Семков Сергій Васильович. Підвищення ефективності використання енергії при виробництві вина

brief description

Семков Сергій Васильович. Підвищення ефективності використання енергії при виробництві вина : Дис... канд. наук: 05.18.12 2009

Семков С.В. «Збільшення ефективності використання енергії при виробництві вина». Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв, Одеська національна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України,Одеса, 2009.
В роботі проведено аналіз енергетичної ситуації в виноробстві, обґрунтовані загальні шляхи підвищення енергетичної ефективності виноробства в умовах глобалізації енергозабезпечення. Визначено енергоємні об’єкти виробництва, запропоновано експериментально-розрахунковий метод досліджень їх енергетичного стану. Розроблено математичні моделі взаємодії потоків вина й вуглекислоти в струменному абсорбері. Методами теорії подібності диференційні рівняння доведено до моделі в узагальнених змінних. Обґрунтовується механізм низькотемпературної мікробіологічної стабілізації вина в мікрохвильовому полі (МП), суть якого в узгоджені гідродинамічної структури потоку з дією МП. Розроблено математичну модель процесу стабілізації, в якій вперше залучено метод аналізу розмірностей для визначення безрозмірної летальної температури в функції від чисел Прандтля та Фур’є.
Розроблені конструкції пастеризаційних модулів, проведено їх гідравлічні й теплотехнічні дослідження та випробування в умовах виробництва. Мікробіологічні та дегустаційні аналізи підтвердили ефективність способу стабілізації, технічна новизна якого захищена патентом України. Аналізуються результати впровадження на підприємстві постійно діючої системи енергетичного моніторингу.

1. Показано, що ключовою проблемою, яку потрібно вирішувати Україні в стислий термін при вступі до СОТ, є зниження показників питомої енергоємності в АПК, й у виноробстві зокрема. Найбільш енергоємними об'єктами виноробства є пастеризатори, сатуратори вина й опалювальні системи. Основний метод удосконалювання енергетичних технологій це метод енергетичного менеджменту.
2. Обґрунтовано механізм низькотемпературної мікробіологічної стабілізації вина в мікрохвильовому полі при особливій гідродинамічній структурі потоку продукту. Організація руху потоку у вигляді мікроплівки створює умови "доступності" до усіх мікроорганізмів електромагнітному полю, без зайвого розсіювання енергії поля на нагрівання продукту. Це дозволяє на 50 % знизити загальні витрати енергії на процес пастеризації при підвищенні якості готового продукту.
3. Встановлено, що значення летальної температури визначають: величина щілинного зазору й час обробки продукту в касеті. Число Рейнольдса в дослідженому діапазоні режимних і конструктивних параметрів немає самостійного практичного впливу на величину летальної температури. Експериментальні дані задовільно узагальнюються залежністю безрозмірної летальної температури від чисел Прандтля й Фур'є.
4. Визначено, що конструкції із профільними каналами мають більші гідравлічні опори, тому перевага надана касетам із щілинними каналами, стійкість гідравлічних характеристик яких забезпечується при кроці між швами 3040 мм. Відпрацьована технологія касет з гарантованим щілинним зазором 0,10,2 мм.
5. Запропонована модель взаємодії потоків вина й вуглекислоти в струменному абсорбері, яка представлена системою диференціальних рівнянь, методами теорії подібності доведена до критеріального рівняння з числами дифузійної подібності. Розроблено схемні рішення додаткової обробки вина в струменному абсорбері та у кавітаційному апараті, які дозволили вдвічі знизити інтенсивність десорбційних процесів.
6. Виконано дослідження експериментальної установки для стабілізації мікрофлори вина, які встановили, що летальні умови досягаються при температурах вина 36400С на виході з установки.
7. Запропоновано розрахунково-експериментальний метод оцінки теплових витрат, який виявився ефективним для проведення енергетичного аудиту в умовах, коли можливості вимірів параметрів обмежені. Визначено, що витрати теплової енергії на опалення підприємства становлять 970 1100 МДж/(м2.рік). Проведена оптимізація теплової ізоляції обладнання обґрунтувала проекти зниження теплових втрат у навколишнє середовище до 2,8 разів, а стін будівель в 2,5 рази. Економія енергії становить 3,4.106МДж за рік.
8. Впровадження на підприємстві постійно діючої системи енергетичного моніторингу, сприяє зниженню загальних витрат енергії на виробництво 1 л вина в 2,5 рази. Економічний ефект від впровадження складає 0,4 грн/дал. Загальна економія засобів за рахунок зниження витрат палива 418,8 тис. грн. в 2007 р.