Фундаментальная и прикладная химия, химическая технология. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Состояние воды в клетках хлореллы
Статья научная
Для получения информации о соотношении свободной и связанной воды и их взаимного изменения в процессе дегидратации микроводоросли хлорелла был использован метод термогравиметрического анализа. С увеличением скорости нагрева эндотермический эффект, соответствующий процессу дегидратации, смещается в сторону более высоких температур. При скорости 2 К/мин он составляет 308-368 К, 5 К/мин - 323-403 К, 10 К/мин - 348-403 К. Рассчитаны количественные характеристики кинетически неравноценной воды в хлорелле для каждой ступени дегидратации (Δα, ΔТ, массовая доля (w), энергия активации (Еа)). Проведена аналогия с процессом дегидратации в ионообменных мембранах. Выявленные особенности дегидратации хлореллы позволяют делать вывод о существовании влаги в трех состояниях по степени связанности с веществом. Полученные кинетические характеристики дают возможность определить оптимальный температурный интервал и скорость высушивания микроводоросли для использования ее в качестве биодобавки. Кроме того, наличие трёх типов воды в клетке хлореллы установлено по данным метода ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля. Так как именно свободная вода участвует в протекании биохимических, химических и микробиологических процессов, то ее желательно удалить при сушке препарата. Полученный температурный интервал 323-343 К (2 ступень) при скорости нагревания 2 К/мин соответствует температурному интервалу высушивания хлореллы в производственных условиях. Стоит заметить, что в водоросли наибольшее количество сильносвязанной воды (последние ступени). По всей видимости, это определяется уникальной клеточной структурой. Температурные интервалы процесса дегидратации не являются четкими и варьируют в зависимости от скорости нагревания, что находится в полном соответствии с ранее проведенными исследованиями термического анализа для зерна, хлебобулочных изделий и овощей.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается процесс автоокисления масел, полученных способом холодного прессования. Установлено, что масло грецкого ореха быстро окисляется из-за преобладания в составе ненасыщенных жирных кислот (90,4 %). Теоретически обосновано, что деструкция триглицеридов с накоплением одорирующих продуктов окисления свидетельствует о ходе достаточно глубоких окислительных процессов, которые не всегда сопровождаются изменениями органолептических показателей, не уловимы биологическими сенсорными системами. В работе показана возможность применения анализатора газов «МАГ-8» с методологией «электронный нос» для оценки степени окислительного прогоркания масла грецкого ореха по составу равновесной газовой фазы. Проанализированы изменения количественного и качественного состава легколетучих веществ над маслом грецкого ореха в процессе хранения. Разработан экспресс-способ определения перекисного числа по сигналам сенсора с покрытием полиэтиленгликоль себацинат, который наиболее селективно детектирует спирты, соединения с перекисными и гидроперекисными группами. Сигналы сенсора с покрытием дициклогексан-18-краун-6, селективного к летучим кислотам, кетонам, эфирам, коррелируют с кислотным числом. Авторами предложен интегральный показатель степени окисления масла - площадь «визуального отпечатка», отражающего содержание перекисей, кислот, спиртов, кетонов, эфиров и продуктов их полимеризации.
Бесплатно
Сравнение эксплуатационных характеристик пьезорезонаторов ОАВ-типа для создания химических сенсоров
Статья научная
В настоящее время актуально создание малогабаритных недорогих аналитических устройств. Миниатюризация и удешевление газовых сенсоров колебательного типа связана с возможностью использования резонаторов меньших, чем традиционно применяемых размеров невысокой стоимости. В исследовании применяли сенсоры двух типов: выполненные на базе резонаторов объемных акустических волн (ОАВ) марки РК 169 с частотой автоколебаний 10 МГЦ и мини-сенсоры, выполненные на базе резонаторов марок МВС 10000 и МВС 15000 с частотами автоколебаний 10 и 15 МГц соответственно. В качестве модификатора электродов использовалихроматографический сорбентполиэтиленгликоль ПЭГ-2000. Проверку чувствительности микровзвешивания и оценку других эксплуатационных свойств сенсоров проводили в парах хлороформа, пропанола-2 и бензола. Из-за горизонтального расположения кварцевой пластины мини-резонатор имеет меньшую доступную поверхность сорбции, вследствие чего наблюдается снижение аналитических сигналов по сравнению с традиционно применяемыми резонаторами. Для мини-сенсоров установлена масса модифицирующего покрытия до срыва автоколебаний, которая не превышает 3 мкг, что на порядок меньше, чем для традиционно применяемых систем. Установлено, что отклики мини-сенсоров в парах тест-соединений выше, чем у традиционно применяемых. При этом отклики тем больше, чем больше базовая частота колебаний резонатора и масса наносимого покрытия. В результате исследования установлено, что мини-сенсоры могут использоваться для решения узкого круга задач в анализе, их чувствительность выше, чем у традиционно применяемых сенсоров, но они имеют существенные ограничения по массе модифицирующего покрытия.
