Актуальность работы заключается в исследовании гидротермической обработки зерна различных крупяных культур в пропаривателе непрерывного действия. Целью работы является исследование влияния температурной обработки на физико-химические свойства зерна овса и сравнение с зерном гречихи. Исследуемые образцы зерна овса и гречихи обрабатывали перегретым паром при температуре 80-200 ºС в течение 8 минут и определяли температуру нагрева зерна. Выявлено, что в сравнении с зерном гречихи, температура нагрева зерна овса на 2-3 ºС ниже, при одинаковых условиях обработки. Для зерна овса и гречихи после всех режимов обработки определены влажность по ГОСТ 26312.7-88; белок по ГОСТ 10846-91; пищевые волокна по ГОСТ 13496.2-91; жир по ГОСТ 29033-91; зольность по ГОСТ 26312-84, углеводы по разнице показателей. Выявлено, что в результате обработки зерна овса в исследованном диапазоне температур с увеличением температуры обработки уменьшается массовая доля влаги на 17 %, массовая доля определяемого жира увеличивается на 17 %, возможно вследствие гидролиза и окисления при высокой температуре, массовая доля белка увеличивается на 9,5 %. Массовая доля зольности и пищевых волокон зерна овса при увеличении температуры обработки не изменяется. В гречихе массовая доля влаги в результате тепловой обработки снизилась на 17,8 %, массовая доля белков уменьшилась на 7,6 %, массовая доля жиров увеличилась на 14,2 %, углеводов - на 6 %. На основании экспериментальных данных, рекомендована оптимальная температура гидротермической обработки в пропаривателе непрерывного действия в диапазоне 120-140 ºС при времени обработки зерна до 8 минут.
Ползуновский вестник
2017. — Выпуск 4
Содержание:
В статье рассматривается формальная методика и модели количественной оценки и прогнозирования рисков в системе управления качеством пищевых продуктов на принципах ХАССП. Актуальность исследования определяется жесткими требованиями, предъявляемыми предприятиями экспортирующие продукцию пчеловодства зарубежному потребителю. Цель работы состоит в повышении качества процесса контроля пищевых продуктов, и в частности, пчелиного меда. Объектом исследования является процесс управления качеством и безопасностью пищевых продуктов. Предмет исследования состоит в разработке структурно-концептуальной модели прогнозирования рисков в жизненном цикле пищевых продуктов на основе принципов ХАССП. В качестве методов исследования использованы: вероятностное моделирование, математическая статистика, компьютерный эксперимент, программные пакеты для статистической обработки результатов эксперимента. В результате анализа технологического цикла производства меда сформирована факторная модель рисков снижения качества меда, выявлены критические контрольные точки для измерения и оценки ошибок и достоверности контроля, разработаны вероятностные модели количественной оценки и прогнозирования рисков в процессе контроля в критических точках и суммарная достоверность контроля, реализован компьютерный эксперимент и построены номограммы расчета рисков производителя и потребителя.
Ключевые слова
Исследована стойкость при хранении овсяной муки, полученной двумя способами: из зерна, не подвергавшегося гидротермической обработке, и из зерна, прошедшего гидротермическую обработку с увлажнением в вакуумной установке, отволаживанием и сушкой. Опыты проводили на зерне овса, выращенном в Алтайском крае. Овсяную муку хранили при температуре 20 ºС и 40 ºС («ускоренное старение») и относительной влажности воздуха 65 %. Определяли следующие показатели качества: влажность муки, кислотность муки по болтушке и по водно-спиртовой вытяжке, кислотное число жира, содержание микроорганизмов. Установлено, что гидротермическая обработка существенно повысила стойкость овсяной муки при хранении, что объясняется частичной инактивацией ферментов, катализирующих окислительные процессы в муке, под воздействием тепла и влаги. Кроме того, при гидротермической обработке в зерне и в муке снижается содержание микроорганизмов Определен коэффициент соответствия для приведения результатов, полученных методом «ускоренного старения», к стандартным условиям хранения при температуре 20 ºС. Величина коэффициента равна трем. Рекомендованы сроки хранения овсяной муки: 150 суток - для муки, выработанной с использованием исследуемого способа ГТО, 50 суток - для муки из зерна, не подвергавшегося ГТО.
Ключевые слова
В работе представлено исследование термической модификации растительных масел в присутствии серы. Рассматриваемый метод химической модификации растительных масел применен впервые и в ранее опубликованной литературе по проблемам химической переработки растительных масел не встречается. В ходе проведенных экспериментов были получены продукты химической модификации растительных масел (подсолнечного и рапсового) в присутствии серы, представляющие собой твердые вещества с эластичными свойствами. Показано изменение степени взаимодействия жирных кислот растительных масел в зависимости от температуры обработки на основании изменения йодного числа, взаимодействующего с серой растительного масла. Методом инфракрасной спектроскопии на спектрофотометре ИКС-40 было установлено, что взаимодействие жирных кислот растительных масел протекает по метиленовым группам, вступающим в реакцию с серой при термической обработке. Проведено исследование полученных образцов модифицированных масел на растворимость показало, что полученные образцы модифицированного подсолнечного и рапсового масел проявляют хорошую устойчивость к большинству наиболее распространенных в промышленности растворителей, как с полярной природой строения, так и с неполярной природой.
