автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Развитие научно-практических основ энерго- и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья

005556447

На правах рукописи

ДРАННИКОВ Алексей Викторович

РАЗВИТИЕ НАУЧНО - ПРАКТИЧЕСКИХ ОСНОВ ЭНЕРГО - И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ Д ЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВЫХ ДОБАВОК ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Специальность:

05.18.12 — Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

4 ДЕК 2014

Воронеж — 2014

005556447

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Научный консультант: заслуженный изобретатель РФ,

доктор технических наук, профессор Шевцов Александр Анатольевич ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Официальные оппоненты: Плаксин Юрпй Михаилович

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры промышленной и коммунальной энергетики НОУ ВПО «Московский институт энергобезопасности и энергосбережения»

Шаззо Аслан Юсуфович

доктор технических наук, профессор, директор института пищевой и перерабатывающей промышленности, заведующий кафедрой технологии зерновых, пищевкусовых и субтропических продуктов ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Панин Иван Григорьевич

доктор технических наук, генеральный директор ООО «Авита», г. Воронеж

Ведущая организация: ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский националь-

ный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики», г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится «23» декабря 2014 года в 13ш часов и конференц-зале на заседании совета по защите диссертации на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.01 три ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, 19, конференц-зал.

Отзывы об автореферате (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат размещен в сети интернет на официальных сайтах: Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации https://vak-2.ed.gov.ru и ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» http://www.vsuet.ru «22» сентября 2014 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «ВГУИТ». Автореферат разослан «18» ноября 2014 года

Ученый секретарь совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, д. т. н., профессор

Г.В. Калашников

Актуальность работы. Одной из главных задач государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 20132020 годы является повышение конкурентоспособности отечественной продукции на основе инновационного развития АПК. Комбикормовой промышленности необходимо увеличить объемы производства комбикормов с целью достижения продовольственной безопасности страны; проведения и реализации научно-технической политики в области здорового и безопасного питания; создания конкурентоспособного производства в условиях рынка; создания инновационных производств с глубокой и комплексной переработкой сырья, экологизации техники и технологии. При получении биологически ценных комбикормов предусматривается применение различных добавок для их обогащения, в том числе минеральных и витаминных.

Прогнозируемое увеличение объемов производства комбикормов приведет к увеличению дефицита энергетических ресурсов, поэтому все более остро ставятся вопросы рационального использования энергии, утилизации и рекуперации теплоты в теплотехнологических процессах получения комбикормов, на осуществление которых расходуется до 55 % энергоресурсов.

Значительный вклад в развитие теории и практики комбикормового производства и совершенствование его технологий внесли: Г.А. Егоров, Н. П. Черняев, В. А. Афанасьев, Л. С. Кожарова, Н. И. Кузнецов, И. Г. Панин, Е. Н. Калошина, А. Д. Пелевин, В. М. Шевандина, О. Е Щербакова, К. ВеЬпке, Н. Меваг, ]. Впвдетапп и др.

Работа выполнялась в рамках федеральных целевых программ Министерства образования и науки РФ «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы», в соответствии с тематическим планом НИР кафедры технологии хранения и переработки зерна ВГУИТ (№ гос. регистрации 01201253866) «Разработка энерго-, ресурсосберегающих и экологических чистых технологий хранения и переработки сельскохозяйственного сырья в конкурентоспособные продукты с программируемыми свойствами и соответствующим аппаратурным оформлением на предприятиях АПК»; ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по направлению «Экологически безопасные ресурсосберегающие производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания» (№ гос. регистрации П 1201).

Цель диссертационной работы - развитие научно-теоретических основ энерго- и ресурсосбережения в технологических процессах кормопроизводства; разработка рекомендаций по проектированию и внедрению высокоэффективного оборудования; реализация программно-логических алгоритмов оптимального управлении технологическими параметрами, направленных на минимизацию удельных теплоэнергетических потерь при ограничениях на показатели качества кормовых средств из растительного сырья.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Обосновать выбор вторичных сырьевых ресурсов свеклосахарной и плодоовощной промышленности и продуктов микробиологического синтеза природного происхождения как объектов кормопроизводства.

2. Разработать научно-теоретические подходы к энергосбережению за счет комбинированного теплоподвода, рекуперации и утилизации вторичных энергоресурсов с применением замкнутых рециркуляционных схем по материальным и энергетическим потокам и предложить новые компоновочные решения технологии комбикормов как системы тепло- массообменных процессов.

3. Сформулировать концептуальные принципы создания высокоэффективных процессов на основе новых данных по теплофизике, гидродинамике, кинетике и физико-математическому моделированию с возможностью оперативного поиска наилучшего компромисса между качеством, количеством и затратами ресурсов всех видов при получении кормопродуктов.

4. Разработать методологию рационального использования энергоресурсов в производстве комбикормов с вводом кормовых добавок из вторичных продуктов свеклосахарного производства и выполнить комплексные экспериментальные и теоретические исследования процесса сушки свекловичного жома перегретым паром атмосферного давления в активных гидродинамических режимах.

5. Предложить эффективный процесс сушки яблочных выжимок перегретым паром при комбинированном энергоподводе с последующим их использованием в качестве носителей витаминных добавок и премиксов.

6. Научно обосновать энергосберегающую схему получения сыпучей формы холинхлорида (витамина В4) на основе сухого свекловичного жома и яблочных выжимок и оборудование для ее реализации.

7. Разработать научно-практические основы процесса массообме-на при культивировании суспензий фотоавтотрофных микроводорослей в фотобиореакторах.

8. Предложить новые конструктивные решения сушильных установок и биореакторов с комбинированным истечением жидкости, повышающих эффективность технологических процессов комбикормового производства.

9. Рассмотреть вопросы стабилизации термовлажностных характеристик процесса хранении кормовых средств и предложить рациональные режимы их хранения.

10. Разработать программно-логические алгоритмы функционирования систем управления технологическими процессами кормопроизводства для обеспечения высокого качества готовой продукции и экономии энергетических и сырьевых ресурсов. Провести производственные испытания технологических режимов рассматриваемых процессов и показать целесообразность их использования в комбикормовой промышленности.

11. Сформулировать принципы и определить условия рационального сопряжения тепловых объектов с различными температурными потенциалами для повышения эффективности утилизации и рекуперации тепла вторичных источников в процессах кормопроизводства.

12. Провести комплексный анализ качества комбикормов и премиксов, содержащих кормовые добавки го растительного сырья.

13. Выполнить технико-экономический и эксергетический анализ и обеспечить коммерциализацию предлагаемых технических решений на предприятиях отрасли.

Научная концепция. Разработка и научное обеспечение подходов и методов ресурсо- и энергосбережения в кормопроизводстве; создание высокоэффективных, экологически безопасных процессов в технологии комбикормов с соответствующим аппаратурным оформлением на основе анализа основных гидродинамических, кинетических, тепло-массообменных закономерностей и математического моделирования; разработка способов управления технологическими параметрами, обеспечивающих экономию материальных и энергетических ресурсов, высокое качество получаемых кормовых средств.

Научные положения, выносимые на защиту:

- концептуальный подход к созданию ресурсо- и энергосберегающих способов производства кормовых добавок за счет рекуперации и утилизации вторичных энергоресурсов и замкнутых рециркуляционных схем по материальным и энергетическим потокам;

- результаты экспериментальных и теоретических исследований теилофизических, гидродинамических, кинетических закономерностей тепломассообменных процессов комбикормового производства;

- алгоритмы и результаты моделирования исследуемых процессов;

- определение принципов выбора рациональных режимов технологических процессов, способствующих снижению удельных энергетических затрат, повышению производительности и качества полнорационных комбикормов, расширению ассортимента выпускаемой продукции.

Научная новизна.

1. Сформулированы концептуальные подходы развития тепло-массообменных процессов при комбинированном теплоподводе в направлении создания энерго- и ресурсосберегающих способов кормопроизводства, обеспечивающих снижение удельных материальных и энергетических затрат, расширение ассортимента и повышение качества получаемой комбикормовой продукции.

2. На основе кинетических закономерностей разработаны:

- математическая модель процесса сушки свекловичного жома перегретым паром атмосферного давления в активных гидродинамических режимах на основе дифференциальных уравнений A.B. Лыкова, позволяющая определять поля температур и влагосодержаний в материале;

- математическая модель процесса сушки яблочных выжимок перегретым паром пониженного давления, позволяющая определять не только изменение влажности и температуры частиц материала, но и параметров перегретого пара в сушильной камере с возможностью максимального использования отработанного теплоносителя;

- математическая модель процесса массообмена при культивировании сине-зеленых микроводорослей, основанная на математической интерпретации концентрации абсолютно сухих веществ суспензии при ее росте по высоте прозрачной трубки для управления технологическими параметрами и проектирования фотобиореакторов пленочного типа;

- математическая модель процесса хранения премикса с различным содержанием холинхлорида, позволяющая осуществлять оперативный поиск рациональных параметров процесса в широком диапазоне изменения входных факторов;

3. Получены критериальные зависимости процесса теплообмена при сушке свекловичного жома и яблочных выжимок в среде перегретого пара.

4. Научно обоснованы ресурсо- и энергосберегающие способы производства кормовых добавок из сырья растительного происхождения при создании безотходных технологий на перерабатывающих предприятиях АПК;

5. Составлены программно-логические алгоритмы функционирования систем управления технологическими процессами кормопроизводства для обеспечения высокого качества готовой продукции и экономии энергетических и сырьевых ресурсов.

6. Использована теория эксергетического подхода к термодинамическому анализу теплотехнических процессов в технологии комбикормов.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Разработаны способы производства кормовых добавок (пат. РФ № 2320198, 2328135, 2328138, 2346988) и управления технологическими параметрами тепломассообменных процессов (пат. РФ № 2302122, 2352185, 2363235), позволяющие снизить материальные и энергетические затраты, повысить стабильность качества получаемых полнорационных комбикормов.

Предложены энергоэффективные способы сушки высоковлажных дисперсных материалов (пат. РФ № 2422053, 2487652), алгоритмы управления (пат. РФ № 2239138, 2298749) и конструктивные решения сушильного оборудования для нх реализации (пат. РФ № 2185580, 2206844, 2219448, 2219449, 2287751,2285214,2377488, 2478889,2511807).

Для производства качественной кормовой витаминной добавки, содержащей витамин В4, разработаны способы ее получения (пат. РФ № 2276867, 2486773, 2489030) и стабилизации показателей качества с помощью средств контроля и управления(пат. РФ № 2356907).

Разработаны способы приготовления комбикормов, предусматривающие ввод суспензии сине-зеленых микроводорослей (пат. РФ № 2411885, 2492699,) и конструкции фотобиореакторов (пат. РФ № 2363728, 2458980).

Предложены программы для ЭВМ (свид. Роспатента о гос. регистрации № 2011614732, 2013610813) и конструкция сушилки для высоковлажных дисперсных материалов (пат. РФ на полезную модель № 126104).

Проданы лицензии (договоры № РД 0036133 от 16.05.2008 г, № РД 0036375 от 22.05.2008 г., № РД 0052955 от 23.07.2009 г., № РД 0121869 от 05.04.2013 г., № РД 0125382 от 06.06.2013 г., № РД 0127933 от 25.07.2013 г.) на право использования интеллектуальной собственности предприятиями ООО «СуперАгро», «Зерновой потенциал», «Экологическая безопасность», «Проектно-технологический институт экологии, промышленной безопасности и строительства», «МИП» по патентам на изобретения РФ № 2276867, 2302122, 2328135, 2425304, 2422053, 2478889.

