Технологические особенности производства и применения со


SCIENTIFIC ASPECTS OF COMPLEX PROCESSING



страница13/19
Дата09.08.2019
Размер8.88 Mb.
#128457
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   19

SCIENTIFIC ASPECTS OF COMPLEX PROCESSING

OF SECONDARY RESOURCES OF TOMATO PRODUCTION USING

GAS-LIQUID TECHNOLOGIES

Gadzhieva A. M.

Dagestan State Technical University
Abstract: Of great theoretical and practical interest is the complex processing of tomato pomace to obtain protein preparations, tomato oil, lycopene dye, dietary fiber, feed flour. For the first time, a targeted approach to the development of multicomponent high-deficit products from secondary tomato processing resources is proposed. The chemical composition of tomato seeds was studied and the main physical and chemical characteristics of CO2 extracts extracted from them were determined. CO2 extracts are recommended as natural food additives from vegetable raw materials.

Keywords: tomato pomace, tomato seeds, CO2 extracts, extremely low frequency electromagnetic fields, ultrasound.

References

1. Gadzhieva A. M., Kasyanov G. I. Effective technology of complex processing of tomatoes // Izvestiya vuzov. Food technology. 2013. No. 1. P. 76.

2. Kasyanov G. I. Technique and technology of carbon dioxide use in sub – and supercritical state. // Bulletin of Voronezh state University of engineering technologies. 2014;(1): 130-135. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2014-1-130-135.

3. Gavrish S. F., Galkina S. N. Tomato: cultivation and processing. M.: 1990.

4. Lika-N. M. The technology of processing of crop products. - Moscow: Koloss, 2008.- 616c.


УДК 691.32

ЭКОНОМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ПРОИЗВОДСТВЕ БЕТОНА,

БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ

Секисов А.Н.

Кубанский государственный технологический университет
Аннотация. В настоящий момент в области технологии производства бетонных изделий и конструкций остро стоят вопросы снижения их себестоимости, повышения прочных характеристик (особенно на ранних сроках создания), формирования экологически безопасных условий производства и эксплуатации. Как следствие одной из ключевых проблем в данной сфере является разработка и применение эффективных методик, ориентированных на ускорение твердения бетона, формирование более плотной его структуры наиболее экологичным способом. При этом одной из перспективных разработок, удовлетворяющих современным требованиям к бетону, является новая методика ускоренной карбонизации бетона в момент его создания, т. е. карбонизации свежеуложенного бетона. Рассмотрению этой технологии посвящена данная работа.

Ключевые слова: бетон, углекислый газ, карбонизация, экология, экономичность, прочность, твердение, структура.
«Карбонизированный» бетон может заменить обычный бетон, на который приходится в настоящее время 5% всех выбросов углекислого газа в мире, что существенно загрязняет окружающую среду углекислотой. Важно отметить, что новый материал позволит снизить загрязнение атмосферы не только потому, что заменит собой один из его источников, а ещё и потому, что в самом производстве «карбонизированного» бетона в качестве сырья будет использоваться как раз углекислый газ, являющийся побочным продуктом других производств. Например, планируется извлекать углекислый газ из выбросов электростанций, являющихся основным источником парниковых газов. Общеизвестно, что выбросы парниковых газов являются причиной глобального потепления. Иинновация состоит как раз в том, что теперь появляется реальная возможность вместо загрязнения атмосферы диоксидом углерода использовать его для создания нового вида строительного материала, который и заменит современный бетон [1].

Учитывая научную и практическую значимость отмеченной выше проблемы, рассмотрим подробнее возможность применения метода ускоренной карбонизации в технологии бетонного производства. При этом в первую очередь необходимо сказать о цементе, процесс производства которого включает две основные фазы выделения углекислого газа: кальцинация известняка и сжигание твердого топлива для нагрева вращающихся печей, в которых происходит эндотермические реакции кальцинации [5].

Эти процедуры составляют около 90% от общего выброса диоксида углерода в атмосферу в процессе производства цемента. На одну тонну произведенного цемента приходится приблизительно 510–865 килограммов [2]. Поэтому существует необходимость сбора дымовых газов при помощи специальных установок, способных не только собирать, но и очищать этот газ, тем самым снижая уровень загрязнения атмосферы и подвергая его утилизации. Полученная таким образом углекислота как отход производства может быть применена в технологии производства бетонных изделий, а именно в методике карбонизации, которая в странах с развитой рыночной экономикой и наукоёмкой производственно-технической базой по экологическим соображениям часто называют способом «захоронения углекислого газа» [3].