Ключевые слова
Отсутствие технических стандартов, регламентирующих производство продовольствия, позволяет недобросовестным производителям использовать дешевые заменители и пищевые добавки (консерванты, антиокислители, стабилизаторы, влагоудерживающие агенты и др.) для производства продуктов питания. Это снижает себестоимость продукта питания и способствует производству фальсификата. Для реализации целей технического регулирования производства продовольствия, обеспечения безопасности пищевых продуктов необходима разработка и совершенствование мобильных устройств, позволяющих экспериментальным методом определить качество продуктов питания. Внедрение «карманных приборов» позволит в короткие промежутки времени определить качественное состояние продукта питания - его свежесть, а также выявить фальсификат. Своевременное выявление некачественного продовольствия способствует снижению вреда для здоровья населения от потребления несвежих и фальсифицированных продуктовых товаров. В статье предлагается конструкция прибора, работа которого основана на принципах фотометрии. Прибор позволяет оперативно выявлять качество продовольствия посредством измерения поверхностной плотности силы света отраженного исследуемым образцом в заданном направлении. Свет от исследуемой поверхности падает на фоторезистор и в замкнутой цепи преобразуется в пропорциональный по силе отражённого света электрический ток. Сравнительный анализ результатов измерения энергии отраженной световой волны, преобразованный в величину силы тока с эталонными значениями показателей качества продуктов питания осуществляется автоматически. Результаты экспертизы в буквенно-цифровом формате отображаются на мониторе. В основу работы прибора положен принцип измерения величины светового потока от светящейся поверхности исследуемого образца при его освещении. Конструкция корпуса обеспечивает мобильность и компактность прибора, позволяет определять качество продукта и выявить фальсификат, без нарушения целостности продукта питания
Ключевые слова
Практически полностью эффективность производства хлеба и хлебобулочных изделий зависит от организации этапа технологического процесса, отвечающего за термообработку сформованных заготовок. Множество физико-химических процессов протекающих в заготовке хлеба при его выпечке зависит от точности регулирования температуры окружающей среды, как по времени, так и по объему камеры. Понимая это, авторы для модернизации всего процесса выпечки обратили внимание на нагревающие элементы. Большинство применяемых в традиционных конструкциях печей тепловые электронагреватели передают выделяющееся в электрической спирали теплоту посредством нагрева слоя промежуточного материала - диэлектрика, обеспечивающего безопасное функционирование всей камеры. Отчасти применение часто массивных керамических деталей необходимо для предотвращения касания витков спирали между собой, чреватого коротким замыканием. Новые электроизолирующие материалы, например, различные виды органосиликатных эмалей позволяют обеспечить электробезопасность нанесением тонкого слоя на токопроводящую подложку. Используя эти свойства, авторы разместили электрическую спираль на основе оригинальной конструкции обеспечивая прямой теплосъем со спирали потоком нагнетаемого воздуха. Проведенные расчеты подтвердили эффективность такой конструкции, поскольку за счет отсутствия нагрева промежуточного изолирующего спираль материала длительность импульса уменьшается в 2 раза, а величина тока примерно в 2,3 раза. Это говорит о значительном повышении мобильности регулирования тепловой обстановки в камере с одновременным снижением энергопотребления.
Ключевые слова
Козье молоко имеет высокие потребительские качества, его успешно используют в геронтологии и детском питании, а благодаря применению такой культуры, как Lactobacillus bulgaricus, возможно производство из него не только пищевого продукта, но и пробиотических препаратов, которые могут использоваться в разных областях медицины для профилактики и комплексного лечения многих заболеваний. Изучение основных характеристик козьего молока, а также параметров сквашивания его молочнокислыми микроорганизмами, является предметом рассмотрения данной статьи. Приведено варьирование химического состава козьего молока в течение года (козы зааненской породы), показано, что по массовым долям жира, белка и лактозы оно превосходит требования ГОСТ 32940-2014. Определен дисперсный диапазон жировых шариков козьего молока, средний размер жировых глобул составляет 0,69 мкм. Исследовано влияние соотношения Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus в закваске и продолжительности сквашивания на микробиологические характеристики йогруртов из козьего молока. Установлено, что соотношение Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus в закваске 1:5 и продолжительность сквашивания 6-9 ч обеспечивают получение высококачественного продукта, в котором соотношение палочек и стрептококков составляет 1:10. Исследованы изменения эффективной вязкости йогуртов в зависимости от температуры пастеризации и продолжительности сквашивания козьего молока. Выявлено, что для формирования кисломолочного сгустка из козьего молока с оптимальными вязкопластичными характеристиками, пастеризация должна проводиться при температуре 90 °С без выдержки, а сквашивание - в течение 9 ч.
Ключевые слова
Большинство кисломолочных продуктов обладают лечебными свойствами, например, кумыс. Этот кисломолочный напиток получают в результате комбинированного брожения - молочнокислого и спиртового. Обязательным компонентом закваски являются лактозосбраживающие дрожжи Saccharomyces lactis. Для нашего края достаточно актуальна проблема туберкулеза, а так как известно, что кумыс воздействует на дыхательный центр в целом, вызывая в нем реакцию, приводящую к исчезновению воспалительных очагов, то представляется рациональным увеличить производство кисломолочных продуктов, содержащих в заквасочной микрофлоре лактозосбраживающие дрожжи. Целью статьи является изучение физико-химических и микробиологических характеристик кисломолочного продукта, полученного на основе ацидофильно-дрожжевой закваски. Описаны характерные особенности культивирования на обезжиренном молоке композиции культур лактозосбраживающих дрожжей с ацидофильными лактобациллами (1:1). Приведены графики зависимости кислотности по Тернеру и активной кислотности от продолжительности культивирования молочных дрожжей на различных питательных средах; а также от температуры культивирования композиции дрожжей с лактобациллами. Представлены диаграммы изменения количества микроорганизмов и содержания отделившейся сыворотки в исследуемых образцах кисломолочного продукта в зависимости от температуры культивирования. На основе проведенных исследований предлагается разработать технологию получения ацидофильно-дрожжевого напитка, обладающего противотуберкулезной активностью.
