Статьи журнала - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Все статьи: 2527
Статья научная
Статья посвящена разработке алгоритма управления стадией нагрева резиновой смеси для ЗАО «Воронежский шинный завод». Алгоритм предназначен для реализации на базе контроллера Siemens S-300 для управления резиносмесителем РС-270. Для составления алгоритма проведен системный анализ процесса нагрева как объекта управления и разработана математическая модель стадии нагрева на основе уравнений тепловых балансов, описывающая процессы нагрева теплоносителя в теплообменнике и дальнейшего нагрева им смеси в резиносмесителе. Получены динамические характеристики по температуре теплообменного аппарата и резиносмесителя. В виду сложности и нелинейности объекта управления – резиносмесителя, а также наличия методов и большого опыта управления данным аппаратом в промышленных условиях, алгоритм реализован с использованием принципа максимума Понтрягина. Задача оптимизации сводится к определению оптимального управления (подача греющего пара) и оптимальной траектории выходной координаты объекта (температура смеси), обеспечивающих минимальный расход пара при нагреве резиновой смеси за ограниченное время. Для этого математическая модель стадии нагрева записана в матричном виде, сформированы матрицы коэффициентов для каждого состояния управления, векторы управления и возмущения, получена функция Гамильтона и для построения оптимального управления и траектории выхода объекта найдены временные точки переключения. Анализ результатов модельных экспериментов и практических исследований при программировании контроллера, показал снижение расхода греющего пара на 24,4% при проведении стадии нагрева резиновой смеси.
Бесплатно
Разработка математической модели сушки семян амаранта в аппарате со взвешенно-закрученным слоем
Статья научная
Одним из путей создания новой сушильной техники является разработка и внедрение в промышленность высокоинтенсивных аппаратов с активными гидродинамическими режимами, обеспечивающих во многих случаях более высокие технико-экономические показатели. Данный принцип весьма успешно реализуется в аппаратах с закрученными потоками теплоносителя и дисперсного материала. Поэтому применение аппаратов с закрученным потоком теплоносителя для интенсификации процесса сушки дисперсных материалов представляет, как теоретический интерес, так и практическую ценность. Семена амаранта содержат в среднем 17 % белка, до 8 % масла и 4-5 % клетчатки. Из-за значительного содержания аминокислоты лизина, которого в белке амаранта в два раза больше, чем у пшеницы, и в три раза больше, чем у кукурузы и сорго, и сопоставимо по количеству с соей и коровьим молоком, качество белка амаранта считается очень высоким. Семена амаранта являются сырьем для производства масла, содержащего до 8 % сквалена. На основе проведенного теоретического анализа тепло- и массообмена процесса сушки семян амаранта в аппарате со взвешенно-закрученным слоем авторами разработана его математическая модель. Рассмотрена структура течения процесса сушки в поперечных сечениях аппарата. Модель базируется на фундаментальных уравнениях А.В. Лыкова, описывает тепло- влагоперенос в капилярнопористых средах в линейном термодинамическом приближении, учитывая конвективный способ подвода теплоты и малые размеры высушиваемых семян амаранта. Полученные уравнения описывают динамическое изменение полей температуры и влагосодержания в условиях сопряженного тепломассобмена на границе твердая фаза-теплоноситель. Найдены макрокинетические закономерности процесса. Результаты работы будут полезны широкому кругу специалистов, занимающихся сушкой семян амаранта, а также для расчета и проектирования современных сушильных установок.
