Наукові основи і апаратурне оформлення перехідних процесів харчових і мікробіологічних виробництв

; ; , (37)

а втрата кінетичної енергії на удар потоків

. (38)

Наведена різниця потужностей вхідних і вихідного потоків у відповідності з законом збереження енергії визначає, у тому числі, рівень дисперсності газової фази у рідинній і рівень дисипативних втрат. На загальний результат, як бачимо, впливають масові потоки і різниця їх швидкостей.

Для потоків, що зустрічаються під деяким кутом б, визначено (рис. 12)

; (39)

Тоді для потоків, що зустрічаються під кутом 90° маємо

,

а для зустрічних потоків -.

Рис. 12. Схема до визначення взаємодії потоків

Визначення силових і кінематичних співвідношень розглянуто стосовно горизонтальних і вертикально орієнтованих циркуляційних контурів і стосовно масообмінних ділянок з криволінійними трасами трубопроводів. Вибір траси трубопроводу у формі, наприклад, синусоїди приводить до змінних радіусів кривини. Відомо, що синусоїдальній залежності відповідає рівняння

y = Asin(щ₀x + ц₀),

де амплітуда А > 0 і кругова частота щ₀ > 0.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 13. Схема до визначення силових параметрів щодо синусоїдальної траси

Це періодична функція з періодом Т = 2р (рис. 13), графік якої перетинає вісь ОХ в точках з координатами (nр; 0; де n - всяке ціле число). Вказаним координатам відповідають точки перегину кривої. Дотичні в цих точках утворюють з додатним напрямком осі ОХ кути р/4 або -р/4.

Відомо, що кривина кривої у = у(х) визначається залежністю

, (40)

а радіус кривини - . (41)

За можливості вільного перенесення центру системи координат ОХY приймемо ц₀ = 0, Тоді

(42)

Рис. 14. Схема до визначення радіусів кривини синусоїди

Комплекс у чисельнику останньої залежності завжди є додатним. Це означає залежність знака кривини тільки від знака синуса, а саме: у першому та другому квадрантах радіус від'ємний, а у третьому та четвертому - додатний. При цьому поняття додатного і від'ємного радіусів кривини стосуються опуклої і ввігнутої частин синусоїди. На рис. 14 наведено загальний вид функцій синусоїди і радіусів кривини.

Таким чином, у випадку синусоїдальної траси трубопроводу сила інерції, що діє на одиничну масу m,

(43)

є змінною за величиною і напрямком.

Розглянуті методи динамічних впливів на рідинні або газорідинні потоки заслуговують на увагу і пропонуються до впровадження, однак екстремальним випадком слід розглядати ситуацію, що відповідає гідравлічному удару.

Появі гідравлічних ударів відповідають швидкі перекривання потоків і за обмеженого стискання рідин їх кінетична енергія витрачається на відповідну силову дію і дисипативні явища.

За наявності газорідинної системи генерація гідравлічних ударів має суттєві наслідки в процесах масообміну. На основі визначеної в розділі 4 методики потік газорідинної суміші може моделюватися приведеними масами і жорсткостями. Схема фізичної моделі у таких випадках відповідає рисунку 15.

Рис. 15. Схема до фізичної моделі гідравлічного удару в системі

За адіабатного процесу приведена жорсткість

, (44)

де k - показник адіабати (для повітря k = 1,4).

Рівняння руху приведеної маси відображується рівнянням

, (45)

де Р_оп - сила тертя газорідинної суміші зі стінками трубопроводу.

За початкових умов одержуємо пружне навантаження газорідинної суміші

.(46)

З одержаної залежності видно, що до найбільш вагомих параметрів впливу відносяться швидкість руху газорідинної суміші, приведена маса і жорсткість системи.

Максимальний тиск в трубопроводі

, (47)

де t_ек - час досягнення екстремуму,

. (48)

Одержаний теоретичний матеріал дозволив здійснити перехід до конструктивного влаштування синтезаторів гідравлічних ударів в газорідинних системах реакторів на основі використання кінетичної енергії циркуляційних контурів.

6 розділ роботи стосувався дослідження змін і масообміну при екстракції в умовах технологій різких змін тисків (ТРЗТ) на основі використання діоксиду вуглецю в якості носія потенціальної енергії. Витримка вологих продуктів, соків, подрібненої сировини рослинного походження тощо в атмосфері СО₂ при підвищених тисках або при організації активного масообміну супроводжується абсорбцією газу.

Кількістю розчиненого діоксиду вуглецю і тиском у системі визначається рівень її потенціальної енергії. Різке зниження тиску переводить газонасичене середовище у стан порушення рівноваги і починається швидкоплинна десорбція СО₂, яка за певних умов супроводжується деструкцією матеріалу рослинного походження на міжклітинному і навіть клітинному рівнях. Такий перехід відповідає принципу Ле-Шатель'є, однак цього разу він виглядає не як самоплинний, а цілком організований процес. Максимуму наслідків такого енергетичного стрибка відповідає мінімальний час його перебігу. Подібні енергетичні стрибки мають місце в явищах гідравлічних ударів, кавітаційного колапсу парових бульбашок, різкої розгерметизації реакторів з рідинною фракцією, що має температуру вищу за температуру її кипіння за атмосферного тиску тощо. Таким чином, ТРЗТ на основі використання діоксиду вуглецю в якості носія енергетичного потенціалу є важливим доповненням існуючих класичних схем концентраторів кінетичної та потенціальної енергії. Різке зниження енергетичного потенціалу всякої системи має в собі зародки як негативних, так і позитивних впливів на середовища та їх структурні компоненти.

Важливо, щоб в загальній масі наслідків можливо було визначити придатність їх до використання в тих чи інших технологіях.

