Статьи журнала - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Все статьи: 2527
Эксергетический анализ инновационной технологии культивирования микробных продуцентов ферментов
Статья научная
Разработанная технология культивирования микробных продуцентов ферментов и получения порошкообразных ферментных препаратов с применением пароэжекторного теплового насоса обеспечивает высокую энергоэффективность и экологическую безопасность ведения процесса. Полученный высокий эксергетический КПД свидетельствует о повышении степени термодинамического совершенства технологии как системы процессов подготовки посевной культуры, непосредственного культивирования микроорганизмов, охлаждения готовой культуральной жидкости и получения порошкообразного ферментного препарата с однородным гранулометрическим составом.
Бесплатно
Эксергетический анализ технологии осциллирующей сушки семян масличных культур
Статья научная
В последние десятилетия эксергетический метод термодинамического анализа стал неотъемлемой частью научных исследований, особенно проводимых в области техники и технологий сушки зерна. Известно, что информация, полученная при проведении эксергетического анализа недоступна при использовании других видов анализа, например, энергетического. В статье продемонстрированы преимущества и перспективы углубленного эксергетического анализа, целью которого является расширение информации, полученной исследователями при анализе энергопреобразующей системы, в разработке стратегий при термодинамическом совершенствовании энергопреобразующих систем, частным случаем которых являются сушилки и холодильные машины. В работе приведена оценка термодинамической эффективности технологии осциллирующей сушки семян масличных культур с учетом степени использования различных видов энергии, затрачиваемых в технологических процессах, исходя из свойств сырья, осуществленной над системой работы и суммарного количества всех видов энергии, привлеченных извне. Основной задачей являлась оценка на основе второго закона термодинамики степени термодинамического совершенства технической системы в целом, а также выявление этапов технического процесса, на которых сосредоточены основные потери эксергии, с целью повышения эффективности ее работы. Для оценки энергоэффективности рассматриваемой технологии нами был выполнен анализ, основанный на методике Бродянского, в соответствии с моделью окружающей среды Шаргута, который показал ее высокую степень термодинамического совершенства за. счет использования отработанных теплоносителей и организации работы системы в замкнутом цикле. Высокая энергоэффективность рассматриваемой теплотехнологической системы свидетельствует о целесообразности использования холодильных машин, работающих в режиме теплового насоса при осциллирующей сушке с организацией замкнутых циклов теплоносителей. Смешивание холодного и горячего воздуха в различных пропорциях дает возможность оптимизировать параметры сушки в соответствии с видом масличного сырья и его начальными свойствами.
Бесплатно
Эксергетический анализ технологии получения биодизельного топлива из рапсового масла
Статья научная
Анализ резервов эффективности наиболее перспективных технологий получения биодизельного топлива показал целесообразность реализации технологического цикла в следующей последовательности: сначала переэтерификация растительного масла сверхкритическим спиртом, затем флюидная сверхкритическая СО2-экстракция охлажденной реакционной смеси; ее сепарирование в поле центробежных сил для отделения глицерина от целевого продукта, и далее отделение диоксида углерода газожидкостной сепарацией с получением очищенного биодизельного топлива и возвратом диоксида углерода на стадию экстракции. В соответствии с методологией эксергетического анализа рассмотрено влияние на систему внутренних и внешних энергетических потерь. В суммарное количество внутренних эксергетических потерь, связанных с необратимостью любых реальных процессов, входили потери от конечной разности температур в результате рекуперативного теплообмена между материальными и тепловыми потоками, а также гидравлические потери, обусловленные внезапным увеличением удельного объема теплоносителя при его поступлении из трубопровода в рабочие объемы аппаратов...
Бесплатно
Статья научная
Посредством эксергетического анализа проведена оценка термодинамической эффективности технологических линий холодного отжима растительных масел с учетом степени использования различных видов энергии, затрачиваемых в технологических процессах, исходя из свойств сырья, осуществленной над системой работы и суммарного количества всех видов энергии, привлеченных извне.
