Статья: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГООБМЕННЫХ АППАРАТОВ И УСТАНОВОК (2025)

Композиционные материалы, содержащие нанотрубки CdTe, представляют значительный интерес и могут найти применение в электронике и фотонике. Данные об анизотропных тепловых свойствах нанотрубок CdTe и композитов их на базе необходимы для разработки наноразмерных электронных устройств. В данной работе проведены аналитические оценки влияния диаметра нанотрубок и температуры на анизотропию теплопроводности. Для оценки эффективной теплопроводности бездефектных одностенных наносвитков CdTe и влияния температуры на анизотропию коэффициента теплопроводности использован метод теории обобщённой проводимости. Метод предполагает рассмотрение теплообмена в дисперсной среде в рамках одной элементарной репрезентативной ячейки, моделирующей основные черты переноса тепла в среде в целом. Исследованы теплофизические свойства двумерных нанолистов CdTe, выращенных коллоидным методом, толщиной около 1 нм, равномерно сворачивающихся вдоль направления, образующих многослойные свиткообразные нанотрубки. Проведена оценка эффективной теплопроводности бездефектных одностенных наносвитков CdTe в продольном и поперечном направлениях относительно оси свертывания. В результате выявлена зависимость эффективной теплопроводности композитного материала от его диаметра и показано, что при увеличении диаметра наносвитков теплопроводность в продольном направлении нанотрубки падает за счёт уменьшения доли высокотеплопроводной стенки теллурида кадмия CdTe. Теплопроводность нанотрубки в поперечном направлении, более низкая по сравнению с теплопроводностью в продольном направлении. При увеличении диаметра нанотрубок от 5 нм до 30 нм продольная теплопроводность снижается от 5,7 до 1,2 Вт / (м∙К), при этом поперечная теплопроводность изменяется в пределах от 1,5 до 0,6 Вт / (м∙К). Проведена оценка влияния диаметра и температуры на анизотропию коэффициента теплопроводности наносвитков CdTe. Показано, что с повышением температуры коэффициент анизотропии теплопроводности снижается

Железодефицитные состояния оказывают негативное влияние обеспеченность организма кислородом, что неизбежно приводит к ухудшению состояния здоровья. Высокая доля населения, имеющая дефицит железа в питании, обусловливает необходимость создания продуктов питания с обогащенным минеральным составом, способствующим профилактике развития железодефицитной анемии. Целью проведенной работы стала разработка технологии сдобного печенья, обогащённого железом. В состав сдобного печенья взамен части крахмала кукурузного были введены измельченные панты марала в количестве 6 и 12 % к массе готового изделия, что позволяет почти наполовину покрыть суточную потребность в железе мужчин и женщин соответственно. Сдобное печенье с добавлением измельченных пант марала приобретало оригинальный сливочно-шоколадный привкус и запах, имело чуть меньшую массовую долю влаги и большую намокаемость. Также с увеличением дозировки измельченных пант марала наблюдалось повышение значения показателя щелочности, но не выходящее за пределы, рекомендуемые ГОСТ 24901–2014. Изучение процесса хранения печенья показало, что к окончанию 30 суток итоговая убыль массы разработанного печенья была меньше, чем у контрольного, что говорит о вероятно более длительном возможном сроке годности продукта. Для лучшего усвоения железа, содержащегося в разработанном сдобном печенье с добавлением измельченных пант марала была создана начинка, содержащая в своём составе молочную кислоту, повышающую усвояемость железа. В рецептуру разработанной начинки вошли йогурт натуральный, желатин и сахар белый. Начинку использовали сразу после приготовления для прослаивания двух половинок печенья при соотношении начинки и сдобного печенья 36:64. Разработанное сдобное печенье может способствовать расширению ассортимента функциональных мучных кондитерских изделий и рекомендовано для включения в рацион питания лиц с целью профилактики дефицита железа и вызванной им анемии

