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
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
Применение систем тригенерации обеспечивает экономию энергетических ресурсов и повышение энергоэффективности технологий. В действующих комплексах используют преимущественно серийные абсорбционные бромистолитиевые холодильные машины (АБХМ). Авторами выполнен анализ энергетического баланса тригенерационного комплекса в составе с одноступенчатой двухсекционной АБХМ. Оценен эффект от использования в качестве источника тепла для привода АБХМ горячей воды из системы утилизации тепла, аккумулирующей тепло отходящих газов газопоршневых установок (ГПУ). Температура греющей воды генератора находится в диапазоне th = (110…75) °С. С целью возможного увеличения холодопроизводительности системы охлаждения комплекса выполнен выбор и расчет комбинированного цикла АБХМ с двухступенчатой генерацией (тип 4), позволяющего одновременно утилизировать бросовую теплоту разного потенциала. Для данного термодинамического цикла АБХМ получены расчетные зависимости значений теплового коэффициента от зоны дегазации при разных температурах охлаждающей среды (тепловой коэффициент равен 0,93 при tw1 = 30 °С, Δξ = 4 %), а также температурные графики горячей воды. Показано, что применение АБХМ с двухступенчатой генерацией (тип 4) дает возможность увеличить холодопроизводительность системы охлаждения на 10,6 %. Это позволит более чем наполовину снизить нагрузку на парокомпрессорную холодильную машину (ПКХМ), тем самым снизить затраты на электрическую энергию, уменьшить количество пусков и остановов винтового компрессора. Результаты исследования могут быть использованы для модернизации систем охлаждения действующих тригенерационных комплексов
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