Свердловская область относится к зоне рискованного земледелия. Плодовые деревья, произрастающие на Среднем Урале, подвергаются постоянному риску заморозков, качество урожая зависит от условий летнего сезона. Чаще всего плоды при невозможности их переработки в виду их низкого качества идут на корм скоту. Переработка некондиционной плодовой продукции на пищевые уксусы может стать альтернативой, снижающей экономические потери региона. Целью исследований является разработка уксусов из пищевого некондиционного плодового сырья с заданным флейвором для дальнейшего их использования на предприятиях общественного питания. Представлены органолептические и физико-химические показатели полученных пищевых уксусов, регламентируемые показатели на разработанные купажи пищевых уксусов. С помощью дескрипторно-профильного метода дегустационного анализа построен сенсорный профиль полученных пищевых уксусов. Определено, что внешний вид и флейвор яблочных видов уксуса отличался: яблочный уксус из яблок «Краса Свердловска» был боле светлый и прозрачный», имел более свежий яблочный оттенок и округлое послевкусие чем яблочный уксус из яблок сорта «Первоуральская». Представлены характеристики купажей пищевых уксусов. Показано, что увеличение доли сока малины и алычового уксуса увеличивало антиоксидантную активность купажа. Дальнейшие исследования будут продолжены в отношении разработки кислых соусов для общественного питания на основе разработанных пищевых уксусов
Гестационный сахарный диабет относится к наиболее часто выявляемым осложнениям беременности, проявляющееся в состоянии впервые установленной гипергликемии. Основным способом лечения и профилактики гестационного сахарного диабета является коррекция питания. Целью проведенной работы стала разработка технологии печенья, не содержащего сахар и содействующего профилактике развития гестационного сахарного диабета. Подобрана мука полбяная цельнозерновая и аллюлоза в качестве нетрадиционного сырья, способствующего повышению пищевой ценности печенья и дающего возможность рекомендации его в питании лиц с повышенным риском проявления сахарного диабета. Полная замена муки пшеничной в составе печенья на муку полбяную цельнозерновую и сахарозы на аллюлозу не оказывали существенного влияния на органолептические показатели качества печенья и массовую долю влаги. Было отмечено значительное увеличение показателей намокаемости (на 30 % в изделии с полбяной мукой и на 19 % с дополнительной заменой сахара на аллюлозу). Разработаны технология и проект технической документации на печенье «НеСахарное» для лиц с повышенным риском развития сахарного диабета 2 типа, в том числе, гестационного, подана заявка на выдачу патента на изобретение РФ. Анализ расчетной пищевой ценности установил увеличение содержания белков в 1,3 раза, пищевых волокон — в 2,6 раза, витамина B 9 — в 1,5 раза, витамина K — в 9 раз, цинка — в 1,5 раза, магния — в 2,8 раза, фосфора — в 1,3 раза, и снижение количества углеводов в 1,1 раз, моносахаридов — в 9,2 раза. Аминокислотный состав белка печенья «НеСахарное» по сравнению с аминокислотным составом белка печенья контрольного образца улучшился, в том числе, по содержанию лимитирующих аминокислот (лизин и треонин).