Бесплатно
Эксергетический анализ технологической линии производства фруктовых цукатов
Статья научная
Задача эксергетического анализа - оценка на основе второго закона термодинамики степени термодинамического совершенства технической системы в целом, а также выявление тех стадий технического процесса, на которых сосредоточены основные потери эксергии, с целью повышения эффективности ее работы. Использование эксергетического анализа позволяет решать широкий круг технических задач на основе унифицированной термодинамической методики. Эксергетический анализ выполнен по методике, в соответствии с которой теплотехнологическая система производства фруктовых цукатов условно отделена от окружающей среды замкнутой контрольной поверхностью. Схема обмена рассматриваемых теплотехнологических производств фруктовых цукатов материальными, тепловыми и энергетическими потоками с окружающей средой, а также между контрольными поверхностями. Эксергия вводимых в систему внешних материальных потоков: атмосферного воздуха, питьевой воды и раствора лимонной кислоты, а также выводимых потоков, не получивших приращение эксергии в процессе прохождения через контрольную поверхность - отработанных воздуха и воды после мойки, находящихся в термодинамическом равновесии с окружающей средой, равна нулю. В суммарное количество внутренних эксергетических потерь входят потери от конечной разности температур в результате теплообмена между высушиваемым сырьем и нагретым воздухом, электромеханические, возникающие при необратимом изменении структурно-механических свойств продукта, и гидравлические потери, обусловленные внезапным увеличением удельного объема воздуха при ее поступлении в рабочую камеру сушилки.Полученный эксергетический КПД равен 8,87 %, что на 3,7 % выше, чем при использовании технологии-прототипа, основанной на воздушно-солнечной сушке продукта. Это говорит о повышении степени термодинамического совершенства системы при использовании СВЧ-нагрева продукта в сочетании с отводом влаги в атмосферу низкотемпературным теплоносителем, что исключает значительные внешние потери эксергии на этапе сушки.
Бесплатно
Экспериментальная установка для исследования инфракрасных сигналов почвы различной влажности
Статья научная
Приведены: структурная схема установки для измерения инфракрасного излучения почвы в диапазоне 6-14 мкм; технические характеристики прибора ИКВП-01. Исследованы возможности применения пироэлектрических датчиков типа MLX90614ESF. Представлены зависимости: температуры почвы от ее влажности; зависимость сигнала ИК прибора от температуры почвы и влажности.
Бесплатно
Статья научная
Выполнены экспериментальные исследования кинетики процесса сушки зерна тритикале при противоточно-прямоточном продувании зернового слоя. В экспериментальной установке осуществлялось программированное изменение направления потока сушильного агента через слой зерна и эмитировались реальные условия подачи сушильного агента через подводящие и отводящие короба шахтной зерносушилки. Анализ кривых сушки и скорости сушки зерна тритикале показал наличие только периода убывающей скорости сушки, в котором интенсивность диффузии влаги значительно меньше интенсивности влагообмена. Организация эксперимента позволила в полной мере обеспечить его адаптацию к промышленным шахтным зерносушилкам, в которых процесс сушки осуществляется в непрерывном режиме. По результатам исследования предложена эмпирическая модель процесса сушки в виде экспоненциальной функции, устанавливающей однозначную функциональную связь между текущей влажностью зерна и основными параметрами процесса: температурой, скоростью, влагосодержанием сушильного агента и толщиной продуваемого слоя. С учетом требований к технологическим режимам сушки зерна тритикале проанализировано соотношение между температурой зерна и его влажностью при различных значениях режимных параметров, которое предложено использовать в качестве ограничения на температурный режим сушки.