В лабораторных условиях на специально созданной экспериментальной установке исследованы гидродинамические характеристики технологической операции барботажа растительного масла инертным для него газом. Эксперименты проводились при высоте слоя жидкости 0,8 м в диапазоне температур от 20 °C до 120 °C и удельном расходе азота от 0,073 л / (мин·кг) до 1,93 л / (мин·кг). Установлена линейная зависимость изменения газосодержания от удельного расхода азота. Определено верхнее граничное значение удельного расхода 1,3–1,4 л / (мин·кг) для достижения наилучшего газосодержания исследуемой двухфазной среды при температурах от 90 °C до 115 °C. Результаты могут быть использованы при создании перспективной техники в масложировом производстве, а также расширяют представления о гидродинамике газожидкостных систем с вязкими жидкостями

Рыбные жиросодержащие отходы являются перспективным источником липидов, используемых в микробиологическом синтезе продуктов биотехнологии. Традиционным способом получения жира является термический, основанный на высокотемпературном разрушении жировых клеток. Однако таким способом извлекаются только резервные жиры. Для повышения степени извлечения жира из рыбных отходов применяли комбинированный метод, основанный на предварительном воздействии на рыбное сырье ультразвуком с последующей термообработкой. Целью работы являлось изучение влияния ультразвука на степень выделения жира из рыбных отходов и его качество. Объектами исследования являлись отходы рыбопереработки предприятий Калининградской области: головы копченой кильки, внутренностей судака, головы скумбрии. Определяли выход жира при варьировании частоты ультразвука, температуры и продолжительности экстракции. В образцах жира анализировали кислотное, перекисное, йодное, тиобарбитуровое и анизидиновое числа, число омыления, содержание неомыляемых веществ и примесей при различных значениях рН в рыбоводной среде. Особенностью воздействия ультразвуком на рыбное сырья является повышенное образование белково-жировой эмульсии в экстрагируемой жировой массе, обусловленное возникающим явлением кавитации и повышенным количеством фосфолипидов в жирах рыбных отходов. Образование эмульсии снизило степень извлечения жира на 12,8–17,7 % от его содержания в сырье. Получены математические модели экстракции жира, на основе которых оптимизированы ключевые факторы термической стадии комбинированного процесса. Рекомендуется выделять жир из рыбных отходов комбинированным способом в две стадии при следующих параметрах: 1 — ультразвуковое воздействие на рыбоводную массу частотой 40 кГц в течение 30 мин; 2 — термообработка при 83–90 °С в течение 22–30 мин. Экстрагированные с применением ультразвука из рыбных отходов жиры характеризуются показателями качества, благоприятными для использования в качестве источника углерода в микробном синтезе разрушаемых биопластиков — полигидроксиалканоатов.

Представлен краткий анализ мирового и Российского рынков замороженной продукции, отражающий основные тенденции его развития, включая прогнозирование его объемов на период до 2035 г., а также особую роль таких продуктов в питании населения планеты. Отмечена актуальность создания новых технологий замораживания и эффективных конструкций скороморозильной техники для переработки больших объемов пищевого сырья, обладающего высоким уровнем пищевой и биологической ценности. Представлено описание первой версии классификационной модели объектов быстрого замораживания, состоящей из девяти классов пищевых продуктов общей численностью 97 наименований, для формирования которой авторы применили два критерия — физическую природу продуктов и значения их влагосодержания W, и, в ряде случаев жиросодержания F, а также дана оценка основным недостаткам с обоснованием актуальности ее совершенствования. Предложена новая версия классификатора объектов быстрого замораживания общей численностью 769 наименований, позволяющая учесть расширение ассортимента продукции, подвергаемой холодильной обработке, в уже сформированных классах, подклассах и группах продукции, ввести новые классы, а также учесть величину жиросодержания F для всех, без исключения, объектов. Разработаны новые уравнения для расчета теплофизических характеристик пищевых объектов классификатора, имеющих влагосодержание менее 30 %, при жиросодержании более 15 %. Для всего ассортимента объектов новой версии классификатора определены значения основных теплофизических характеристик, включая криоскопическую температуру, а также их усредненные значения по группам, подклассам и классам. значения теплофизических характеристик по всему ассортименту объектов классификатора могут быть использованы в научных исследованиях при разработке практических рекомендаций по рациональным режимам процесса в каждом конкретном случае, а также представляют собой элемент практической оптимизации при инженерном проектировании компактных конструкций морозильного оборудования, отвечающих современным технологическим, экономическим и экологическим требованиям