Достоверность научных разработок подтверждена промышленными испытаниями предлагаемых способов производства комбикормов и оборудования для их реализации в ОАО «Воронежский экспериментальный комбикормовый завод», ОАО «Кристалл», ООО «Рудничное», ЗАО «Курский Агрохолдинг», а также актом внедрения сушильной установки для свекловичного жома в рамках реализации программы Союзного государства «Разработка перспективных ресурсосберегающих, экологически чистых технологий и оборудования для производ-

ства биологически полноценных комбикормов» на 2011-2013 годы, выполняемой в ОАО «ВНИИКП».

Предложены рациональные режимы сушки свекловичного жома перегретым паром атмосферного давления (температура перегретого пара 418...428 К; скорость пара в рабочей камере 1,8...2 м/с, амплитуда и частота колебаний газораспределительной решетки соответственно 6...8 мм и 12...13 Гц, частота пульсаций колебаний решетки 0,017. ..0,02 Гц) и яблочных выжимок перегретым паром пониженного давления (температура теплоносителя 107...115 °С, давление в сушильной камере 60...70 кПа, скорость теплоносителя на входе в слой материала 1,5...2,5 м/с, удельная нагрузка материала на газораспределительную решетку 8... 13 кг/м2).

Разработан технологический регламент производства комбикормов с вводом суспензии спирулины на линии гранулирования производственного корпуса ОАО «Воронежский экспериментальный комбикормовый завод».

Материалы диссертации используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по курсам «Процессы и аппараты зерноперерабатывающих предприятий», «Технология комбикормов», «Технологическое оборудование предприятий отрасли».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на международных, всероссийских научно-практических конференциях и семинарах (Краснодар, 2002, 2012), (Санкт-Петербург, 2003), (Казань, 2004), (Воронеж, 2004 -2006, 2009 - 2013), (Тамбов, 2004), (Одесса, 2006, 2009, 2010), (Мичуринск, 2007), (Могилев, 2007, 2008), (Саратов, 2007, 2008), (Москва, 2008, 2011), (Тула, 2008), (Челябинск, 2009), (Рязань, 2009), (Махачкала, 2010), (Уфа, 2011), (Барнаул, 2014), отчетных научных конференциях ВГУИТ (Воронеж 2001 - 2014).

Результаты работы демонстрировались на региональных, межрегиональных, всероссийских агропромышленных выставках «Центра-громаш» (Воронеж, 2003-2006), «Кадры и инновации для пищевой и химической промышленности» (Воронеж, 2005), ПРОДТОРГ ( Воронеж, 2008), Воронежского промышленного форума (Воронеж, 2008, 2009), Воронежского агропромышленного форума (Воронеж, 2009, 2010, 2011), VII Межрегионального экономического форума «Воронежская область - ваш партнер» (Воронеж, 2010), IV агропромышленной выставке «Агросезон» (2010) и отмечены медалями и дипломами.

Автор награжден нагрудным знаком «За развитие научно-исследовательской работы студентов» (приказ Минобрнауки России от 25 мая 2009 г. № 671/к-н). 8

Публикации. По теме диссертации опубликована 81 научная работа, в т. ч. 3 монографии, 8 учебных пособий, 36 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент РФ на полезную модель, 31 патент РФ на изобретения, 2 свидетельства Роспатента о регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена в двух томах. Первый том состоит из введения, семи глав, основных выводов и результатов, списка литературы из 327 наименований, в том числе 23 -на иностранных языках, объемом 345 страниц машинописного текста, содержит 136 рисунков и 42 таблицы. Второй том состоит из 14 приложений объемом 173 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении охарактеризовано современное состояние производства комбикормовой продукции, обоснована актуальность темы диссертационной работы, научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе систематизированы литературные данные о современном состоянии техники и технологии производства кормовых препаратов; рассмотрены теоретические основы процессов тепломассообмена при обработке сырья растительного происхождения; определены основные направления развития производства комбикормовой продукции с использованием кормовых добавок; сформулированы цель и задачи диссертационной работы; обоснован выбор объекта исследования; определены методы решения поставленных задач.

Во второй главе приведены экспериментальные исследования гидродинамики и кинетики процесса конвективной сушки свекловичного жома перегреть™ паром атмосферного давления в импульсном виброкипящем слое, которые проводились при следующих режимных параметрах: температура перегретого пара на входе в рабочую камеру Т„ = 393...453 К, скорость пара в рабочей камере о„ = 1...3 м/с, амплитуда (а) и частота (/) колебаний газораспределительной решетки оставались неизменными и составляли 7 мм и 12,5 Гц, частота пульсаций колебаний решетки изменялись от /„ = 0,0083 Гц (одна пульсация в две минуты) до/„ = 0,04 Гц (одна пульсация в 25 секунд), начальная удельная нагрузка жома на решетку q = 12,5...42 кг/м", начальная влажность жома в пересчете на сухое вещество 500 %.

График зависимости перепада давления перегретого пара в слое материала от времени при различных удельных нагрузках на газораспределительную решетку имеет характерные участки (рис. 1), представляющие собой переход слоя из псевдоожиженного состояния в вибро-кипящее (участок А), далее виброкипение (участок Б) и повышение перепада давления в слое после прекращения вибраций (участок В) с последующим постепенным его снижением за счет уменьшения влажности жома (участок Г).

Рис. 1. Зависимость перепада давления (АР) в слое свекловичного жома от времени (х) при различных удельных нагрузках на газораспределительную решетку, кг/м2: 1 -42; 2 - 25; 3 -12,5;/,= 0,017 Гц

Анализ кинетических кривых (рис. 2) показывает наличие периодов постоянной и убывающей скорости сушки. При этом большая часть влаги удаляется в первый период сушки. Это объясняется развитой пористой структурой жома, которая содержит значительное количество влаги в макрокапиллярах.

и'----

а) ' б)

Рис. 2. Кривые сушки (Vе = /(т) и скорости сушки =/(№*) свекловичного

жома (а); кривые нагрева Тм = /(г) свекловичного жома (б) при различных температурах перегретого пара, К: 1 - 393; 2 - 413; 3 - 433; 4 - 453; о„ = 2 м/с; д = 2$ кг/м3;/, = 0,017 Гц

Установлено влияние параметров процесса на интенсивность сушки свекловичного жома. Согласно кривым нагрева свекловичный жом прогревается до постоянной температуры очень быстро. При увеличении температуры перегретого пара (Т„) с 393 К до 453 К, скорость сушки возрастает в 2 раза. При увеличении скорости теплоносителя («„.) с 1 до 3 м/с скорость сушки возрастает всего на 25 %, а при увеличении частоты пульсаций колебаний решетки (/„) с 0,0083 Гц до 0,04 Гц скорость сушки возрастает в 1,8 раза.

Сушка перегретым паром в импульсном виброкипящем слое интенсифицирует процесс за счет высоких коэффициентов тепло- и массо-обмена, обеспечивает равномерность высушивания по объему слоя и препятствует истиранию частиц жома вследствие кратковременных периодических воздействий газораспределительной решетки на слой продукта.

Математическая обработка экспериментальных данных по сушке свекловичного жома перегретым паром в импульсном виброкипящем слое в условиях изменения гидродинамического и теплового режимов позволила получить критериальные уравнения теплообмена:

- для периода постоянной скорости сушки

Г N-0,75 N-0,37

М/ = 18,811е0,22[ — 1 с3 -Ь-1

- для периода убывающей скорости сушки

Д'ц = 20,4 Яе

,0.18

\-1 г \-0.38/

!г_\ ^2,67 -

) (

(2)

Отклонение результатов, полученных по формулам (1) и (2), от экспериментальных не превышает 15,2 %. Данные уравнения можно использовать при проектировании полупромышленных и промышленных сушильных установок для свекловичного жома при соблюдении гидродинамического, теплового подобия и с учетом масштабного перехода.

Предложена математическая модель процесса сушки свекловичного жома перегретым паром в активном гидродинамическом режиме при следующих упрощающих допущениях:

- распределение полей температуры и влагосодержания рассматривали в частице жома, представленной неограниченной пластиной толщиной 2Я в координатах (х, т), т.е. / = 1(х, т), и = и(х, т);

- не учитывали усадку и градиент давления;

- использовали зональный метод расчета процесса сушки, в соответствии с которым на временных интервалах Ату = т-г,ч (ту.!<т,, 7=0,к. то=0, тк - время сушки) геометрическая форма высушиваемой частицы

продукта, начальное распределение температуры и влагосодержания по ее объему, ее плотность, теплофизические и массообменные параметры принимались постоянными.

В этих условиях процесс сушки частицы жома описывался системой дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка:

8/ .Л ди

' дт

ди З2/

-= а~-Т + ОтО-7

дт тдх2 " дх2 с граничными условиями второго рода

(3)

(4)

, , +<7„«=о;

с начальными условиями

/(х,0) = /;(х),и(*,0)=/2(х) и условиями симметрии

д1_ дх

ди дх

(5)

(6) (7) (В)

После преобразований (1) - (6) к безразмерному виду получено: дТ(Х^о) _ 32Т(Х^о)

дРо

дЩХ,Ро) _

а/ъ

1иЭ2и(ХГо)_ЬиРп62ПХ,Ро)

дХА

Т(Х,0) = /1(х,0)

гк~гп

ЩХ^-^Кр^Х),

зи_ ' дх

х=\

дт

дх х=

+ Рп-

1

ЭГ

дХ

+шч = о,

ЭХ х=о

+ ^=0, ди

дХ

(9) (10) (И) (12)

(13)

(14)

ЛГ=0

Методом совместного применения интегральных преобразований Фурье и Лапласа получена алгебраическая система уравнений:

Г (з + ц'^ + зКои^^^ЩРо^+Т^+Кои^,

\-LuPnnX, +(5 + ЬЩ12)ис1 =(-\)"Ьи{ат(Ро)\ +их,

» Г1 или <7

где {Юк}, = \Шк(Ро)ехр(-аРо)<1Ро\ к = \ ^ ^

о

Система (14) решена относительно поте н ц и ал о в и Ь'с^^)

с переходом их к оригиналам по параметру е. Приняв, что начальное распределение потенциалов переноса постоянно по сечению частицы и удельные потоки тепла и вещества на поверхности жома постоянны в пределах малого промежутка времени, для задачи (7) - (13) получено решение в следующем виде:

Т(Х,Ро)=(К1 -Ко*ЬиК1„)Ро--(\-ЪХ2)К1Я -

6

- ¿¿МГ 4с С01! <хр(-»>]1и¥о);

И = 1 1=1 А»

ЩХ, Ро) = К1тЫРо --(1-ЗХ2 )(РпЮ + К1„ ) -6

-¿¿(-1)" со8^Хехр (-¿у'ЬиРо),

4=1 /«1 М„

(17)

(18)

где

С? =

к^-ищ+коча.

сы

/-1 т _

С, -

v^v1í

с, -

V,2 - V,2

\+Ко*Рп+—р+ко*/>«+—] -— Ьи) 1и

(1=1,2).

Методом машинного эксперимента осуществлена идентификация параметров модели по экспериментальным данным.

Идентификации подвергались коэффициенты: массопроводности (ат), теплопроводности (А), термодиффузии (5) и превращения (е).