Бесплатно
Статья научная
С помощью капиллярного реометра получены эмпирические зависимости изменения содержания углерод-каучукового геля от скорости сдвига, степени наполнения, температуры и продолжительности воздействия в наполненном техуглеродом марки К-354 бутадиен-стирольном каучуке СКС-30АРК.
Бесплатно
Твердофазная экстракция гидроксиароматических соединений из водных сред
Статья научная
Установлена зависимость параметров извлечения гидроксиароматических соединений от вида пенополиуретана, природы и состава раствора, нанесенного на полимерную пену, содержания в водном растворе неорганической соли.
Бесплатно
Термоокисление диеновых эластомеров
Статья научная
Рассмотрены химические реакции, происходящие в полимерах, как термофлуктуационный процесс. Изучено влияние дефектов структуры макромолекул на молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение полидиенов при термоокислении эластомеров.
Бесплатно
Технические свойства упаковочных пленок на основе ПВХ
Статья научная
Установлена зависимость термической усадки пленок ПВХ от температуры. Показано влияние содержания пластификатора и термообработки на физико-механические показатели пленок ПВХ. Установлено влияние продолжительности смешения компонентов смеси на физико-механические показатели пленок ПВХ.
Бесплатно
Статья научная
В качестве материала загрузки биофильтров рекомендуется применять полимерные композиции, обладающие повышенной иммобилизационной способностью. Введение в состав полиолефинов природных полисахаридов придает полимерной композиции способность к закреплению на ее поверхности микрофлоры, а дополнительное содержание в композиции биогенных элементов обеспечит поддержание жизнедеятельности микроорганизмов в случае прекращения поступления в биофильтр питательных веществ. В работе исследованы технологические аспекты получения полимерных композиций на основе полиэтилена (ПЭ), содержащих природные полисахариды - крахмал и щелочную целлюлозу (отход рафинации растительных масел), в соотношении 80 : 20 мас.%, при переработке в современном высокоскоростном оборудовании. При изучении реологических показателей установлено, что содержащиеся в целлюлозе жирные кислоты и воска способствуют смягчению композиции, при этом показатель эффективной вязкости наполненного ПЭ с использованием целлюлозы отмечается на 30-35 % ниже показателя композиции с крахмалом. Для полимерных композиций, содержащих как крахмал, так и целлюлозу, при достижении температуры переработки 200 оС наблюдается излом кривых течения, а при достижении критической температуры 220 оС наблюдается бурное газовыделение, сопровождающееся термодеструкцией композиций. Отмечено, что композиция, содержащая целлюлозу, обладает большей пористостью, чем содержащая крахмал, что способствует иммобилизации микрофлоры на носителе. Для использования в качестве загрузки биофильтров более рекомендованы композиции на основе ПЭ и целлюлозы, т.к. они обладают улучшенными иммобилизационными свойствми за счет пористой структуры, и наличия в составе полисахаридов и биогенных элементов, что подтверждается активным развитием на поверхности образцов композиции микроскопических грибов ( Aspergillus, Penicillium ).
Бесплатно
Технология получения термопластичных крахмалов
Статья научная
В последние годы новое развитие получило направление по созданию биоутилизируемых полимерных изделий, производство и потребление которых стало эффективным способом защиты окружающей среды от твёрдых бытовых отходов в различных странах мира. Проблема защиты окружающей среды приобретает глобальный характер, серьёзную озабоченность вызывает быстрый рост использования синтетических пластмасс во многих отраслях. Большое значение приобретают задачи как повышения качества, надёжности и долговечности получаемых из них изделий, так и их утилизации после истечения срока эксплуатации. Одним из наиболее приемлемых способов решения этих задач является создание биоразлагаемых материалов на основе природных материалов, не приносящих вред окружающей среде и здоровью человека. Весьма эффективным и распространённым способом придания биологической разрушаемости синтетическим полимерам является введение в полимерную композицию различных наполнителей, в частности, крахмала, в сочетании с другими ингредиентами.