У зв'язку з відміченим до числа задач 6 розділу віднесено виконання структурного аналізу дискретно-імпульсних технологій та перехідних процесів за їх застосування, технологій різких змін тисків і їх енергетичного підґрунтя, розробка перспективних схем на основі ТРЗТ стосовно виробництв ягідних і фруктових соків та процесів екстракції цукру з бурякової стружки, виконання експериментальних досліджень по оцінці впливів ТРЗТ на структуру оброблюваної сировини і масообмін.

Рис. 16. Структурна схема дискретно-імпульсних технологій

Рівень енергетичного потенціалу, задіяного в дискретно-імпульсних, екструдерних технологіях і ТРЗТ, визначається глибиною введення середовищ у метастабільний стан. На рис. 16 наведено структурну схему дискретно-імпульсних технологій на прикладі рідинних систем. Саме через адіабатне кипіння та кавітаційні процеси досягаються механічні впливи з їх наслідками у вигляді прискореного масообміну, руйнування біологічних структур тощо. Глибина входження у метастабільний стан визначається різницею початкової і кінцевої температур, що відповідає температурі кипіння середовища за кінцевого тиску. У табл. 6 наведено результати розрахунків по визначенню енергетичного потенціалу, що відповідає перехідному процесу для середовища масою m = 1 кг і теплоємкістю с = 4,19 кДж/(кг·К).

Таблиця 6 Результати розрахунків по визначенню енергетичного потенціалу рідинної системи

Різниця температур Дt, °С	2	4	6	8	10	12	14	20	30
Енергетичний потенціал ДЕ, кДж	8,38	16,76	25,14	33,52	41,9	50,28	58,66	83,8	125,7

Концентрація енергетичних впливів важлива не лише у просторі (об'ємі), а й у часі перебігу процесу. Саме швидкоплинність перехідного процесу визначає кінцевий результат.

Наприклад, стосовно екструдерних технологій, структурна схема яких показана на рис. 17, розширення утворюваної парової фази здійснюється у практично необмежений об'єм, кінцевий тиск відповідає атмосферному, відсутній вплив гідростатичного тиску. В результаті вихідний матеріальний потік з екструдера підлягає на виході руйнівній дії генерованої пари, що виділяється з його повного об'єму в часі, що наближається до миттєвої дії. Хоча генерування парової фази у першому наближенні оцінюється як миттєвий процес, однак феноменологічні міркування приводять до висновку, що швидкість пароутворення dG/dt залежить від рушійної сили, тобто від різниці температур плинної і кінцевої.

Величина енергетичного перепаду, що відповідає перехідному процесу.



Рис. 17. Структурна схема перехідних процесів екструдерних технологій

Таким чином, порівняння дискретно-імпульсних технологій у їх класичному розумінні і екструдерних технологій приводить до висновку про наявність подібних і відмінних явищ у їх основі. Це вказує на можливість поєднання в одному комплексі їх елементів. Наприклад, підготовка бурякової стружки до процесу дифузії потребує якомога більшого рівня плазмолізу клітинних структур. В існуючих технологіях він досягається за температурних впливів на рівні 70 °С за обробки в ошпарювачах. Разом з тим така теплова обробка має негативні наслідки, пов'язані з денатурацією протоплазми бурякових тканин і наступною екстракцією.

Зменшення недоліків і підвищення виходу цільового продукту доцільно розшукувати на шляху впровадження між ошпарювачем і дифузійним апаратом вакуумної камери, через яку безперервним потоком в режимі адіабатного кипіння транспортується бурякова стружка. Структурна схема технологій різкого зниження тисків наведена на рис. 18.

Рис. 18. Структурна схема технологій різкого зниження тисків в газонасичених середовищах

Розрахунки показують, що в ТРЗТ досягаються рівні енергетичних впливів, співрозмірні ДІТ (табл. 6). Розрахункова формула по визначенню перепаду енергетичного потенціалу приводиться до форми

. (49)

де - масова розчинність СО₂ за початкових тиску Р_(п) і температури t_(п) абсорбції; - масова розчинність СО₂ по завершенню десорбції.

Як і у перших двох випадках вирішальним фактором впливу щодо переведення середовища у метастабільний стан залишається тиск, хоча температура є теж відповідальною за нього.

Швидкість десорбції діоксиду вуглецю dx/dt є визначальною і розраховується рівнянням

, (50)

де с_н і х - відповідно початкова і плинна концентрації СО₂; k - коефіцієнт пропорційності.

Розділивши змінні в останній умові і виконавши інтегрування одержуємо

; . (51)

Миттєву швидкість десорбції знайдемо диференціюванням останньої умови

.

Виключивши звідси знайдемо

.

Середні швидкості десорбції в обох випадках

; ,

Рис. 19. Схема реконструкції ділянки підготовки бурякової стружки до екстракції цукру: 1 - транспортна система стружки; 2 - камера насичення стружки СО₂; 3 - камера десатурації стружки; 4 - компресор; 5 - ошпарювач; 6 - насос; 7 - дифузійний апарат; 8 - балон з СО₂

Як бачимо, середнє значення швидкості перебігу десорбції залежить від вибору аргументу. Пояснити це слід наступним: середнє значення швидкості w є граничним значенням середньоарифметичного із значень функції w, вибраних через однакові проміжки аргументу х.

Важливою перевагою ТРЗТ на основі діоксиду вуглецю є можливість деструкційної обробки не тільки рідинних середовищ, а й вологовмістких сировинних потоків різного походження за обмежених температур.

На рис. 19 і 20 наведено схеми реконструкції ділянки підготовки бурякової стружки до екстракції цукру, прийняті промисловістю.