Для средних значений ат = 22-10"8 м2/с; Л = 0,385 Вт/(м К);

5 = 0,1-10'3 кг/(кг-К); е = 0,018. Отклонение расчетных данных от экспериментальных не превышало по абсолютному значению 8,5 %.

На основе теоретических и экспериментальных исследований

разработан энергетически эффективный способ сушки свекловичного

жома (рис. 3) с применением теплонасосной установки (пат. РФ

№ 2285214) и алгоритм управления технологическими параметрами

(пат. РФ №2298749). „ , „

Рис. 3. Схема, реализующая способ

сушки свекловичного жома с использованием ТНУ: 1 — высокотемпературная сушилка; 2 - низкотемпературная сушилку 4 — пароперегреватель; 5, 22 — вентилятор; 6 - теплообменник-утилизатор; 7 — тегшонасосная установка; 8 — компрессор; 9 - конденсатор; 10 — терморегулирующий вентиль; 11 — двухпозиционный переключатель; 12 - испаритель; 13 - рабочая секция испарителя; 14 — резервная секция испарителя; 18, 19 - линии отвода конденсата; 20, 21 — линии отвода воды; 26 — контур циркуляции хладагента; 27 — 32 — запорно-регулирующая арматура; 33, 34 -циклон; линии подачи отработанного перегретого пара: 3 — в пароперегреватель; 15 — в теплообменник-утилизатор; 17 - в резервную секцию испарителя; линии подачи воздуха: 23 — в циклон; 24 - в конденсатор; 25 — в теплообменник-утилизатор

Предлагаемая сушильная установка позволяет применять тепло-насосную установку, что увеличивает степень использования и рекуперации теплоты отработанного воздуха и, тем самым, создаются условия энергосберегающей технологии сушки влажного материала, а также за счет исключения выброса отработанного воздуха в атмосферу повышается экологическая чистота производства.

Разработана конструкция трехсекционной конвективной сушилки для жома (пат. РФ № 2377488), которая может быть встроена в энергетическую схему предлагаемого способа.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований гидродинамики и кинетики процесса сушки яблочных выжимок перегретым паром пониженного давления в активных гидроди-

намических режимах: температура перегретого пара на входе в сушильную камеру /п = 100...140 °С; разряжение и скорость перегретого пара в сушильной камере р„ = 30... 100 кПа, ип = 1...3 м/с; начальная удельная нагрузка материала на решетку = 2,5. ..20 кг/м~; начальная влажность яблочных выжимок составляла IV = 70 %.

Кривые псевдоожижения яблочных выжимок (рис. 4), продуваемых перегретым паром пониженного давления (Р = 60 кПа) показывают, что с возрастанием удельной нагрузки выжимок на решетку наблюдается увеличение максимального перепада давления теплоносителя в слое до 80 Па и увеличение скорости начала псевдоожижения до 2,3 м/с.

Рис. 4. Кривые псевдоожижения яблочных выжимок при различных удельных нагрузках материала на газораспределительную решетку

Анализ кинетических кривых (рис. 5 и 6) показывает, что при сушке выжимок наблюдаются периоды постоянной и убывающей скорости сушки.

/

■- —- <

// \ \ 1 V]

I ч \ \

г

10 ¡2 14 мин ¡8

а) б)

Рис. 5. Кривые сушки и скорости сушки яблочных выжимок (а); температурные кривые яблочных выжимок (б) при различных температурах перегретого пара (°С): 1 - 100, 2 - 120, 3 - 140; рп = 60 кПа; о„ = 2 м/с; дт = 5 кг/м2

При этом около 70 % массы влаги, от ее общего количества, удаляется в первый период. Это обусловлено развитой пористой структурой яблочных выжимок. Частицы материала прогреваются до постоянной температуры очень быстро вследствие того, что сушка осуществляется в активных гидродинамических режимах при высоких коэффициентах теплообмена (рис. 56 и 66).

»

Рис. 6. Кривые сушки и скорости сушки яблочных выжимок (а); температурные кривые яблочных выжимок (б) при различных давлениях перегретого пара (кПа): 1 - 100, 2 - 80, 3 - 50,4 - 30; /„= 120 "С; <?уд = 5 кг/м2

В результате математической обработки кинетических закономерностей были получены критериальные уравнения (19) и (20), описывающие процесс теплообмена между материалом и сушильным агентом.

Для периода постоянной скорости сушки:

^°'15(^)0'22£°'26(рп/рггм)-0'23. (19)

Для периода убывающей скорости сушки:

Ми= 3,8 йе0,12(*„/ ¿м)0'7Е°'9(Рг/рг!тМ)~0'58( IVк)1,23. (20)

Выбор рациональных технологических параметров сушки и геометрических размеров сушильной камеры достигается методами физико-математического моделирования.

Характерное время прогрева образца определяется соотношением:

/2

«■»= — - (21) X

Поскольку время процесса сушки составляет более 10 мин, то оно превосходит время прогревания образца почти на два порядка.

Процесс сушки, в соответствии с экспериментальными наблюдениями, происходит в два этапа. На первом этапе происходит обезвоживание системы макроскопических пор, топологически связанных с поверхностью образца, для которых характерна относительно малая величина энергии связи молекул воды с жидкой фазой. Как свидетельствуют экспериментальные данные, доля содержания воды в этих порах составляет порядка 60...70 % от общего количества воды. В заключительной

стадии этого этапа начинает увеличиваться энергия связи вследствие удаления воды из микрокапилляров.

На втором этапе происходит удаление воды из пор, не связанных с поверхностью образца. Этот процесс, по-видимому, контролируется диффузией молекул воды через стенки ткани продукта. Количество воды, испаряющейся на втором этапе, относительно мало.

Процесс сушки выжимок на первом этапе контролируется двумя последовательными процессами. Первым га них является теплопередача тепловой энергии теплоносителя в продукт. Для нахождения зависимости скорости сушки от температуры, давления и скорости перегретого пара рассмотрена модель процесса теплоотдачи, которая контролируется тепловым потоком в теплоносителе. Частица продукта представляет собой тонкую пластину, которая обдувается паром со скоростью ». Пластина расположена в плоскости (х, у) системы координат, а поток теплоносителя направлен вдоль оси г. Уравнение для температурного поля в среде перегретого пара Т(х, г) в стационарном режиме использовано в виде:

.дТ(х, 2) д2Т(х,2)

дх &2

Граничные условия задачи:

Т(х,0) = Т,Т(х,сс) = Гг. (23)

Решение уравнения (22) с граничными условиями (23): ( /

о^^-Х+^г2-. (22)

Т(х, 2) = (Тт -Т)ег£

+ Г,егфН'-^е-г2л. (24)

п

У

Плотность теплового потока, приносимого паром частице материала:

(26)

ут=Лг17-^(Гг-Г). (25)

полный поток тепловой энергии:

о V*

Поскольку для водяного пара ст =Зр/Тт, то уравнение (26) представлено следующим образом:

4 = Щ(Л,риУ'2Ьт(Тт-Т)/Т112. (27)

л/яг

Отметим, что коэффициент Лт слабо зависит от давления, поэтому зависимость теплового потока от давления является корневой.

Вторым процессом является эндотермический процесс испарения воды в образце. Для нахождения скорости парообразования воспользуемся соотношением Герца-Кнудсена:

} = к(Г)(рр = (рр (Т) - р). (28)

При нахождении аналитического выражения для рр(Гт) были использованы справочные данные температуры кипения от давления.

Численные данные зависимости рр(7*т) аппроксимированы следующим выражением:

и/кТ -и/кТ

Рр=Рке к т- (29)

Формула для плотности потока испаряющихся молекул воды (28) с учетом (29) принимает вид:

К , и/ПЗк-и/кТ ,..ЛЧ

*-;>)• (30)

Использовано кинетическое уравнение для изменения температуры Т образца на основе баланса тепловой энергии, поступающей в образец из теплоносителя и уходящей из образца в результате парообразования:

УсТ = ц-5и}. (31)

Модель учитывает изменение температуры теплоносителя в сушильной камере по переменной г. Ось г направлена вдоль вектора средней скорости движения газа, а начало координат совпадает с газораспределительной решеткой.

Кинетическое уравнение для температуры теплоносителя на основе баланса тепловой энергии, аналогично (31), принимает вид:

йт

Зптк±1=-Зпгки—!--ап(Тт-Т). (32)

&

Правая часть выражения (32) отражает скорость изменения плотности тепловой энергии паров воды.

Уравнения (31), (32) образуют замкнутую систему уравнений, в которой величинами, подлежащими нахождению, являются Т, Тт. Эта система и представляет собой физико-математическую модель процесса сушки яблочных выжимок в сушильной камере.

Условие для определения температуры продукта:

4 21/2,3/2.1/2 1/2, Л!2ГТ тч

Рк и/ктк-и1ктт , Ь к т и (Т0т-Т)

—е * т-1 = л-гут-г^г-. (33)

р 3 ,/2Л5«р1/2

Уравнение (33) является транстендентным уравнением относительно температуры материала, которое решалось численными метода-

.{КроГ^-Т) = к3{роГ{тт-Т). (34)

ми. Разность Г0т —Т представлена в виде графиков, отражающих зависимости от температуры, скорости и давления перегретого пара, которые, как показали сравнения с экспериментальными данными, дают хорошее совпадение.

Относительную скорость сушки продукта находим с учетом (27):

иУ 1 4л11}пТт Получено, что с увеличением скорости и температуры теплоносителя величина <л> возрастает, а с повышением давления в интервале значений 30...100 кПа уменьшается. Последний эффект подтверждает, что в процессе сушки лимитирующей стадией является парообразование, то есть испарение из продукта происходит медленнее, чем его нагрев. Результаты моделирования были использованы при разработке сушильной установки (пат. РФ № 2478889). Данная установка (рис. 7) позволяет проводить сушку при пониженном давлении перегретого пара и получать высококачественный продукт без снижения интенсивности проведения процесса. В этой установке теплота отработанного перегретого пара атмосферного давления является греющим паром для перегрева пара пониженного давления.

Рис. 7. Сушильная установка: 1 -камера виброкипящего слоя; 2 - камера кипящего слоя; 3 - вибрирующая решетка; 4 — наклонная решетка; 5, 6, 7 -загрузочное, передающее и разгрузочное устройства; 8 — вибратор; 9, 10 - регулирующие заслонки; 11, 22 — делитель потоков отработанного пара атмосферного и пониженного давления; 12, 23 -циркуляционные короба; 13 - отводящий канал камеры виброкипящего слоя; 14, 15 - пароперегреватели пара пониженного и атмосферного давления; 16, 17— вентилятор для пара атмосферного и пониженного давления; 18, 20 - патрубок подвода перегретого пара атмосферного и пониженного давления; 19, 21 — патрубок отвода отработанного перегретого пара атмосферного и пониженного давления

19

Предложен способ сушки яблочных выжимок (пат. РФ № 2487652), схема которого представлена на рис. 8, позволяющий повысить качество готового продукта за счет снижения температуры теплоносителя на входе в сушильную камеру до 90... 100 °С; снизить расход холодной воды для проведения процесса конденсации вследствие невысокой температуры испарившихся из материала, водяных паров; повысить экологическую безопасность проведения процесса сушки за счет использования пароэжекторной холодильной машины для охлаждения конденсата и возврата его по замкнутому контуру на конденсацию паров.