Бесплатно
Экспериментальное изучение структуры потоков в тарельчато-насадочных колонных экстракторах
Статья научная
Жидкостная экстракция является широко известным процессом разделения, который в течение многих лет широко используется в химической промышленности, например, при селективной очистке масляных фракций, при очистке сжиженных газов от сероводорода, при получении нефтехимических продуктов, при извлечении металлов, в ядерном синтезе, в пищевой и фармацевтической промышленности. Ведутся постоянные разработки по поиску технических решений по улучшению массообменных процессов. При сочетании применения тарелок и насадок в массообменной колонне возникает рассогласование потоков, что ухудшает гидродинамическую обстановку в разделительной колонне (экстракционной, ректификационной, и т.д.) и возникает большая трудность в стабильном ведении технологического процесса. Задачей исследования является изучение структуры потоков в экстракционной колонне на примере комбинирования тарелок и насадок, так как данные контактные устройства наиболее распространены в промышленности, но применяются, как правило, не в комбинации, а самостоятельно. Их комбинирование может дать дополнительный синергетический эффект. При эксперименте выявлено и графически показано возможность устранения рассогласования потоков и улучшения гидродинамической обстановки в экстракционной колонне путем ввода дополнительного потока в сечение колонны. Исследования будут полезны для разработки новых конструкций колонного оборудования, например, экстракционного. С целью расширения эксперимента на различных гидродинамических режимах предлагается выполнить моделирование эксперимента применением, например, программного пакета Solid Works 2020 и, в частности, одного из его дополнений - Flow Simulation.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена методу экспериментальной оценке параметров функционирования типовых систем защиты информации от несанкционированного доступа, сертифицированных, широко используемых в организациях, эксплуатирующих автоматизированные информационные системы. В ходе эксперимента оценивались статистические данные в динамике функционирования систем защиты информации от несанкционированного доступа в автоматизированных информационных системах. Регистрация параметров времени выполнения защитных функций защиты осуществлялась при помощи специальной утилиты "ProcessMonitor" из состава комплекта утилит компании "Sysinternals", используемой для фильтрации процессов и потоков. Загрузка процессора и оперативной памяти ЭВМ с использованием специального программного обеспечения, специально разработанного для выполнения экспериментальных исследований, имитирует работу СЗИ в условиях реальной работы по прямому назначению. Специальное программное обеспечение имитации работы системы с высокой загрузкой разработано в "VisualStudio 2015" в рамках "ConsoleApplication".При этом обеспечивается загрузка процессора на уровне порядка 50-70 % и оперативной памяти 60-80%. Полученные значения времени реализации защитных функций в условиях высокой загрузки ресурсов средства вычислительной техники по прямому назначению позволят оценить конфликтные и динамические свойства СЗИ. В дальнейшем полученные экспериментальные оценки могут быть использованы при разработке модели защиты информации в автоматизированных информационных системах, а также при формировании требований к качеству (ресурсоемкости, времени реакции на запрос пользователя, коэффициенту готовности и. т.п.). Также результаты вычислительного эксперимента в дальнейшем могут быть использованы для разработки программного комплекса оценки динамического показателя эффективности систем защиты информации от несанкционированного доступа в автоматизированных информационных системах.
Бесплатно
Экспоненциальное сглаживание динамического ряда числа разжижения кукурузной крахмалистой смеси
Статья научная
Важнейшими статистическими показателями динамического ряда являются абсолютный цепной и базисный прирост, цепной и базисный темп прироста, темп наращивания и др., описывающие текущее состояние процесса без составления прогноза. Классический подход к прогнозированию рядов основан на выборе подходящей теоретической модели тренда с неизвестными параметрами с последующим его моделированием. Применимость метода экспоненциального сглаживания к исследуемому динамическому ряду заключается в возможности прогнозирования нестационарного временного ряда, в котором вес члена ряда уменьшается экспоненциально и практически не оказывает какое-либо влияние на значение экспоненциальной средней, заменяющей наблюдаемое значение ряда. Целью работы явилось проведение экспоненциального сглаживания динамического ряда числа разжижения кукурузной крахмалистой смеси. В данном случае исследованию была представлена последовательность наблюдений показателя числа разжижения, упорядочиваемого в зависимости от повышения дозировки амилопектинового кукурузного крахмала в кукурузной крахмалистой смеси. Число разжижения для кукурузной крахмалистой смеси, состоящей из кукурузной муки тонкого помола (ГОСТ 14176) и кукурузного амилопектинового крахмала (ГОСТ 32159) в соотношении: 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 40:60, 30:70, 20:80, 10:90, 0:100 получали расчетным путем. Экспоненциальное сглаживание динамического ряда числа разжижения кукурузной крахмалистой смеси позволило получить достоверный прогноз о динамике показателя качества процесса разжижения в указанном интервале. Стандартные погрешности прогнозируемых значений числа разжижения кукурузной крахмалистой смеси при дозировке амилопектинового кукурузного крахмала в смеси от 0 % до 35,0 % включительно находятся в пределах требований сходимости ГОСТ 30498 (ИСО 3093) для результатов измерений. Стабильный рост динамики числа разжижения кукурузной крахмалистой смеси обеспечивается при замене кукурузной муки амилопектиновым кукурузным крахмалом в количестве не более 35,0%.
