ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ВИНА :

summary

Актуальність роботи. Тенденції споживання вина в світі свідчать про те, що інтерес до цієї продукції зростає. Посилюється конкуренція на ринках вина. Паралельно відбувається глобалізація процесів забезпечення енергетичними ресурсами. Стрімке зростання цін на енергоносії, серйозна залежність від імпорту палива вимагають нового відношення до найдорожчого зараз ресурсу - до енергії. Все це посилюється в  зв’язку зі вступом України до СОТ, тому що енергоємність виробництва українських продуктів харчування в 2…4 рази вище, ніж у країнах ЄС.

У роботі обґрунтовуються шляхи вдосконалювання енергетичних технологій виноробства. Визначено комплекс першочергових завдань, розглянуті питання гідродинамічної обробки газованих вин, в основі якого використовуються принципи кавітації, гомогенізації, і струменних сатураційних систем. Сформульовано принципово новий підхід до мікробіологічної стабілізації вина. Усі ці питання аналізуються при умовах мінімізації питомих енергетичних витрат. До процесів пастеризації залучаються принципи електрофізичного впливу на потік вина.

Наукові основи запропонованих технологій відсутні.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота була поставлена та виконувалась на кафедрі процесів та апаратів Одеської національної академії харчових технологій відповідно до держбюджетної тематики: (тема № 5/03 – П «Розробка стратегії, принципів та методології удосконалення енерготехнологій АПК», № держреєстрації 0103U003436).

Мета і завдання досліджень. Мета роботи – зниження енергоємності  виноробства шляхом впровадження енергетичного моніторингу з розробкою теоретичних основ і обладнання для гідродинамічної й мікробіологічної стабілізації вина.

Для досягнення цієї мети необхідно розв'язати наступні завдання:

– виконати аналітичні дослідження сорбційних процесів у системі "вино - вуглекислота", розробити конструкцію й провести виробничі дослідження установки для гідродинамічної обробки вина, дати аналіз якісних показників зразків, оцінити інтенсивність десорбційних процесів;

– обґрунтувати механізм і провести математичне моделювання комбінованих процесів з електрофізичним впливом на продукт при мікробіологічній стабілізації вина в мікрохвильовому полі (МП);

– розробити методику розрахунково-експериментальних досліджень і провести енергетичний моніторинг виробництва вина, скласти енергетичні баланси, визначити резерви для зниження витрат ресурсів;

–  розробити конструкцію пастеризаційного модуля,  створити  стенди та провести комплексні експериментальні дослідження  пастеризації в МП. Встановити вплив конструктивних і режимних параметрів на рівень летальної температури;

–      розробити конструкцію й провести випробування у виробничих умовах лабораторного зразка мікрохвильового пастеризатора, провести мікробіологічні дослідження вина після його обробки в МП, встановити доцільні режими його експлуатації за умовами енергетичних витрат і якості продукту;

–      дати техніко-економічну оцінку й впровадити у виробництво проекти з зниження витрат енергетичних ресурсів.

Об’єкт дослідження: енергоємні процеси технології виноробства.

Предмет дослідження: процеси й устаткування гідродинамічної й мікробіологічної стабілізації вина, системи опалення.

Методи досліджень: фізико-математичного моделювання, теорії подібності й спеціального теплофізичного експериментального моделювання, розрахунково-експериментальні принципи енергетичного аудиту, енергетичного менеджменту з використанням сучасних повірених приладів і обладнання, обчислювальної техніки, загальноприйняті мікробіологічні.

Наукова новизна отриманих результатів. У роботі сформульовані й доведені нові наукові положення:

–      узгодження гідродинамічних параметрів потоку з можливостями МП дає змогу використовувати відмінності в електрофізичних характеристиках мікроорганізмів і вина, ефективно реалізувати механізм селективного впливу на мікроорганізми і знизити рівень летальної температури;

– використання касет із щілинними каналами забезпечує доступність МП, що визначає перерозподіл потоків енергії безпосередньо до мікроорганізмів, призводить до підвищення якості продукту й росту енергетичного ККД пастеризатора.