Бесплатно
Разработка математической модели сушки семян амаранта в аппарате со взвешенно-закрученным слоем
Статья научная
Интенсификация процессов сушки является основной совершенствования сушильной техники и технологии. Разработка и внедрение в промышленность высокоинтенсивных аппаратов с активными гидродинамическими режимами, обеспечивает во многих случаях более высокие технико-экономические показатели. Применение аппаратов с закрученным потоком теплоносителя для интенсификации процесса сушки дисперсных материалов представляет, как теоретический интерес, так и практическую ценность. Процессы тепло- и массообмена в сушильных аппаратах в значительной мере определяются гидродинамической обстановкой в его внутреннем объеме. Учитывая сложность геометрии и структуры поля скорости во взвешенно-закрученном слое, которое в общем случае является существенно трехмерным, необходимо декомпозировать гидродинамическую задачу на две суперпозиционные части. Из анализа физической картины следует, что траектории линий тока по своим близки к семейству винтовых кривых. На основе проведенного теоретического анализа тепло- и массообмена процесса сушки семян амаранта в аппарате со взвешенно-закрученным слоем авторами разработана его математическая модель. Рассмотрена структура течения процесса сушки в поперечных сечениях аппарата. Модель базируется на фундаментальных уравнениях А.В. Лыкова, описывает тепло- влагоперенос в капилярнопористых средах в линейном термодинамическом приближении, учитывая конвективный способ подвода теплоты и малые размеры высушиваемых семян амаранта. Полученные уравнения описывают динамическое изменение полей температуры и влагосодержания в условиях сопряженного тепломассобмена на границе твердая фаза - теплоноситель. Найдены макрокинетические закономерности процесса. Результаты работы будут полезны широкому кругу специалистов, занимающихся сушкой семян амаранта, а также для расчета и проектирования современных сушильных установок. На основании экспериментальных данных и их статистической обработки была получена математическая модель, адекватно описывающая процесс сушки семян амаранта в аппарате с закрученным потоком теплоносителя. Определен характер изменения критериев оптимизации в зависимости от входных факторов. Результаты математической модели будут полезны широкому кругу специалистов, занимающихся сушкой семян амаранта, а также для расчета и проектирования современных сушильных установок.
Бесплатно
Статья научная
В работе отмечено, что модель построена с целью создания в экстракторе возможно большего изменения давления в подсырной сыворотке, поскольку скорость переноса целевых компонентов пропорциональна разности давлений на концах капилляров. Подробно дано математическое описание пропитки как основной или важной вспомогательной операции. Приведены уравнения для пропитанной части капилляра, отношение скоростей пропитки в разные моменты времени. Из приведенных зависимостей выведено уравнение Вошберна относительно времени пропитки. Записаны формулы для расчета объемов экстрагента, прошедшего через капилляр, сыворотки и вытесненного из капилляра воздуха с учетом вязкого сопротивления последнего. После интегрирования уравнения скорости капиллярной пропитки получено выражение, позволяющее оценить конечное значение пропитки в начальной стадии. Для различных случаев капиллярной пропитки записаны выражения при атмосферном давлении, вакуумировании и при избыточном давлении. Введение безразмерных величин позволило упростить решение и получить выражение для расчета времени пропитки поры...
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена разработке математической регрессионной модели процесса прессования свекловичного жома на прессе глубокого отжима. В качестве исходных параметров были приняты следующие параметры прессования свекловичного жома: влажность начальная (перед прессом) и конечная (после пресса) влажность; содержание сахара в жоме перед и после прессования; содержание сахара в жоме; длина свекловичной стружки перед и после прессованием; общая биологическая обсемененность свекловичного жома; кислотность жома перед и после прессованием; кислотность гранулированного жома. Для реализации предлагаемой методики используется модуль Fuzzy Logic Toolbox, входящий в пакет MatLab, а для представления результатов моделирования в графическом виде, используют модуль Surfase Viewer. Такие исследования предварительно проводились с помощью пакета прикладных программ CurveExpert 1.3 Полученные уравнения адекватно описывают изменение содержания сахара в жоме и его кормовой ценности в зависимости от кислотности и влажности жома, а также от длины свекловичной стружки. Выявлена значимость влияния каждого из основных технологических параметров (кислотность и влажность свекловичного жома, длина свекловичной стружки) на величину содержания сахара в жоме и его кормовую ценность. Полученные квадратичные зависимости, имеющие достаточно высокие коэффициенты R2 адекватно описывают реализуемый процесс отжима свекловичного жома в прессе глубокого отжима с оценкой влияния изменяемых параметров на содержание остаточного сахара и кормовых единиц в свекловичном жоме. Полученные данные позволяют объективно оценивать работу пресса глубокого отжима и обосновать кинематический режим вращения шнеков, позволяющий минимизировать себестоимость готовой продукции.