Бесплатно
Экспрессная методика созревания муки
Статья научная
Пшеничная мука приобретает необходимые технологические свойства только через определенное время, которое называется периодом созревания муки. Сила пшеничной муки увеличивается со временем созревания муки, так же, как и объем полученного в дальнейшем хлеба, но данный процесс занимает длительное время. В процессе созревания изменяются физические свойства клейковины, что является основной причиной повышения силы пшеничной муки. Цель данного исследования заключается в определении зависимости времени стабилизации электрической емкости пшеничной муки от количества клейковины, которая коррелирует со временем созреванием муки. Метод основан на определении электрической емкости пробы муки, которая стабилизируется в зависимости от содержания клейковины. Методика проведения исследований включает использование образцов пшеничной муки в количестве 10 штук с содержанием клейковины в диапазоне 23,0–32,0% и влажностью муки 13% и 15,0%. Предложенный способ позволяет с помощью математических уравнений определить время созревания пшеничной хлебопекарной муки в зависимости от содержания клейковины.
Бесплатно
Экспрессный способ оценки безопасности изделий из фенолформальдегидных пластмасс
Статья научная
Разработан экспрессный способ определения легколетучих компонентов в изделиях из фенолформальдегидных пластмасс путем детектирования их в равновесной газовой фазе с применением массива пьезосенсоров. В идентичных условиях изучена сорбция паров веществ-маркеров, которые являются основными загрязняющими веществами, диффундирующими в воздух из бытовых полимерных изделий. Подобран массив из 8 пьезосенсоров, обеспечивающий минимальное влияние паров воды на результаты микровзвешивания; максимальную чувствительность к одному/нескольким классам органических соединений; идентификацию фенола/формальдегида в смесях. Разработан способ оценки уровня эмиссии фенола, формальдегида, толуола, ацетона из бытовых полимерных изделий с применением массива пьезосенсоров. Предложено ранжирование образцов непищевых полимеров на группы по степени опасности с учетом суммарного содержания легколетучих органических соединений и наличия фенола/формальдегида. Правильность определения фенола в полимерах проверена по стандартной спектрофотометрической методике с 4-аминоантипирином, показана удовлетворительная сходимость результатов обоих способов. Предложенный способ позволяет существенно снизить экономические и временные затраты на проведение анализа и расширить аналитическую информацию о содержании других легколетучих веществ за одно измерение.
Бесплатно
Статья научная
Для экстракции кофеина, теобромина и теофиллина из водных растворов применены алифатические спирты С3 - С9. Водные концентраты анализировали методом УФ-спектрофотометрии. Рассчитаны коэффициенты распределения и степень извлечения алкалоидов. Изучено влияние длины углеводородного радикала в молекуле растворителя и природы высаливателя на межфазное распределение алкалоидов. Установлена зависимость количественных характеристик экстракции от числа активных групп в структуре алкалоидов.