Рис. 8. Способ сушки яблочных выжимок: 1 - герметичная сушильная камера; 2, 3 - шлюзовые затворы; 4 -перфорированная решетка; 5 — вибропривод; 6,1- патрубки подвода и отвода перегретого пара; 8 — делитель потоков; 9 - вентилятор; 10 - конденсатор-пароперегреватель; 11 - конденсатор; патрубки: подвода отработанного перегретого пара 12, отвода нескон-денсировавшихся газов 13, подвода холодной воды 14; 15 - барометрическая труба; 16 — патрубок отвода конденсата на охлаждение; 17 — сборник конденсата; 18 — вентиль; 19 - насос ? для холодной воды; 20 - парогенера-Лтор; 21 - предохранительный клапан; 22 - эжектор; 23 — насос; 24 - регулирующий вентиль; 25 - испаритель; 26 - теплообменник-рекуператор

В четвертой главе предложен энергосберегающий способ получения сыпучей формы холинхлорида на основе сухого свекловичного жома (пат. РФ № 2356907), позволяющий сократить энергозатраты на сушку жома на 10...15 % за счет использования перегретого пара в качестве теплоносителя, обеспечить высокое качество готовой продукции, сократить продолжительность обработки вследствие интенсификации процессов тепломассообмена.

Одной из важнейших операций предлагаемого способа является процесс смешивания водного раствора холинхлорида с сухим свекловичным жомом. В ходе предварительных экспериментов установлено соотношении расходов водного раствора витамина В4 к сухому свекловичному жому 2:3, обеспечивающее необходимую концентрацию 55...60 % холинхлорида в готовом сыпучем продукте. Предложенная технология предусматривает конвективную сушку сыпучего холинхло-

рида на основе сухого свекловичного жома атмосферным воздухом, который нагревают в калорифере отработанным перегретым паром до температуры 338...343 К. Согласно кинетическим закономерностям (рис. 9) процесса сушки холинхлорида при температурных режимах, предусмотренных схемой рекуперации и утилизации теплоты отработанного перегретого пара, установлены следующие рациональные параметры: скорость воздуха - 0,8... 1,0 м/с и его влагосодержание -0,015...0,020 кг/кг.

к"' ------------------—

а) б)

Рис. 9. Кривые сушки W1 = /(г/и скорости сушки dW°/dx сыпучего холин-

хлорида (а); кривые нагрева Тл, = f(t) сыпучего холинхлорида (6) при различном влагосодержании воздуха, кг/кг: 1 — 0,025; 2 — 0,015; 3 — 0,005; Т, = 343 К; о. = 0,8 м/с;/„ = 0,0083 Гц

В процессе сушки достигалось адсорбционное равновесие, обусловленное наличием сил притяжения между молекулами адсорбента (сухого свекловичного жома) и поглощаемого вещества (холинхлорида). Процесс адсорбции сопровождался конденсацией паров поглощаемого вещества в капиллярах пор адсорбента под действием ван-дер-ваальсовых сил и присоединением молекул холинхлорида по месту насыщенных валентностей элементов, составляющих кристаллическую решетку. Количество вещества, адсорбированного единицей массы жома при достижении состояния равновесия, зависело от концентрации раствора холинхлорида и температуры его кипения, которая составляет 395 К. В процессе сушки при установленной концентрации раствора холинхлорида и сухого свекловичного жома достигалось адсорбционное равновесие и сохранность витамина.

По результатам выполненных исследований предложен способ автоматического управления процессом получения порошкообразного хо-линхлорида на основе сухого жома (пат. РФ № 2356907). Способ позволяет обеспечить точность и надежность управления на всех этапах сушки, повысить качество готового продукта и энергетическую эффективность способа за счет полного использования теплоты отработанного перегретого пара и конденсатов, образовавшихся в процессе сушки.

На основе полученного экспериментального материала разработан способ производства порошкообразного холинхлорида с использованием сухих яблочных выжимок (пат. РФ № 2486773), обеспечивающий высокую энергетическую эффективность вследствие максимальной рекуперации отработанных теплоносителей и сохранность витамина В4 в готовом продукте за счет проведения сушки в щадящих режимах (рис. 10).

Рис. 10. Способ получения порошкообразного холипхлорнда на основе сухих яблочных выжимок: 1 - двухсекционная сушилка; 2 - секция сушки перегретым паром атмосферного давления; 3 — секция сушки перегретым паром пониженного давления; 4, 5 — делители потоков; 6, 7 - пароперегреватели; 8, 9, 11 - вентиляторы; 10 - конденсатор; 12 — калорифер; 13 — дробилка; 14 — просеиватель; 15 - смеситель; 16 — форсунки; 17 — сушилка; 18 - циклон; 19 - нагреватель, 20 - насос

Особенностью способа сушки яблочных выжимок является использование в качестве сушильного агента перегретого пара, а для сушки порошкообразного холинхлорида — теплого воздуха с температурой, не превышающей 65...70 °С. Объединяя участок получения сухих яб-

лочных выжимок с использованием сушилки (пат. РФ № 2478889) и участок получения порошкообразного холинхлорида (пат. РФ № 2486773), создана энергоэффективная линия (рис. 12) получения кормовых средств, особенностью которой является частичная замена зернового сырья (до 15 %) сухими яблочными выжимками и использование

премиксов, содержащих порошкообразный холинхлорид на их основе.

|--------------

ктагашлапы

микро-

.ъыкро- KttMthjmrmnn qtrrituMJ

шмшялчямы

tefnttmoe еъцц* | ¿ДА/С

IV

7)

^__р/кхыюит Kovиикор»

Рис. 12. Линия получения полнорационных комбикормов: 1 - сушилка; 2, 3 - камера виброкипящего и кипящего слоя; 4, 5 - пароперегреватель пара атмосферного и пониженного давления; 6 - калорифер; 7, 27, 28 -дробилка; 8 - просеиватель; 9, 19, 20, 21, 25, 26 - весовой дозатор; 10, 29 - смеситель; 11 - вентилятор; 12 - нагреватель; 13 - форсунка; 14 - вибросушилка; 15 - охладитель; 16, 17, 18, 23, 24 - наддозаторные бункеры для макрокомпонентов, микрокомпонентов, средних компонентов, зернового сырья, бел-ково-витаминного сьгоья

В пятой главе представлены экспериментальные и теоретические исследования процесса культивирования сине-зеленых микроводорослей Chlorella vulgaris и Spirulina platensis в пленочном фотобиореакторе.

Для культивирования хлореллы использовалась питательная среда Тамийя, а исследования проводили на экспериментальном фотобиореак-торе в следующих диапазонах изменения технологических режимов и конструктивных параметров: концентрация С02 в газовоздушной смеси 3... 10 %; расход газовоздушной смеси — 13,6. ..23,3 кг/ч; освещенность — 11,3...28,3 клк; расход суспензии хлореллы - 0,8...2,4 дм3/ч; шаг витков спирали — 5.. .25 мм; толщины проволоки спирали - 0,9.. .2,1 мм.

По кривой роста биомассы хлореллы (рис. 13а), полученной при накопительном культивировании, методом графического дифференцирования построена кривая скорости прироста биомассы (рис. 136), которая позволила выявить интервал концентраций абсолютно сухой биомассы (АСБ), соответствующий максимальной скорости прироста клеток. Установленный интервал (1,5...4,0 г АСБ/дм3) является ограничением для культивирования микроводоросли в квазинепрерывном режиме: при достижении верхнего значения ограничения осуществляли частичный слив суспензии до достижения нижнего значения ограничения с одновременной подачей питательной среды в фотобиореактор.

120 '

5,0 4,0 3,0 2.0

_ _

Л

¿1

/ ■

/ •

г*

80

40

-40

у 1 •

/ 1 1 \

/ » \

/ 1 к

У 4 1 \

1 1 >

1 1 \

} I

0 20 40 60 80 100 Продолжительность культивирования, ч

20 40 60 80 100 Продолжительность культнвирования, ч

Рис. 13. Ростовая характеристика (а) и кривая скорости роста (б) хлореллы в режиме накопительного культивирования: — — —— интервал концентрации АСБ с максимальной скоростью роста;— - —-переход культуры к фазе отмирания

Кинетические закономерности процесса квазинепрерывного культивирования позволили установить рациональные интервалы параметров культивирования микроводоросли хлорелла в квазинепрерывном режиме: концентрация С02 в газовоздушной смеси - 6,5...7,5 %; давление газовоздушной смеси на входе в фотобиореактор -1,8...2,1 • ДО5 Па; освещенность-25..29 клк; расход суспензии хлореллы -2,2...2,4 дм3/ч; шаг винтовой спирали - 10.. 15 мм.

Экспериментальное исследование процесса культивирования микроводоросли БрпиНпа рЫишэ проводилось в фотобиореакторе при комбинированном истечении жидкости: в зоне кольцевого и пленочного

истечения жидкости. Для культивирования суспензии врииНпа рЫегшБ использовалась питательная среда Зарукка.

Эксперименты проводились в следующих диапазонах изменения технологических режимов и конструктивных параметров: концентрация С02 в газовоздушной смеси (ГВС) - 6... 10%; расход газовоздушной смеси - 13,6...23,3 кг/ч; освещенность - 12...25 клк; расход суспензии спирулины - 0,8...2,8 дм3/ч; шаг витков спирали — 5... 10 мм; толщины проволоки спирали - 1,9...3,5 мм; размер щели верхнего и нижнего распределителей потока - 1.. .3 мм.

Изучены кинетические закономерности накопления абсолютно сухой биомассы (АСБ) вртШпа рЫегшБ в исследуемом диапазоне технологических параметров. Установлены рациональные интервалы технологических параметров культивирования в фотобиореакторе при комбинированном истечении жидкости: концентрация С02 в газовоздушной смеси (ГВС) - 6,5...7,5%; давление газовоздушной смеси на входе в фотобиореактор - 0,18...0,21 МПа; освещенность - 18..22 клк; расход суспензии спирулины — 0,8... 1,1 дм3/ч; шаг винтовой спирали — 10..15 мм; размер щели устройства кольцеобразования — 2.. .3 мм.

Мультицикл накопления АСБ при установленных рациональных технологических параметрах представлен на рис. 14.

Рис. 14. Мультицикл накопления биомассы при рациональных параметрах

Задача моделирования процесса накопления сухой биомассы по высоте биореактора была реализована при следующих упрощающих допущениях: накопление биомассы в суспензии определяется однопа-раметрической диффузионной моделью, учитывающей распределение компонентов питания и микробных клеток по высоте трубок; структура потока истечения суспензии представлена уравнением, аналогичным уравнению молекулярной диффузии. Одним из параметров диффузионной модели служит коэффициент продольного перемешивания или коэффициент турбулентной диффузии.

Уравнение материального баланса по оси г для элемента трубки Лг (рис. 15) имеет вид:

РсЬ

ас

ВС г!С ВС

= м>РС + 0нР—(С +—Аг)-™Р(С + — &г)-0„Р— . (35)

сЬ ¿Эг

дг

«гг

дг

В элемент трубки (рис. 15) поступает конвективный поток \vFCn поток, вызываемый турбулентной диффузией Ъ дС

ОнР—(С + —- Аг), дг дг

а покидают: конвек-

тивный поток \рР(С

зываемыи .дС

ас

дг

турбулентной

Дг) и поток, вы-диффузией

дг

В соответствии с законом сохранения массы разность между входящими и выходящими потоками составляет накопление вещества: РАг(дС/д().