Бесплатно
Разработка материала-носителя биомассы из высоконаполненного микроцеллюлозой ПВД
Статья научная
Исследован композитный материал на основе ПВД (полиэтилена высокого давления), наполненный на 30 об.% древесной микроцеллюлозой (МЦ), с целью оценки возможности его применения в качестве биозагрузки (носителя биомассы) очистных сооружений. Материал получали в промышленных условиях с помощью двухшнекового экструдера с листовальной головкой, далее из листа с помощью вырубного пресса получали образцы композитной биозагрузки в виде дисков диаметром 4,0 см и толщиной 1,5 мм. Исследована микроструктура и морфологические показатели композита. Установлено, что пористость составляет около 58%, шероховатость поверхности - 3,5 ед., плотность - порядка 450 кг/куб.м. Изучены основные технологические показатели расплава композита методом капиллярной вискозиметрии, получены зависимости сдвиговых напряжений и вязкости расплава исследуемого материала в диапазоне скоростей переработки. Установлено, что композит относится к удовлетворительно перерабатываемым термопластам. Проведена коррекция Бэгли...
Бесплатно
Разработка метода расчета пластинчатого скребкового теплообменного аппарата
Статья научная
Приведена методика расчета необходимой площади поверхности теплообмена пластинчатого скребкового теплообменного аппарата для высоковязких продуктов. Расчеты проведены с использованием прикладного вычислительного пакета MathCAD. По результатам расчетов построены температурные графики для прямоточной и противоточной схем течения сред.
Бесплатно
Разработка методики оценки доходности и стоимости активов
Статья научная
В статье сформирована методика, упрощающая процесс принятия решений о размещении денежной наличности в период мировой финансовой нестабильности с целью повышения своей финансовой безопасности или в качестве варианта для получения прибыли в долгосрочный период, на основе модели ценообразования капитальных вложений (регрессионной модели, индексных моделей). Данная модель позволяет определить уровень взаимного вероятностного влияния доходности и риска активов на их стоимость. Рассмотрена модель ценообразования капитальных активов, разработанная У. Шарпом и Дж. Линтнером. С помощью данной модели был оценен уровень воздействия рыночного риска на доходность инвестиционного портфеля. Было сформировано уравнение равновесного рынка, характеризующее взаимосвязь доходности актива и стоимости бета актива относительно оптимального (рыночного) портфеля. Уравнение равновесного рынка позволяет оценивать неэффективные активы или портфели относительно эффективных портфелей. Бета актив из уравнения свидетельствует о реакции доходности актива на действие рыночных сил. Данная величина применяется для измерения рыночного риска портфеля, т.к. оценивает зависимость между доходностью актива и доходностью рыночного портфеля. В статье также предложена индексная модель, которая представляет собой линейное уравнение множественной регрессии. Данное уравнение характеризует тот факт, что изменение доходности и цены актива зависит от ряда показателей, свидетельствующих о состоянии рынка или индексов. В работе проведена оценка эффективности управления портфелем с использованием индексной модели У. Шарпа следующих активов: ОАО «Лукойл», ОАО «Фармстандарт», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО АФК «Система», «Полиметал», ОАО «Газпром», объединенная компания «Русал». В статье было построено 14 прогнозов связанных с куплей – продажей ценных бумаг, из которых достоверными оказались 11 прогнозов, что составляет 78,57%, поэтому рассматриваемая методика может с высокой степенью надёжности использоваться при построении соответствующих краткосрочных прогнозов.
Бесплатно
Разработка методики оценки распределения компонентов в пищевых продуктах
Статья научная
В статье рассмотрена проблема оценки качества пищевых продуктов и процесса их изготовления на примере определения массовой доли хлористого натрия в буженине. Соль является важным компонентом, содержание которого регламентировано стандартами и техническими регламентами и оказывает влияние на все виды показателей: органолептические, качественные и безопасности. Проанализированы стандартные методы отбора проб и определения массовой доли хлористого натрия - методы Мора и Фольграда, которые устанавливают среднее значение измеряемого показателя.В результате проведенных исследований предложена методика оценки распределения компонентов в пищевом продукте, основанная на втором законе Фика, который учитывает нестационарность потока и предусматривает возможность изменения потока атомов в процессе диффузии. В статье приводится математическое обоснование предлагаемой методики. Основанный на методиках, регламентированных стандартами, метод позволяет наглядно продемонстрировать, значения содержания компонента в массе продукта. Разработанный метод дает более полное представление о качестве продукции, позволяетсделать выводы о качестве процесса и причинах, влияющих на него. Данная информация позволит разработать комплекс мероприятий для обеспечения высокого уровня конкурентоспособности исследуемого пищевого продукта.
