Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина
Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина (кафедра математического моделирования и информационных технологий, Профессор)
сотрудник с 01.01.2005 по 01.01.2025
Тамбов, Тамбовская область, Россия
аспирант с 01.01.2022 по 01.01.2025
Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина
Тамбов, Тамбовская область, Россия
аспирант
Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина (Кафедра математического моделирования и информационных технологий, аспирант)
аспирант с 01.01.2023 по 01.01.2025
Тамбов, Тамбовская область, Россия
ВАК 4.1.1 Общее земледелие и растениеводство
ВАК 4.1.2 Селекция, семеноводство и биотехнология растений
ВАК 4.1.3 Агрохимия, агропочвоведение
ВАК 4.1.4 Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры
ВАК 4.1.5 Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика
ВАК 4.2.1 Патология животных, морфология, физиология, фармакология и токсикология
ВАК 4.2.2 Санитария, гигиена, экология, ветеринарно-санитарная экспертиза и биобезопасность
ВАК 4.2.3 Инфекционные болезни и иммунология животных
ВАК 4.2.4 Частная зоотехния, кормление, технологии приготовления кормов и производства продукции животноводства
ВАК 4.2.5 Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных
ВАК 4.3.5 Биотехнология продуктов питания и биологически активных веществ
УДК 66.081.6 Мембранные процессы
ГРНТИ 65.13 Процессы и аппараты пищевых производств
Цель исследования – разработка комплексного подхода проектирования и расчета электробаромембранных аппаратов для разделения технологических растворов пищевых производств. Объект исследования – комплексный подход проектирования и расчета электробаромембранных аппаратов для разделения технологических растворов пищевых производств. Метод исследования – аналитическое описание и оценка конструктивных параметров исследуемой системы: общая поверхность (площадь) мембран, объем конструкционного материала, масса. В качестве экономического параметра изучаемого комплексного подхода выступает стоимость составляющих элементов конструкции аппарата. Для эффективного внедрения процессов электробаромембранного разделения жидких технологических растворов пищевых производств необходима разработка универсальных конструкций аппаратов, которая базируется на следующих основных этапах: проектирование устройства многокамерного аппарата; описание его принципа действия с подтверждением технических результатов; изучение условий промышленной применимости с оценкой конструктивных и экономического параметров (площади поверхности мембран, объема конструкционного материала, веса (массы материалов), стоимости; оценка конструктивных и экономического параметров при программной реализации на ЭВМ (на языке программирования Delphi/Object Pascal) для автоматизации процесса расчета элементов конструкции. Получены аналитические выражения для расчета площади поверхности мембран, объема конструкционного материала, веса (массы материалов) на примере расчета электробаромембранных и баромембранных аппаратов плоскокамерного типа. На основе предложенного комплексного подхода и проведенного расчета эффективной площади поверхности, объема и массы элементов аппарата доказано, что наибольшую стоимость для изготовления имеет БМАПТ (13 479 руб.), выполненный из материала (марка стали – 12Х18Н10Т), далее следует ЭБМАПТ (3 925 руб.), выполненный из материала ПА-6 (капролон). Перспективными вариантами на основе стоимостного анализа конструкций аппаратов подобного типа являются устройства двух типов, так как они позволяют работать с различными пищевыми средами.
процессы и аппараты, пищевые производства, разделение и концентрирование растворов, комплексный подход, электробаромембранное разделение
1. Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1985. 503 с.
2. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 2000. 551 с.
3. Ковалева О.А., Ковалев С.В. Разделение послеспиртовой мелассной барды на пористых мембранах УФМ-50®, УПМ-50М®, ОПМН-П® и ОФАМ-К® // Мембраны и мембранные технологии. 2017. Т. 7, № 3. С. 213–224. DOI:https://doi.org/10.1134/S221811721703004X.
4. Свириденко Ю.Я., Мягконосов Д.С., Абрамов Д.В., и др. Разработка технологии производства гидролизатов сывороточных белков молока с использованием мембранной техники. Ч. 2. Оптимизация технологических режимов производства гидролизатов сывороточных белков молока в ферментативном мембранном реакторе // Пищевая промышленность. 2017. № 8. С. 40–43.
5. Храмцов А.Г. Технологический прорыв аграрно-пищевых инноваций молочного дела на примере универсального сельхозсырья. Диафильтрация // Аграрно-пищевые инновации. 2022. Т. 2, № 18. С. 9–25. DOI:https://doi.org/10.31208/2618-7353-2022-18-9-25.
6. Храмцов А.Г., Борисенко А.А., Евдокимов И.А., и др. Эволюция переработки молочной сыворотки: прошлое, настоящее, будущее (часть 1) // Современная наука и инновации. 2021. № 2(34). С. 129-139. DOI:https://doi.org/10.37493/2307-910X.2021.2.12.
7. Гавриш А.В., Анисимов Г.С., Кравцов В.А., и др. Обратноосмотическая очистка пермеатов, полученных при нанофильтрации молочного сырья // Молочная промышленность. 2023. № 5. С. 16–18. DOI:https://doi.org/10.21603/1019-8946-2023-5-2.