После преобразования уравнения (35) при Аг —* 0 получено уравнение нестационарной молекулярной диффузии микробных клеток спирулины в культуральной среде в присутствии С02, вступающих в реакцию фотосинтеза, с постепенным накоплением биомассы:

и ГЦС

Рис. 15. Расчетная схема для составления уравнения материального баланса

п д2с дс.дс п

и,, —--и'—±— = 0 , " дг1 дг дг

(36)

где (+) - относится к «источнику», а (-) - к «стоку».

Для численно-аналитического решения уравнения (36) в качестве начального условия задан профиль концентраций 8р|'гиНпа рЫегшэ по трубке в начальный момент времени: С (0, г) = Сн(г), при I = 0.

Граничные условия задавались из материального баланса на концах трубки (условие по Данквертсу), в соответствии с которым сумма потоков вещества, подходящих к границе г = 0, равна потоку вещества, отходящего от границы:

ЯГ1

^ = (37)

дг

или

ВС

и<С„-С)+£>д—= 0.

дг

(38)

Для нижнего конца трубки:

При С~ Стх. граничное условие (39) принимает вид:

— = 0. (40)

дг

Система уравнений (36) - (40) приведена к безразмерному виду. Для этого были введены безразмерные переменные: X = г/Н — безразмерная пространственная координата; т = — безразмерное время; г = Н!и» - среднее время пребывания, а уравнение (36) рассматривалось в следующем виде:

дс+1ас_ (41)

Н1 &2 Н & г д{

С учетом введенных переменных в (41) получено следующее уравнение диффузионной модели:

н2 аг2 н аг н Вт

После преобразований уравнение (42) использовалось в виде:

д2С _ дС , „ -дС _

—--Ре— ±Л?г-= 0. (43)

дг2 д2 д(

Граничные условия (38), (40) приведены к безразмерной форме: (1/Ре)(дС/дг) = С/С<1Г, приг=0; (44)

^ = 0,приг=1. (45)

зг

В модель была введена кинетическая составляющая, которая учитывала влияние условий культивирования популяций микроводоросли и взаимовлияние клеток, или эффект тесноты, что приводит к недостатку субстрата отдельным клеткам:

— = оС-/5С2- (46)

д(

В данном уравнении коэффициент сг характеризует максимальную скорость роста клеток в популяции при отсутствии их взаимодействия, то есть ограничения субстратом и ингибирования продуктами метаболизма, а коэффициент р определяет меру взаимовлияния клеток, вследствие недостатка питательных веществ и ингибирования продуктами метаболизма, и оценивает эффект торможения потенциально возможной скорости роста культуры.

Ввиду особенности конструкции фотобиореактора процесс культивирования осуществлялся при максимально возможном количестве питательных веществ и отводе продуктов метаболизма клеток (кислорода), при этом пренебрегали влиянием коэффициента Д тогда:

дС/д1=оС. (47)

Уравнение (43) с учетом (47) принимает вид:

д2С/дг2-РедС/дг±Ре(аС = О. (48)

Задача (35) - (48) решена методом Галерки-на с учетом многократной рециркуляции суспензии спирулина через трубки биореактора. При этом длину трубки экспериментальной установки принимали за элемент МЕ„ который определялся кратностью рециркуляции суспензии через трубку. При NE¡ - 5 количество измерений концентрации 8рн°и1ша рЫегшз в суспензии составило А^ — 6, что позволило рассматривать некоторую область О.: {X } с узлами / = 1... 5, ] = 1... 6. Относительная длина трубки была представлена через кратность рециркуляции суспензии: Ь = \ШЕ,. Расчет значений концентрации клеток спирулины осуществляли в узловых точках.

Анализ сравнения расчетной зависимости изменения концентрации по высоте трубки с экспериментальной (рис. 16) показал, что при МЕ = 5 средняя ошибка аппроксимации вычисленной концентрации составила 2,2 %.

Проведены исследования по вводу суспензии хлореллы и спирулины в комбикорма различных рецептов. Было выявлено, что гранулирование комбикорма с вводом суспензии хлореллы в количестве 8... 14% можно осуществлять по влажному способу с использованием двухвального лопастного смесителя периодического действия УЗ-ДСП-0,02 и пресса-гранулятора ДГ-1 с последующей сушкой полученных гранул в охладителе ДГ-П, разделенном в соотношении 2:1 на зоны сушки и охлаждения. Оптимальная доза ввода суспензии хлореллы

«Расчетная щишгд ж Факп песка цикл

Рис. 16. Кривые изменения концентрации суспензии по высоте трубки

в комбикорма рецепта ПК-5 составила 11%, так как при этом получены стандартные по влажности комбикорма с наибольшей механической прочностью.

В соответствии с разработанным способом производства комбикорма (пат. РФ № 2492699) обосновано количество вводимой спирули-ны - не более 8 %. Корма вырабатывались по двум рецептам: полнорационный комбикорм ПК-1-2-12957-270 (для кур-несушек 48 недель и более) и полнорационный комбикорм ПК-5-18722-269 (для бройлеров 1-4 недели).

Полученные комбикорма с добавлением суспензии спирулины и хлореллы отличались повышенным качеством и улучшенными физико-механическими свойствами в сравнении с комбикормами без ввода суспензии сине-зеленных микроводрослей.

На основании проведенных экспериментальных и теоретических исследований предложен способ ввода суспензии хлорелла в комбикорма для сельскохозяйственной птицы (пат. РФ № 2328138), в соответствии с которым питательную среду Тамийя, содержащую инокулят хлореллы, и смесь воздуха с С02 подавали в, освещаемый лампой, фотобиореактор и осуществляли культивирование микроводоросли при температуре 18...25 °С (рис. 17). Рис. 17. Технология приготовления комби-

корма с вводом суспензии хлорелла: 1 — фотобиореактор; 2 — рубашка водяного охлаждения; 3 - источник света; 4 - смеситель; 5 — пресс-гранулятор; абсорбционная холодильная машина: 6 - испаритель; 7 - абсорбер; 8, 13, 15 — насосы; 9, 12 - терморегули-рующие вентили; 10 — кипятильник; 11 - конденсатор; 14 — расходная емкость; 16 - форсунки

Предлагаемый способ позволил | создать комбикормовый продукт, | обеспечивающий оперативное дей-| ствие природных биостимуляторов на организм сельскохозяйственной ггги-цы; создать условия для получения комбикорма с равномерно распределенной микроводорослью; повысить выход биомассы и энергоэффективность процесса культивирования.

Предложена оригинальная конструкция секционированного фо-тобиореактора (пат. РФ № 2458980), позволяющая реализовать кольце-

вое и пленочное истечение суспензии по секциям в противотоке с газовой фазой, повысить удельную производительность аппарата, снизить удельные энергозатраты на проведение процесса культивирования и достичь оптимальных условий для роста клеток (рис. 18).

Рис. 18. Фотобиореактор: 1, 2, 3 - прозрачные горизонтальные перегородки; 4, 5, 6, 7, 8 - секции соответственно кольцевого, промежуточного, пленочного истечения и вывода суспензии; 9, 12, 25, 28, 30 - штуцеры; 10 — спиральный нагреватель; 11 — регулятор давления; 13 — лампы накаливания; 14, 20 — прозрачные цилиндрические трубки; 15 — винтообразные насадки; 16 — лопасти; 17-рассекатели; 18,21—уплотнители; 19 — люминесцентная лампа; 22 - винтовые спирали; 23 - распределители суспензии; 24 - стержни; 26 — патрубки для ввода смеси С02 с воздухом; 27 - барботер; 29 - вентиль; 31 - рама

Кольцевое сечение в первой секции создается винтообразными насадками с верхними лопастями вращения и рассекателями 30

(рис. 18, вид А). Установленные во второй секции культивирования распределители суспензии и винтовые спирали определяют толщину и скорость движения пленки (рис. 18, вид Б). Каждая трубка второй секции имеет отдельную систему подвода ГВС через патрубки в нижней части секции (рис. 18, вид Д).

Разработан способ управления процессом культивирования микроводоросли спирулина (пат. РФ № 2458147), позволяющий создать оптимальные условия для прироста клеток микроорганизма за счет стабилизации рН суспензии, а также обеспечить устойчивость накопления биомассы и интенсивность процесса биосинтеза за счет сужения поля допуска на температуру суспензии и уменьшения ее разброса.

В шестой главе приведены исследования по комплексной оценке качества кормовых добавок и комбикормов, полученных по предлагаемым технологиям. Физико-химические, физико-механические и биохимические показатели качества определены в научно-исследовательских лабораториях ВГУИТ и аккредитованных испытательных лабораториях ОАО «ВНИИКП» и ОАО «ВЭКЗ».

Изучены изменения физико-механических свойств порошкообразного холинхлорида на основе сухого свекловичного жома и сухих яблочных выжимок при хранении в лабораторных условиях. Данные по изменениям физико-механических свойств порошкообразного холинхлорида при различной относительной влажности воздуха и продолжительности хранения были использованы для получения премиксов и полнорационных комбикормов.

Разработан экспресс-метод сенсорной оценки (пат. РФ № 2412436) содержания холинхлорида в премиксах, который базировался на газовой хроматографии с использованием «пьезоэлектронного носа» и включал расчет хроматограмм на ПК. Предлагаемый экспресс-метод позволяет сократить общее время анализа и выполнить его в течении 1 мин, снизить относительную погрешность измерений в четыре раза, существенно повысить точность определения витамина В4

Экспериментально-статистическими методами были определены рациональные параметры хранения премиксов с различным содержанием холинхлорида: содержание сыпучей формы холинхлорида в премик-се 75...95 г/кг; температура окружающего воздуха в помещении 14...20 °С; расход воздуха на поддержание необходимых условий в помещении при хранении премиксов 9...12 м3/(чт); относительная влажность воздуха при хранении премиксов с различным содержанием сыпучей формы холинхлорида 35...40 %; исходная влажность носителя (сухого свекловичного жома) 8,5... 10,5 %.

Получены данные по показателям качества комбикормов рецепта ПК-1-2-12957-270 (для кур-несушек 48 недель и более) и рецепта ПК-5-18722-269 (для бройлеров 1-4 недели) с вводом спирулины не более 8 %. Все показатели готовой продукции соответствовали установленным нормам (табл. 1).

Таблица 1

Показатели качества комбикормов

Наименование показателя Для молодняка кур в возрасте 1-4 недель Для кур-несушек в возрасте48 недель и более

норма дня ПК-5 рецепт ПК-5 рецепт ПК-5 со спиру-линой норма дня ПК-1 рецепт ПК-1 рецепт ПК-1 со спиру-линой

1. Крупность рассыпного комбикорма (остаток):

на сите с отв. 0 5 мм, %, не более 0 0 0 1 0 0

на сите с отв. 0 3 мм, % <5,0 0,84 0,872 >2,0 3,4 3,7

2. Обменная энергия в 100 г комбикорма, ккал, не менее 290 292 310 270 250 255

3. Массовая доля сырого протеина, % 19,5-21,0 21,5 22,1 16,5-18,0 15,5 16

4. Массовая доля сырой клетчатки, %, не более 4,5 4,1 4,46 5,5 5,8 4,8

5. Массовая доля Са, % 1,0-1,3 0,8 0,9 3,0-3,4 3,4 3,5

б. Массовая доля Р, % 0,75-0,85 0,7 0,75 0,75-0,85 0,6 0,6

7. Массовая доля Иа, % 0,22-0,32 0Л 0,16 0,22-0,32 0,3 0,15

8. Массовая доля лизина, % 1,00-1,02 1,1 1,12 0,75-0,77 0,71 0,7

9. Массовая доля метионина и цистина, % 0,75-0,77 0,77 0,82 0,60-0,62 0,58 0,62

10. Массовая доля золы, % 0,2 0,2 0,2 0,5 0,31 0,3

11. Токсичность 0 0 0 0 0 0

12. Внешний вид, цвет и запах без плесени соотв. соотв. без плесени соотв. соотв.