Оцінку впливів ТРЗТ на структуру бурякової стружки здійснювали на основі визначення залишкової відносної деформації е_v

,

де V_c - початковий об'єм оброблюваної стружки.

Досліди виконувалися в умовах трифакторного експерименту, характеристики якого наведено у табл. 7.

Таблиця 7 Характеристики параметрів, що відповідають трифакторному експерименту

Величина	Фактори
	Тиск, МПа	Температура, °С	Час витримки, с
Кодове позначення фактора	z1	z2	z3
Основний рівень	0,4	20	360
Інтервал варіювання	0,2	5	120
Нижній рівень zі н	0,2	15	240
Верхній рівень zі в	0,6	25	480

Статистична обробка дозволила одержати рівняння регресії у кодованому вигляді та трансформоване до фізичних змінних

(52)

Рис. 20. Схема ділянки підготовки стружки до екстракції: 1 - транспортна система стружки; 2 - ошпарювач; 3 - насос; 4 - камера вакуумної обробки з шлюзовим затвором; 5 - екстрактор

Аналогічні досліди виконано для яблучної стружки. В дослідах по масообміну визначалася швидкість екстракції цукру з бурякової стружки в межах фіксованого часу в непроточному екстракторі. Порівняльні результати наведено в табл. 8 та 9.

Наведені результати вказують на можливість суттєвого підвищення швидкості процесу екстракції за рахунок ТРЗТ.

Таблиця 8 Характеристики параметрів трифакторного експерименту щодо швидкості екстракції цукру із бурякової стружки

Величина	Фактори
	Тиск, МПа	Температура екстрагента, °С	Час витримки, с
Кодове позначення фактора	z1	z2	z3
Основний рівень	0,4	30	300
Інтервал варіювання	0,2	15	60
Нижній рівень zі н	0,2	15	240
Верхній рівень zі в	0,6	45	360

Таблиця 9 Дані для постановки експерименту і результати по визначенню швидкості екстракції цукру з бурякової стружки

№ досліду	Фактори	Швидкість екстракції цукру з обробленого середовища, г/с	Швидкість екстракції цукру з необробленого середовища, г/с
	z0	z1	z2	z3
1	+	-	-	-	0,706	0,514
2	+	+	-	-	0,904	0,514
3	+	-	+	-	0,804	0,604
4	+	+	+	-	1,006	0,604
5	+	-	-	+	0,806	0,514
6	+	+	-	+	1,11	0,514
7	+	-	+	+	0,832	0,604
8	+	+	+	+	1,218	0,604

У розділі 7 наведено схеми і опис конструкцій обладнання і технологічних схем, запропонованих автором до реалізації в промисловості.

Висновки

Виконаний аналіз літературних джерел, досягнень сучасних технологій, загального стану промисловості та динаміки її розвитку, вивчення наукового підґрунтя, а також виконані теоретичні і експериментальні дослідження дозволяють відмітити наступні результати і висновки.

1. Показано, що з метою інтенсифікації масообмінних процесів продовжується використання традиційних методів в напрямку фізичних, механічних, теплофізичних впливів та їх різних комбінацій. Особливі перспективи мають перехідні режими теплофізичних процесів на рівні дискретно-імпульсних технологій та технологій різкої зміни тисків в газонасичених системах, підґрунтям яких є швидкоплинне зниження енергетичного потенціалу середовищ масообміну.

2. Визначено, що перехідні режими, як складові процесів аерації супроводжуються перерозподілом вхідних енергетичних потоків на частини, що стосуються енергії утворення поверхні поділу фаз, потенціальної енергії набухлого рідинного шару, кінетичної енергії циркуляційних контурів та інерційних складових, потенціальної енергії розчинених газів.

3. Показано, що масообмін в газорідинних системах культуральних середовищ супроводжується наявністю чотирьох спряжених матеріальних потоків (О₂, N₂; CO₂; H₂O) і теплового потоку з боку середовища до газової фази.

4. Показано, що кількісна оцінка рівня аерації на основі питомих енергетичних витрат або приведеної швидкості газової фази відповідає можливості масштабних переходів.

5. Визначено параметри рушійних факторів масообміну культуральних середовищ на основі розрахункових значень констант Генрі. Вертикальна циркуляція середовищ за рахунок зміни гідростатичних тисків в локальних динамічних зонах є причиною обмежених масообмінних процесів по азоту з флуктуацією по напрямках (з газової у рідинну фазу і навпаки).

6. Визначено кількісні показники і одержано розрахункові формули для енергетичного потенціалу газорідинної системи, газоутримувальної здатності, динаміки системи в режимах перехідних процесів, потенціальної енергії розчинених газів, енергії створення міжфазної поверхні.

7. Встановлено взаємозв'язок між рівнем дисперсності газової фази в рідинній і величиною питомих енергетичних витрат в зонах утворення міжфазної поверхні. Розроблена оцінка енергетичних впливів явищ коалісценсії, визначено умови їх існування.

8. Запропоновано гіпотезу щодо уявлення газорідинних систем у вигляді метастабільних пружних середовищ, пружні властивості яких визначаються величиною газоутримувальної здатності.

9. На основі способу Релея розроблено аналітичний апарат для визначення приведеної маси і приведеної жорсткості газорідинних середовищ, що дозволило перейти від реального фізичного об'єкта до еквівалентної одномасової коливальної моделі.

10. Виконано динамічний аналіз газорідинних середовищ в умовах флуктуацій зовнішніх тисків, які виконують роль факторів інтенсифікації масообміну. Функціями відгуку у впливах на газорідинні системи обрано деформації, швидкості деформації газової фази та тиски в середовищах. Показано, що найбільшим впливам зовнішніх тисків на функції відгуку відповідають їх змінні показники з частотами, наближеними до резонансних.