Бесплатно
Статья научная
Статистические методы играют важную роль в объективной оценке количественных и качественных характеристик процесса и являются одним из важнейших элементов системы обеспечения качества продукции и всего процесса управления качеством. Для получения качественной продукции необходимо знать реальную точность имеющегося оборудования, определять соответствие точности выбранного технологического процесса заданной точности изделия, оценивать стабильность технологического процесса. Большинство случайных явлений, происходящих в жизни, в частности, в производстве и научных исследованиях, характеризуются наличием большого числа случайных факторов, описывается законом нормального распределения, который является основным во многих практических исследованиях. Современные статистические методы довольно сложны для восприятия и широкого практического использования без углубленной математической подготовки всех участников процесса. Когда известно распределение случайной величины, можно получить все особенности данной партии изделий, определить среднее значение и дисперсию. С помощью статистических методов контроля и управления качеством проведен анализ точности и устойчивости технологического процесса производства эпоксидной смолы ЭД-20. Оценены числовые характеристики закона распределения контролируемых параметров и определен процент брака исследуемого объекта продукции. Для оценки устойчивости процесса производства эпоксидной смолы ЭД-20 выбраны контрольные карты Шухарта, использующие количественные данные, карты индивидуальных значений Х и скользящих размахов R. С помощью диаграммы Парето определены причины, влияющие на низкую динамическую вязкость в наибольшей степени. Для анализа низких значений динамической вязкости проведен поиск причин возникновения дефектов при помощи диаграммы Исикавы, которая показывает наиболее типичные факторы изменчивости результатов процесса. Для устранения проблемы рекомендуется модифицировать полимерную композицию углеродными фуллеренами и использовать разработанную методику для производства эпоксидной смолы.
Бесплатно
Разработка модели принятия решения для постановки диагноза заболеваний на основе нечеткой логики
Статья научная
Целью исследования является компьютерная разработка системы поддержки принятия решений (СППР) на основе обработки статистических данных для диагностики заболеваний. Современный темп жизни практически не оставляет человеку времени для возможности обращения к врачу, порой даже когда человек заболевает. Применительно к медицинскому обслуживанию внедрение и распространение информационных технологий становятся все более востребовательными и актуальными. Визит к врачу занимает большое количество времени. На получение любой справки, не говоря уже о реальном обследовании с необходимостью общения с врачом, в некоторых лечебных учреждениях уходит масса времени, нервов и сил. Сегодня современный человек не может позволить себе нерациональное расходование времени. При появлении различных недомоганий у человека-пользователя возникает потребность в быстрой диагностике состояния здоровья. Здесь появляется проблема в том, чтобы вовремя распознать заболевание, назначить правильное лечение и все же заставить пользователя обратиться к врачу, к специалисту для обследования с помощью специальных медицинских технологий, продолжения диагностики и последующего лечения...
Бесплатно
Разработка модели разваривания зернового замеса
Статья научная
По развариванию зернового замеса накоплен значительный экспериментальный и производственный материал. Однако теория этого процесса не разработана в требуемой степени. Показано, что математическое моделирование процесса разваривания зернового замеса может использовать в качестве основы уравнение нестационарной диффузии и его численное решение, основанное на методе сеток. Показано, что наряду с процессом нестационарной диффузии при использовании сеточного метода можно учитывать температурные процессы и теорию набухания крахмальных гранул. Определены значения энергии активации диффузии связанной влаги в крупке и величина предэкспоненциального множителя. Для описания процесса набухания крахмальных гранул использованы решения достаточно многочисленных исследований, и выбрана модель, основанная на кинетике химической реакции второго порядка. Уточнение модели разваривания проведено по экспериментальным данным для пшеничной крупки, и сделан вывод о необходимости учета разрыва крахмальных гранул в результате набухания и отрыва слоев материала, граничащих с жидкой фазой, в период всего процесса вплоть до полного разваривания зерновой крупки. Приведены увеличенные под микроскопом фотографии края сухой и разваренной частиц, свидетельствующие о набухании крахмальных гранул и отрыве внешнего слоя частицы. Одновременно в модели учтена динамика изменения температур при нагревании зернового замеса и его разваривании. Результаты моделирования идентифицированы по данным экспериментального исследования разваривания ячменной крупки. Установлено, что разработанная модель с высокой точностью описывает результаты экспериментального исследования. Показано, что математическая модель, основанная на уравнении нестационарной диффузии, без учета температурных эффектов и теории набухания крахмальных гранул дает завышенное время разваривания.