Проведено унифицированное моделирование базовой двухступенчатой низкотемпературной сепарации (НТС) и криогенной низкотемпературной ректификации (НТР) для «жирного» попутного нефтяного газа Западной Сибири (9 МПа, 12,6 моль % C 3). Расчеты в Aspen HYSYS показали, что переход от НТС (–30 °C) к НТР (–88 °C) увеличивает извлечение C₂+ с 41 до 64,8 % при росте холодопроизводительности на 24 %. Дополнительные энергозатраты частично компенсируются генерацией турбодетандера: Net-Power улучшается с –248 кВт до –155 кВт. Относительные CAPEX/OPEX НТР оцениваются как 1,2/1,5 по сравнению с НТС; при рыночных ценах 140 $/т этана и 480 $/т пропана срок окупаемости не превышает 2,5 лет. Гибрид «НТС → НТР» снижает удельный OPEX до 57 кВт·ч·т⁻¹ и окупается ~26 месяцев, сохраняя 92 % глубины извлечения полной НТР. Анализ углеродного следа показывает уменьшение выбросов на 18 кг CO 2-экв./т сырья, что при ставке 65 €/т CO2 покрывает около 7 % годового OPEX. Сформулированы практические рекомендации по выбору технологии, в зависимости от пластового давления и требуемой точки росы
В исследовании произведена численная оценка эффективности комбинированного цикла АБХМ, объединяющего в себе циклы с двухступенчатой генерацией и двухступенчатой абсорбцией. Авторами рассмотрен 2-й тип термодинамической системы, в которой реализация указанных двухступенчатых циклов происходит в отдельных растворных контурах, взаимосвязанных между собой. По результатам математического моделирования установлено, что тепловой коэффициент исследуемого цикла в зависимости от параметров внешних источников находится в диапазоне значений 0,44÷0,50, причем для осуществления цикла необходим греющий источник с более низким температурным уровнем (от 62,7 °С до 96,1 °С), в отличие от одноступенчатого (базового) цикла. Еще одним преимуществом, демонстрирующим эффективность работы АБХМ по комбинированному циклу, является то, что данная АБХМ по сравнению с одноступенчатой машиной имеет более выгодную с точки зрения аккумулирования холода рабочую характеристику. Таким образом, применение АБХМ с исследуемым циклом целесообразно в системах, где присутствует необходимость аккумулирования избыточной холодильной энергии (установки аккумулятора холода) в соответствии с требованиями производства
В статье представлен детальный технико-экономический анализ криогенного аккумулятора энергии, работающего по циклу Гейландта. На основе разработанной математической модели, включающей уравнения теплового баланса теплообменников, работы компрессора и детандера, определены оптимальные параметры системы. Модель учитывает коэффициенты теплопередачи и термодинамические свойства рабочего тела. Расчеты проводились с шагом по давлению 1 бар и шагом по параметру M 0,05. Установлено, что при доле отводимого рабочего тела M = 0,7 и давлении 51 бар достигаются минимальные удельные энергозатраты 0,1272 кВт при стоимости оборудования 5047,8 $. Проведенный сравнительный анализ с циклом Линде выявил ключевые преимущества схемы Гейландта в диапазоне средних давлений (50–300 бар). Особое внимание уделено исследованию влияния параметра M на эффективность системы — показано, что его увеличение свыше 0,7 приводит к снижению общего КПД. Экономическая оценка выполнена с использованием современных моделей расчета стоимости: для компрессора, теплообменников и детандера. Результаты включают: 1 — графики зависимости энергопотребления и стоимости от давления; 2 — фронт Парето для многокритериальной оптимизации; 3 — таблицу оптимальных параметров (M = 0,7, P = 51 бар); 4 — сравнительные характеристики с циклом Линде. Основной вывод исследования: цикл Гейландта демонстрирует лучшие показатели энергоэффективности в области средних давлений (50–100 бар), обеспечивая на 12–15 % меньшие энергозатраты по сравнению с традиционными решениями. Полученные результаты имеют практическую значимость для проектирования промышленных криогенных систем хранения энергии, особенно в комбинации с возобновляемыми источниками
В связи с импортозамещением, необходимо внедрение российских разработок спиральных компрессоров с целью замещения импортных образцов, которые эксплуатируются в настоящее время в РФ. Активные исследования в РФ проводились в конце прошлого столетия, но в связи с политической ситуацией до конкретного внедрения методик в производство спиральных компрессоров не дошло, так как эту нишу очень быстро заняли импортные производители. Таким образом, создание математических моделей спиральных компрессоров, которые бы учитывали влияние различных факторов и регулирование их производительности для производства, как новых спиральных компрессоров, так и при поиске альтернативных вариантов замены уже работающих, является весьма актуальным направлением. Авторами разработана программа расчета характеристик спирального компрессора “SPIRALCOMPR”. Алгоритм, основанный на математической модели термодинамических процессов, протекающих в спиральном компрессоре, может работать с учетом детерминированности входных параметров. Данная программа реализована на алгоритмическом языке Fortran Power Station, является замкнутой и позволяет в различные моменты времени определить текущие параметры состояния рабочего вещества в парных ячейках спирального компрессора, а также его интегральные характеристики. Результаты численного исследования рекомендуется использовать при проектировании спиральных компрессоров
В реальных условиях ледовые поля деформируются и разрушаются в результате изгиба под действием нагрузок. Обычно практикой рассмотрения задачи изгиба являются приемы упрощения. Для решения задач упруго-пластичного деформирования льда при изгибе описываются эпюры напряжений в зонах растяжения и сжатия образцов льда постоянной солености и температуры. Реальный лед обладает значительной изменчивостью температуры и солености по его толщине и эпюры напряжений представлены в виде параболической аппроксимации с использованием приемов наращивания толщины льда. Это позволяет определить положение нейтрального слоя и погонный изгибающий момент. Процесс разрушения льда при изгибе является многоступенчатым. В статье показано, что разделение льда радиальными трещинами на клиновидные сектора происходит из-за нарушения условий совместности деформации (сплошности) и приводит к дальнейшему одноосному напряженному состоянию — изгибу клиньев на упругом основании. Подробно рассматриваются задачи изгиба этих клиньев с получением конечных инженерных формул для разрушающих нагрузок. Изложение материала статьи сопровождается численным анализом результатов.