Поиск и применение ранее неиспользуемых дрожжевых культур в пивоварении является одним из направлений разработки новых продуктов с уникальным органолептическим профилем. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae var. boulardii представляют особый интерес как в пивоварении, так и пищевой биотехнологии в целом, что обусловлено их родством с индустриальными штаммами дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae, а также их отличительным свойством — пробиотической активностью. В работе было показано, что дрожжи Saccharomyces cerevisiae var. boulardii Y-3925 могут быть успешно использованы в технологии пшеничного пива в качестве стартовой культуры. При этом, было установлено, что данная дрожжевая культура имеет ряд технологически значимых отличий от контрольного штамма Saccharomyces cerevisiae W-68, среди которых относительно низкая ферментативная, флокуляционная и биосинтетическая активность. Так, в ходе главного брожения с участием Saccharomyces cerevisiae var. boulardii Y-3925 наблюдалась относительно низкая скорость брожения и конечная степень сбраживания 3,23±0,63 %-масс. / сутки и 52,42±2,00 %, соответственно (в случае контрольного штамма W-68 скорость брожения составляла 4,70±0,43 %-масс. / сутки, а конечная степень сбраживания 63,44±1,16 %). Следствием низкой конечной степени сбраживания являлась меньшая концентрация этилового спирта, что говорит о возможности применения этих дрожжей для производства пива со сниженным содержанием этанола (слабоалкогольного пива). Величина флокуляционной активности Saccharomyces cerevisiae var. boulardii Y-3925, определенная методом Хельма, составляла лишь 6,04±0,96 %, что позволяет отнести данную культуру к группе слабофлокулирующих дрожжей. С точки зрения биосинтеза вкусоароматических соединений (вторичных метаболитов) штамм Y-3925 уступает контролю, что может расцениваться как положительное технологически значимое свойство в случае нежелательных вкусоароматических соединений таких как ацетальдегид, диацетил и высшие спирты. Полученные в работе результаты могут служить отправной точкой при внедрении на пивоваренном производстве дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii в качестве стартовой культуры

Статья посвящена исследованию микроструктуры и порометрическому анализу компоста, полученного из пищевых отходов методом ферментирования. Опыты проводили со следующими ферментными препаратами: Байкал — ЭМ-1; Экобактер-Терра; Амилаза. Для микроструктурного анализа использовали аналитический сканирующий электронный микроскоп. Порометрический анализ проводили с использованием автоматического анализатора удельной поверхности и пористости. Среди всех исследованных образцов, компост, полученный с применением ферментного препаратом Байкал-ЭМ-1, демонстрировал наиболее равномерную микроструктуру. Наиболее хаотичная структура наблюдалась у образца, полученного с помощью ферментного препарата Экобактер-Терра. С помощью электронного микроскопа был также исследован химический состав компостов. Установлено, что при использовании ферментного препарата Байкал-ЭМ-1 содержание ценных микроэлементов в компосте в целом было выше, чем в других образцах. Обнаружено, что наибольшая удельная площадь поверхности из всех исследованных образцов наблюдалась у образца, полученного с помощью препарата Амилаза, что является признаком большого количества микропор в структуре тела. Наименьшая удельная площадь поверхности была у образца, полученного с помощью Экобактер-Терра — 1,281 м2 / г. Общий объем пор для образцов, полученных препаратами Байкал-ЭМ-1 и Амилаза составил 0,011 см3 / г. У образца с Экобактер-Терра этот показатель составил 0,005 см3 / г. Установлено, что для всех образцов наибольшее количество пор было в диапазоне диаметра 3–4 нм. Средний диаметр пор у образцов с Байкал-ЭМ-1 и Амилаза был приблизительно одинаковый и составил 21–22 нм. У образца с Экобактер-Терра этот показатель ниже и составил порядка 16 нм. Для всех образцов средний диаметр пор адсорбции в несколько раз выше, чем средний диаметр пор десорбции. Наибольший средний диаметр по адсорбции был у образца, полученного с помощью Амилаза (47,5 нм), а наибольший средний диаметр пор десорбции у образца с Байкал-ЭМ-1 (6,6 нм).