13. Влажность, % 14 13,6 13,9 14 12,9 13,5

14. Патогенная микрофлора не допуск. 0 0 не допуск. 0 0

15. Микотоксины, мг/кг 0,02 0,002 0,002 0,02 0,002 0,002

1 б. Пестициды, мг/кг не допуск. 0 0 не допуск. 0 0

17. Нитраты, нитриты, мг/кг не допуск. 0 0 не допуск. 0 0

В кормах с добавлением спирулины обменная энергия выше, чем в обычных комбикормах, увеличено содержание таких аминокислот, как метионин и цистин.

Для получения данных о влиянии биомассы спирулины на условия и сроки хранения комбикорма были выработаны экспериментальные партии продукта по рецептам ПК-1 м ПК-5 с вводом 5 % биомассы спирулины в виде жидкой суспензии в рассыпной комбикорм перед процессом гранулирования.

Выработанные партии комбикорма хранились в производственных складских железобетонных емкостях при температуре окружающего воздуха от + 8 °С до + 24 °С в соответствии с ГОСТ 51850-2001 «Продукция комбикормовая. Правила приемки. Упаковка, транспортирование и хранение». Показатели качества комбикорма с добавлением биомассы спирулины при хранении оценивались на протяжении одного месяца после выработки (табл. 2).

Таблица 2

Изменение качества комбикорма ПК-1 в течение месяца хранения

№ Показатель Рецепт ПК-1с вводом 5 % биомассы спирулины Рецепт ПК-1

п/п начало конец начало конец

периода периода периода периода

1 Кислотность, град 9,2 11,1 9,1 12,2

2 РН 5,92 5,91 5,93 5,89

3 Массовая доля, %: - сырого протеина - сырой клетчатки 21,63 6,07 21,61 6,08 21,65 6,08 21,58 6,15

В комбикорме с введенной спирулиной повышение кислотности происходило медленнее, что, соответственно, сказалось и на величине рН. Снижение показателя кислотности готового продукта связано с повышенной щелочностью суспензии. За месяц хранения комбикорма произошли незначительные изменения массовой доли сырого протеина и клетчатки.

В седьмой главе приведен эксергетический анализ процесса сушки свекловичного жома комбинированным способом, процесса сушки яблочных выжимок перегретым паром пониженного давления и процесса культивирования микроводоросли Зр'нпНпа рЫе^э, который подтвердил правильность предлагаемых технических и технологических решений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Обоснован выбор объектов кормопроизводства из вторичных сырьевых ресурсов свеклосахарной и плодоовощной промышленности и продуктов микробиологического синтеза автотрофных микроорганизмов сине-зеленых микроводорослей.

2. Разработаны научно-теоретические подходы к энергосбережению за счет комбинированного теплоподвода, рекуперации и утилизации вторичных энергоресурсов с применением замкнутых рециркуляционных схем по материальным и энергетическим потокам и предложены новые компоновочные решения технологии комбикормов как системы тепломассообменных процессов (пат. РФ № 2320198, 2328135, 2328138, 2346988).

3. Выполнены комплексные экспериментальные и теоретические исследования процесса сушки свекловичного жома перегретым паром атмосферного давления в активных гидродинамических режимах и установлены следующие рациональные интервалы изменения входных факторов: температура перегретого пара 418...428 К; скорость пара в рабочей камере 1,8...2,2 м/с, амплитуда и частота колебаний газораспределительной решетки соответственно 7 мм и 12,5 Гц, частота пульсаций колебаний решетки 0,017.. .0,02 Гц.

4. Предложены технологические параметры энергоэффективного процесса сушки яблочных выжимок перегретым паром при комбинированном энергоподводе: температура перегретого пара на входе в сушильную камеру 107... 115 °С; давление перегретого пара в сушильной камере 60...70 кПа; скорость перегретого пара в сушильной камере 1,5...2,5 м/с; начальная удельная нагрузка яблочных выжимок на газораспределительную решетку 8... 13 кг/м2.

5. По данным экспериментальных исследований с использованием оптимальных систем управления предложена стратегия оперативного поиска наилучшего компромисса между качеством, количеством и затратами ресурсов всех видов при получении кормопродуктов (пат. РФ № 2302122,2352185, 2363235).

6. Научно обоснована энергосберегающая схема получения сыпучей формы холинхлорида (витамина В4) на основе сухого свекловичного жома и яблочных выжимок и оборудование для ее реализации (пат. РФ № 2276867, 2486773, 2489030).

7. Установлены рациональные параметры процесса массообмена при культивировании в фотобиореакторах суспензий фотоавтотрофных микроводорослей хлореллы и спирулины соответственно: концентрация С02 в газовоздушной смеси - 6,5...7,5 %; давление газовоздушной сме-34

си на входе в фотобиореактор - 0,18...0,21 • МПа; освещенность -25..28 клк, 18...22 клк; расход суспензии-2,2...2,4 дм3/ч, 0,8...1,1 дм3/ч.

8. Предложены новые конструкции сушильных установок и биореакторов с комбинированным истечением жидкости, повышающих эффективность технологических процессов комбикормового производства. Определены условия сопряжения тепловых объектов с различными температурными потенциалами для повышения эффективности утилизации и рекуперации тепла вторичных источников (пат. РФ № 2377488, 2478889, 2511807, 2363728,2458980).

9. Предложен способ стабилизации термовлажностных характеристик кормовых средств в процессе хранения при следующих рациональных режимах: содержание сыпучей формы холинхлорида в премик-се 75...95 г/кг; температура окружающего воздуха в помещении 14...20 "С; расход воздуха на поддержание необходимых условий в помещении при хранении премиксов 9...12 м'/(чт); относительная влажность воздуха при хранении премиксов с различным содержанием сыпучей формы холинхлорида 35...40 %; исходная влажность носителя (сухого свекловичного жома) 8,5... 10,5 %.

10. Проведены производственные испытания технологических режимов рассматриваемых процессов в условиях ОАО «ВЭКЗ», ОАО «Кристалл», ООО «Рудничное», ЗАО «Курский Агрохолдинг». Имеется акт внедрения сушильной установки для свекловичного жома в рамках реализации программы Союзного государства «Разработка перспективных ресурсосберегающих, экологически чистых технологий и оборудования для производства биологически полноценных комбикормов» на 2011-2013 годы, выполняемой в ОАО «ВНИИКП Разработан технологический регламент производства комбикормов с вводом суспензии спирулины на линии гранулирования производственного корпуса ОАО «Воронежский экспериментальный комбикормовый завод».

11. Комплексный анализ качества комбикормов и премиксов, содержащих кормовые добавки из растительного сырья показал, что полученная готовая продукция соответствует требованиям стандарта.

12. Эксергетический КПД для процессов сушки свекловичного жома, яблочных выжимок и процесса культивирования суспензии спирулины составил 9,2 %, 9,43 % и 10,18 % соответственно, что выше, чем у известных способов и свидетельствует о повышении степени термо-динимиче ского совершенства системы за счет использования отработанных теплоносителей и организации работы системы в замкнутом цикле. Ожидаемый суммарный экономический эффект от внедрения в производство составит 7,215 млн. р. в год.

13. Коммерциализация предлагаемых технических и технологических решений подтверждена продажей шести лицензий (договоры № РД 0036133 от 16.05.2008 г, № РД 0036375 от 22.05.2008 г., № рд 0052955 от 23.07.2009 г., № РД 0121869 от 05.04.2013 г., № РД 0125382 от 06.06.2013 г., № рд 0127933 от 25.07.2013 г.) на право использования интеллектуальной собственности предприятиями ООО «СуперАгро», «Зерновой потенциал», «Экологическая безопасность», «Проектно-технологический институт экологии, промышленной безопасности и строительства», «МИЛ».

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Ц* — влажность материала в пересчете на сухое вещество, %; Т - температура, К; / — температура, °С; время, с; N11 — критерий Нуссельта; а — коэффициент теплообмена, Вт/(м2 К); е — порозность слоя; критерий фазового превращения; г», гвиб — время неподвижного и вибрирующего состояния газораспределительной решетки, с; с - удельная теплоемкость, Дж/(кг К); а — коэффициент температуропроводности, м2/с; р - плотность, кг/м3: Я - коэффициент теплопроводности, Вт/^К); г — удельная теплота парообразования, Дж/кг; и — влагосодержа-ние материала, кг/кг; энергетический параметр, находящийся по экспериментальным данным; К; х, у, г - текущие координаты, м; а„, - коэффициент диффузии влаги, м2/с; 3 - относительный коэффициент термодиффузии, кг/кг; дп — интенсивность теплообмена, Вт/м2; _/„ — удельный поток влага, кг/(м2-с); и - скорость м/с; I — толщина пластины материала, м; х ~ коэффициент температуропроводности материала, м2/сек; Хт - коэффициент температуропроводности теплоносителя, м2/сек; Ь — длина пластины продукта, м; дифференциальный оператор; ¿[ - поток тепловой энергии, Вт/м2; р - давление перегретого пара в сушильной камере, Па; к - постоянная Больцмана, Дж/К; к - экспериментальный кинетический коэффициент, характеризующий скорость испарения влаги; V — объем одной частицы продукта, м3; Т — скорость изменения температуры образца; 51 — площадь частицы продукта, м; пг - плотность молекул воды в теплоносителе, 1/м5; Гт - скорость изменения температуры перегретого пара; т — масса молекул воды, кг; У1 — объем, приходящийся на одну молекулу адсорбированной воды, м3; к, - коэффициент, определяемый экспериментально; Л — коэффициент конденсации влаги из теплоносителя на поверхности материала; - сечение трубки, м2; и» - скорость потока, м/с; С- концентрация, кг/м3; Н — длина трубки, м; £># — коэффициент продольного перемешивания, м2/с; Ре — критерий Пекле; Мр - базисная функция.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации Монографии

1. Дранников, А. В. Повышение эффективности процесса сушки свекловичного жома перегретым паром [Текст] : монография / А. В. Дранников. - Воронеж : ВГТА, 2010. - 172 с.

2. Техника и технология тепловых и механических процессов в задачах энергосбережения на комбикормовых заводах [Текст] : монография / Л. И. Лыткина, А. А. Шевцов, А. В. Дранников, А. И. Клейменов. - Воронеж : ВГТА, 2011.-304 с.

3. Инновационные технологии биологически ценных комбикормов [Текст] : монография / Е. С. Шенцова, А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина,

A. В. Дранников. - Воронеж : ВГУИТ, 2014. - 252 с.

Учебные пособия

4. Метрология, стандартизация и сертификация в пищевой промышленности [Текст] : учеб. пособие / Г. Г. Странадко, А. А. Шевцов, Л. П. Пащенко,

B. Н. Василенко, А. В. Дранников, И. А. Никитин; Воронеж, гос. технол. акад. -Воронеж : ВГТА, 2006. - 308 с.

5. Дятлов, В. А. Вентиляционные установки и пневмотранспорт. Лабораторный практикум [Текст] : учеб. пособие / В. А. Дятлов, Г. Г. Странадко, А. В. Дранников; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж : ВГТА, 2006. - 80 с.