Разработка и проектирование высокоэффективных, универсальных конструкций тепло-массообменного оборудования, предназначенного для реализации современных технологий производства спиртовой и безалкогольной продукции невозможна без всестороннего изучения теплофизических свойств исходной рабочей среды в процессе ее трансформации в целевой продукт. Так, важнейшей и в то же время энергозатратной стадией процесса пивоварения является водно-тепловая обработки измельченного солода. Водно-тепловая обработка измельченного солода напрямую влияет на органолептические свойства пива и его объем. В данной работе представлены: методы и принципы исследования, а также основные результаты исследования теплофизических свойств солодовых суспензий. Исследовались суспензии, приготовленные из следующих фракций: <0,18 мм; 0,18–0,25 мм; 0,25–0,3 мм; 0,3–0,425 мм; 0,425–0,5 мм; 0,5–0,71 мм; 0,71–1,00 мм, для каждого из гидромодулей (1:2,5; 1:3; 1:3,5; 1:4; 1:5). Получены значения коэффициента теплопроводности, удельной теплоёмкости и коэффициента температуропроводности, для всех объектов исследований, при температуре 20 °C. На основании этих данных построены характеристики для всех исследованных объектов исследований, в которых отображено изменение теплофизических свойств от гидромодуля и фракционного состава. Установлено, повышение содержания воды в суспензии или выбор большего гидромодуля ведет к повышению коэффициента теплопроводности, коэффициента температуропроводности и удельной теплоемкости суспензии. При этом влияние среднего размера фракции на теплофизические свойства водно-солодовой суспензии является минимальным. Результаты исследований позволят существенно уточнить расчетные зависимости, связанные с разработкой и проектированием высокоэффективных, универсальных конструкций тепло-массообменного оборудования, предназначенного для реализации современных технологий производства спиртовой и безалкогольной продукции.
Качество вина зависит от множества факторов, включая сорт винограда, климатические условия, технологии производства и хранения. С развитием технологий и увеличением объемов производства вина возникла необходимость в более системном подходе к оценке его качества. Вино является одним из наиболее сложных продуктов для оценки качества, так как традиционные методы оценки качества вина часто включают субъективную дегустацию. Для повышения субъективности оценки можно использовать дескрипторно-профильный метод дегустационного анализа. В настоящее время не существует простых критериев, позволяющих на основе анализа образца вина определить, были ли выдержаны все технологические условия при производстве или нет. Используемые критерии основаны в большей части на органолептических оценках. Подобная оценка по определению зависима от состояния эксперта-дегустатора, которое, в свою очередь, не поддается контролю. В настоящей работе нами рассматривается оценка возможности использования количественных и математических методов, таких как нечеткая логика. Результаты, полученные с помощью нечеткой системы вывода в RStudio, показали хорошую сходимость с экспертными оценками и высокий уровень интерпретируемости модели.