Ключевые слова
Уменьшение объемов вылова рыбного сырья требует от промышленных предприятий применения современных безотходных энергоэффективных способов его переработки и консервирования. Одним из широко применяемых способов консервирования рыбного сырья является производство сушеной продукции. Классическая технология сушки рыбного сырья является в достаточной степени энергозатратной. Автором предложен способ снижения энергозатрат при производстве сушеных рыбных продуктов путем предварительного порообразования в исходном сырье, которое позволит увеличить площадь поверхности испарения влаги. Разработана конструкция и изготовлена лабораторная установка, позволяющая проводить экспериментальные исследования по порообразованию и вакуумной сушке исходного сырья, а также сушке исходного сырья при атмосферном давлении. В статье приведены результаты разработки и проведения многофакторного эксперимента; определены рациональные параметры процесса порообразования и сушки на примере производства снеков из фарша бычка кругляка (Neogobius melanostomus). Получена регрессионная зависимость продолжительности процесса порообразования и сушки от давления и температуры в рабочей камере, а также плотности набивки снеков. Для найденных параметров построены экспериментальные кривые сушки и скорости сушки, визуально показано изменение влагосодержания при порообразовании.
Ключевые слова
Исследован процесс иммерсионного увлажнения семян белого люпина с разной степенью механического повреждения оболочек. Изучено также увлажнение целых семян люпина и шелушеного ядра (зародыша). Иммерсионное увлажнение - это увлажнение зерна путем его погружения в воду (от лат. immersio - погружение). Исследования проводили на семенах белого люпина сорта Дега, выращенных в Алтайском крае. Механическое повреждение оболочек - скарификацию (от лат. scarificare - надрезать, царапать) осуществляли путем обработки семян в лабораторном шелушителе типа ЗШН в течение разных промежутков времени. Установлено, что семена, подвергавшиеся скарификации, гораздо лучше поглощают влагу, чем семена, не прошедшие такую обработку. Через два часа нахождения в воде влажность целых семян была более чем в 2 раза ниже влажности скарифицированных семян люпина, а также влажности шелушеного ядра (зародыша). Изучено влияние продолжительности обработки семян при скарификации на характер механического повреждения семян. Определена продолжительность механической обработки семян, обеспечивающая необходимую степень повреждения оболочек. Рекомендовано проведение скарификации семян белого люпина перед гидротермической обработкой.
Ключевые слова
Авторы излагают методику расчета магнитной индукции при магнитно-абразивной обработке плоских поверхностей индуктором на постоянных магнитах. Магнитная система спроектирована и рассчитана в среде Ansys. Магнитная система индуктора с постоянными магнитами представляет собой один, реже - два, расположенных друг над другом блока, составленных из отдельных магнитных ячеек. Каждый блок составляют из поочередно расположенных магнитов и стальных магнитопроводов, причем магниты устанавливают так, что их одинаковые полюсы в каждых двух соседних ячейках обращены друг к другу. В результате работы была рассчитана магнитная индукция в рабочем зазоре при магнитно-абразивной обработке плоских поверхностей заготовок из ферромагнитных и немагнитных материалов индуктором на постоянных магнитах. Также расчеты показали распределение магнитно-абразивного порошка в рабочем зазоре, в зависимости от материала обрабатываемой заготовки. При магнитно-абразивной обработке ферромагнитной заготовки порошок в рабочем зазоре концентрируется в зонах с наибольшей плотностью силовых линий - под полюсами индуктора. При магнитно-абразивной обработке немагнитной заготовки расположение магнитно-абразивного порошка в рабочем зазоре оказывается иным, чем при полировании ферромагнитных заготовок: порошок концентрируется под магнитами, а не под полюсами индуктора.
Ключевые слова
В работе рассмотрена методика расчета констант скоростей термической диссоциации при образовании оксидов азота. Приведен расчет констант диссоциации и рекомбинации на примере реакций, участвующей в процессе термической диссоциации при сгорании углеводородных топлив. Подробно описан метод переходного состояния системы и доказано, что протекание реакции не нарушает существенно распределения молекул по состояниям. Применение метода переходного состояния значительно расширило возможности теоретического подхода к решению кинетических задач. К числу результатов, которые могут быть получены при помощи этого метода (без знания потенциальных поверхностей, определяющих течение элементарных актов), относится, в частности, зависимость константы скорости химической реакции от давления, что особенно важно при рассмотрении химических реакций, протекающих в цилиндре дизеля в условиях повышенной «жесткости» рабочего процесса. В работе также показано, что влияние давления в цилиндре дизеля на скорость реакций рассматриваемого типа складывается из двух эффектов - эффекта увеличения концентрации углеводородных топлив и влияния давления на константу скорости реакции. При температурах, значительно превышающих критические температуры реагирующих газов, и не очень высоких давлениях первый эффект является доминирующим.
Ключевые слова
В статье представлено исследование гидродинамических параметров в области прецизионных сопряжений распылителя форсунки дизеля. По сравнению с существующими конструкциями распылителей, разработано и исследовано оригинальное техническое решение исполнения иглы и корпуса распылителя, обеспечивающее формирование дополнительного направляющего сопряжения в нижней части иглы. В обновленном варианте гидравлический тракт предложенного распылителя характеризуется наличием трех базовых прецизионных сопряжений: уплотняющего цилиндрического, уплотняющего конического и дополнительного направляющего. Появление дополнительного направляющего сопряжения позволило разделить функции сопряжений: цилиндрическое сопряжение иглы несет уплотняющую функцию (обеспечивая требуемую гидравлическую плотность и снижая утечки топлива в дренаж), а дополнительное, условно-треугольное сопряжение обеспечивает направляющую функцию (снижая отклонение оси иглы от оси отверстия в корпусе распылителя). С использованием современных систем оценки гидродинамических параметров в потоках жидких сред выявлено и проанализировано распределение давлений и скоростей в потоке топлива, движущегося через исследуемые сопряжения при высоких (до 300 МПа и более) давлениях топливоподачи. Детальный анализ распределения гидродинамических давлений в области дополнительного направляющего прецизионного сопряжения в нижней части иглы распылителя выполнен с использованием методов моделирования гидродинамических параметров.
