання без суттєвих втрат біологічно активних речовин. Це не тільки висушені ягоди різноманітної форми, шматочки різних розмірів, а й продукти в гранульованій формі, які можуть використовуватися в комплексі з іншими речовинами як лікувально-профілактичні препарати та біологічно активні добавки до різних харчових продуктів. Вирішення таких завдань визначає необхідність створення нових ефективних теплотехнологій, що передбачають мінімізацію насамперед термічного впливу на термолабільні компоненти в рослинних продуктах і, по-друге, використання всіх його складових: розчинні і нерозчинні, включаючи, наприклад, для ягідної сировини невелике насіння, що міститься в них. Переробка повноцінної нефракціонованої сировини на гранульовані продукти, які здатні зберігатися практично без погіршення початкових хімічних характеристик та смакових властивостей тривалий час, є найшвидшим, економічно прийнятним та науково обґрунтованим шляхом вирішення цього завдання, так як робить можливим споживання біологічно активних речовин протягом міжсезоння. Проведено дослідження ефективності процесу зневоднення у гранульованій формі структурованих рослинних продуктів (на прикладі ягід чорниці) з оцінкою адгезійних властивостей на етапах випарювання та сушіння залежно від різноманітних структуруючих добавок. За результатами проведених наукових і експериментальних досліджень запропоновані принципові схеми виробництва сухої форми чорниці як основи для продуктів лікувально-профілактичного і широкого використання. Створені технології є безвідходними. Для цього проводилася попередня підготовка цілісних ягід чорниці в активному гідродинамічному режимі на роторно-імпульсному апараті з додаванням структуруючих домішок для отримання рідкого гомогенного продукту. Таким чином, підготовлена багатокомпонентна рідка система подається, в залежності від форми в якій повинен бути готовий продукт, на розпилювальну сушильну установку або на випарювання і гранулювання.
ПРОЦЕСИ КОМПЛЕКСНОЇ ПЕРЕРОБКИ МАКУХИ АМАРАНТУ
(2022) Наталія Володимирівна Ружицька, Ілля Вадимович Сиротюк, Олександр Вікторович Акімов, Михайло Юрійович Молчанов
В статті розглядаються підходи до переробки макухи амаранту, як основного відходу виробництва амарантової олії. Проаналізовано хімічний склад макухи амаранту. Показано, що макуха амаранту є джерелом рослинного білка, який характеризується дуже високою засвоюваністю, крохмалю та клітковини. Пропонуються три шляхи виробництва білкового концентрату амаранту. Концентрати з найбільшим вмістом протеїну та ізоляти одержали шляхом екстрагування розчинами гідроксиду натрію із залученням технологій адресної доставки енергії та вакууму. Досліджено кінетику вилучення залишків олії з макухи та вплив попереднього знежирення макухи на вихід білку. Окрім протеїну з макухи амаранту вилучено дрібнозернистий, багатий на амілопектин крохмаль, вміст якого у сировині близько 65 %. Наведено показники якості крохмалю амаранту. Розглядаються також альтернативні підходи до переробки, які передбачають розділення протеїну та крохмалю без екстрагування білків лугом. Один з підходів передбачає гідромеханічну обробку подрібненої макухи за температури навколишнього середовища. В результаті отримано білковий концентрат, продукт, що містить клітковину та протеїн та нативний крохмаль амаранту. Також розглянуто схему, яка передбачає водне екстрагування крохмалю з твердої фази у вигляді клейстеризованого розчину. Ця схема передбачає денатурацію білку та обробку сировини при температурах до 90 °С. Наведено результати дослідження статики екстрагування клейстеризованого крохмалю з макухи амаранту. В результаті одержано тверду фазу-концентрат білку та клітковини та клейстеризований крохмаль. Проаналізовано вміст протеїну у продуктах високотемпературної обробки макухи: білковому концентраті та клейстеризованому крохмалі.
УТВОРЕННЯ ТА ВИКОРИСТАННЯ ФРЕОНІВ ПРИ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНОМУ ОТРИМАННІ ЦИРКОНІЮ, ГАФНІЮ, ТОРІЮ ТА УРАНУ
(2022) Володимир Георгійович Нефедов, Анатолій Петрович Мухачев, Костянтин Михайлович Сухий, Олена Анатоліївна Бєляновська, Михайло Костянтинович Сухий
Вивчено процеси виділення фреонів із анодних газів при електролітичному отриманні цирконію, гафнію, торію та урану. Розглянуто анодні процеси при виробництві цирконію шляхом електролізу електролітів K2ZrF6 – KCl – KF, K2ZrF6 – KCl – KF – KI та ZrF4 – KCl – KF. Виявлено недоліки застосування традиційного електроліту K2ZrF6 – KCl – KF. Показано, що введення в електроліт йодистого калію в кількості 0,03-0,5% йоду знижує розряд хлору на аноді та концентрацію його в анодному газі до 1%. Встановлено, що внаслідок зниження розряду KCl у присутності іонів йоду це дозволяє при роботі електролізера з струмовим навантаженням 10кА на електроліті K2ZrF6 – KCl – KF – KI підвищити його продуктивність на 6%, знизити витрату KCl з 218,0кг до 40,0кг тоді як зменшення утворення баласту (KF) у 1,8 рази стабілізує рівень електроліту та процес електролізу. Це сприяє тому, що вихід по струму при цьому збільшується до 65%, і зниження витрат електроенергії та солей: при