Бесплатно
Разработка модульной системы обучения в организации
Статья научная
Рассмотрена задача разработки модульной системы профессионального обучения с целью повышения компетентности персонала на основе его предварительного диагностирования.
Бесплатно
Статья научная
Сформулирована постановка задачи многокритериальной оптимизации рецептур продовольственных продуктов со сложным сырьевым составом и разработан алгоритм ее решения. Приводится описание модуля оптимизации рецептур в составе автоматизированной информационной системы. Демонстрируются примеры решения многокритериальной задачи оптимизации рецептур медовых паст, мясных паштетов и сырных продуктов
Бесплатно
Статья научная
Сформулирована постановка задачи многокритериальной оптимизации рецептур продовольственных продуктов со сложным сырьевым составом и разработан алгоритм ее решения. Приводится описание модуля оптимизации рецептур в составе автоматизированной информационной системы. Демонстрируются примеры решения многокритериальной задачи оптимизации рецептур медовых паст, мясных паштетов и сырных продуктов.
Бесплатно
Статья научная
Одним из актуальных технологических направлений в производстве продуктов, сбалансированных по химическому и аминокислотному составу, является разработка способов обогащения продуктов белком, витаминами и минеральными веществами. В решении данной задачи издавна применяется способ обогащения продуктов растительным сырьем для создания высокопитательных и полезных продуктов, доступных для различных социальных групп. Теоретически обоснован выбор объекта исследования – чечевицы, которая имеет ряд преимуществ в пищевых системах. Проанализирован способ повышения биологической ценности объекта в процессе проращивания семян - отмечено улучшение сбалансированности аминокислотного состава. Разработан мясной паштет с использованием пророщенного зерна и исследованы его основные функционально-технологические (ФТС), органолептические свойства и перевариваемость. При определении функционально-технологических характеристик было выявлено увеличение ФТС- показателей, таких как влагосвязывающая, влагоудерживающая, жироудерживающая, эмульгирующая способности при добавлении пророщенной чечевицы. По результатам органолептической оценки выявлено улучшение консистенции паштета при замене 50 % мясного сырья пророщенной чечевицей, а по внешнему виду, цвету, запаху и вкусу контрольный и опытный продукты практически идентичны. Перевариваемость паштета составила 97 %. Предложены различные пути использования пророщенного зерна для создания продуктов, как для общественного, так и для лечебно-профилактического питания.
Бесплатно
Разработка научно-обоснованной рецептуры и технологии обогащенных экструдированных продуктов
Статья научная
Научные исследования посвящены обогащению сухих зерновых завтраков ягодным компонентом полученные путем с помощью технологии осмотического обезвоживания и конвективной сушки. Сухими завтраками называют готовые к употреблению продукты специальной переработки зерен кукурузы, пшеницы и риса в виде хлопьев или воздушных зерен. Сухие зерновые завтраки представляют собой продукты, уже готовые к употреблению без дополнительной тепловой обработки. Традиционное их употребление с молоком, но также употребляют и со сливками, сметаной, с кисломолочной продукцией, с фруктовыми, овощными или ягодными соками, компотами, киселями, медом, вареньем. Сухие зерновые завтраки часто сочетают со свежими фруктами, ягодами или сухофруктами и орехами. Целью наших исследований являлось обогащение зерновых завтраков с высокой пищевой ценностью функциональным плодово-ягодным компонентом по структуре схожего с основными ингредиентами. Готовые зерновые обогащенные завтраки оценивались по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям. Усовершенствована рецептура обогащенных сухих зерновых завтраков, по органолептическим показателям выявлено, что наиболее предпочтительнее по вкусовым качествам и наиболее выраженному запаху явился зерновой завтрак с земляникой и черникой. По физико-химическим показателям установлено, что обогащенные сухие зерновые завтраки содержат биологически активные вещества, обогащены витамином С на 100%, больше всего его содержится в обогащенном завтраке с добавлением земляники (38,5 мг%/100 г), содержание кальция увеличилось до 30%, железа и калия до 10%, пищевые волокна в 2,8–3,1 раза, массовая доля сахарозы увеличилась незначительно до 0,2–0,7%, массовая доля влаги соответствует контрольному образцу, показатели активности воды ягодного компонента (0,329–0,339) относится к продукту с низкой влажностью, что соответствует базовому компоненту, рекомендуемый срок хранения составил 12 месяцев.