В общем случае карбонизация – это реакция углекислого газа с оксидами металлов, такими как магний, кальций и железо, с образованием нерастворимых карбонатов этих металлов [3]. Искусственная ранняя карбонизация происходит совместно с ранней гидратацией цемента через намеренную выдержку свежеуложенного бетона в среде, насыщенной диоксидом углерода [4].

Весь процесс ранней карбонизации можно разделить на девять основных фаз [5].

1. Диффузия углекислого газа сквозь воздух для соприкосновения с поверхностью бетона.

2. Проникновение диоксида углерода через наполненные воздухом поры тела бетона.

3. Сольватация СО2 (газ) в СО2 (жидкость) в жидкой фазе свежеуложенного бетона.

4. Гидратация СО2 (жидкость) до Н2СО3 (медленный и определяющий дальнейшую скорость реакции этап): СО2+Н2О → Н2СО3.

5. Ионизация Н2СО3 на Н+, НСО3-, СО32- (процесс происходит мгновенно, уменьшая рН цементной системы на 3 единицы, или с 11 до 8).

6. Растворение цементных фаз C3S и C2S (данный процесс является циклическим, быстрым и экзотермическим; зерна силикатов кальция покрываются неплотными слоями геля гидросиликатов кальция, которые быстро растворяются, высвобождая ионы Са2+ и SiO4-).

7. Нуклеация СаСО3 и геля CSH – угольная кислота очень быстро реагирует с C3S в начальные несколько минут реакции: 3CaO·SiO2+1,2(H2CO3)→1,4CaO·SiO2·0,6(H2O)+ +1,2(CaCO3)+0,6(H2O) (реакция угольной кислоты с C2S протекает по схожей схеме).

8. Осаждение твердых фаз; сначала образуются ватерит и арагонит, но затем эти полиморфные модификации CaCO3 переходят в кальцит (также в конечном продукте можно обнаружить следы аморфного карбоната кальция); после 3 минут карбонизации гель CSH вступает в большую реакцию, изменяя свой состав: CxSHy+(x-x`)CO2→Cx`SHy`+(x-x`)CaCO3+(y-y`)H2O.

9. Вторичная карбонизация – CSH из реакции, приведенной выше, полностью декальцинируется и окончательно переходит в термодинамически стабильный карбонат кальция и высокополимеризованный гель кремнезема; этот гель кислотоустойчив и имеет ту же структуру, что и обычный диоксид кремния: C3S2H2+3CO2 → SiO2(гель)+3CaCO3+3H2O.

Процесс ускоренной ранней карбонизации значительно снижает значение рН в порах бетона, что является отрицательным фактором. Однако последние исследования показали, что ускоренная ранняя карбонизация не препятствует развитию правильной микроструктуры бетона в долгосрочной перспективе. Гидроксид кальция будет образовываться и в поздние сроки гидратации, а значение рН в порах постепенно начнет выравниваться до необходимого значения, как только прекратится процесс карбонизации. Точные экспериментальные данные о значении рН в порах карбонизированного бетона в возрасте 28 суток при разной степени карбонизации изменялись в пределах от 13,74 до 13,83, что указывает на щелочность среды. Поэтому отсюда можно сделать вывод о том, что ускоренная карбонизация никак не повлияет на депассивацию стальной арматуры [4].

Необходимо так же сказать о технологических особенностях метода ускоренной карбонизации. А именно, для приготовления бетонных смесей используют портландцементы без минеральных добавок с желательным повышенным содержанием СаО, исключение – портландцементы с добавкой молотого известняка. Согласно эмпирическим данным бетонные смеси для этой методики должны применяться с водоцементным отношением, находящимся в пределах от 0,1 до 0,25. Это объясняется тем, что при низком В/Ц углекислота не сможет раствориться в порах бетона, в то время как при высоком В/Ц реакция не происходит, так как CO2 не диффундирует вглубь тела бетона [5].

Перед отправкой в камеру карбонизации заформованные изделия должны быть предварительно выдержаны, чтобы запустились реакции гидратации цементных фаз, и только после данной процедуры они отбывают на обработку углекислотой. Карбонизация в камерах может происходить как по объему, так и по поверхности и зависит от способа формования конкретного изделия.

Так же в процессе эмпирических исследований были выявлены следующие факторы, положительно влияющие на процесс карбонизации [5].