Ключевые слова
Статье представлена лабораторная установка и методика экспериментальных исследований, позволяющие изучить процесс посева семян лаповыми сошниками стерневых сеялок и обосновать оптимальные значения конструктивных параметров распределителей. Неравномерность распределения семян по площади питания является основным недостатком стерневых сеялок-культиваторов с механическим высевом семян. Разработка и внедрение рабочих органов посевных машин, обеспечивающих качественный подпочвенно-разбросной посев, актуальная задача. Для подтверждения теоретических предпосылок и определения эффективности посева лаповым сошником с двухплоскостным распределителем изготовлена экспериментальная лабораторная установка, моделирующая технологический процесс реального посева пшеницы. Лабораторная установка позволяет менять конструктивные и технологические параметры в необходимом диапазоне, позволяющие исследовать процесс посева семян лаповыми сошниками с распределительными устройствами. Исследовались лаповые сошники стерневых сеялок-культиваторов СЗС-2.1М и СКП-2.1 с шириной захвата 270 мм, оснащенных двухплоскостными распределителями семян. Выявлено, что эффективность распределения от конструктивных параметров сошника следует оценивать не по площади питания, а по распределению семян по ширине сошника. Определены зависимости распределения семян по ширине сошника и по площади питания от углов наклона плоскостей распределителя. Определенны оптимальные углы наклона плоскостей распределителя для сошников. Обоснованы рациональные конструктивные параметры пассивного двухплоскостного распределителя семян для лаповых сошников стерневых сеялок СЗС-2.1М и СКП-2.1.
Ключевые слова
В работе приведены теоретические и экспериментальные исследования процесса резания рогов оленей северных дисковыми пилами для последующего измельчения и получения порошков. Установлено, что консервированные рога (панты) имеют криволинейную форму, различные диаметры и линейные размеры по длине. Результаты обработки экспериментальных данных и полученные аналитические зависимости по геометрическим параметрам рогов (пантов) позволили изменить типовую конструкцию режущих аппаратов на модернизированную, где формирование набора дисковых пил разных диаметров производилось по теоретической линии, близкой к усредненной форме рога (панта). Такие конструктивные изменения дискового режущего аппарата обеспечивают одновременное резание рога (панта) по всей его длине, что оптимизирует технологический процесс резания по времени разрезания рогов (пантов) и приводит к снижению общих трудовых и энергетических затрат на выполнение данной рабочей операции. В результате теоретических исследований моделирования технологического процесса резания рогов, определены конструктивные параметры машины для резки рогов, выполнены экспериментальные исследования по оптимизации технологических параметров при резании рогов оленей северных.
Ключевые слова
Гидродинамические параметры в коническом уплотняющем прецизионном сопряжении исследованы с учетом характеристик шероховатости элементов контактного сопряжения. Моделирование гидродинамических процессов в топливных каналах распылителя выполнено с учетом специфических условий работы при высоких (до 300 МПа) давлениях впрыска топлива, которые являются характерными для распылителей форсунок. Гидродинамические модели созданы базируясь на результатах анализа условий механического нагружения в области контакта уплотняющего прецизионного сопряжения. Основной особенностью гидродинамической модели является учет параметров шероховатости, которые получены моделированием поверхностной топографии иглы и корпуса. Для получения корректной гидродинамической модели толщина топливного слоя выбрана в соответствии с высотами микронеровностей исследуемых поверхностей. Поточные CFD-модели представлены как элементарные микро-сегменты, которые сформированы поверхностями иглы и корпуса в начале процесса впрыска. Модели созданы с использованием соответствующего математического и инженерного программного обеспечения с пошаговым созданием твердотельных, сеточных и поточных моделей. При этом использованы свойства дизельного топлива, как базовые свойства рабочей жидкости. В ходе вычислений применено изменение толщины моделей для оценки влияния параметров шероховатости на распределение гидродинамических давлений и скоростей потока.
Ключевые слова
В статье описан процесс создания пространственной модели лопатки осевого вентилятора для разработки рабочей конструкторской документации. В качестве метода выполнения работ использовалась технология наземного лазерного сканирования (НЛС). В процессе создания пространственной модели была разработана методика лазерного сканирования для малогабаритного объекта, обеспечивающая высокую точность получения параметров модели. Сделан вывод о том, что для случая сканирования малогабаритного объекта наиболее приемлемым следует считать приведение результатов сканирования в единую систему координат по узловым точкам. В этом случае сканы (первичные данные сканирования) будут объединены в локальной системе координат прибора. При этом на точность объединения будут влиять только ошибки сканирования марок на каждой станции. Также положительным моментом использования такого варианта привязки следует считать то, что места расположения марок и самого прибора могут быть выбраны достаточно произвольно. В результате обработки данных была получена трехмерная цифровая модель лопатки в виде облака точек лазерных отражений (ТЛО), а также облако ТЛО для ее хвостовой части. Также была выполнена оценка точности построения цифровой модели лопатки. Тем самым продемонстрирована возможность использования технологии НЛС при разработке конструкторской документации на изготовление рабочих чертежей малогабаритных деталей сложной формы.