8. Яковлева М.Р., Никулина О.К., Колоскова О.В., и др. Сравнительная оценка процессов электродиализа и электродеионизации // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2023. Т. 16, № 4. С. 61–68.
9. Никулина О.К., Колоскова О.В., Яковлева М.Р., и др. Повышение степени очистки диффузионного сока методом электрохимической деминерализации // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2022. Т. 15, № 3 (57). С. 69–78. DOI:https://doi.org/10.47612/2073-4794-2022-15-3(57)-69-78.
10. Elmidaoui A., Chay L., Tahaikt M., et al. Demineralisation for beet sugar solutions using an electrodialysis pilot plant to reduce melassigenic ions // Desalination. 2006. Vol. 189, is. 1–3. P. 209–214. DOI:https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.06.026.
11. Luo J., Hang X., Zhai W., et al. Refining sugarcane juice by an integrated membrane process: filtration behavior of polymeric membrane at high temperature // Journal of Membrane Science. 2016. Vol. 509. P. 105–115. DOI:https://doi.org/10.1016/j.memsci.2016.02.053.
12. Qabli H., Rafik M., Tahri M., et al. Optimization of melassigenic ions removal operation from beet sugar syrups and mother liquorby electrodialysis // Chemica. 2016. Vol. 8. P. 95–103.
13. Володин Д.Н., Топалов В.К., Иванченко Е.Ю., и др. Особенности использования полимерных мембран в процессе мембранного фракционирования молочного сырья // Переработка молока. 2024. Т. 2, № 292. С. 6–8.
14. Володин Д.Н., Топалов В.К., Куликова И.К., и др. Мембранное фракционирование обезжиренного молока: влияние казеина на формирование функциональных свойств белковых концентратов // Молочная промышленность. 2024. № 6. С. 48–53.
15. Butylskii D.Yu., Troitskiy V.A., Chuprynina D.A., et al. Selective recovery of lithium ion from its mixed solution with potassium and sodium by electrobaromembrane method // Separation and Purification Technology. 2024. Vol. 343. P. 126675. DOI:https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.126675.
16. Бутыльский Д.Ю., Троицкий В.А., Смирнова Н.В., и др. Селективное извлечение катионов лития из смеси хлоридов щелочных металлов с использованием электробаромембранного процесса // Мембраны и мембранные технологии. 2024. Т. 14, № 3. С. 190–199. DOIhttps://doi.org/10.31857/S22181172240 30022.
17. Бутыльский Д.Ю., Мареев С.А., Рыжков И.И., и др. Оценка влияния электроосмоса на эффективность электробаромембранного разделения с использованием трековых мембран // Мембраны и мембранные технологии. 2023. Т. 13, № 5. С. 423–432. DOIhttps://doi.org/10.31857/S2218117223050024.
18. Butylskii D.Yu., Troitskiy V.A., Chuprynina D.A., et al. Selective Separation of Singly Charged Chloride and Dihydrogen Phosphate Anions by Electrobaromembrane Method with Nanoporous Membranes // Membranes. 2023. Vol. 13, is. 5. P. 455. DOI:https://doi.org/10.3390/membranes13050455.
19. Butylskii D.Yu., Troitskiy V.A., Chuprynina D.A., et al. Application of Hybrid Electrobaromembrane Process for Selective Recovery of Lithium from Cobalt- and Nickel-Containing Leaching Solutions // Membranes. 2023. Vol. 13, is. 5. P. 509. DOI:https://doi.org/10.3390/membranes13050509.
20. Головашин В.Л., Лазарев С.И., Лавренченко А.А. Исследование кинетических коэффициентов электроультрафильтрационного разделения промышленных растворов биохимических производств // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2014. Т. 20, № 1. С. 86–94.
21. Лазарев С.И., Родионов Д.А., Богомолов В.Ю., и др. Частичная деминерализация подсырной сыворотки методом ультрафильтрации с импульсным подводом тока // Сыроделие и маслоделие. 2019. № 4. С. 47–49.
22. Ковалев С.В., Ковалева О.А., Седоплатов И.С. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ на изобретение № 2820720 C1. 2024. Бюл. 25. 20 с. Доступно по: https://fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2820720&TypeFile=html. Ссылка активна на 08.04.2025.
23. Капролон, свойства и характеристики: сайт фирмы ЦИН Резинотехнические изделия. Доступно по: https://cin.ru/opisanie/kaprolon-svoystva-i-kharakteristiki. Ссылка активна на 08.04.2025.
24. Сталь марки 12Х18Н10Т: сайт центрального металлического портала. Доступно по: https://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stk/12X18H10T. Ссылка активна на 08.04.2025.
25. Федотов Н.А., Ковалев С.В., Седоплатов И.С., и др. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024688015 Российская Федерация. Программа для расчета параметров электробаромембранного аппарата плоскокамерного типа: № 2024687830: опубл. 25.11.2024.