6. Дятлов, В. А. Технологическое оборудование зерноперерабатываю-щих предприятий. Лабораторный практикум [Текст] : учеб. пособие / В. А. Дятлов, А. В. Дранников, В. И. Карпенко; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж ; ВГТА, 2008.-68 с.

7. Шевцов, А. А. Зерносушение. Практикум. [Текст] : учеб. пособие / А. А. Шевцов, В. Н. Василенко, А. В. Дранников; Воронеж, гос. технол. акад-Воронеж : ВГТА, 2009. - 68 с.

8. Процессы и аппараты пищевых производств. Лабораторный практикум. [Текст] : учеб. пособие / А. А. Шевцов, В. Н. Василенко, А. В. Дранников, Л. Н. Фролова; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж : ВГТА, 2011. - 92 с.

9. Дранников, А. В. Руководство по выполнению курсового проекта по дисциплине «Вентиляционные установки и пневмотранспорт на зерноперераба-тывающих предприятиях» [Текст] : учеб. пособие / А. В. Дранников, В. А Дятлов, С. В. Куцов; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж : ВГТА, 2011. — 100 с.

10. Руководство по выполнению курсового проекта по дисциплине «Проектирование предприятий отрасли» [Текст] : учеб. пособие / А. А. Шевцов, Л. И. Лыткина, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников; Воронеж, гос. технол. акад. — Воронеж : ВГТА, 2011. - 124 с.

11. Шевцова, А. А. Зерносушение. [Текст]: учеб. пособие / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, С. В. Куцов; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж : ВГТА 2011.-80 с.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

12. Разработка устройства для сушки свекловичного жома [Текст] / И. Т. Кретов, С. В. Шахов, А. В. Дранников, А. В. Прибытков // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2001. - № 10. - С. 56-57.

13. Кретов, И. Т. Сушка свекловичного жома перегретым паром [Текст] / И. Т. Кретов, А. В. Дранников // Сахар. - 2002. - № 3. - С. 56-57.

14. Разработка сушилки для сушки свекловичного жома в среде перегретого пара [Текст] / И. Т. Кретов, В. М. Кравченко, С. В. Шахов, А. В. Дранников // Техника машиностроения. - 2003. -№ 3. - С. 122-124.

15. Кретов, И. Т. Сравнительная оценка процесса сушки свекловичного жома топочными газами и перегретым паром [Текст] / И. Т. Кретов, В. М. Кравченко, А. В. Дранников // Известия вузов. Пищевая технология. - 2003. -№ 1,-С. 44-46.

16. Кретов, И. Т. Кинетика процесса сушки свекловичного жома перегретым паром атмосферного давления [Текст] / И. Т. Кретов, В. М. Кравченко, А. В. Дранников // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 7. - С. 27-29.

17. Управление новой технологией сушки свекловичного жома [Текст] / И. Т. Кретов, А. А. Шевцов, В. М. Кравченко, А. В. Дранников // Автоматизация и современные технологии. — 2003. — № 8. - С. 37-40.

18. Определение коэффициентов внутреннего и внешнего трения свекловичного жома в условиях сушки [Текст] / И. Т. Кретов, А. А. Шевцов, А В. Дранников, В. А Дятлов // Известия вузов. Пищевая технология. — 2005. — J61.-C. 70-75.

19. Гидродинамика виброкишпцего слоя свекловичного жома при сушке перегретым паром [Текст] /А. В. Дранников, А. А. Шевцов, В. А. Дятлов, М. Н. Калоша // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - № 3. - С. 34-36.

20. Кретов, И. Т. Разработка энергосберегающего способа сушки свекловичного жома [Текст] / И. Т. Кретов, А В. Дранников, Д. П. Кириленко // Сахар. - 2005. - № 3. - С. 53-54.

21. Изучение пористой структуры свекловичного жома как объекта сушки [Текст] / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, С. А. Барышников, Е. И. Шишова // Сахар. - 2005. - № 5. - С. 51-52.

22. Способ получения порошкообразного холинхлорида — витаминизирующей добавки для комбикормов [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, Л. И. Льггкина, А В. Дранников, Е. И. Шишова // Вестник РАСХН. - 2005. -№6.-С. 64-65.

23. Математическое моделирование процесса сушки свекловичного жома перегретым паром в кипящем слое [Текст] / А А. Шевцов, В. М. Кравченко, И. О. Павлов, А В. Дранников, С. А. Барышников // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2006. — № 11. — С. 73-75.

24. Исследование качества премиксов с новым препаратом холинхлорида при хранении [Текст] / Е. С. Шенцова, Л. И. Лыткина, А. В. Дранников, С. А. Барышников, Е. Ю. Травина //Кормопроизводство. -2006. — № 4. — С. 31-32.

25. Энергетически эффективный способ сушки пищевых продуктов при комбинированном теплоподводе [Текст] / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, С. А. Барышников, Ю. В. Фурсова // Известия вузов. Пищевая технология. -2007,-№2. -С. 58-59.

26. Кинетика процесса сушки свекловичного жома перегретым паром в импульсном виброкипящем слое [Текст] / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, С. А. Барышников, Ю. В. Фурсова// Сахар. - 2007. - № 4. - С. 28-29.

27. Применение суспензии хлореллы в составе комбикормов [Текст] /

A. А Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, А. В. Пономарев, В. Г. Козлов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2008. - № 6. — С. 68-69.

28. Результаты практического использования Chlorella Vulgaris в комбикормах для бройлеров [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников,

B. Г. Козлов, А. В. Пономарев // Аграрная наука. — 2008. - № 10. - С. 26-28.

29. Технологическая линия ввода суспензии хлореллы в комбикорма [Текст] / Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, Е. Ю. Травина, В. Г. Козлов // Автоматизация и современные технологии. — 2008. - К» 1. — С. 7-10.

30. Определение рациональных параметров процесса массового культивирования хлореллы [Текст] /А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова. А. В. Дранников, Е. Ю. Травина, А. В. Пономарев// Вестник РАСХН. - 2008. -№ 2. - С. 13-14.

31. Исследование процесса массового культивирования хлореллы методами планирования эксперимента [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А В. Дранников, А. В. Пономарев // Известия вузов. Пищевая технология. -2009,-№2, З.-С. 62-64.

32. Управление процессом получения сыпучей формы порошкообразного холинхлорида [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, Л. И. Лыткина, А. В. Дранников, А. А. Дерканосова, Д. А. Кузнецов // Автоматизация и современные технологии. — 2009. — № 5. - С. 10-12.

33. Управление автотрофным биосинтезом в технологии комбикормов [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, А. В. Пономарев // Автоматизация и современные технологии. — 2009. — № 6. — С. 11 -14.

34. Выбор рациональных параметров хранения премиксов с содержанием холинхлорида [Текст] / А. А. Шевцов, Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, А. А. Дерканосова, В. П. Ясиневская // Известия вузов. Пищевая технология. -2009.-Х» 5, 6.-С. 68-71.

35. Использование теории подобия при описании процесса сушки свекловичного жома перегретым паром [Текст] / А. В. Дранпиков, С. В. Куцов, Е. В. Костина, В. П. Ясиневская // Вестник ВГТА. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». - 2010. — № 1. - С. 25-28.

36. Реализация прикладных задач автотрофного биосинтеза в технологии комбикормов [Текст] / Е. С. Шенцова, А. В. Дранников, А. В. Пономарев, Н. Ю. Ситников // Вестник ВГТА. Серия «Пищевая биотехнология». - 2010. -№3.-С. 19-22.

37. Дранннков, А. В. Исследование процесса теплообмена при сушке жома перегретым паром в активном гидродинамическом режиме [Текст] / А. В. Дранников // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2010. -№ 12. - С. 26-29.

38. Исследование кинетических закономерностей процесса культивирования микроводорослей в пленочном аппарате с рециркуляцией жидкой фазы [Текст] / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, А. В. Пономарев, Н. Ю. Ситников // Вестник ВГТА. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». - 2011. — №1.-С. 7-12.

39. Дранников, А. В. Энергетический анализ технологических режимов жомосушильной установки в тепловой схеме сахарного завода [Текст] / А В. Дранников //Известия вузов. Пищевая технология. — 2011. — № 4. — С. 78-81.

40. Алгоритм микропроцессорного управления параметрами культивирования автотрофных микроорганизмов [Текст] / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, А. В. Пономарев, Н. Ю. Ситников // Автоматизация и современные технологии. - 2011.-№ 8.-С. 33-35.

41. Сухие яблочные выжимки как носитель холинхлорида в технологии полнорационных комбикормов [Текст] / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, Е. В. Костина, Е. Ю. Стороженко // Вестник ВГТА. Серия «Пищевая биотехнология». - 2011. -№ 3. - С. 49-51.

42. Разработка технологии импортозамещающего кормового сырья на основе сухих яблочных выжимок [Текст] / А. А Шевцов, А. В. Дранников, Е. В. Костина, Е. Ю. Стороженко //Кормопроизводство. -2012.1.-С. 42-44.

43. Алгоритмическое и программное обеспечение процесса культивирования сине-зеленых микроводорослей в пленочном биореакторе [Текст] / А. В. Дранников, И. О. Павлов, А. В. Пономарев, Н. Ю. Ситников// Вестник ВГУИТ. - 2012. -№ 2. - С. 58-63.

44. Эксергетический подход к термодинамическому анализу процесса сушки свекловичного жома [Текст] / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, А. В. Пономарев, Т. В. Лесных // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2012. -№ 12.-С. 8-12.

45. Сбалансированное теплоснабжение жомосушильного отделения свеклосахарного завода [Текст] / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, А. А. Подре-зова, Т. В. Лесных // Вестник ВГУИТ. - 2012. - № 3. - С. 153-156.

46. Математическое обеспечение процесса культивирования микроводоросли 8р1гиНпа в фотобиореакторе пленочного типа [Текст] / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, Н. Ю. Ситников, А. В. Пономарев, И. В. Мажулина // Биотехнология. - 2013. - № 2. - С. 87-94.

47. К решению краевой задачи теплопроводности гранулы с пленкой раствора на ее поверхности в процессе распылительной сушки [Текст] / А. А. Шевцов, Д. С. Сайко, А. В. Дранников, Н. В. Шатунова // Теоретические основы химической технологии. — 2013. —Том 47. — № 2. - С. 630-633.

Патенты на изобретения и свидетельства РОСПАТЕНТА

48. Пат. 2185580 Российской Федерации, МПК7 Р 26 В 17/10. Устройство для сушки [Текст] / Кретов И. Т., Антинов С. Т., Шахов С. В., Прибытков А. В., Дранников А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. — № 2001108748/06; заявл. 02.04.2001; опубл. 20.07.2002, Бюл. № 20.

49. Пат. 2206844 Российской Федерации, МПК7 Р 26 В 17/10. Устройство для сушки комкующихся дисперсных материалов [Текст] / Кретов К Т., Шахов С. В., Дранников А. В., Прибытков А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2001135699/06; заявл. 24.12.2001; опубл. 20.06.2003, Бюл. № 17.