11. Показано кількісні співвідношення впливів дисипативних характеристик середовищ на функції відгуку системи.

12. Вперше розроблено наукове підґрунтя для інтенсифікації масообміну в системах замкнених рідинних, газорідинних або змішаних з твердою фазою потоків за рахунок масових сил.

Розроблено аналітичний апарат визначення рівня енергій розсіювання у процесах змішування взаємодіючих однонаправлених та різнонаправлених потоків.

13. Вперше доведена доцільність виконання масообмінних ділянок трубопроводів з траєкторіями зі змінними радіусами кривини і точками перегину кривої осі симетрії. Відмічена можливість одержання багаторазових інерційних впливів на потоки на рівні м'яких динамічних ударів і змінних за величинами і напрямками дій сил інерції.

14. Розроблено математичний апарат, що стосується динаміки взаємодії між рідинною і газовою фазами в режимах гідравлічних ударів в трубопроводах і газорідинних реакторах.

15. Показано можливість інтенсифікації процесів дифузійного вилучення соку з бурякової стружки за рахунок використання попередньої обробки в режимах ТРЗТ з використанням діоксиду вуглецю. Одержано порівняльні показники, що характеризують величини об'ємної залишкової деформації бурякової стружки і швидкість екстракції цукру з неї.

16. Розроблено технологічні схеми ТРЗТ для обробки бурякової стружки з максимальним наближенням до діючих виробничих систем. Пропозиції по впровадженню передано на діючі підприємства.

17. За результатами розробок одержано 23 деклараційні патенти України. Здійснено промислові впровадження на цукровому заводі ТОВ Агрокомплекс Узин, Цибулівському заводі, Смілянському цукрокомбінаті, ВАТ "Стиролбіотех" із загальним економічних ефектом 1094 тис. грн.

Перелік робіт, що опубліковані за темою дисертації

1. Справочник механика пищевой промышленности / А.И. Соколенко, А.И. Украинец, В.Л. Яровой, К.В. Васильковский, А.Е. Шевченко, С.И. Блаженко, В.А. Поддубный, В.И. Лензион, А.И. Варфоломеев, И.Ф. Максименко, Н.Г. Добровольская. - К.: АртЕк, 2004. - 304 с.

2. Піддубний В.А. Інтенсифікація масообміну в умовах перехідних процесів: Монографія. - К.: Люксар, 2005. - 248 с.

3. Моделювання процесів пакування: Підручник / А.І. Соколенко, В.Л. Яровий, В.А. Піддубний, К.В. Васильківський, О.Ю. Шевченко. - Вінниця: Нова книга, 2004. - 272 с.

4. Вода, напитки, продукты питания: Монография / А.И. Соколенко, А.И. Украинец, В.Л. Яровой, В.А. Поддубный, А.Е. Шевченко, К.В. Васильковский, В.И. Лензион, Н.Г. Добровольская, И.Ф. Максименко. - К.: Люксар, 2006. - 368 с.

5. Тертя в машинах і системах транспортування вантажів: Монографія / А.І. Соколенко, О.П. Мацко, В.А. Піддубний, В.Й. Лензіон, С.І. Блаженко, К.В. Васильківський, О.Ю. Шевченко, І.Ф. Максименко, Н.Г. Добровольська. - К.: Люксар, 2007. - 246 с.

6. Соколенко А.І., Шевченко О.Ю., Піддубний В.А. Інтенсифікація масообмінних процесів в харчових і мікробіологічних технологіях: Монографія. - К.: "Люксар", 2008. - 443 с.

7. Соколенко А.І., Шевченко О.Ю., Васильківський К.В., Піддубний В.А. Інтенсивні масообмінні технології в харчових і мікробіологічних виробництвах // Наукові, науково-технічні та інноваційні розробки. - К.: НУХТ, 2008. - С. 38-40.

8. Технології різкої зміни тиску в пакуванні / О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Упаковка. - 2004. - № 5. - С. 28-32.

9. Динаміка змінення вмісту діоксиду вуглецю у пакуваннях газованих напоїв / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, А.Й. Варфоломєєв // Харчова промисловість. - 2004. - № 3. - С. 138-140.

10. Визначення впливів осмотичного тиску і стабілізація харчових продуктів / О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Наукові праці НУХТ. - 2004. - № 15. - С. 65-67.

11. Використання солодових екстрактів у продуктах коекструзії / Л.В. Махинько, В.М. Ковбаса, О.В. Герасименко, Н.О. Ємельянова, Є.І. Ковалевська, В.А. Піддубний // Наукові праці НУХТ. - 2004. - № 15. - С. 68-70.

12. Розроблення екструдатів підвищеної біологічної цінності / В.М. Ковбаса, Л.В. Махинько, О.В. Герасименко, А.В. Шаран, В.А. Піддубний // Зернові продукти і комбікорми. - 2005. - № 1. - С. 29-31.

13. Самоохлаждающаяся упаковка / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний // Упаковка. - 2007. - № 2. - С. 34-35.

14. Энергетическая оценка процессов производства газированных напитков / В.А. Поддубный, А.И. Соколенко, А.Е. Шевченко, Т.В. Лисова // Мир упаковки. - 2005. - № 41. - С. 13-15.

15. Пастеризаційна та стерилізаційна обробка продукції / А.І. Українець, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Харчова і переробна промисловість. - 2005 (серпень-вересень). - С. 16-18.