У роботі вперше:

– запропоновано механізм комбінованого процесу стабілізації вина в умовах МП при організації плівкої течії продукту і заявлено спосіб низькотемпературної стабілізації вина в МП;

– складена математична модель гідродинамічного впливу на продукт, що описує кінетику сорбційних процесів у системі «вино – вуглекислота";

– розроблена математична модель процесу пастеризації продукту в умовах дії МП і обґрунтована структура рівняння в узагальнених змінних, що встановлює залежність безрозмірної летальної температури від чисел подібності, які враховують конструктивні й режимні параметри;

– отримані приватні залежності рівнів летальних температур від величини щілинного зазору, розходу, часу обробки вина, потужності МП й схеми руху потоків;

– встановлені експериментально гідравлічні й теплотехнічні характеристики пастеризаційних модулів, науково обґрунтовані режими пастеризації вина, отримано рівняння в узагальнених змінних для розрахунків інтенсивності процесу пастеризації при дії на потік вина мікрохвильового поля.

У роботі розширені уяви про механізми й кінетику сорбційних процесів у системі "вино – вуглекислота"; розвинуті методи енергетичного аудита в умовах обмеженого оснащення підприємства вимірювальними приладами.

Практичне значення отриманих результатів. В результаті комплексних аналітичних і експериментальних досліджень розроблена установка для мікробіологічної стабілізації вина в потоці, яка забезпечує м'які режими й підвищену якість обробки продукту. Вона рекомендована для підприємств виноробної промисловості (протокол дегустації № 26 від 17.01.08 ЗАТ "Одесавинпром" і акт мікробіологічних досліджень отриманих зразків № 26 від 08.12.07 ЗАТ "Одесавинпром").

Розроблена установка для гідродинамічної обробки вина, проведені її виробничі випробування. За результатами випробувань установка рекомендується до впровадження на підприємствах виноробства для підвищення якості насичення газованих вин вуглекислотою.

Розроблені інженерні методи розрахунків мікрохвильового пастеризатора, розрахунково-експериментальні методи проведення енергетичного аудиту. Сформульована програма поетапного підвищення ефективності використання енергії на підприємствах виноробства. Впровадження програми на підприємстві дозволило в 2007 р. в 2,5 рази знизити витрати палива, що склало 0,4 грн. на 1дал продукції (акт впровадження програми № 26 від 08.01.08 ЗАТ "Одесавинпром").

Особистий внесок здобувача. У процесі виконання дисертаційної роботи автором самостійно виконаний критичний огляд наукової літератури за темою досліджень. Разом з д.т.н., проф. Іваненко А.В. розроблена програма проведення експериментів з гідродинамічній стабілізації вина. Разом з д.т.н., проф. Бурдо О.Г. сформульовані наукові положення з мікробіологічної стабілізації вина в МП й програма експериментальних досліджень, поставлені завдання математичного моделювання сорбційних процесів у струменних системах. Дисертантом особисто виконані роботи з енергетичного моніторингу, експериментальні дослідження з теми дисертації, науковий аналіз, математична обробка й узагальнення результатів, сформульовані висновки й пропозиції.

Апробація результатів дисертаційної роботи. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися на наукових конференціях професорсько-викладацького складу ОНАХТ (2005…2008 рр.), Міжнародній науково-практичній конференції "Харчові технології" (Одеса, 2005…2008), ХІІ Міжнародній науковій конференції "Удосконалювання процесів і обладнання харчових і хімічних виробництв" (Одеса, 2006, 2008), Міжнародній науково-практичній конференції "Підвищення енергетичної ефективності харчових і хімічних виробництв" (Одеса, 2007 р.)

Публікації. Матеріали дисертаційної роботи, одержані результати та рекомендації з їх використанням повністю відображені у 12 друкованих працях: з них 8 публікацій у фахових виданнях, 2 патенти України на корисну модель та тези 2 доповідей на науково-технічних та міжнародних конференціях.

Структура та об’єм роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, 5 розділів, списку використаних джерел, який включає 132 найменувань (з яких 12 іноземних), і 5 додатків (19 сторінках). Матеріал дисертації викладено на 174 сторінках, містить 86 рисунків (38 сторінок), 37 таблиць (15 сторінок).