1. Избыточное давление углекислого газа в камере (от 1,5-3 атмосфер и выше).

2. Температура в камере (от 25 до 40 °С).

3. Относительная влажность в камере (50– 70 %).

4. Сроки выдержки (от 15 минут до 2–3 часов).

5. Концентрация диоксида углерода в камере (от 20 до 95–100 %).

Количество поглощенной углекислоты зависит от всех вышеизложенных факторов. При этом следует отметить, что после карбонизации поверхность бетона становится намного более плотной за счет отложившегося в порах кальцита, поэтому и повышается прочность как в ранние, так и в конечные сроки твердения бетона (карбонизация не препятствует дальнейшему набору прочности бетона). Внутренняя структура так же совершенствуется и укрепляется, что проявляется в устойчивости к воздействию ионов хлора и к углекислотной коррозии, увеличении морозостойкости и водонепроницаемости, снижении усадки. Учитывая всё отмеченное можно говорить о возможности снижения расходов цемента на производство бетонных изделий и конструкций, а, следовательно, извлечении экономии.

Таким образом, карбонизация бетона представляет собой эффективную инновационную методика, позволяющую с одной стороны производить более качественные бетонные изделия и конструкции при существенной экономию цемента и энергетических ресурсов, с другой стороны утилизировать отходы от сжигания твердого топлива, решая часть экологических проблем современного мира [6].

Иными словами у компаний, которые будут использовать данную технологию, не только появится возможность значительно снизить расходы на потребление энергии при производстве своей продукции, но они так же смогут рассчитывать на поощрения в зеленых программах сертификации зданий, например, таких как LEED. А при модернизации своего оборудования для использования новой технологии производители по сути добьются тройного эффекта: бетон, бетонные изделия и конструкции будет дешевле, прочнее и экологически безопаснее. Это неоспоримое конкурентное преимущество на современном наукоёмком рынке, ориентированном на конечного потребителя.

Литература

1. Официальный сайт портала «Ради Дома PRO» - www.radidomapro.ru.

2. Carbonation of minerals and industrial by-products for CO2 sequestration / S. Teir, S. Eloneva, C-J. Fogelholm, R. Zevenhoven // Paper VI; The Third International Green Energy Conferene, Västerås, Sweden, 2007. – 11 p.

3. Uliasz-Bocheńczyk, A. Waste used for CO2 via mineral carbonation / A. Uliasz-Bocheńczyk // Mineral and Energy Economy Research of Institute of Polish Academy of Science, Krakow, Poland, 2007. – 8 p.

4. Monkman, S. Types of concrete carbonation. Technical note / S. Monkman. – Carbon Cure Technologies Inc, Dartmouth, Nova Scotia, Canada, 2016.– 4 p.

5. Рузавин, А. А. Применение метода ускоренной карбонизации в технологии бетонного производства // В естник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». 2017. Т. 17, №3. С. 72–75.

6. Секисов, А. Н., Терещенко, Е. О. Обоснование использования цементации оснований фундаментов в строительстве зданий и сооружений // Региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов, магистрантов и преподавателей «Строительство и экономика: проблемы и решения». – Краснодар: КГАУ, 2018. С. 62-63.
ECONOMIC AND ECOLOGICAL ASPECTS

APPLICATIONS OF CARBON-GAS GAS IN THE production

OF CONCRETE, CONCRETE PRODUCTS AND constructions
Annotation. Currently, in the field of technology for the production of concrete products and structures, there is an urgent need to reduce their cost, improve durable characteristics (especially in the early stages of creation), and create environmentally safe production and operation conditions. As a consequence, one of the key problems in this area is the development and application of effective techniques aimed at accelerating the hardening of concrete, forming its denser structure in the most environmentally friendly way. At the same time, one of the promising developments that meet modern requirements for concrete is the new method of accelerated carbonization of concrete at the time of its creation, that is, the carbonization of freshly laid concrete. Consideration of this technology is devoted to this work.

Keywords: concrete, carbon dioxide, carbonization, ecology, efficiency, strength, hardening, structure

References

1. Official site of the portal “For the House of PRO” - www.radidomapro.ru.

2. Carbonation of minerals and industrial by-products for CO2 sequestration / S. Teir, S. Eloneva, C-J. Fogelholm, R. Zevenhoven // Paper VI; The Third International Green Energy Conferene, Västerås, Sweden, 2007. – 11 p.

