name: Системный анализ и разработка инновационных «зеленых» технологий непрерывных производств растительных масел с использованием двуокиси углерода
keyword_list: «зеленые» технологии экстракция двуокись углерода растительное масло шнек массообменник процесс переработка экструдер канал витка
abstract: Целью исследования являлось проведение системного анализа и разработка инновационных «зеленых» технологий непрерывного производства растительных масел с использованием двуокиси углерода. Научная новизна выполненных в диссертации исследований заключается в том, что впервые: разработан аналитический метод получения двумерного поля потенциала скорости плоскопараллельного стационарного течения Куэтта и Пуазейля в гидродинамике, вызванной перемещением стенок канала шнека, ограничивающих течение жидкости, позволяющий моделировать отжим масличного материала, как в одношнековом, так и в двухшнековом прессе-экструдере; на основе двузонной модели течения вязкопластичного материала в канале витка шнека выявлены закономерности, учитывающие реологические особенности формирования напряжения сдвига с учетом гидравлического сопротивления потоку масличного материала, что позволило разработать методику расчета геометрических параметров эффективного двухшнекового пресса-экструдера; определен скоростной напор в экструдерных витках шнека различной геометрии двумерного плоскопараллельного стационарного течения Куэтта и Пуазейля на основе уравнения неразрывности потока при установившемся движении масличного материала в канале витка шнека как при транспортировании масличного материала, так и в процессе его прессования; определены параметры инженерной математической модели, позволяющие прогнозировать реологию пластичного течения в широком диапазоне скоростей сдвига в канале шнека пресса-экструдера для консистенции масличного материала, соответствующей бингамовской реологии, с учетом наличия пластичного ядра при течении масличного материала в канале шнека и изменения вязкости в зависимости от давления, развиваемого шнеком пресса-экструдера; путем решения обратных задач с использованием двумерного поля потенциала скорости плоскопараллельного стационарного течения в каналах взаимодействующих витков пресса-экструдера разработана многопараметрическая модель эффективной вязкости масличного материала; обосновано применение аналитического решения для двумерного поля потенциала скорости плоскопараллельного стационарного течения Куэтта в гидродинамике, вызванного перемещением стенок канала шнека, ограничивающего течение масличного материала, путем использования многопараметрической модели эффективной вязкости; разработана математическая модель и проведено численное моделирование массопередачи при экстракции для слоя масличного материала, которая послужила основой для оптимизации режимов работы двухшнекого пресса-экструдера с подачей твердой двуокиси углерода, позволяющей эффективно снижать остаточную масличность материала; предложено решение задачи теплообмена твердой двуокиси углерода с экструдируемым масличным материалом с применением гранул двуокиси углерода для обеспечения режимов холодного прессования масличного материала, совмещенного с экстракцией. Практическая значимость заключается в реализации результатов теоретических и экспериментальных исследований, на основе которых разработана научно обоснованная аппаратурно-технологическая схема инновационной «зеленой» технологии непрерывного производства растительных масел с использованием двуокиси углерода. Доказана принципиальная возможность отжима растительных масел в двухшнековом прессе-экструдере, включающая подачу дополнительного холодильного агента – твердой двуокиси углерода в виде гранул в количестве 5 % к массе масличного материала, с целью повышения качества и увеличения выхода растительного масла. Разработана методика инженерного расчета геометрических параметров витков шнека, которая была использована ООО «Рубин» для конструирования и изготовления опытного образца двухшнекого пресса-экструдера. Разработана технология и аппаратурно-технологическая схема производства растительных масел с использованием двуокиси углерода, обеспечивающие повышение качества и увеличение выхода масла. Практическая значимость работы подтверждена опытно-промышленной апробацией разработанной технологии и линии производства растительного масла с применением двуокиси углерода в условиях ООО «Кубанская Продуктовая Компания». Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной технологии и технических решений, обеспечивающих повышение выхода прессового и рафинированного масла, исключение расходов гидроксида натрия для нейтрализации свободных жирных кислот и воды для промывки нейтрализованного масла, составит 26 млн. руб. в год при переработке 500 т/сут. семян подсолнечника при получении рафинированного дезодорированного (невымороженного) масла первого сорта. Новизна технических решений подтверждена 1 патентом РФ на изобретение и 3 патентами РФ на полезные модели.
chairman_dissertation_council.name: Светлана
chairman_dissertation_council.surname: Калманович
chairman_dissertation_council.patronymic: Александровна
chairman_dissertation_council.position: профессор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: H-4138-2016
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 57103584300
chairman_dissertation_council.rinc_id: 33945
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Михаил
organization_supervisor.surname: Барышев
organization_supervisor.patronymic: Геннадьевич
organization_supervisor.position: И.о. ректора
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 65.65.29
rubrics.name: Производство растительных масел
rubrics.code: 65.13.23
rubrics.name: Физические и физико-химические процессы
rubrics.code: 65.13.19
rubrics.name: Тепловая обработка пищевых продуктов
rubrics.code: 65.13.15
rubrics.name: Подготовительные процессы
rubrics.code: 65.13.13
rubrics.name: Оборудование пищевых производств общего назначения
oecds.code: 02.11.JY
oecds.name: FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY
speciality_codes.name: Процессы и аппараты пищевых производств
speciality_codes.code: 05.18.12
speciality_codes.name: Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов
speciality_codes.code: 05.18.06
supervisors.fio: Кошевой Е.П.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Процессы и аппараты пищевых производств
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Остриков А.Н.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Процессы и аппараты пищевых производств
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Лисицын А.Н.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Максименко Ю.А.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Процессы и аппараты пищевых производств
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "КубГТУ",ФГБОУ ВО "Кубанский государственный технологический университет"
protection_organization.name: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет"
protection_organization.ogrn: 1022301604610
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "КубГТУ",ФГБОУ ВО "Кубанский государственный технологический университет"
author_organization.name: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет"
author_organization.ogrn: 1022301604610
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Учреждения