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
Данная статья посвящена исследованию особенностей функционирования установки сжижения природного газа с применением азотного холодильного цикла. Первостепенное внимание уделено оценке энергетической эффективности процесса сжижения, а также поиску путей повышения экономичности эксплуатации такой техники. В качестве объекта исследования рассматривается конкретная расположенная в Калининградской области малотоннажная установка производства ООО «Криогенмаш» производительностью 7 тонн СПГ в час. Данная установка выбрана ввиду своей типичной конструкции и распространённости среди российских предприятий нефтегазового сектора. Основной целью представленного анализа является выработка эффективных качественных рекомендаций по улучшению энергетических показателей. Приведена полная схема установки сжижения природного газа с описанием ключевых элементов и взаимодействий между ними. Особенное внимание уделено энергетическим показателям при функционировании теплообменников различных типов, компрессорных агрегатов, детандерных агрегатов. Для каждого узла проведены расчеты, отражающие вклад данного устройства в общий баланс тепловой энергии и степень диссипации полезного потенциала. На основе проведенного анализа выявлено, какие именно элементы установки несут наибольшие затраты энергии и определяют эффективность всего технологического цикла. Сформулированы важные выводы и рекомендации, в частности: 1) максимальные значения выработки энтропии наблюдаются преимущественно в теплообменных устройствах; 2) показатели эффективности компрессоров существенно зависят от окружающих температурных условий; 3) состояние окружающей среды оказывает значительное воздействие на общую продуктивность установки. Приоритетным направлением является изучение зависимости потребления энергии от температуры внешней среды. Результаты показывают, что при понижении температуры воздуха заметно сокращается объем необходимой механической работы для реализации процесса сжижения газа. Таким образом, эксплуатация подобной установки в холодных регионах, таких как Арктика, позволяет достичь значительных экономических выгод благодаря снижению затрат электроэнергии.
В работе проведено исследование термодинамических характеристик низкокипящих рабочих тел, используемых в турбинных установках, работающих по органическому циклу Ренкина (ОЦР). Особое внимание уделено анализу ключевых параметров, влияющих на эффективность работы энергетического оборудования, включая физико-химические свойства рабочих агентов и их эксплуатационные характеристики. В ходе исследования был выполнен детальный термодинамический анализ более тридцати различных низкокипящих соединений. Для каждого рабочего тела определены: показатели экологической безопасности (озоноразрушающий потенциал и потенциал глобального потепления), критические параметры состояния, удельная теплота конденсации, а также оптимальные значения давления в конденсаторе и на входе в турбину. Точность полученных результатов подтверждается минимальной погрешностью расчетов, не превышающей 10 %. Особую научную ценность представляют выявленные зависимости эксергетического КПД от основных параметров рабочего тела. В частности установлено, что максимальная эффективность достигается при использовании веществ с минимальным критическим давлением и максимальной удельной теплотой конденсации. Графические зависимости демонстрируют влияние температуры и давления на входе в турбину на эксергетический КПД системы. Полученные результаты позволяют разработать научно обоснованную методику предварительного отбора рабочих тел для турбоустановок ОЦР, работающих в температурном диапазоне 100–300 °C. Практическая значимость исследования заключается в возможности оптимизации параметров энергетического оборудования и повышения эффективности преобразования тепловой энергии. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании современных энергетических установок, что способствует развитию энергосберегающих технологий и снижению экологической нагрузки.
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.
Выполнен обзор и оценка полноты экспериментального исследования термодинамических свойств (ТДС) н-октадекана в различных областях параметров состояния. Анализировались данные о термодинамических свойствах отечественных и зарубежных авторов, полученные как в прошлом веке, так и в последние годы. В результате критического анализа из них отобраны наиболее представительные и надежные. Проведенный анализ показал проблему, связанную с недостаточной экспериментальной исследованностью поверхности состояния н-октадекана, в частности, в сверхкритической и критической областях. С целью повышения численной устойчивости и повышения прогнозных возможностей разрабатываемого уравнения состояния авторами принято решение о включении расчетных значений ТДС в массив обрабатываемых экспериментальных данных. Расчетные данные были получены различными апробированными методиками в рамках теории термодинамического подобия и восполняли дефицит данных в неисследованных областях параметров состояния. Полученный гибридный массив данных составил основу для разработки фундаментального уравнения состояния (ФУС) н-октадекана. Для разработки ФУС применялся современный эвристический алгоритм, реализующий метод случайного поиска. Полученное уравнение надежно описывает все ТДС н-октадекана в диапазоне температур от тройной точки до 700 К при давлениях до 100 МПа. Уравнение состояния выражено в терминах одного из термодинамических потенциалов — свободной энергии Гельмгольца. Конфигурационная часть, описывающая свойства реального флюида, содержит 15 членов, из которых пять полиномиальных, пять экспоненциальных и пять термов Гаусса для описания свойств в широкой окрестности критической точки. Новое уравнение состояния удовлетворяет классическим условиям критической точки и физически верно описывает поведение производных термодинамического потенциала. Средние относительные отклонения расчетных значений ТДС по ФУС от экспериментальных данных имеют следующие значения: давление насыщенных паров — ±0,5 %, плотность насыщенной жидкости — ±0,3 %, изобарная теплоемкость — ±1,5 %, скорость звука в жидкой фазе — ±0,4 %, плотности жидкой фазы — ±0,4 %, плотность газовой фазы — ±0,9 %.
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.