3. Uliasz-Bocheńczyk, A. Waste used for CO2 via mineral carbonation / A. Uliasz-Bocheńczyk // Mineral and Energy Economy Research of Institute of Polish Academy of Science, Krakow, Poland, 2007. – 8 p.

4. Monkman, S. Types of concrete carbonation. Technical note / S. Monkman. – Carbon Cure Technologies Inc, Dartmouth, Nova Scotia, Canada, 2016.– 4 p.

5. Ruzavin, A. A. Application of the accelerated carbonization method in concrete production technology // Bulletin of the South Ural State University. Ser. Construction Engineering and Architecture. 2017, vol. 17, №3. Pp. 72-75.

6. Sekisov A.N., Tereshchenko E.O. Justification of the use of cementitious foundations of foundations in the construction of buildings and structures // Regional scientific-practical conference of students, graduate students, undergraduates and teachers «Construction and Economics: Problems and Solutions». – Krasnodar: KGAU, 2018. Pp. 62-63.



УДК 664.002

СО2-ПРОДУКТЫ ИЗ СЕМЯН И КОЖИЦЫ ВИНОГРАДА

1Касьянов Г.И., 1Косенко О.В., 2Тагирова П.Р., 3Яралиева З.А.

1Кубанский государственный технологический университет

2Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика Миллионщикова М.Д.,

3Дагестанский государственный технический университет
Аннотация. Предложены технологические режимы извлечения целевых компонентов из сухих виноградных семян и кожицы винограда жидким диоксидом углерода. Приведена информация по определению химического состава СО2-экстрактов из семян и кожицы винограда и даны рекомендации по их использованию в качестве пищевых обогатителей национальных хлебобулочных изделий.

Ключевые слова: виноградная выжимка, продукты переработки, СО2-экстракты, хлебобулочные изделия
В научно-технической литературе приводится информация о СО2-продуктах, полученных из растительного сырья с помощью жидкого диоксида углерода [1-6].. Преимуществом докритической СО2-экстракции является то обстоятельство, что процесс извлечения ценных компонентов из сырья проводится при низкой плюсовой температуре, что позволяет максимально сохранить ценный состав сырья. Известна оригинальная технология получения сухой пищевой добавки из ягод черной смородины, которую можно применять для обогащения состава хлебобулочных изделий [1]. Практический опыт подтвердил преимущества применения пищевых добавок в сухом, тонкоизмельченном виде [2]. В КубГТУ разработана компьютерная программа регулирования режимов газожидкостной экстракции, позволяющая получать экологически чистые добавки [3]. В республиках Северного Кавказа, известных высокими урожаями винограда, образуется при переработке значительное количество вторичных ресурсов, которые можно перерабатывать в СО2-экстракты [4-6].

Сухая виноградная выжимка представляет собой смесь различных по плотности и насыпной массе растительных компонентов. Разработан способ разделения сухой выдимки на семена и кожицу. В экспериментах использовали установку для разделения виноградной выжимки на семена и кожицу, разработанную Т.А. Исриговой и М.М. Салмановым

Промышленная технология докритической СО2-экстракции хорошо освоена на экстракционном заводе ООО «Компания Караван», руководство которого любезно предоставляет возможность осваивать новые виды продукции. Одной из особенностей процесса экстракции являются требования к предварительной подготовке сырья – это сушка при сравнительно низких температурах, измельчение в крупку и лепесткование для создания дренажных условий. Для получения пищевых добавок из семян и кожицы винограда использовали следующие режимы экстракции: давление в экстракторе Р=5729-6289 кПа; температура t=20-24 оС; продолжительность процесса τ= 6,5 ч. СО2-экстракт из виноградных семян представляет собой сложную смесь, характеризуемую высоким содержанием полифенольных веществ. Концентрация их варьируется в зависимости от сырья и способа получения в пределах 65-95% от сухого веса экстрактов. Он представляет собой полупрозрачную жидкость без посторонних примесей, темно-коричневого цвета с зеленоватым оттенком. Имеет очень легкий ореховый аромат, практически без посторонних запахов. СО2-экстракт виноградных семян имеет самое высокое среди всех известных масел и продуктов содержание линолевой кислоты (до 76 мг%) и содержит до 150 мг% витамина Е. В таблице 1 приведен качественный состав СО2-экстракта семян и кожицы винограда.