В статье рассмотрено влияние сахарозаменителей и электромагнитной обработки на структуру, качество и теплофизические показатели мороженого. Объектами исследования служили мальтит, эритрит и фруктоза. Рецептура мороженого подбиралась путем математического проектирования по заданным значениям жирности, сухих веществ и сухого обезжиренного молочного остатка. Для оценки качества полученных образцов мороженого использовались калориметрические, органолептические и физические методы исследования. Было установлено, что мальтит, ввиду наибольшей схожести молекулярной массы с сахарозой (344,3 и 342,3 г / моль, соответственно) из рассмотренных сахарозаменителей оказался наиболее подходящей заменой сахара. Замена сахара на эритрит приводит к смещению температуры кристаллообразования (с 0,9 до –9,5 °C) и стеклования (с –34,1 до –31,9 °C), а также слишком твердой текстуре продукта (256 Н), в то время как замена сахара на фруктозу, напротив, влечет за собой получение слишком мягкой текстуры (2,4 Н) с повышенной скоростью плавления и избыточной сладостью. Образцы мороженого, обработанные электромагнитным полем в данном исследовании, не имели статистически значимых различий по сравнению с необработанными образцами. По результатам исследования была разработана рецептура мороженого без сахара. Было показано, что замена сахара в составе мороженого на сахарозаменители со схожей молекулярной массой сохраняет качество продукта

Серьезной проблемой продовольственной безопасности РФ остается дефицит в питании незаменимых аминокислот и эссенциальных жирных кислот. Это ведет к заболеваниям опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой системы, головного мозга и другим нарушениям. В работе исследовано получение белково-жирового соуса путем обогащения сливочного соуса пептидной добавкой, изготовленной высокотемпературным гидролизом голов копченой кильки, и облепиховым маслом, полученным экстракцией из жмыха ягод облепихи крушиновидной. Целью работы являлась оптимизация состава соуса, оценка его органолептических свойств, биологической ценности и функциональности. В облепиховом масле идентифицировано 59 % ценных жирных ПНЖК, а также13,95 мг% бета-каротина, что свидетельствуют о его высоком биопотенциале и антиоксидантных свойствах. С применением метода балльных шкал и профилограмм проведен сенсорный анализ качества соуса, выявлены его вкусовые особенности. Получена математическая модель рецептуры, на основе которой оптимизированы количества пептидной добавки (25,7 %) и облепихового масла (16,2 %). Определен химический состав соуса, показавший высокое содержание в нем белкового компонента с активными пептидами коллагеновой природы (22 %) и жировой фракции (64 %) со сбалансированным составом жирных кислот (НЖК: МНЖК: ПНЖК = 1,1:1:1). Употребление 100 г соуса удовлетворит физиологическую потребность в витамине А на 27,4 %, витамине С — 50,9 %, витамине Е — 170,6 %, витамине В1 — 43,3 %, бета-каротине — 72 %, железе — 806,6 %, марганце — 270 %. Приведены результаты микробиологических исследований соуса в хранении, в соответствии с которыми его рекомендуемый срок годности составляет 30 сут. Соус рекомендуется использовать в качестве дополнения к салатам и многим пищевым продуктам, как обогащающий компонент и источник БАВ