введенні KI витрата суміші солей K2ZrF6 і KCl знижується в 1,7 рази, а питома витрата лугу NaOH на очищення газу від хлору падає з 0,7 т до 0,01 т на 1 т. Питома витрата електроенергії знижується на 16 кВт·год/кг. Встановлено, що заміна K2ZrF6 на ZrF4 та зниження фторидності електроліту на 3÷5% сприяє підвищенню електропровідності та виходу по струму до 85 – 90 %, що дозволяє знизити питому витрату електроенергії до 40 кВт·год на 1 кг порошку. Показано, що переробка продуктів анодних реакцій дозволяє отримати фтор-хлорпохідні вуглеводні, зокрема, фреони Ф-11 – Ф-14. Встановлено, що вихід фреону при використанні електроліту K2ZrF6 – KCl – KF дорівнює 1,00, K2ZrF6 – KCl – KF – KI – 0,78 та ZrF4 – KCl – KF – 1,50 кг/кг порошку цирконію. Показана перспективність переробки продуктів анодних реакцій при електролізі розплавів тетрафторидів цирконію, гафнію, торію та урану.
ФІЗИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ВИДАЛЕННЯ ВОЛОГИ В МІКРОХВИЛЬОВИХ СТРІЧКОВИХ СУШИЛЬНИХ АПАРАТАХ
(2022) Ігор Іванович Яровий, Віта Петрівна Алі
Стаття відображає завершений етап наукового дослідження. Загальним напрямом наукової роботи є впровадження технологій адресної доставки енергії у процеси сушіння, стерилізації та теплової обробки харчових продуктів і сировини. В роботі приведено короткий аналіз актуальності наукової тематики за тегом «мікрохвильове сушіння». Описано типову конструкцію сушильних установок стрічкового типу. Для більшості мікрохвильових апаратів відсутня систематизована інформація про доцільні режими обробки вологих матеріалів та типові параметри процесів вологовидалення, що ускладнює можливість їх інтеграції в існуючі технологічні процеси. Одним з факторів прискорення розвитку технологій мікрохвильового сушіння може стати накопичення та систематизація інформації про доцільні режими та обмеження процесів МХ сушіння для типової рослинної сировини. Експериментальне моделювання процесу видалення вологи в МХ установках розглядається як доцільний шлях дослідження даного типу процесів. Пропонується дослідити типові режими для обробки рослинної сировини з наступною систематизацією отриманих залежностей. Типові умови взаємодії мікрохвильового електромагнітного поля та рухомого шару вологого матеріалу в таких установках доцільно змоделювати за допомогою спеціального стенду та відповідної методики. Основним завданням стенду є створення умов для точного і зручного моделювання впливу МХ випромінювання сушильної камери на зразок вологого матеріалу з заданими характеристиками шару. Режим обробки матеріалу в багатозонній сушарці моделюється шляхом повторів проходження зразка через сушильну камеру. Приведено опис конструкції розробленого дослідного стенду. Описано методику проведення експерименту. Описано сировину, що використовувалась для проведення дослідження. Приведено результуючі залежності отримані в ході експериментів. Приведено порівняльну оцінку отриманих результатів з попередніми дослідженнями. Визначено напрям та задачі наступного етапу дослідження.
ІННОВАЦІЙНІ ЕНЕРГОТЕХНОЛОГІЇ ПЕРЕРОБКИ ХАРЧОВОЇ СИРОВИНИ
(2022) Максим Володимирович Щербич, Олександр Поян, Ілля Вадимович Сиротюк
Проведено критичний аналіз світового досвіду використання електромагнітного випромінювання з метою інтенсифікації тепломасообмінних процесів в ході переробки харчової сировини. Встановлено, що проблеми екстрагування та зневоднення є досить актуальними, вирішення яких призведе до максимально можливого використання енергетичного та сировинного потенціалу. Незважаючи на велике різноманіття проведених досліджень як вітчизняними, так і закордонними науковцями, отримані результати не розкривають реальні можливості мікрохвильових технологій. Відсутність вакууму, високі температури, довготривале термічне навантаження на сировину призводить до значного погіршення якостей кінцевого продукту не дивлячись на інноваційність організації процесу обробки. Для вирішення поставлених задач була запропонована гіпотеза, що використання електромагнітних технологій в процесах зневоднення дозволить організувати видалення вологи із капілярів харчової сировини не лише у вигляді парової фази, а й у вигляді рідини. В такому випадку з’являється можливість суттєво скоротити енерговитрати на процес та отримати абсолютно нові продукти. Результати досліджень показали, що вихід рідкої фази в 4 рази перевищує вихід парової. Даний ефект отримав назву «пародимамічний». Була запропонована технологія комплексної переробки вторинної сировини харчоконцентратних та олієжирових виробництв. В ході проведення експериментальних досліджень була доведена можливість додаткового вилучення цільових компонентів з олієвмісних відходів. Такий принцип утилізації вторинної сировини вирішує цілий ряд проблем харчової промисловості за рахунок різкого зниження втрат продукту, відновлення реагентів та зменшення екологічного навантаження на навколишнє середовище. Лабораторний аналіз отриманих зразків готового продукту свідчить про їх високу якість та безпечність до споживання.

Переглянути

Перегляд Том 86 № 1 за Назва

Результатів на сторінці

Налаштування сортування