Бесплатно
Технология утилизации отходов производства пищевых и кормовых продуктов
Статья научная
Разработана технология утилизации методом пиролиза отходов производства пищевых и кормовых продуктов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено управление качественными показателями резин, определяющими срок службы изделия, за счет модификации смесью фуллеренов фракции С 50-С 92.
Бесплатно
Управление качеством резинотехнической продукции с использованием нанотехнологий
Статья научная
Улучшение качества неразрывно связано с разработкой новых подходов к повышению стабильности эксплуатационных свойств эластомерных композитов. Одним из таких способов является использование углеродных наноматериалов в качестве модификатора свойств полимерной матрицы.
Бесплатно
Упрочнение электро осажденного железa химикo-термической обработкой
Статья научная
В нaстoящее время в ремoнтнoм прoизвoдстве нa стaдии вoсстaнoвлении стaльных детaлей ширoкoе применение пoлучили специaльные пoкрытия, oбрaзующиеся зa счет электрoлитическoгo вoздействия нa иoны железa. Дaнный технoлoгический прием oтличaется высoкoй прoизвoдительнoстью, прoстoтoй прoведения, невысoкoй стoимoстью технoлoгическoгo oбoрудoвaния и применяемых материалов, a также легкoй aвтoмaтизaцией прoцессa. Oднaкo дaнный метoд имеет ряд недoстaткoв: низкую устaлoстную прoчнoсть вoсстaнoвленных детaлей, недoстaтoчнo прoчнoе сцепление железнoгo пoкрытия с oснoвoй, в чaстнoсти, с легирoвaнными стaлями, недoстaтoчную изнoсoстoйкoсть. С целью пoвышения дoлгoвечнoсти и изнoсoстoйкoсти детaлей, вoсстaнoвленных зa счет электрoхимическoгo вoздействия, предлaгaется испoльзoвaть химикo-термическую oбрaбoтку, зaключaющуюся в применении нитрoцементaции. Исследoвaнa эффективнoсть применения рaзличных режимoв нитрoцементaции в высoкoaктивнoм пaстooбрaзнoм кaрбюризaтoре, и их влияние нa структуру и свoйствa железных гaльвaнических пoкрытий. Установлено, что нитрoцементaция кaк при низких, тaк и при высoких темперaтурaх мнoгoкрaтнo (в 6-7,5 рaз) пoвышaет микрoтвердoсть пoкрытий. При этoм нaивысшaя твердoсть пoлучaется при низкoтемперaтурнoй нитрoцементaции с непoсредственнoй зaкaлкoй в вoде. Прoведение прoцессa нитрoцементaции при низких темперaтурных знaчениях (650 °С), знaчительнo пoвышaет твердoсть железнoгo пoкрытия, увеличивaя при этoм предел егo текучести, a тaкже знaчительнo увеличивaет и егo предел вынoсливoсти. Устaлoстнaя прoчнoсть нитрoцементoвaнных oбрaзцoв с железными oсaдкaми нa пoверхнoсти, кaк пoкaзaли нaши исследoвaния, не тoлькo выше прoчнoсти тaких же oбрaзцoв без нитрoцементaции (бoлее чем в 2 рaзa), нo и выше чем устaлoстнaя прoчнoсть oснoвнoгo метaллa без пoкрытия. Пoвышение темперaтуры нитрoцементaции не привoдит к пoвышению твёрдoсти электрoлитическoгo железa. Рaзрaбoтaнa рaциoнaльнaя технoлoгия упрoчнения стaльных детaлей, вoсстaнoвленных железнением. Выбрaны oптимaльные режимы нитрoцементaции для упрoчнения детaлей, вoсстaнoвленных железнением, с целью пoвышения дoлгoвечнoсти детaлей мaшин Oптимaльным технoлoгическим темперaтурным режимoм прoведения прoцессa нитрoцементaции, при кoтoрoм вoзмoжнo пoлучение мaксимaльнoй устaлoстнoй прoчнoсти и изнoсoстoйкoсти oт вoсстaнaвливaемoй детaли, является прoтекaние нитрoцементaции при 650 °С, с пoследующей зaкaлкoй и oтпускoм при 150 °С.
Бесплатно
Фазообразование в системе нитрат кальция – вода – спирт при отрицательных температурах
Статья научная
Изучена взаимная растворимость тройных систем Ca(NO 3) 2 – H 2O – i-C 3H 7OH. Эти системы могут быть использованы в качестве охлаждающей жидкости для промышленных холодильных установок. методом сечений при -5 и –10 °С исследована растворимость в трёхкомпонентных системах соль – вода – спирт. Определены компонентные составы равновесных жидкой и твёрдой фаз, построены фазовые диаграммы растворимости, установлены координаты областей гомогенных растворов.