Выполненные исследования позволили разработать рецептуры национальных хлебных изделий из кукурузной и пшеничной муки, обогащенных углеводно-белково-липидным концентратом (УБЛК), полученным из семян винограда после извлечения СО2-экстрактивных веществ. Разработанные авторами технологические приемы получения натуральных пищевых добавок из вторичных продуктов виноградарства и виноделия, позволили предложить производственникам новый класс добавок в форме СО2-экстрактов и СО2-шрота из семян и кожицы винограда.

Таблица 1 – Качественный состав СО2-экстракта семян и кожицы винограда


Показатели

Значение показателей

СО2-экстракт из семян

винограда сорта



СО2-экстракт из кожицы ягод винограда сорта

Первенец

Магарача


Негро

Первенец

Магарача


Негро

Общая характеристика состава

Йодное число, г J2/100 г

134

132

95

90

Кислотное число, мг КОН/г

8,0

8,6

4,5

4,6

Относительная плотность, кг/м3

926

931

944

952

Показатель преломления (20 оС)

1,470

1,475

1,510

1,524

Число омыления, мг КОН/г

188

190

210

216

Жирнокислотный состав, % от общего содержания жирных кислот

Арахиновая кислота

0,9

0,9

отс.

отс.

Линолевая кислота

68

66

59

61

Линоленовая кислота

5

4

6

6

Олеиновая кислота

18

19

22

20

Пальмитиновая кислота

5

6

7

7

Пальмитолеиновая кислота

1,1

1,1

1,2

1,2

Стеариновая кислота

3

4

5

4

В таблице 2 приведены рецептуры национальных хлебных изделий, с использованием СО2-экстрактов и углеводно-белково-липидного концентрата (УБЛК).

Таблица 2 – Рецептуры национальных хлебных изделий, с использованием СО2-экстрактов и углеводно-белково-липидного концентрата (УБЛК)


Компоненты

Чеченская

лепешка


с творогом

Чепалгаш


Чеченская лепешка

с тыквой Хингалш



Чеченская лепешка из кукурузной муки

Чеченская

лепешка из пшеничной муки



Бикарбонат натрия

0,5

0,5

0,5

0,5

Жир бараний

-

-

9,5

-

Легкая вода

-

-

30

-

Масло сливочное

14,4

13,5

-

-

Молочная сыворотка

25

22

-

33

Мука кукурузная

-

-

40

-

Мука пшеничная

35

35

10

55,4

Сахар

-

2,0

1,4

1,5

СО2-экстракт кожицы винограда

0,03

0,03

0,03

0,03

СО2-экстракт семян

винограда



0,37

0,37

0,37

0,37

Соль

1,2

1,2

1,2

1,2

Творог

17,5

-

-

-

Тыквенное пюре

-

19,5

-

-

УБЛК

6

6

7

8

Итого

100

100

100

100

Литература

1.Ахмедов М.Э., Яралиева З.А., Мукаилов М.Д. Инновационная технология производства сухих пищевых добавок из ягод черной смородины/ М.Э. Ахмедов, З.А. Яралиева, М.Д. Мукаилов //Проблемы развития АПК региона, 2014, № 3. – С. 72-75.

2.Родионова Л.Я., Сокол Н.В., Шубина Л.Н., Ольховатов Е.А. Технология и применение порошкообразных пищевых добавок из растительного сырья //Научный журнал КубГАУ. 2017. № 131. – 16 с.

3.Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2012617126. «Усовершенствованная система регулирования параметров процесса газожидкостной экстракции» (TempContrOOS) /В.С. Коробицын, А.С. Бородихин, А.А. Запорожский, П.Р. Тагирова. Заявка № 2012615089. Заявлено 19.06.2012. Опубликовано 08.08.2012.

4.Тагирова П.Р. Перспективы переработки вторичных ресурсов переработки винограда //Матер. междун. науч.-практич. конф. «Достижения и проблемы современных тенденций переработки сельскохозяйственного сырья: технологии, оборудование, экономика». – Краснодар, 2016. – С. 183-189.

5.Тагирова П.Р. Теоретическое обоснование и практическая реализация технологии комплексной переработки выжимки винограда, выращиваемого в Чеченской Республике.– Краснодар: Экоинвест, 2016. – 126 с.

6.Тихонова А.Н., Агеева Н.М., Бирюков А.П. Особенности физико-химического состава выжимки винограда различных сортов и технологий переработки//Известия вузов. Пищевая технология. 2015. № 4. – С. 19-21.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   19




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница