При перевозках скоропортящихся грузов железнодорожным транспортом имеется значительная номенклатура продуктов, для которых в зимний период года точное поддержание температуры в грузовом помещении вагона не требуется. Представлена математическая модель термообработки штабеля скоропортящихся пищевых продуктов, которая описывает процессы теплопередачи при продолжительной транспортировке в отапливаемом изотермическом вагоне (ОИВ). Система обогрева включает использование электрообогревательных элементов и блока тепловых аккумуляторов с большой эквивалентной теплоемкостью, обеспечиваемой фазообратимыми реакциями в теплоаккумулирующем материале. Работа системы отопления вагона сводится к компенсации теплопотерь, зависящих от температуры окружающего воздуха и от теплоизоляционных качеств ограждающих конструкций кузова вагона. Отличительной особенностью предлагаемой модели является рассмотрение характера движения термообработанного воздуха внутри грузового помещения изотермического вагона. Она предназначена для расчета температурных полей в штабеле термочувствительного груза и пристенном пространстве при естественной конвекции воздуха внутри грузового помещения вагона. Методы исследования основаны на уравнениях математической физики и теории подобия. Полученные результаты иллюстрируются на конкретном примере, из практики эксплуатации подвижного состава, для перевозок скоропортящихся грузов. Некоторая коррекция температурного режима, обеспечивается системами обогрева, размещаемыми в стенах и «теплом полу» грузового помещения вагона, создающими естественную конвекцию воздуха, обтекающего штабель. Благодаря новой системе обогрева и отказу от воздуховода может быть увеличена высота и полезный объем грузового помещения изотермического вагона без изменения наружных размеров кузова и габарита подвижного состава, что особенно актуально при перевозках СПГ с малым удельным весом.
Представлены результаты численных исследований влияния температурного напора на режим течения пленки конденсата под тороидальным паровым вихрем конденсирующегося пара в коротких тепловых трубах (ТТ). Направление аксиального вращения тороидального вихря зависит от температурного напора, и меняется на противоположное при перегреве рабочей жидкости в испарителе относительно температуры ее кипения на величину δev ≥ Tev – TB ~ 10 K. Вихреобразование пара на поверхности радиально движущейся от центра к периферии по поверхности верхней крышки ТТ жидкостной пленки конденсата, приводит к торможению пленки при малых температурных напорах на испаритель, и к ускорению течения пленки при больших температурных напорах. Поверхность пленки конденсата под тороидальным паровым вихрем имеет вогнутый характер и непараллельна плоской поверхности верхней крышки вблизи стенок ТТ, и угол наклона поверхности пленки вблизи стенок достигает (14±1)°, а ее толщина в месте контакта может достигнуть 3 мм
Проведено исследование по оптимизации контура регазификации криогенной системы накопления энергии, работающей по циклу Брайтона с промежуточным перегревом пара. На основе математического моделирования проведен анализ термодинамических параметров цикла, включая расчет мощности, термического и эксергетического КПД, а также стоимости оборудования. Установлено, что использование воздуха и азота в качестве рабочих тел обеспечивает схожую рентабельность. Эксергетический анализ выявил значительные потери в компрессоре и теплообменных аппаратах, связанные с температурным напором. Оптимальная конфигурация системы достигается при степени повышения давления в компрессоре в 5 раз и минимальном температурном напоре 1 К. Результаты демонстрируют потенциал применения цикла Брайтона для повышения энергоэффективности криогенных систем
В данной работе исследуются вопросы эффективности работы системы микропроцессор-система жидкостного охлаждения — холодильная машина и поддержания оптимальной температуры электронных компонентов. Для этого проведены эксперименты на системе охлаждения микропроцессора с встроенной холодильной машиной (миничиллер), содержащей миникомпрессор и микроканальные теплообменники. Проведен эксперимент с контролем всех основных параметров холодильной машины и микропроцессора. На основании полученных данных построена математическая модель, описывающая изменение мощности системы охлаждения и параметров работы холодильной машины и позволяющая рассчитывать температуры и расходы теплоносителя, а также получать наиболее эффективные режимы для работы системы охлаждения. Получены данные для коэффициентов теплопередачи в микроканальных конденсаторе и испарителе при работе холодильной машины. Построена математическая модель холодильной машины. Получены экспериментальные данные в ходе работы холодильной установки в системе охлаждения микропроцессора. Построена математическая модель системы охлаждения на базе холодильной машины. Построенные математические модели позволяют проектировать и моделировать систему охлаждения для процессоров с высокой вычислительной мощностью и высоким тепловыделением. Использование холодильной машины имеет высокую перспективность, так как даже при малых размерах холодильной машины, она имеет высокую холодопроизводительность в сравнение со стандартными система жидкостного охлаждения. Так, при максимальном тепловом потоке от процессора около 150–200 Вт, холодильная установка, в данном исследовании, имеет холодопроизводительность около 220 Вт при температуре кипения около 10 °C и температуре конденсации 40 °С, что позволяет рекомендовать водяные системы охлаждения со встроенными холодильными машинами для высокопроизводительных компьютеров и небольших рабочих станций
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