Ключевые слова
Способ неразрушающего определения температурных характеристик структурных переходов в политетрафторэтилене (ПТФЭ) основан на модели нестационарного теплопереноса от плоского ограниченного источника тепла постоянной мощности в виде круга. При температуре 30 ° С в ПТФЭ наблюдаются эндотермические эффекты, сопровождающие внутрикристаллические переходы в твердой фазе. При регистрации термограммы в ходе проведения эксперимента возникают наводки, и наблюдается некоторая нестабильность мощности на нагревателе. Поэтому задачу определения структурных переходов в полимерах на термограмме можно решать путем выделения относительной энергии сигнала от помех. Выделение полезного сигнала из шумов является одной из актуальных задач обработки сигналов. В этой работе предлагается новый метод выделения одномерного сигнала из шума с использованием одномерного фильтра. Предлагаемый метод весьма эффективен и имеет простую реализацию в практической деятельности. Метод выделения использует только одномерный сигнал и не использует информацию о длительности сигнала и его амплитуду. Метод основан на процессе фильтрации описываемым уравнением типа автокорреляции, а также применением пороговых значений. Приведены результаты выделения одномерного сигнала на термограмме в виде структурного перехода для ПТФЭ путем дискретной фильтрации.
Ключевые слова
Была исследована генерация водорода из водно-щелочных растворов боргидрида натрия в проточном реакторе, в котором перемешивание гранулированных катализаторов (12%Co/Сибунит-6, 12%Co/ФАС, 12%Co/ФАС-М, 12%Co/МеКС) осуществляется выделяющимися пузырьками газа. Было показано, что при такой организации процесса полное превращение гидрида достигается даже при четырехкратном снижении количества катализатора по сравнению с плотноупакованным каталитическим слоем. По-видимому, при неполном заполнении реактора реализуется режим идеального перемешивания, снимающий внешнедиффузионные ограничения. Было отмечено, что для растворов с концентрацией боргидрида натрия меньше 1,32 М отсутствует влияние диффузии реагентов в порах гранулированных катализаторов на скорость газогенерации. Однако с ростом концентрации боргидрида натрия усиливается внутридиффузионное торможение генерации водорода. При этом скорость диффузии компонентов реакционной смеси зависит от пористой структуры. Кроме того, микропоры углеродного носителя являются местом локализации каталитически активных кобальтовых частиц, что делает их недоступными для реагентов. В результате выполненных исследований было продемонстрировано, что в проточном реакторе перемешивание гранулированных катализаторов выделяющимися пузырьками водорода устраняет внешнедиффузионные ограничения и скорость генерации водорода из водно-щелочных растворов боргидрида натрия определяется доступностью активного компонента, а также скоростью диффузии реагентов в порах гранулированных кобальтовых катализаторов при подаче высококонцентрированных растворов в реактор.
Ключевые слова
Краун эфиры - циклические соединения, содержащие в своем цикле гетероатомы, которые соединены между собой метиленовыми мостиками. Характерным свойством данных соединений является образование комплексов за счет неподеленных электронных пар гетероатомов. 1,2,4,5,8,9,11,12-октоазациклотетрадека-5,7,12,14-тетраен-3,10-дион обладает свойствами краун-эфиров, что делает его перспективным «контейнером» для доставки лекарственных препаратов. Ранее нами была разработана методика получения N-нитросемикарбазонов. Целью данной работы являлся синтез производных 1,2,4,5,8,9,11,1-октоазациклотетрадеканов из N-нитросемикарбазонов для дальнейшего получения комплексов с лекарственными препаратами, а также новых высокоэнергетических и биологически активных соединений. 1,2,4,5,8,9,11,12-октоазациклотетрадека-5,7,12,14-тетраен-3,10-дион возможно получить двумя методами: конденсацией дикалиевой соли бис-(4-нитросемикарбазон)глиоксаля с бис-(гидразон)глиоксалем, а так же гидролизом дикалиевой соли бис-(4-нитросемикарбазон)глиоксаля в воде. Оптимальная температура получения 1,2,4,5,8,9,11,12-октоазациклотетрадека-5,7,12,14-тетраен-3,10-диона 85-90 °С. 6,7-диметил-1,2,4,5,8,9,11,12-октоазациклотетрадека-5,7,12,14-тетраен-3,10-дион также получен двумя методами, конденсацией дикалиевой соли бис-(4-нитросемикарбазон)глиоксаля с бис-(гидразон)диацетилом и конденсацией дикалиевой соли бис-(4-нитросемикарбазон)диацетила с бис-(гидразон)глиоксалем. Оптимальный температурный режим проведения синтеза 70°С и 50°С соответственно. Анализ соединений проводили с помощью Фурье-спектрометра «ФТ-801».
Ключевые слова
В работе рассмотрена возможность очистки воды от нефтепродуктов с использованием сырья, получаемого из отходов растениеводства в зонах субтропического и тропического климата. Для очистки наиболее трудноудаляемой растворенной нефти использован процесс сорбции. В качестве сорбентов выбраны отходы растительного происхождения, характерные для Нигерии: кожура апельсина, банана и ананаса, а также скорлупа кокосового ореха. Проведена химическая модификация выбранных материалов растворами гидроксида натрия и соляной кислоты. Изучена их статическая сорбционная емкость по отношению к фракции растворенных нефтепродуктов. Как показали результаты экспериментальных данных, для эффективной очистки воды от растворенных нефтепродуктов можно использовать кожуру банана, апельсина и скорлупу кокоса без предварительной модификации. Изотермы сорбции характеризуют большую силу взаимодействия между молекулами растворенных нефтепродуктов и поверхность сорбента, чем между этими же молекулами и растворителем. Изучен функциональный состав сорбентов методом ИК-спектрометрии, показавший в основном схожий функциональный состав материалов, который позволяет предположить склонность к адсорбции полярных фракций нефтепродуктов.