Бесплатно
Статья научная
Изучена экстракция глюкозы и фруктозы из водно-солевых растворов, содержащих ароматические аминокислоты (фенилаланин, триптофан, тирозин), гидрофильными растворителями (алифатические спирты, алкилацетаты, кетоны). Рассчитаны количественные характеристики процесса (коэффициенты распределения, степень извлечения, фактор разделения). Установлена зависимость коэффициентов распределения моносахаридов от содержания аминокислот в растворе. Разработана подвижная фаза для анализа концентрата методом восходящей тонкослойной хроматографии.
Бесплатно
Экстракция ароматических аминокислот поли-N-винилпирролидоном-3500
Статья научная
Изучена экстракция фенилаланина, тирозина и триптофана из водно-солевых растворов водорастворимым полимером - поли-N-винилпирролидоном с молекулярной массой 3500. В идентичных условиях получены количественные характеристики экстракции, разработана общая схема анализа. Изучено влияние соотношения объемов водной и органической фаз на степень извлечения фенилаланина, триптофана и тирозина. Проанализирована зависимость вязкости раствора полимера и скорости расслаивания систем от молекулярной массы экстрагента и его концентрации. Установлено, что изученные ароматические аминокислоты наиболее полно извлекаются раствором ПВП-3500 с концентрацией 0,12 г/см 3 при соотношении равновесных объемов водной и органической фаз 10:4. Оптимизированы условия для практически полного извлечения фенилаланина, тирозина и триптофана из водно-солевых растворов. Разработана методика экстракционно-спектрофотометрического определения ароматических аминокислот в водном растворе. На основании максимумов светопоглощения предложена схема взаимодействия ПВП-3500 с извлекаемыми веществами. Разработанная нами методика характеризуется экспрессностью (продолжительность анализа 30 - 40 мин), точностью (относительная погрешность в пределах 7 %), экологичностью (отсутствие токсичных и вреднодействующих экстрагентов, «зеленая экстракция»). Изученные экстракционные системы применимы для практически полного извлечения фенилаланина, тирозина и триптофана из водных растворов.
Бесплатно
Экстракция и сорбция бензойной кислоты из водных растворов полимерами на основе n-виниламидов
Статья научная
Широкое использование ароматических кислот (бензойной, салициловой) в качестве консервантов обуславливает необходимость их качественного и количественного определения в пищевых продуктах. Эффективный и распространенный способ выделения и концентрирования ароматических кислот - жидкостная экстракция. Двухфазные водные системы на основе водорастворимых полимеров (поли-N-винилпирролидона и поли-N-винилкапролактама) удовлетворяют требованиям, предъявляемым к экстракционным системам. При сорбционном концентрировании улучшаются метрологические характеристики определения, выполняются требования к чувствительности и селективности определения, появляется возможность использовать недорогое и доступное аналитическое оборудование. При изучении сорбции бензойной кислоты в качестве сорбента применяли сшитый полимер на основе N-винилпирролидона, полученный радикальной полимеризацией функционального мономера и сшивающего агента. При экстракции бензойной кислоты для получения максимальных объемов выделяемой водно-органической фазы полимера применяли растворы солей с концентрациями, близкими к насыщению. Независимо от природы аниона соли, используемой в качестве высаливателя, сорбция ароматических кислот возрастает с увеличением размеров катионов. В условиях эксперимента максимальная степень извлечения (более 80 %) бензойной кислоты получена в системе ПВП (0,2 % мас.) - сульфат аммония. Установлены зависимость степени извлечения бензойной кислоты от времени сорбции, массы сорбента и рН водной фазы. Для установления равновесия в системе необходимо 20 мин. Характер зависимости степени извлечения кислоты от pH свидетельствует о том, что кислота извлекается в молекулярной форме. Максимальная сорбция достигается при pH 3,5, при этом ее эффективность снижается симбатно уменьшению количества недиссоциированных молекул кислоты в растворе.
Бесплатно
Экстракция новокаина из водных сред алифатическими спиртами с применением высаливателей
Статья научная
Выбраны рациональные условия экстракции новокаина. Разработаны эффективные экстракционные системы для практически полного его извлечения из водных сред. Установлена корреляция между коэффициентами распределения (lg D ) новокаина и числом С–атомов в молекуле спирта.