50. Пат. 2219448 Российской Федерации, МПК7 Р 26 В 17/10. Установка для сушки дисперсных высоковлажных материалов [Текст] / Кретов И. Т., Кравченко В. М., Шахов С. В., Дранников А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. технол. акад. - № 2002120387/06; заявл. 29.07.2002; опубл.

20.12.2003, Бюл. № 35.

51. Пат. 2219449 Российской Федерации, МПК7 Р 26 В 21/04.Установка для сушки жома [Текст] / Кретов И. Т., Кравченко В. М., Шахов С. В., Дранников А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2002119911/06; заявл. 22.07.2002; опубл. 20.12.2003, Бюл. № 35.

52. Пат. 2239138 Российской Федерации, МПК7 Р 26 В 25/22. Способ автоматического управления процессом сушки [Текст] / Кретов И. Т., Шевцов А. А., Кравченко В. М., Дранников А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2003104099/06; заявл. 11.02.2003; опубл.

27.10.2004, Бюл. № 30.

53. Пат. 2287751 Российской Федерации, МПК7 Р 26 В 17/12. Конвективная сушилка [Текст] / Шевцов А. А, Дранников А. В., Иванов В. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2005112090/06; заявл. 25.04.2005; опубл. 20.11.2006, Бюл. № 32.

54. Пат. 2276867 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/16, С 07 С 215/40. Способ получения сыпучей формы порошкообразного холинхло-рида из его водного раствора [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Лытки-на Л. И., Дранников А. В., Шишова Е. И., Барышников С. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. — № 2005104740/04; заявл. 21.02.2005; опубл. 27.05.2006, Бюл. № 15.

55. Пат. 2285214 Российской Федерации, МПК7 Р 26 В 21/04. Сушильная установка [Текст] / Шевцов А. А., Дранников А В., Барышников С. А., Фурсова Ю. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2005112091/06 (013991); заявл. 25.04.2005; опубл. 10.10.2006, Бюл. № 28.

56. Пат. 2298749 Российской Федерации, МПК7 Р 26 В 25/22. Способ автоматического управления процессом сушки [Текст] / Шевцов А. А., Дранников А. В., Барышников С. А., Фурсова Ю. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2005137160/06; заявл. 30.11.2005; опубл. 10.05.2007, Бюл. № 13.

57. Пат. 2302122 Российской Федерации, МПК7 А 23 К1/100. Способ управления процессом приготовления экструдированного комбикорма [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Лыткина Л. И., Дранников А. В., Василенко В. Н., Ожерельева О. Н.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2006111398/13; заявл. 07.04.2006; опубл. 10.07.2007, Бюл. № 19.

58. Пат. 2320198 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/16, А 23 К 1/00. Способ приготовления комбикорма для сельскохозяйственной птицы [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Дранников А. В., Травина Е. Ю., Козлов В. Г., Пономарев А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2006135163/13; заявл. 04.10.2006; опубл. 27.03.2008, Бюл. № 9.

59. Пат. 2328135 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/00. Способ приготовления комбикорма [Текст] / Шевцов А. А., Лыткина Л. И., Дранников А. В., Шенцова Е. С., Маджидов Р. М., Бугакова Л. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2007101420/10; заявл. 15.01.2007; опубл. 10.07.2008, Бюл. № 19.

60. Пат. 2328138 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/16. Способ приготовления комбикорма для сельскохозяйственной птицы [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Дранников А. В., Лыткина Л. И., Травина Е. Ю., Козлов В. Г.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2007104263/13; заявл. 06.02.2007; опубл. 10.07.2008, Бюл. № 19.

61. Пат. 2346988 Российской Федерации, МПК7 А 23 В 7/02. Способ производства сухого свекловичного жома [Текст] / Шевцов А. А., Дранников А. В., Дерканосова А. А., Кузнецов Д. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2007134613/13; заявл. 17.09.2007; опубл. 20.02.2009, Бюл. № 11.

62. Пат. 2352185 Российской Федерации, МПК7 А 23 N 17/00. Способ управления процессом приготовления комбикормов [Текст] / Шевцов А. А., Лыткина Л. П., Дранников А. В., Шенцова Е. С., Маджидов Р. М., Бугакова Л. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2007143726/13; заявл. 26.11.2007; опубл. 20.04.2009, Бюл. № 11.

63. Пат. 2356907 Российской Федерации, МПК7 С 07 I 1/00. Управление процессом получения сыпучей формы порошкообразного холинхлорида из его водного раствора [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Лыткина Л. И., Дранников А. В., Дерканосова А. А., Кузнецов Д. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2007146080/04; заявл. 11.12.2007; опубл. 27.05.2009, Бюл. № 15.

64. Пат. 2363235 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/00. Способ управления процессом приготовления комбикормов [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Дранников А. В., Лыткина Л. И., Пономарев А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2008114776/13; заявл. 15.04.2008; опубл. 10.08.2009, Бюл. № 22.

65. Пат. 2363728 Российской Федерации, МПК7 С 12 М 1/04, С 12 М 1/06, В 01 Б 3/28. Пленочный аппарат [Текст] / Шевцов А. А., Шенцова Е. С., Дранников А. В., Пономарев А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акац. -№ 200811850/13; заявл. 13.05.2008;опубл. 10.08.2009, Бюл. № 22.

66. Пат. 2377488 Российской Федерации, МПК7 Б 26 В 17/12. Конвективная сушилка [Текст] / Шевцов А. А., Дранников А. В., Дерканосова А. А., Ясиневская В. П., Бритиков Д А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2008140886/06; заявл. 16.10.2008; опубл. 27.12.2009, Бюл. № 36.

67. Пат. 2411885 Российской Федерации, МПК7 А 23 Р 1/02, А 23 N 17/00. Способ производства крупки по технологии влажного гранулирования с использованием фототрофной биомассы и фуза растительных масел и линия для его осуществления [Текст] / Шевцов А. А, Пономарев А. В., Шенцова Е. С., Лыт-кина Л. И., Дранников А. В., Бритиков Д. А., Хорхордин Д. С.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. — № 2009132801/13; заявл. 31.08.2009; опубл. 20.02.2011, Бюл. № 5.

68. Пат. 2412436 Российской Федерации, МПК7 О 01 N 33/00. Способ определения количества холинхлорида в премиксах [Текст] / Шевцов А А., Кучменко Т. А., Шенцова Е. С., Дранников А. В., Дерканосова А. А., Минако-ва Е. Ю.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. — № 2009132062/13; заявл. 25.08.2009; опубл. 20.02.2011, Бюл. № 5.

69. Пат. 2422053 Российской Федерации, МПК7 А 23 Ь 3/40, А 23 Ь 3/50. Способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления [Текст] / Дранников А. В., Шевцов А. А., Костина Е. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2010102777/13; заявл. 27.01.2010; опубл. 27.06.2011, Бюл. № 18.

70. Пат. 2425304 Российской Федерации, МПК7 Р 26 В 3/14, И 26 В 21/08, И 26 В 21/10. Способ стабилизации термовлажностных характеристик зерна злаковых и масличных культур при сушке и хранении [Текст] / Шевцов А. А., Бритиков Д. А., Дранников А. В., Ожерельева О. Н., Фролова Л. Н.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. — № 2010110880/06; заявл. 22.03.2010; опубл. 27.07.2011, Бюл. № 21.

71. Пат. 2458147 Российской Федерации, МПК7 С12 С? 3/00, С 12 М 1/00, С 12 N 1/12. Способ управления процессом культивирования фотоавтотрофных микроорганизмов [Текст] / Шевцов А. А., Пономарев А. В., Шенцова Е. С., Дранников А. В., Ситников Н. Ю.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2010147435/10; заявл. 19.11.2010; опубл. 10.08.2012, Бюл. № 22.

72. Пат. 2458980 Российской Федерации, МПК7 С 12 М 1/00, С 12 М 1/06, В 01 О 3/32. Аппарат для культивирования автотрофных микроорганизмов [Текст] / Шевцов А. А., Дранников А. В., Ситников Н. Ю., Пономарев А В., Мажулина И. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. — № 2011126828/10; заявл. 29.06.2011; опубл. 20.08.2012, Бюл. № 23.

73. Патент на полезную модель 126104 Российской Федерации, МПК7 Р 26 В 17/12. Конвективная сушилка [Текст] / Дранников А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. инж. технол. - № 2012148099/06; заявл. 12.11.2012; опубл. 20.03.2013.

74. Пат. 2478889 Российской Федерации, МПК7 И 26 В 17/10, Б 26 В 3/092. Установка для сушки дисперсных высоковлажных материалов [Текст] / Шевцов А. А., Дранников А. В., Костина Е. В., Клейменов А. И., Стороженко Е. Ю.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. — № 2011141665/06; заявл. 13.10.2011; опубл. 10.04.2013, Бюл. № 10.

75. Пат. 2486773 Российской Федерации, МПК7 А 23 Ь 1/302, А 23 К 1/16, С 07 С 215/40. Способ получения сыпучей формы порошкообразного холинхлорида из его водного раствора [Текст] / Дранников А. В., Шевцов А. А., Кости-

на Е. В., Стороженко Е. Ю.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. инж. технол. -№ 2012104317/13; заявл. 07.02.2012; опубл. 10.07.2013, Бюл. № 19.

76. Пат. 2487652 Российской Федерации, МПК7 А 23 Ь 3/50. Способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления [Текст] / Дранников А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. инж. технол.-№ 2012106079/13; заявл. 20.02.2012; опубл. 20.07.2013, Бюл. № 20.

77. Пат. 2489030 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/16, С 07 С 215/40. Способ получения сыпучей формы порошкообразного холинхлорида из его водного раствора [Текст] / Дранников А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. инж. технол. -№ 2012109362/13; заявл. 12.03.2012; опубл. 10.08.2013, Бюл. № 22.

78. Пат. 2492699 Российской Федерации, МПК7 А 23 К 1/14. Способ производства комбикорма с использованием суспензии сине-зеленых микроводорослей и линия для его осуществления [Текст] / Шевцов А А., Дранников А. В., Ситников Н. Ю., Пономарев А В.; заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. ун-т. инж. технол. - № 2012116655/13; заявл. 24.04.2012; опубл. 20.09.2013, Бюл. № 26.

79. Пат. 2511807 Российской Федерации, МПК7 ¥26 В 17/10, Р26В 17/04. Сушилка для сыпучих материалов [Текст] / Дранников А. В., Бритиков Д. А, Шевцов С. А, Острикова Е. А., Пономарев А. В., Лесных А С.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. инж. технол. - № 2012123213/06; заявл. 06.06.2012; опубл. 10.04.2014, Бюл. № 10.

80. Свидетельство Роспатента о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2011614732 Расчет полей температур и влагосодержаний при сушке свекловичного жома перегретым паром [Текст] / Шевцов А. А., Павлов И. О., Дранников А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№2011611577; заявл. 11.03.2011; зарегистр. 16.06.2011.

81. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2013610813 Расчет процесса сушки капиллярно-пористых материалов при помощи быстрых разложений [Текст] / Дранников А. В., Горяйнов В. В., Воронова Е. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. инж. технол. -№ 2012619421; заявл. 02.11.2012; зарегистр. 09.01.2013.

Подписано в печать 18.09.2014. Формат 60 х 84 1/16.

Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 196.

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУ ВПО «ВГУИТ») Отдел полиграфии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» Адрес университета и отдела полиграфии 394036, Воронеж, пр. Революции, 19