Ключевые слова
Приведено описание экспериментальной установки и измерительного оборудования. Представлены результаты экспериментальных лабораторных исследований процесса влагопереноса в фасадной теплоизоляционной панели с вентилируемыми каналами при различных тепло-влажностных условиях. Выполненные экспериментальные исследования процесса влагопереноса через теплоизоляционную панель с вентилируемыми каналами показали, что при открытых каналах за счет перепада парциальных давлений водяного пара внутреннего воздуха и воздуха в каналах возникало течение, которое приводило к снижению влажности теплоизоляционного материала панели. В результате выполненных экспериментов получены распределения относительной влажности воздуха внутри панели и в вентилируемых каналах при изменении скорости воздуха в них от 0 до 0,4 м/с. Показано, что увеличение скорости вентилирования приводило к снижению средней влажности воздуха в вентилируемых каналах и росту интенсивности влагоудаления из теплоизоляционного слоя панели при неизменной влажности внутреннего и наружного воздуха. При скоростях воздуха более 0.1 м/c, которые соответствуют реальным скоростям воздуха в вентилируемых каналах фасадной системы, наблюдалась значительная интенсификация удаления влаги из панели за счет снижения средней влажности воздуха в вентиляционных каналах.
Ключевые слова
В статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований, направленных на выявление оптимальных условий ультразвукового воздействия (геометрии технологического объёма) для кавитационной обработки высоковязких и неньютоновских жидкостей, получающих все более широкое распространение в промышленности. Разработанная модель формирования кавитационной области позволила выявить распределения кавитационных зон различного типа (зона отсутствия кавитации, зона зарождающейся кавитации, зона развитой кавитации, зона вырождающейся кавитации, зона вырожденной кавитации) в различных по размерам и форме технологических объёмах. Модель учитывает зависимость вязкости жидкости от скорости сдвига и взаимодействие кавитационных пузырьков между собой. Проведённые экспериментальные исследования позволили подтвердить адекватность предложенной модели и возможность увеличения объёма зоны развитой кавитации путём оптимизации условий ультразвукового воздействия. Установлены оптимальные расстояния между границей технологического объема и излучателем, обеспечивающие увеличение объёма зоны развитой кавитации более чем на 50%. Показано, что данные расстояния находятся в диапазоне от 50 до 125 см, и уменьшаются при увеличении вязкости жидкости. Выявленные условия ультразвукового воздействия послужили основой для разработки технологических камер, обеспечивающих повышение эффективности ультразвуковой обработки.
Ключевые слова
Современное машиностроение требует применения металлических материалов, объединяющих в себе свойства различных металлов. Одним из таких материалов являются биметаллы - вид металлических слоистых композиционных материалов, состоящих из двух и более слоёв металлов, соединённых между собой прочной неразъёмной металлической связью. Маркетинговые исследования показали наличие большого спроса на международном рынке на биметалл сталь-титан, объединяющий в себе высокую коррозионную стойкость титана с высокими прочностными и технологическими свойствами сталей. Эти свойства делают его востребованным в химическом и энергетическом машиностроении. Сдерживающим фактором производства биметалла сталь-титан являются трудности, возникающие при его изготовлении, связанные со сложностью получения качественного неразъёмное соединение между титаном и сталью. Целью проведённого исследования является анализ существующих способов производства биметалла сталь-титан.
Ключевые слова
Актуальность работы заключается в поиске оптимальных рецептурно-технологических параметров для повышения теплостойкости изделий на основе армированных пластиков. Обоснован выбор связующего для повышения теплостойкости композитов. Предварительно показано повышение теплостойкости на образцах отвержденного связующего и на лабораторных образцах базальто- и стеклопластиков. Целью работы является изготовление образцов композитов с повышенной теплостойкостью на выбранном связующем в опытно-промышленных условиях. Проведена намотка трех партий стеклопластиковых стержней в опытно-промышленных условиях. Выполнены термомеханические исследования образцов стержней опытных партий в сравнении с контрольными образцами, изготовленными по утвержденной рецептуре и технологии. Определение температуры стеклования образцов проводили методами термомеханического анализа (ТМА), дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и авторским методом продольного изгиба. Сравнительные испытания одинаковых образцов тремя разными методами показали близкие результаты определения температуры стеклования. Теплостойкость стержней от всех трех опытных партий стабильно превышает теплостойкость контрольных образцов, изготовленных по базовой технологии, на 10-15 ºС. Подтверждены результаты, полученные ранее авторами в лабораторных условиях. Показана возможность и даны рекомендации по изготовлению стеклопластиковых изделий, удовлетворяющих требованиям технических условий и регламента, с повышенной теплостойкостью
Ключевые слова
Интенсификация химико-технологических процессов для систем «газ-жидкость» и «жидкость-жидкость» может достигаться путем контактирования фаз в пленочном режиме. Организовать такой режим возможно с помощью центробежных массообменных аппаратов с восходящим потоком пленки. Для исследования закономерностей и характеристик течения пленки вязкой ньютоновской жидкости по внутренней поверхности вращающегося ротора центробежного массообменного аппарата реализована физико-математическая модель, отражающая основные параметры ее течения. При выполнении численного моделирования рассматривалось стационарное течение пленки при допущении, что вязкие силы преобладают над инерционными. В качестве второго допущения в рассмотренном случае считалось, что влияние сил тяжести незначительно. На основе данных математического моделирования установлено, что с увеличением расхода жидкости и уменьшением угловой скорости вращения ротора растет толщина генерируемой пленки жидкости. Определены поля скоростей в пленке жидкости при изменении внешних воздействий. Найдено распределение давления по толщине и протяженности пленки
Ключевые слова
В работе предложена технология приготовления углеродных материалов с заданными текстурными характеристиками (удельная поверхность, объем пор), в основе которой лежит метод отложения углерода, образующегося при разложении метана, на углеродном носителе при температуре 900 °С. Полученный углеродный носитель с удельной поверхностью 620 м2/г, а также исходный образец углеродной сажи Ketjen DJ 600 с удельной поверхностью 1420 м2/г были исследованы в качестве носителей для 40 масс. % Pt/C катализаторов. Исследована устойчивость полученных материалов к электроокислению в щелочной среде в диапазоне потенциалов 1 - 1,5 В отн. ОВЭ при скорости развертки потенциала 0,1 В/с. Методом ПЭМ обнаружено образование червеобразных наноструктур платины на поверхности как исходного, так и зауглероженного углеродных носителей, что, по-видимому, является основной причиной снижения активной поверхности Pt/C катализатора в ходе электроокисления. Показано, что модификация углеродного носителя повышает стабильность Pt/C катализатора к электрохимическому окислению в щелочной среде.