Системы охлаждения на солнечной энергии делятся на два типа. Системы, потребляющие тепловую энергию солнечного излучения, основаны на принципах сорбции и имеют множество реализаций в зависимости от температурного потенциала теплоносителя, который в свою очередь зависит от типа солнечного коллектора. Наибольший температурный потенциал обеспечивают концентрирующие коллекторы, являющиеся наиболее дорогими. Они позволяют реализовать эффективные двух- и трехступенчатые циклы абсорбционного охлаждения в бромисто-литиевых и водоаммиачных установках. Системы охлаждения на электрической энергии, получаемой от солнечных батарей, используют холодильные машины с электрическим приводом. Это парокомпрессионные системы и системы прямого преобразования энергии: термоэлектрические и на калорических эффектах (электрокалорические, магнитокалорические, пьезокалорические). Особенно следует выделить термоэлектрические системы на эффекте Пельтье, поскольку они потребляют энергию постоянного тока, которая вырабатывается солнечными панелями и не требует преобразования в переменный ток. В статье выполнен обзор научной литературы в области термоэлектрического охлаждения с солнечным приводом. Приведены схемные решения и технические характеристики двух групп данных систем: устройства для охлаждения внешних объектов и устройства для охлаждения собственно солнечных батарей для повышения их производительности

Одной из актуальных задач развития химической, пищевой и биотехнологической отраслей промышленности является создание и реализация энергосберегающих технологий холодильной техники. Данная задача, в том числе, включает в себя разработку нового технологического оборудования, в частности оборудования разделения жидких сред методом вымораживания. К такому оборудованию относятся используемые в промышленности аппараты ёмкостного типа — кристаллизаторы. В статье рассмотрены и проанализированы различные конструкции кристаллизаторов, отмечены их преимущества и недостатки. В качестве источников информации для проведения анализа были использованы отечественные и зарубежные статьи научных и научно-технических журналов, а также патенты и авторские свидетельства. Проведение анализа конструкций кристаллизаторов включало оценку эффективности их работы, которая напрямую зависит от интенсивности теплообмена в процессе вымораживания. Так как конструктивно кристаллизаторы относятся к рекуперативным теплообменным аппаратам, оценка эффективности их работы включала количество передаваемого тепла (в соответствии с основным уравнением теплопередачи) и проводилась по ряду удельных показателей с учетом значимых технических и экономических аспектов для современной промышленности — энергосбережение при эксплуатации аппарата, ресурсосбережение при изготовлении аппарата, стремление к уменьшению габаритных размеров и упрощению конструкции аппарата. К примеру, по отношению энергетических затрат при работе кристаллизатора к количеству передаваемого тепла. Проведенный анализ позволил изучить общие свойства и принципы функционирования кристаллизаторов разделения жидких сред методом вымораживания. На основании проведенного анализа были выявлены наиболее перспективные направления в разработке новых и совершенствовании используемых на предприятиях кристаллизаторов

В статье рассматриваются полученные различными авторами результаты теоретических и экспериментальных исследований, связанных с процессами накопления отпарного газа при хранении сжиженного природного газа в резервуарах различного назначения. Исторически применяемые модели изменялись в соответствии с развитием возможностей информационных технологий, от применения простых инженерных методов до современных численных методов с использованием вычислительной механики жидкости и газа. Последовательно рассматривая разнообразные получаемые количественные и качественные результаты изменения параметров отпарного газа, можно сделать выводы о процессах в частных случаях конкретных изучаемых объектов. Тем не менее, в настоящее время не выработан единый подход к выбору метода моделирования и, соответственно, к трактовке результатов моделирования. Признано, что теплопередача играет решающую роль в процессе термического испарения. Характерным примером прогнозирования количества и скорости образования отпарного газа является тепловой расчет резервуара Q max, выполненный на модуле резервуара в Aspen Hysys для бака 260 тыс. м3 при условиях фазового равновесия, давлении 1,17 бар, температуре окружающей среды 25 °C, при различных степенях заполнения. Получена скорость образования отпарного газа (BOR) 0,012 масс.% в сутки при 80 % заполнении, с увеличением до 0,12 масc.% в сутки при 10 % заполнении бака. Для обобщения получаемых результатов прогнозирования параметров отпарного газа следует продолжить их накопление и статистическую обработку