Бесплатно
Физико-химическое определение углеводов в пищевых продуктах и напитках
Статья научная
Изучена экстракция фруктозы, глюкозы, галактозы, сахарозы и лактозы из водно-солевых растворов гидрофильными растворителями (алифатические спирты, алкилацетаты, кетоны), их двойными и тройными смесями.В идентичных условиях установлены количественные характеристики экстракции. Установлено, что из изученных углеводов наиболее полно извлекаются дисахариды лактоза и сахароза. Оптимизированы условия для концентрирования и практически полного извлечения углеводов из водно-солевых растворов. Разработанаметодика экстракционно-потенциометрического селективного определения углеводов в пищевых продуктах и напитках. В качестве титранта применяли изопропанольный раствор борной кислоты.Разработанная методика позволяет раздельно определять моно- или дисахариды в молочных продуктах, в составе которых содержится 5 или менее углеводов.Предложен комплекс фотоколориметрических, поляриметрических, хроматографических и потенциометрических способов определения углеводов в водных средах и пищевых продуктах (диабетические кондитерские изделия, натуральные соки, кисломолочные продукты, мед).Для определения фруктозы, глюкозы и сахарозы в натуральных соках нами применены оптические методы (фотоэлектроколориметрия, поляриметрия).Методика экспрессна, не требует дорогостоящего оборудования и реагентов. Фруктозу и сахарозу в диабетических кондитерских изделиях определяли методом восходящей тонкослойной хроматографии. Проанализированы некоторые диабетические продукты на основе фруктозы, произведенных на кондитерских фабриках РФ.Продолжительность анализа 50-60 мин, погрешность селективного определения в пределах 5-7%. Экстракты из меда и молока анализировали потенциометрически.Разработанная нами методика характеризуется следующими преимуществами по сравнению с ГОСТом: экспрессность(продолжительность анализа 30-35 мин), точность (относительная погрешность в пределах 5 %), не требуется дорогостоящего оборудования и реактивов, а также разбавления и фильтрации молока на стадии пробоотбора.
Бесплатно
Численный алгоритм расчета температурных полей пневматических шин в процессе вулканизации
Статья научная
В статье рассматривается математическая постановка и алгоритм численного решения задачи расчета температурного поля в вулканизируемом изделии, теплофизические характеристики которого зависят от температуры. В качестве математической модели рассмотрена система дифференциальных уравнений теплопроводности, учитывающая изменение коэффициентов теплопроводности и плотности тепловыделения многослойного изделия от температуры. Система уравнений решается при заданном начальном распределении температуры и заданных (зависящих от времени) значениях температуры на границе изделия с пресс-формой и диафрагмой. На границе контактов смежных слоев заданы условия непрерывности температуры и теплового потока. Изменение коэффициентов теплопроводности от времени аппроксимируется с помощью линейных функций. Величина энергии активации процесса вулканизации определяется на основе экспериментальных данных, полученных при контрольных испытаниях образцов с помощью реометра. Введя в рассмотрение функции, представляющие собой соответствующие интегралы от коэффициентов теплопроводности, исходная система дифференциальных уравнений преобразуется к эквивалентной системе дифференциальных уравнений, удобной для построения численного алгоритма решения задачи. Полученная система дифференциальных уравнений в частных производных с помощью метода конечно-разностной аппроксимации заменяется на систему алгебраических уравнений. Решение системы алгебраических уравнений осуществляется по схеме явной разностной аппроксимации. В статье выполнены расчеты температурного поля для пневматической шины при заданных начальных и граничных условиях. Устойчивость и точность полученного численного алгоритма решения задачи демонстрируется расчетами, выполненными с разными значениями шага дискретизации по временной и пространственным координатам. Оценка степени завершенности процесса вулканизации осуществляется по рассчитанному эквивалентному времени вулканизации для значения температуры, принятой в качестве эквивалентной. Разработанный алгоритм является важной составной частью алгоритма решения задачи определения оптимального режима вулканизации, обеспечивающего требуемое (заданное) качество продукции при наименьших затратах, что весьма актуально в условиях непрерывного роста цен на энергоресурсы.
Бесплатно
Экологические аспекты интенсификации конвективной сушки
Статья научная
Выявлена и проанализирована взаимосвязь интенсивности конвективной сушки и загрязнения атмосферы выбросами теплоты. Рассмотрены пути снижения теплового загрязнения атмосферы при конвективной сушке.
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