Ключевые слова
Исследовано влияние размола полиметаллической руды бастнезита на физико-механические и функциональные свойства пористых проницаемых СВС-материалов. Показано влияние концентрации размола руды бастнезита в шихте на структуру пористого материала, в частности, на величину пор, извилистость, удельную поверхность, механическую прочность. На основе рентгенофазного анализа полученных материалов установлено содержание элементов и соединений в структуре каркаса материала, который показывает, что костяк каркаса составляет восстановленное железо и керамика на основе оксида алюминия, а атомы церия, входящие как атомы замещения, являются эффективными катализаторами при взаимодействии их с отработавшими газами дизелей. В результате проведения экспериментальных исследований получены данные по очистке отработавших газов от CXHY (углеводороды), CO (оксид углерода), NOX (оксиды азота), ТЧ (твёрдые частицы). Дана аналитическая зависимость качества очистки газов в СВС-каталитических материалах от содержания бастнезита в шихте.
Ключевые слова
В работе получены и исследованы композиционные материалы состава: гидроксиапатит кальция - никелид титана, полученные методом механоактивации. В таких композитах одна составляющая (никелид титана) обладает сверхэластичностью и памятью формы, а другая - сохраняет свойства биокерамики. Высокая пористость имплантов никелида титана (80-90%) способствует хорошему врастанию твердых и мягких тканей организма. В то же время, введение в композит никелида титана позволяет получить класс материалов, обладающих высокими механическими характеристиками. Количественное содержание исходных компонентов ГА+ TiNi (в соотношении 50ГА%+50NiTi%(масс, %) и 70ГА%+30NiTi% (масс,%) в механокомпозите было выбрано исходя из предварительных исследований. Время механоактивации составило 3, 7, 15 и 30 мин. В результате проведенных исследований полученных механокомпозитов было выявлено наиболее рациональное временем механоактивации смесей: 50ГА+50TiNi(масс.,%) и 70ГА+30TiNi (масс.,%) перед детонационно-газовым напылением, оно составило - 15 минут. При 15 мин механоактивации частицы механокомпозита ГА и TiNi конгломерируются в укрупненные образования. Основная доля частиц попадает в диапазон 50-150 мкм, средний размер частицы механокомпозита - 120,6 мкм.
Ключевые слова
Рассматривается использование и развитие центробежного литья, как особой разновидности специальных способов получения заготовок, отличительной особенностью которой является возможность формирования служебных свойств отливки в условиях действия центробежного и гравитационного полей. Приведена наиболее полная классификация центробежного способа литья, анализ которой показал широту использования такой технологии и позволил сформировать возможные направления ее развития. Одним из направлений развития способа является технология сложного вращения литейной формы, при которой форма или вращается одновременно вокруг ортогональных осей или движется по заданной траектории. Показана возможность формирования отливок с внутренней поверхностью эллипсоидной конфигурации, которая с достаточно высокой точностью описывается предложенной формулой. Такие внутренние поверхности, в зависимости от поставленной задачи, принимают свою конфигурацию от вытянутого эллипсоида до сфероида и сохраняют ее при изменении интенсивности силового центробежного поля. В работе приведены кинематические схемы и фотографии лабораторных установок, обеспечивающих функционирование рассматриваемых технологических процессов. По результатам проведенного экспериментального исследования предложено некоторое расширение границ области рационального использования технологии центробежного способа литья.
Ключевые слова
В работе на основе метода яркостной пирометрии для диагностики температурных характеристик и измерения температуры пламени представлены достоверные данные о распределении температуры нагрева сверхзвуковой газовой струи. Полученные результаты позволяют эффективно управлять процессами аддитивных технологий СГП-наплавки при решении конкретных технологических задач по нанесению многофункциональных защитных покрытий. Коллективом авторов разработано устройство по реализации сверхзвукового истечения газового потока с соплами с различными числами Маха (патент РФ на полезную модель N 60410 “Устройство для сверхзвуковой газопорошковой наплавки”). В процессе исследования параметров нанесения защитных покрытий определены форма, размер и температура сверхзвуковой газопорошковой струи, установлены основные закономерности истечения газопорошкового потока, температурные и скоростные характеристики наплавляемых частиц порошкового сплава. При проведении исследований произведено условное разделение диапазона сверхзвукового горения на режимы низкой, средней, и высокой интенсивности. Коэффициент β варьировался от 1,5 до 2 (1,5; 1,75; 2) для каждого режима. Для каждого значения коэффициента β произведены измерения температуры нагрева вольфрамового зонда на расстоянии 3 - 50 мм от края сопла. Определены основные закономерности изменения температуры нагрева излучающего зонда сверхзвуковой газовой струей.