Бесплатно
Разработка научных основ технологии утилизации пищевых отходов методом анаэробного сбраживания
Статья научная
Выполненная работа направлена на создание технологических основ сбора и утилизации отходов в местах образования методом анаэробного сбраживания и получение социально-экономического, экологического и агротехнического эффекта.
Бесплатно
Разработка нового сорта светлого пива с добавлением экстракта Potentilla erecta
Статья научная
Целью настоящего исследования являлось использование экстракта Potentilla erecta (лапчатки прямостоячей) для разработки рецептуры крафтового светлого пива с сокращением технологического цикла и увеличением срока его хранения. Для этого был получен водный экстракт лапчатки с высоким содержанием в нем (до 30 %) фенольных соединений. Установлено, что экстракт обладает выраженной антиоксидантной активностью. Предварительное исследование влияния экстракта лапчатки на жизнедеятельность пивных дрожжей показало, что экстракт не оказывает негативного влияния на их развитие, наблюдается увеличение концентрации дрожжевых клеток и рост числа почкующихся клеток по сравнению с контрольным образцом. Для получения пива экстракт вносили на стадии главного брожения в дозировке 40, 400 и 800 мг на 1 дал сусла. В полученных образцах готового пива определяли содержание спирта и двуокиси углерода, цветность и пеностойкость, а также органолептические показатели. Отмечено, что образцы с добавлением экстракта лапчатки имели чистый, свежий, выраженный аромат и полный, гармоничный вкус с мягкой слаженной хмелевой горечью. По результатам проведенного исследования можно сделать вывод, что биологически активные вещества, содержащиеся в экстракте лапчатки прямостоячей, активируют процессы главного брожения примерно на сутки и участвуют в формировании вкусоароматического профиля пива. Кроме того, внесение экстракта в количестве 800 мг на 1 дал сусла позволяет увеличить срок хранения «живого» нефильтрованного пива на 3 суток по сравнению с контролем
Бесплатно
Разработка новой рецептуры кексов повышенной пищевой ценности
Статья научная
В технологии мучных кондитерских изделий могут применяться нетрадиционные виды растительного сырья. Введение в рецептуру кексов измельченной мякоти тыквы и муки из цельносмолотого зерна пшеницы, богатых витаминами и микроэлементами, позволит обогатить готовые изделия полезными веществами и повысить их пищевую ценность. Целью работы являлось изучение технологических свойств обогатителей, их химического состава, а также исследование эффективности использования мякоти тыквы в рецептуре кексов и выявление её рациональной дозировки. В работе применяли общепринятые методы исследования свойств готовых изделий. Объектом изучения являлись готовые кексы с различной дозировкой мякоти тыквы. Рациональную дозировку устанавливали, исследуя органолептические (вкус, запах, поверхность, вид в изломе, структура и форма) и физико-химические показатели (массовая доля влаги, плотность, удельный объем и щелочность). Результатом исследования является разработка технологии и новой рецептуры кекса «Илья Муромец2 с добавлением 50% мякоти тыквы к массе муки. Добавление обогатителя в рецептуру способствовало увеличению плотности изделия на 21%, уменьшению удельного объема на 16,7%. Расчет пищевой ценности разработанного изделия показал, что за счет богатого химического и витаминного состава мякоти тыквы, употребление 100 г. кекса обеспечит степень удовлетворения суточной потребности белка на 6,9%, жира – 16,2%, углеводов – 9,2%, пищевых волокон – 7,2%. С помощью полученных данных можно охарактеризовать кекс «Илья Муромец» как изделие повышенной пищевой ценности для профилактического и функционального питания, что позволит расширить ассортимент изделий на хлебопекарном рынке.
Бесплатно