16. Нові можливості апаратурного забезпечення солодових виробництв / О.Ю. Шевченко, А.І. Соколенко, В.М. Ковбаса, В.А. Піддубний // Хранение и переработка зерна. - 2005. - № 8 (74). - С. 32-34.

17. Методи обробки харчової продукції / О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Харчова і переробна промисловість. - 2005 (листопад). С. 18-19.

18. Енерговитрати в транспортних системах насипних вантажів / В.М. Ковбаса, А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Зернові продукти і комбікорми. - 2005. - № 3. - С. 45-47.

19. Моделювання масообмінних процесів у системі "середовище - клітина" / А.І. Українець, А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Наукові праці НУХТ. - 2004. -№ 16. - С. 162-163.

20. Рекуперация тепловой энергии в пищевых технологиях / А.И. Соколенко, А.Е. Шевченко, В.С. Костюк, В.А. Поддубный // Молочное дело. - 2006. - № 1. - С. 36-38.

21. Технології пакування харчової продукції (фізичне і термодинамічне підґрунтя) / О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Упаковка. - 2006. - № 1. - С. 57-59.

22. Осмотичні явища в харчових технологіях / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, М.І. Юхно, Д.М. Полатайло // Хлебопекарское и кондитерское дело. - 2006. - № 1. - С. 36-38.

23. Термодинамічні параметри в харчових технологіях / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, К.В. Васильківський, Д.М. Полатайло // Молочное дело. - 2006. - № 3. - С. 26-28.

24. Про ефективність використання холодильних установок / А.І. Соколенко, О.М. Семенов, В.А. Піддубний, А.Й. Варфоломєєв // Молочное дело. - 2006. - № 5. - С. 24-27.

25. Високоенергетичні технології обробки молока і молочних продуктів / В.А. Піддубний, А.І. Соколенко, О.М. Семенов // Молочное дело. - 2006. - № 9. - С. 62-63.

26. Фізичні і термодинамічні складові процесів вакуумного упаковування / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, О.Ю. Шевченко // Колега. - 2006. - № 6-8. - С. 59-62.

27. Інтенсифікація масообміну в апаратах для вирощування мікроорганізмів / В.А. Піддубний // Харчова і переробна промисловість. - 2006. - № 11. - С. 17-19.

28. Енергетичні показники систем аерації культуральних середовищ / В.А. Піддубний // Харчова і переробна промисловість. - 2006. - № 12. - С. 19-21.

29. Інтенсифікація масообміну в системах сатурації напоїв / В.А. Піддубний, А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, К.В. Васильківський // Харчова і переробна промисловість. - 2007. - № 2. - С. 18-20.

30. Використання потенціалу масових сил для інтенсифікації масообміну в рідинних і газорідинних потоках / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, А.І. Українець, С.А. Бут // Харчова і переробна промисловість. - 2007. - № 3. - С. 15-17.

31. Гідродинаміка газорідинних середовищ і інтенсифікація процесів бродіння / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, О.Ю. Шевченко, О.С. Макаров, В.Й. Лензіон, О.П. Мацко // Магарач. Виноградарство и виноделие. - 2007. - № 1. - С. 36-38.

32. Соколенко А.І., Піддубний В.А., Шевченко О.Ю, Макаров О.С., Лензіон В.Й., Мацко О.П. Моделювання гідродинаміки газорідинних середовищ в умовах бродіння: Сб. науч. тр. "Виноградарство и виноделие". - Ялта: Национальный институт винограда и вина "Магарач", 2007. - Т. ХХХVII. - С. 119-121.

33. Про енергозбереження і енергоресурси / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний // Харчова промисловість. - 2007. - № 5. - С. 66-68.

34. Масообмін в процесах змішування рідинних і газових потоків / А.І. Соколенко, М.Д. Хоменко, В.А. Піддубний, О.М. Семенов // Цукор України. - 2006. - № 6. - С. 19-21.

35. Термодинамічні параметри в процесах фасування газованих напоїв / В.А. Піддубний, А.І. Соколенко, К.В. Васильківський // Упаковка. - 2007. - № 1. - С. 33-35.

36. Особливості вакуумного упаковування продукції харчових виробництв / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, О.Ю. Шевченко // Харчова промисловість. - 2007. - № 5. - С. 71-74.

37. Перехідні режими та інтенсифікація технологічних процесів / В.А. Піддубний, А.І. Соколенко, А.І. Українець, О.Ю. Шевченко // Харчова і переробна промисловість. - 2007. - № 4. - С. 18-20.

38. Інтенсифікація технологічних процесів / А.І. Соколекно, В.А. Піддуний // Хлебопекарское и кондитерское дело. - 2007. - № 1. - С. 52-54.

39. Масообмін у нелінійних трубопроводах / А. Соколенко, М. Хоменко, О. Шевченко, В. Піддубний, С. Бут // Харчова і переробна промисловість. - 2007. - № 5. - С. 20-21.

40. Інтенсифікація масообміну в апаратах для вирощування мікроорганізмів / В.Піддубний // Харчова і переробна промисловість. - 2007. - № 8-9. - С. 18-20.

41. Інтенсифікація масообміну в трубопроводах за рахунок сил інерції / Соколенко А.І., Піддубний В.А., Хоменко М.Д., Васильківський К.В., Підлісний В.В. // Цукор України. - 2007. - № 3. - С. 13-15.

42. Підвищення ефективності аераційних систем апаратів / В.Піддубний // Харчова і переробна промисловість. - 2007. - № 10. - С. 18-21.

43. Удосконалення процесів кондиціювання й вилучення діоксиду вуглецю з рециркуляційної частини повітря при виробництві солоду / В.Підлісний, А.Соколенко, О.Шевченко, В.Піддубний, А.Варфоломєєв // Харчова і переробна промисловість. - 2007. - № 10. - С. 28-29.