Ключевые слова
В работе проведен анализ программных решений, применимых при моделировании быстропротекающих физических процессов аддитивных технологий наплавки. Задача моделирования таких процессов для прогнозирования свойств создаваемых покрытий является одной из самых трудоемких с точки зрения применяемых информационных средств. Большие объемы данных, высокая скорость изменения значения показателей и высокие требования к достоверности результатов накладывают жесткие требования к применяемым программным средствам. Рассматриваются не только средства моделирования, но и программы, облегчающие построение моделей (включая ввод больших массивов данных), а также средства визуализации как самого процесса, так и полученных результатов. Проанализированы отличительные особенности, математическая основа, плюсы и минусы различных программных продуктов (Dytran, FlowVision, SYSWELD, ANSYS, Marc). Выявлено, что на сегодняшний момент не существует готового специализированного программного продукта, способного моделировать данный процесс в совокупности. Применение универсальных решений требует большого количества времени на формирование модели и может не принести достоверных результатов. Сделаны выводы о потенциале и практической применимости рассмотренных программных средств для построения математической модели аддитивной технологии сверхзвуковой газопорошковой наплавки.
Ключевые слова
В статье рассмотрен один из перспективных методов поверхностного упрочнения поршневых алюминиевых сплавов - микродуговое оксидирование. Предложены и рассмотрены теоретические и практические схемы формирования оксидных слоев поверхностного покрытия в водных электролитах. Показан механизм образования границы раздела основного металла, барьерного и наружного слоев оксидных пленок. Рассмотрено формирование слоев с большой пористостью и методы воздействия не нее. Приведена кинетическая зависимость формирования анодного потенциала от времени при микродуговом оксидировании поршневого алюминиевого сплава с использованием гальваностатического режима. Также описана экспоненциальная зависимость плотности тока от напряженности электрического поля в поверхностной пленке основного металла. Обоснована роль микроразрядов в формировании оксидных слоев на обрабатываемой поверхности. Предложены и описаны условия формирования оксидных пленок на поверхности поршня на основе физико-геометрической модели Келлера и выявлены их характерные особенности. На основе анализа кинетики роста отдельных индивидуальных ячеек и морфологии пленочных покрытий предложена качественная модель образования и развития процессов роста и растворения оксидных пленок. Рассмотрены и проанализированы основные этапы и стадии изменения ее толщины с течением времени.
Ключевые слова
В работе описан опыт применения "обратной схемы" плакирования взрывом внутренней поверхности труб с использованием опорных элементов. Данные элементы применялись с целью уменьшения поперечной деформации трубной заготовки в процессе сварки взрывом. В качестве опор в ходе проведения экспериментальной части работы использовались стальной стержень и твердо-жидкая среда (металлическая дробь+вода), которые позволили получить биметаллические трубы «37Г2Ф+08Х18Н10Т» длиной 1 метр с минимальным значением сужения наружной трубы и овальности. Каких-либо поверхностных дефектов после сварки взрывом на трубах обнаружено не было. Плакирующий слой после взрывного воздействия благодаря использованию опорного элемента не подвергся разрушению. При визуальном осмотре в макроструктуре поперечных темплетов трещин и расслоений выявлено не было. Сплошность сцепления слоев в биметаллических трубах подтверждена ультразвуковым контролем и металлографическими исследованиями. Прочность сцепления слоев подтверждена испытаниями на загиб 160° и 90° без расслоения на границе соединения. Результаты испытаний основного слоя из стали 37Г2Ф показали, что его механические свойства после сварки взрывом завышены, а, следовательно, для дальнейшего технологического передела (горячей или холодной прокатки) необходима термическая обработка для снятия остаточных напряжений и повышения пластичности.
Ключевые слова
Показана необходимость использования каналов литниковой системы при получении сложнопрофильных отливок в условиях вращения формы вокруг горизонтальной оси. Рассматривается наиболее простая конструкция вращающейся литниковой системы, состоящая из двух каналов: центрального металлоприёмника и питателя. Отмечается, что эффективность работы такой литниковой системы возможна при выполнении ряда условий, основными из которых являются обеспечение непрерывного поступления расплава в рабочую полость формы и организация соответствия между конструктивными особеностями каналов литниковой системы и характером движения жидкого металла по этим каналам. Приведены необходимые для расчета литниковой системы исходные параметры процесса заполнения формы. Показана достаточно сложная взаимозависимость между технологическими параметрами и последовательность их расчета, отправной точкой которого является оптимальное время заполнения рабочей полости формы. Отмечается возможность проведения необходимых проверок и корректировок геометрических параметров каналов литниковой системы и других технологических параметров. Учитывая трудоёмкость процедуры расчёта и итерационный характер определения ряда параметров литниковой системы алгоритм, реализующий данную методику, было решено реализовать на ПК с помощью VBA MS Excel.
Ключевые слова
Приведено описание экспериментальной установки и методика проведения опытов по оценке гидродинамических характеристик пульсирующего слоя некоторых гранулированных материалов. Исследовано влияние режимов импульсного псевдоожижения слоёв технического силикагеля, полиэтилена низкого давления и полистирола на их основные гидродинамические характеристики (расширение и гидравлическое сопротивление слоя). Установлено, что максимальные значения расширения слоя соответствуют диапазону частот пульсации 0,5-1,0 Гц, после чего происходит его значительное снижение. При частотах более 5,0 Гц расширение слоя стабилизировалось на достигнутом уровне. Увеличение пульсационной скорости воздуха приводило к росту расширения слоя. Начальная высота слоя не оказывала заметного влияния на его расширение. Получена эмпирическая зависимость для расчёта расширения слоя, описывающая экспериментальные данные с погрешностью ±25%. Выяснено, что при увеличении пульсационной скорости воздуха имеет место возрастание гидравлического сопротивления слоя. При этом, в области частот пульсации 0,5-1,0 Гц при увеличении скорости от 0,8 до 1,2 м/с сопротивление слоя увеличивается, в среднем, на 40-50%. В диапазоне частот от 2,0 до 5,0 Гц рост сопротивления не превышает 10%. С увеличением первоначальной высоты слоя его сопротивление также возрастает. Получена эмпирическая зависимость для расчёта гидравлического сопротивления слоя, описывающая экспериментальные данные с погрешностью ±22%.