В современных условиях актуальной задачей пищевой промышленности является разработка безглютеновых мучных смесей функционального назначения, отвечающих требованиям здорового питания и диетического рациона. В рамках исследования были разработаны рецептурные композиции бельгийских вафель на основе рисовой, кукурузной и амарантовой муки с учетом нормирования содержания пищевых волокон, минеральных веществ и аминокислотного баланса. Методом линейного программирования по критериям максимального содержания белка, пищевых волокон и магния были оптимизированы три мучные композиции на основе рисовой, кукурузной и амарантовой муки (55:25:20; 25:55:20; 40:40:20, соответственно). Оценка аминокислотного состава показала, что все три проектируемые безглютеновые мучные композиции превосходят пшеничную муку по сбалансированности незаменимых аминокислот (увеличивается содержание лимитированных аминокислот (лизина с 56 до 69–78 %, метионина с 67 % до 71–78 %), избыток триптофана снижается с 176 % до 136–159 %). Установлено, что рецептурная композиция с соотношением рисовой, кукурузной и амарантовой мукой 55:25:20 соответственно обладает лучшим аминокислотным профилем, I классом белка и превосходит остальные образцы по коэффициенту жирнокислотной сбалансированности (0,460 при I = 3 и 0,243 при I = 5) и коэффициенту биологической эффективности (0,268). С точки зрения жирнокислотного состава у всех безглютеновых мучных смесей зафиксировано повышение НЖК (с 68 % до 70–85 %) и МНЖК (с 21 % до 52–56 %). Значение скора ПНЖК (483–574 %) во всех образцах значительно превышал эталон (100 %). На основе смоделированных смесей разработаны рецептуры бельгийских вафель. Наилучшей органолептической оценкой обладали образцы бельгийских вафель с соотношением рисовой, кукурузной и амарантовой муки в рецептуре 40:40:20 соответственно. Разработанные рецептуры расширяют возможности использования нехлебопекарных видов муки и вторичного сырья растительного происхождения (жмыха моркови) в технологии бельгийских вафель с повышенной пищевой ценностью и потребительскими свойствами.
Хлеб является значимым поставщиком необходимых нутриентов для обширного круга потребителей. Обогащение его состава компонентами с полезными свойствами предоставляет результативный подход к предупреждению и терапии различных заболеваний. На кафедре пищевой биотехнологии КГТУ проведены исследования по совершенствованию рецептуры ржано-пшеничных хлебобулочных изделий путем введения в их состав белково-минеральной композиции на основе трески балтийской и подсырной молочной сыворотки, которые предложен назвать «Балтийские краюшки». Новое обогащенное изделие рекомендовано как специализированная продукция для детей школьного возраста. Представлены исследования по оценке влияния белково-минеральной композиции на органолептические показатели качества новой продукции в процессе хранения. Показано, что высокими органолептическими характеристиками «Балтийские краюшки» обладают в первые трое суток: отмечается приятный вкус и запах, свойственный данному виду изделия, оттенки запаха и вкуса рыбы отсутствуют, структура хорошо разрыхленная, равномерная, цвет светло-коричневый. Так же проведены микробиологические исследования двух закладок хлебобулочных изделий: традиционные краюшки «Любительские» и обогащенные — «Балтийские краюшки», при «оптимальных» условиях хранения 23±1 °C. Установлен срок хранения изделий, обогащенных белково-минеральной композицией, который составил 3 суток при температуре не ниже 6 °C. Доказано, что внесение композиции не влияет на сроки хранения краюшек с учетом добавления сырьевых компонентов, нетрадиционных для хлебобулочной продукции. Доказан безопасный уровень содержания потенциально опасных веществ: свинца, мышьяка, кадмия, ртути и микотоксинов, пестицидов в соответствии с ТР ТС 021 / 2011 «О безопасности пищевой продукции». Кроме того, проведена оценка безопасности хлебобулочного изделия «Балтийские краюшки» с использованием тест-культуры Tetrahymena pyriformis, показавший также отсутствие токсического воздействия обогащенной продукции
Рассмотрены рабочие процессы и интегральные характеристики холодильного одноступенчатого поршневого длинноходового тихоходного компрессора в широком диапазоне температур кипения и конденсации аммиака. Представлена методика расчета действительного рабочего процесса ступени такого компрессора, учитывающая в том числе процессы нестационарной теплопроводности при комбинированном применении граничных условий 2-го и 3-го рода. В качестве интегральных показателей рассмотрены холодильный коэффициент и температура нагнетания. В качестве независимых параметров рассмотрены: температуры конденсации и кипения, плотность теплового потока на внешней поверхности цилиндра. Выполнен сравнительный анализ эффективности рабочего процесса рассматриваемой ступени при температурах конденсации и кипения в диапазоне 293…343 К и 258…193 К соответственно для различной плотности теплового потока на внешней поверхности цилиндра. Исследована взаимосвязь плотности теплового потока, температуры конденсации и температуры кипения аммиака с интегральными характеристиками рассматриваемого компрессора. Показано, что при температурах кипения ниже 228 К энергоэффективность одноступенчатого тихоходного длинноходового холодильного компрессора может быть выше, чем у быстроходных двухступенчатых холодильных компрессоров