Registration Number
0825U001775, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
24-07-2025
popup.evolution
o
Title
Development of electrodynamic apparatus for dehydration of non-Newtonian liquids
Author
Oleksandr Kravchenko,
popup.head Sergey Terziev
popup.opponent Volodymyr M. Atamanyuk
popup.opponent Igor Palamarchuk
popup.review Oleg Burdo
popup.review Illia Syrotiuk
popup.rada
Odessa National Technological University
Description
Проблематика продовольчої безпеки є чи не найголовнішою серед усіх завдань та перешкод, що виникають перед кожною країною та людством в цілому. Нестача або повна відсутність їжі повністю нівелює будь-які проблеми в інших сферах діяльності людини і спонукає її до вирішення саме цього першочергового завдання. Проте правильним буде вирішувати усі питання в комплексі, оскільки вони мають прямі зв’язки між собою, через які впливають одне на одного. В глобальному масштабі до таких проблем відносяться світові кризи у сфері екології, енергетики, економіки тощо. Загалом, вони є умовними і залежать від діяльності суспільства. Але є і безумовні проблеми, які базуються на фізичних законах і полягають у специфіці методів обробки харчової сировини та її властивостей. До них можна сміливо віднести проблематику зневоднення харчових неньютонівських рідин. Такими рідинами є фруктові та овочеві пюре, томатна паста тощо. При цьому, такі об’єкти також можуть бути отримані з відходів харчових виробництв, які створюють серйозну загрозу екології.
Традиційні методи утилізації харчових відходів полягають в їх похованні на полігонах, спалюванні, біопереробці або використанні в якості корму для тварин. Здебільшого, такі маніпуляції призводять до погіршення екологічної ситуації та втрати цінного харчового потенціалу вторинної сировини. Відповідно до цього, в роботі пропонується використовувати дану сировину для виробництва нової харчової продукції, що дозволить впровадити концепцію безвідходних виробництв, яка в свою чергу матиме суттєвий позитивний вплив на забезпечення продовольчої безпеки та подолання вищезазначених криз в комплексі.
При організації процесів дегідратації неньютонівських рідин на харчових виробництвах зазвичай використовують сушарки конвективного або кондуктивного типів. Це пояснюється простотою конструкцій та організації процесів, однак ресурсо- та енергоефективність таких методів вкрай низька.
Зроблено припущення, що організація безпосередньої доставки енергії до продукту або навіть до вологи без використання проміжного теплоносія, шляхом взаємодії електромагнітного випромінювання інфрачервоного діапазону, дозволить суттєво скоротити енерговитрати та тривалість процесу дегідратації не завдаючи шкоди структурі та якості сировини.
На другому етапі була сформульована науково–технічна гіпотеза. Проведено аналітичне моделювання процесів зневоднення в умовах електромагнітного поля ІЧ діапазону. В результаті були сформовані завдання експериментального моделювання, основні з яких полягали у виготовленні інноваційних апаратів для дегідратації неньютонівських рідин періодичної та безперервної дії, проведенні комплексних експериментальних досліджень впливу ключових параметрів на кінетику та енергетику процесів зневоднення та обробці бази даних у вигляді моделей. При проведенні експериментальних досліджень було організовано автоматизований збір та обробку даних.
Третій етап полягає в безпосередньому проведенні експериментальних досліджень та побудові кінетичних залежностей процесів дегідратації в умовах дії електромагнітного поля в нерухомому шарі. Отримані результати дають право стверджувати, що технології адресної доставки енергії безпосередньо до вологи в сировині призводять до суттєвої інтенсифікації вологовидалення. Постійне значення швидкості сушіння зберігається аж до 15% вологовмісту, що є суттєвою перевагою над традиційними технологіями сушіння. В результаті обробки бази даних була отримана модель з узагальненими змінними, що дають змогу розраховувати камерні електродинамічні апарати для дегідратації неньютонівських рідин з точністю в ±8%.
Результатом четвертого етапу був сконструйований стрічковий електродинамічний апарат для дегідратації неньютонівських рідин. Експериментальні дослідження кінетики процесу зневоднення у рухомому шарі мали досить позитивний характер за рахунок безпосередньої взаємодії інфрачервоного поля з вологою харчової сировини. В результаті обробки бази даних була отримана модель з узагальненими змінними. При перевірці моделі на адекватність та порівнянні отриманих розрахункових та експериментальних даних визначено, що отримана критеріальна модель відповідає експериментальним даним з відмінністю в ±7%.
Для визначення енерго–економічного ефекту від використання інноваційних технологій в процесах зневоднення харчової сировини була запропонована методологія порівняння енергоефективності електротехнологій та теплотехнологій. Завдяки аналізу конверсій енергії було доведено, що залучення електромагнітного опромінення для вирішення проблем дегідратації підвищує енергетичний ККД від 5%.
Конструкція стрічкового електродинамічного апарату для дегідратації неньютонівських рідин успішно пройшла виробничі випробування на ПрАТ «ENNI FOODS». Отримані результати були позитивно оцінені представниками виробництва.
Registration Date
2025-05-19
popup.nrat_date
2025-05-19 / 2026-07-01