44. Особливості підготовки повітря / В.Підлісний, А.Соколенко, О.Шевченко, В.Піддубний, А.Варфоломєєв // Харчова і переробна промисловість. - 2007. - № 11. - С. 13-14.

45. Вакуум-эффекты при упаковывании пищевой продукции / Соколенко А.И., Поддубный В.А., Шевченко А.Е., Васильковский К.В. // Мир упаковки. - 2007. - № 6. - С. 30-32.

46 Удосконалення процесів кондиціонування повітря в ситемах пророщування солоду / Ковбаса В.М., Шевченко О.Ю., Піддубний В.А., Підлісний В.В. // Хранение и переработка зерна. - 2007. - № 10. - С. 34-36.

47 Фізико-хімічні явища в масообміні при зволоженні зерна / В.Підлісний, О.Шевченко, В.Піддубний // Харчова і переробна промисловість. - 2008. - № 1. - С. 18-19.

48. Інтенсивні технології харчових виробництв / А.Соколенко, О.Шевченко, В.Піддубний // Харчова і переробна промисловість. - 2008. - № 4. - С. 25-28.

49. Деклараційний патент України № 56890А, МПК С12С1/00. Апарат для замочування зерна / А.І. Соколенко, А.І. Українець, В.А. Піддубний, О.Ю. Шевченко. - Опубл. 15.05.2003. Бюл. № 5.

50. Деклараційний патент України № 58827А, МПК С12С/00. Пристрій для пророщування зерна / А.І. Соколенко, А.І. Українець, В.Л. Яровий, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний. - Опубл. 15.08.2003. Бюл. № 8.

51. Деклараційний патент України № 60499А, МПК С12С1/033. Пристій для пророщування зерна ящикового типу, барабанний або у вигляді "пересувної грядки" / А.І. Соколенко, А.І. Українець, В.А. Піддубний, О.Ю. Шевченко. - Опубл. 15.10.2003. Бюл. № 10.

52. Деклараційний патент України № 13902 U МПК С12G 1/06. Пристрій для безперервного флотаційного освітлення виноградного сусла / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, К.В. Васильківський, В.А. Піддубний, В.Й. Лензіон. - Опубл. 17.04.2006. Бюл. № 4.

53. Деклараційний патент України № 14523U, МПК F25B1/10. Пристрій для рекуперативного повернення теплової енергії в системах теплообміну між двома газовими потоками / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.Г. Рєзник, В.А. Піддубний. - Опубл. 15.07.2006. Бюл. № 5.

54. Деклараційний патент України № 15647U, МПК F25B1/00; C12C7/00. Система рекуперації енергетичних потоків у виробництві солоду / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, С.А. Бут, В.А. Піддубний, В.Г Рєзнік. - Опубл. 17.07.2006. Бюл. № 7.

55. Деклараційний патент України № 17167U, МПК F25B1/100. Повітряний тепловий насос / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, К.В. Васильківський, В.А. Піддубний, Л.Ю. Шевченко, І.Ф. Максименко - Опубл. 15.09.2006. Бюл. № 9.

56. Патент України на корисну модель № 21064 МПК С12М 1/02. Апарат для вирощування мікроорганізмів / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний О.Ю. Шевченко, І.Ф. Максименко. - Опубл. 15.02.2007. Бюл. № 2.

57. Патент України на корисну модель № 21065, МПК С12М 1/02. Апарат для вирощування мікроорганізмів / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, Л.Ю. Шевченко, О.А. Бондар, О.Ю. Шевченко. - Опубл. 15.02.2007. Бюл. № 2.

58. Патент України на корисну модель № 21066, МПК С12М 1/02. Апарат для вирощування мікроорганізмів / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, О.Ю. Шевченко, І.Ф. Максименко. - Опубл. 15.02.2007. Бюл. № 2.

59. Патент України на корисну модель № 21960, МПК В01D 3/18. Масообмінний апарат / В.А. Піддубний, А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, С.І. Блаженко, О.М. Семенов. - Опубл. 10.04.2007. Бюл. № 4.

60. Патент України на корисну модель № 21961, МПК С13D 1/00. Система для одержання дифузійного соку / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, О.Ю.Шевченко, Ю.А. Піддубний, М.М. Котенко, І.Ф. Максименко. - Опубл. 10.04.2007. Бюл. № 4.

61. Патент України на корисну модель № 21962 МПК С13D 1/00. Система підготовки бурякової стружки до дифузійного процесу / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, М.М. Котенко, І.Ф. Максименко. - Опубл. 10.04.2007. Бюл. № 4.

62. Патент України на корисну модель № 21963, МПК С13D 3/00. Апарат для сатурації дефекованого соку / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, М.М. Котенко. - Опубл. 10.04.2007. Бюл. № 4.

63. Патент України на корисну модель № 25561, МПК С12М 1/02. Апарат для вирощування мікроорганізмів / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, С.І. Блаженко, О.М. Семенов. - Опубл. 10.08.2007. Бюл. № 12.

64. Патент України на корисну модель № 25649, МПК В01D 3/18. Масообмінний апарат / А.І. Соколенко, В.А. Піддубний, В.В. Підлісний, О.Ю. Шевченко, А.Й. Варфоломєєв. - Опубл. 10.08.2007. Бюл. № 12.

65. Патент України на корисну модель № 25944, МПК А23N 1/00. Спосіб одержання соків при переробці плодів та ягід/ А.І. Соколенко, К.В. Васильківський, В.А.Піддубний, Ю.О.Мальська, О.М.Семенов. - Опубл. 27.08.2007. Бюл. № 13.