Бесплатно
Экструдирование зернового сырья с использованием процесса рекуперации пара
Статья научная
Преимуществом экструзионного процесса переработки сельскохозяйственного сырья в продукты питания и корма перед традиционными технологиями является высокая удельная производительность, энергоэффективность и универсальность использования. Наличие большого количества факторов управления и влияния на качество сырья, таких, как режимные параметры и конструктивные элементы, делают экструзию сложновоспроизводимым процессом при масштабировании или переходе с одной установки на другую. Но этот аспект является причиной максимальной гибкости систем экструдирования и возможности постоянного их совершенствования. Одним из путей развития экструзионнй технологии является совершенствование техники и конструкционных решений в области энергосбережения. Проведены исследования процесса термопластической экструзии помола пшеницы с использованием рекуперации теплоты пара, генерируемого специальной конфигурацией элементов шнеков и его дегазации с подачей в перерабатываемый материал. Для решения поставленной цели использовался модернизированный экструдер Werner&Phleiderer Continua 37, дополненный разработанным рекуперативным узлом и паропроводом...
Бесплатно
Статья научная
Актуальной задачей пищевой промышленности является утилизация вторичных ресурсов переработки плодоовощного сырья и их использование в производстве обогащенных продуктов питания. Это позволяет более эффективно и рационально использовать сырье с большим содержанием биологических активных веществ. Проведены исследования возможности использования нативных выжимок моркови в качестве ингредиента при получении экструдированных, готовых к употреблению продуктов на основе пшеницы. Изучено влияние дозировки выжимок на режимные параметры экструзии и свойства получаемых экструдатов. Установлено, что увеличение содержания выжимок более 20% негативно сказывается на качестве продукта, коэффициент взрыва снижается более чем в 2 раза, насыпная плотность повышается на 40%. Исследован способ дополнительного отбора пара в средней части камеры экструдера непосредственно в процессе варочной экструзии смесей с содержанием выжимок более 20% и влажностью 26,5, 28,9 и 34,5%. Показателем отвода пара являлось снижение давления в устройстве, в результате чего происходило снижение влагосодержания материала в предматричной зоне камеры экструдера...
Бесплатно
Эластомерные невулканизованные гидроизоляционные материалы строительного назначения
Статья научная
В строительстве широко используются эластомерные профили, которые обладают способностью набухать в воде и заполнять неплотности швов. К таким изделиям предъявляются требования высокой способности к разбуханию, эластичности, стойкости к атмосферным воздействиям. В настоящее время для этих целей используются материалы, в основном, зарубежного производства. В этой связи создание водонабухающих герметиков на основе отечественного сырья, обеспечивающее их импотрозамещение, является актуальной задачей. Работа посвящена созданию эластомерных водонабухающих материалов с использованием бентонитовых порошков и изучению их свойств. Проведены сопоставительные испытания импортных и отечественных гидрофильных герметиков. Набухание оценивали по изменению массы образцов до и после выдержки в водопроводной воде. Осуществлено обоснование и выбор компонентов для эластомерных набухающих композиций: в качестве полимерной основы выбран насыщенный этиленпропиленовый каучук, в качестве наполнителей, обеспечивающих высокое набухание - бентонитовые порошки разных производителей в количестве 50-100 мас. ч. на 100 мас. ч каучука. Эластомерные композиции изготавливали с использованием лабораторных вальцев при температуре 60±5 ?С. Профилирование осуществляли на шприц-машине при температуре 120 ?С. Шприцуемость смесей оценивали по 10-бальной шкале (немецко-русская система). Установлено, что высокое набухание изделий обеспечивается при использовании бентонита Азербайджанского месторождения при его содержании не менее 150 мас. ч. Отмечено, что при повышенных дозировках бентонита ухудшаются технологические свойства бентонитовых шнуров. Показано, что активация бентонита хлоридом и карбонатом натрия позволяет значительно повысить набухание изделий, при этом содержание бентонита в композиции составило 150-200 мас. ч.
Бесплатно