66. Патент України на корисну модель № 25946, МПК С12С 1/00. Пристрій для сушіння пивної дробини/ А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, В.В. Підлісний. - Опубл. 27.08.2007. Бюл. № 13.

67. Патент України на корисну модель № 26464, МПК В01F 3/12. Спосіб інтенсифікації масообміну в трубопроводах/ А.І. Соколенко, М.Д. Хоменко, К.В. Васильківський, В.А. Піддубний, Ю.О. Мальська, В.В. Підлісний. - Опубл. 25.09.2007. Бюл. № 15.

68. Патент України на корисну модель № 29493, МПК С12С 1/00. Апарат для замочування зерна / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, В.В. Підлісний. - Опубл. 10.01.2008. Бюл. № 1.

69. Патент України на корисну модель № 29881, МПК С12С 1/00. Пристрій для пророщування зерна ящикового типу, барабанний або у вигляді "пересувної грядки" / А.І. Соколенко, О.О. Лисюк, В.А. Піддубний, В.В. Підлісний, О.Ю. Шевченко, А.Й. Варфоломєєв - Опубл. 25.01.2008. Бюл. № 2. харчовий мікробіологічний газорідинний

70. Патент України на корисну модель № 30351, МПК С12С 1/00. Апарат для замочування зерна / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, В.В. Підлісний. - Опубл. 25.02.2008. Бюл. № 4.

71. Патент України на корисну модель № 30540, МПК С12С 13/00. Варильний агрегат для пива / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, С.І. Блаженко, К.В. Васильківський. - Опубл. 25.02.2008. Бюл. № 4.

72. Патент України на корисну модель № 31049, МПК В65D 85/00. Пристрій для інтенсифікації тепло- та масообміну в герметизованих упаковках / А.І.Соколенко, В.А.Піддубний, О.М. Семенов, О.Ю.Шевченко, І.М. Бендера, Д.М. Полатайло - Опубл. 25.02.2008. Бюл. № 6.

73. Соколенко А.І., Гавва О.М., Юхно М.І., Піддубний В.А. Моделювання в процесах пакування // Матеріали Всеукраїнської науково-методичної конференції "Нові технології навчання в вищій технічній освіті: досвід, проблеми, перспективи". Спеціальний випуск (18-20 жовтня 2004 р.). - Київ: НУХТ, 2004. - С. 78.

74. Соколенко А.І., Пфайфер М., Піддубний В.А., Шевченко О.Ю. Технології нестабільного стану газорідинних середовищ // Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення і перспективи: Матеріали ІХ міжнародної науково-технічної конференції (17-19 жовтня 2005 р.). - Київ: НУХТ, 2005. - С. 37-38.

75. Власенко С.В., Лензіон В.Й., Піддубний В.А., Шевченко О.Ю. Дослідження динаміки розформування пакет-піддонів склотари у виробництві шампанського // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: Матеріали 72-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів. Частина ІІ (17-18 квітня 2006 р.). - Київ: НУХТ, 2006. - С. 103.

76. Ільчук Н.О., Піддубний В.А., Соколенко А.І., Костюк В.С. Перехідні режими в підготовці до фасування газованих напоїв // Матеріали 73-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів. Частина ІІ (23-24 квітня 2007 р.). - Київ: НУХТ, 2007. - С. 110.

77. Піддубний В.А., Мальська Ю.О., Васильківський К.В. Вакуумні ефекти при пакуванні харчової продукції // Новітні технології пакування: Матеріали доповідей науково-практичної конференції молодих вчених. Додаток до журналу "Упаковка" (20 лютого 2008 р.). - Київ: Експоплаза, 2008. - С. 11-13.

78. Піддубний В.А., Шевченко О.Ю. Впливи вакууму на біологічні середовища // Матеріали 74-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів (21-22 квітня 2008 р.). - Київ: НУХТ, 2008. - С. 338.

79. Піддубний В.А. Вакуумна обробка середовищ //Матеріали 74-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів (21-22 квітня 2008 р.). - Київ: НУХТ, 2008. - С. 340.

Анотація

Піддубний В.А. Наукові основи і апаратурне оформлення перехідних процесів харчових і мікробіологічних виробництв: - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.18.12 - процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. Національний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2008.

В дисертації представлено аналіз сучасного стану методів інтенсифікації тепло- та масообміну стосовно харчових та мікробіологічних технологій.

Показано, що перспективним є напрямок використання перехідних режимів, за яких відбуваються зміни термодинамічних, гідродинамічних, кінематичних, силових параметрів або величин, що характеризують рушійні фактори процесів.

Показано особливі перспективи перехідних процесів в дискретно-імпульсних технологіях та технологіях різкої зміни тисків в газонасичених системах, підґрунтям яких є швидкоплинне зниження енергетичного потенціалу середовищ масообміну. Виконано структурний аналіз перерозподілу енергетичних потоків в газорідинних системах, що знаходяться в стані безперервної аерації.

Визначено, що масообмін в газорідинних системах культуральних середовищ супроводжується наявністю чотирьох спряжених матеріальних потоків (О₂, N₂, CO₂, H₂O) і теплового потоку з боку середовища до газової фази. Показано, що вертикальна циркуляція середовищ за рахунок зміни гідростатичних тисків в локальних динамічних зонах є причиною масообмінних процесів по азоту з флуктуацією на напрямках.

Одержано розрахункові формули по визначенню енергетичних потенціалів газорідинних систем, газоутримувальної здатності в режимах перехідних процесів, енергетичного забезпечення утворення міжфазної поверхні заданого рівня дисперсності. Запропоновано аналітичні моделі щодо гідродинаміки, газорідинних систем в умовах флуктуацій зовнішніх тисків, підґрунтя щодо інтенсифікації масообміну за рахунок використання масових сил та за рахунок використання технологій різких змін тисків.

Здійснено промислове використання розробок.

Аннотация

Поддубный В.А. Научные основы и аппаратурное оформление переходных процессов пищевых и микробиологических производств: - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.18.12 - процессы и оборудование пищевых, микробиологических и фармацевтических производств. Национальный университет пищевых технологий Министерства образования и науки Украины, Киев, 2007.

В диссертации представлен анализ современного состояния научного мировоззрения относительно методов интенсификации массообмена в двухфазных и многофазных системах в приложение к пищевым и микробиологическим производствам. Сделан вывод о перспективности направления, связанного с переходными режимами, при которых имеют место изменения термодинамических, гидродинамических, кинематических, силовых параметров или величин, характеризующих движущие факторы процессов.

Показано, что особенно эффективными могут быть переходные процессы на уровне дискретно-импульсных технологий и технологий резких изменений давлений в газонасыщенных средах, основанием которых является быстротекущее снижение энергетического потенциала массообменных сред.

Объектом исследований являются процессы тепло- и массообмена с возможностью их интенсификации.

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, отмечены основные направления и перспективы решения поставленных проблем.

Первый раздел посвящен анализу литературных источников и обобщению опыта применяемых технологий.

Второй раздел посвящен методикам теоретических и экспериментальных исследований, изложению гипотез и допущений, описанию лабораторных стендов и некоторых результатов проверки на соответствие разработанных теоретических моделей.

В третьем разделе излагаются результаты исследований и разработок, касающихся гидродинамики, массообмена в культуральных средах, энергетического обеспечения и распределения энергетических потоков. Составлены математические модели по взаимосвязям между уровнями дисперсности газовой фазы и величинами удельных энергетических затрат, взаимодействию сопряженных потоков массообмена в системе "газ - жидкость".

В четвертом разделе излагаются результаты моделирования гидродинамики газожидкостных систем на основе представления последних, как упругих сред с распределенной массой. Составлены математические модели по влиянию на гидродинамику флуктуаций внешних давлений. Изучено влияние различных давлений, закономерностей и частоты импульсов в том числе и в условиях приближения к резонансным режимам.

Пятый раздел посвящен интенсификации массообмена в замкнутых жидкостных и газожидкостных потоках за счет массовых сил в условиях использования трубопроводов с траекториями с переменными радиусами кривизны. Разработаны методики расчета по оценке динамических воздействий на такие потоки и методика оценки давлений в условиях гидравлических ударов газожидкостных потоков.

В шестом разделе излагаются результаты теоретических и лабораторных исследований по интенсификации экстракции целевых компонентов из сырья растительного происхождения за счет использования технологий резкого изменения давлений, приводятся технологические схемы обработки свекольной стружки, максимально приближенные к условиям действующих предприятий.

При этом рассматриваются два варианта технологий. В первом варианте традиционная схема свеклосахарного производства дополняется аппаратом-сатуратором свекольной стружки, в котором осуществляется насыщение ее жидкостной фракции углекислым газом, и аппаратом-десатуратором, работающим под разрежением. Внутренние объемы сатуратора и десатуратора разделены шлюзовым затвором, а газовая фаза из десатуратора в сатуратор подается с помощью компрессора.

Во втором варианте исследована технология разрушения межклеточных структур и клеточных оболочек за счет организации режимов вакуумного адиабатного кипения жидкостной фракции среды. Обработка среды осуществляется в потоке за счет нагревания сокостружечной смеси в предошпаривателе с последующей подачей ее в транзитную вакуумную камеру, а затем в диффузионный аппарат.

Седьмой раздел посвящен реализации теоретических и экспериментальных исследований и представлен описаниями конструкций и схем, защищенных декларационными патентами Украины. Осуществлено промышленное внедрение разработок.

Annotation

Piddybny V.A. Scientific bases and apparatus registration of transitional processes of food and microbiological productions: it is Manuscript.

Dissertation on the receipt of scientific degree of doctor of engineering sciences after speciality 05.18.12 - processes and equipment of food, microbiological and pharmaceutical productions. National university of food technologies of Department of education and science of Ukraine, Kiev, 2007.

In dissertation the analysis of the modern state of methods of intensification is represented warmly- and masstransfer in relation to food and microbiological technologies.

It is shown that direction of the use of transient behaviors is perspective, which the changes of thermodynamics, hydrodynamic, kinematics, power parameters or sizes which characterize the motive factors of processes are for.

The special prospects of transitional processes are shown in discretely-impulsive technologies and technologies of sharp change of pressures in the gassatiate systems, основа basis which the fleeting decline of power potential of environments of masstransfer is. The structural analysis of redistribution of power streams is executed in the gas-liquid systems which are in a state of continuous аіration.

It is certain that masstransfer in the gas-liquid systems of environment of microorganisms is accompanied by the presence of four conjugating material streams (О₂, N₂, CO₂, H₂O) and thermal stream from the side of environment to the gas phase. It is shown that vertical circulation of environments due to the change of hydrostatical pressures in local dynamic areas is the reason of masstransfer processes on nitrogen with fluctuation on directions.

Calculation formulas are got after determination of power potentials of the gas-liquid systems, gasretain ability in the modes of transitional processes, power providing of formation of surface between phases of the set level of dispersion. Analytical models are offered in relation to hydrodynamics, gas-liquid systems in the conditions of fluctuations of external pressures, basis in relation to intensification of masstransfer due to the use of mass forces and due to the use of technologies of sharp changes of pressures.

The industrial use of developments is carried out.

Размещено на Allbest.ru

...