Анотація до роботи:

Шіхабутінова О.В. Створення вихрової установки і способу одержання зародка із зернових продуктів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – Процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. – Національний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2009.

Дисертація присвячена створенню вихрової ресурсозберігаючої установки і способу одержання структурно незруйнованого зародка із зернових продуктів на основі комплексних досліджень гідродинаміки потоків в криволінійних каналах вихрових камер, визначенню режимних параметрів одержання зародка з поліпшенням якості та збільшенням виходу продукту зі зменшенням енерговитрат.

Запропоновано математичну модель двофазного вихрового потоку в циліндричній вихровій камері з n–кратним підведенням енергоносія і врахуванням режимних та конструктивних параметрів камери та визначено емпіричні залежності для ряду коефіцієнтів, що визначають профіль швидкості.

Вперше визначено вплив визначальних факторів на процеси обробки: n–кратного підведення енергоносія, шершавості поверхонь, геометричних характеристик перфорованих перепон, межі відцентрової нестійкості і зміни визначальних факторів. Теоретично і експериментально встановлені режимні параметри одержання зародка у вихровій установці з поєднанням короткочасної пропарки гарячою парою з наступною обробкою у вихровому потоці. Доведено ефективність способу стадійної обробки зернових продуктів у вихрових камерах з шершавими поверхнями та їх подрібнення під дією сил вихрового потоку.

Обґрунтовані і реалізовані засади для створення ефективної вихрової установки і способу одержання високоякісного структурно незруйнованого зародка.

Визначено раціональні режимні і геометричні параметри вихрових камер, що забезпечують необхідну якість отримання продуктів обробки і продуктивність установки. Виготовлена дослідна установка одержання пшеничного зародка і проведені її випробування у виробничих умовах. Установка прийнята до серійного виробництва.

1. Аналіз сучасного стану обробки зернових продуктів, основних тенденцій розвитку технологій і установок показав, що старі технології і установки енергозатратні і не дозволяють вилучати із зерна його найбільш цінні компоненти – біологічно активний зародок, що містить збалансований вітамінний, мікроелементний і мінеральний склад.

2. Актуальність розроблення вихрової установки і способу одержання зародка зумовлюється тим, що підвищення кількісних показників виходу зародка і його якості зі значним зменшенням енергетичних витрат доцільне шляхом використання нових технологічних прийомів з перевагами вихрових технологій, які характеризуються сильним вихровим полем, можливістю реалізації різних схем підведення і відведення продуктів і енергоносія з інтенсифікацією теплотехнологічних процесів.

3. На основі вивчення існуючих моделей розроблено математичну модель двофазного потоку у вихровій циліндричній камері з n–кратним підведенням енергоносія, яка дозволяє визначити умови навантаження і час руйнування, оцінити ступінь впливу визначальних факторів на подрібнення матеріалів, отримати розрахункові залежності для визначення основних параметрів установки.

4. Аналіз і оцінка сил, що діють на частинки при їх русі в газовому потоці в апаратах вихрового типу, показали, що основними силами є сили опору, тяжіння, відцентрова, Коріоліса і Магнуса, які мають однаковий порядок, але ступінь їх впливу залежить від розміру частинок.

5. Дослідженнями на створених експериментальному стенді і установці встановлено вплив визначальних факторів на процеси обробки: n–кратного підведення енергоносія – оптимальне 4…6; різної шершавості поверхонь – камери
   І-ї стадії обдирки висота елементів шершавості 80…120 мкм, ІІ-ї стадії обдирки – 40…60 мкм; геометричних характеристик перфорованих перепон – камери обдирки
   І-ї стадії діаметр 80 мм, ІІ-ї стадії – 100 мм, камери подрібнення – 140 мм; визначено розмір (ширину) криволінійних каналів – І-ї стадії обдирки 60 мм, ІІ-ї стадії 50 мм і камери подрібнення 30 мм.

6. Розроблено принципово нові енергозберігаючі вихрову установку і спосіб одержання зародка із зернових продуктів зі швидкодіючими процесами, в яких технологічні процеси обробки зерна інтенсифіковані за допомогою нових фізичних методів впливу – сил вихрового потоку, що дозволило підвищити якість і збільшити відбір цінних компонентів – структурно незруйнованого зародка в кількості до 2 % чистотою 65…70% зародкомістких продуктів, збагаченої крупки і тонкодисперсних оболонок зі зменшеними енерговитратами.

7. Дослідженнями встановлені режимні параметри одержання зародка з поєднанням короткочасної пропарки гарячою парою з обробкою на шершавих поверхнях вихрових камер, які показали, що при обробці зерна парою температурою до 120С протягом від 90 до 120 с і стадійними обробкою та подрібненням у вихрових камерах при невеликих енерговитратах під тиском від 0,03 до 0,08 МПа одержано структурно незруйнований біологічно активний зародок з сепарацією та розподілом продуктів обробки з високою швидкодією технологічних процесів (до 2 хв.).

8. Розроблено і виготовлено дослідну установку одержання зародка із зернових продуктів згідно ТЗ та конструкторській документації. Проведено дослідження та випробування створеної вихрової установки одержання зародка із зернових продуктів, які показали ефективність установки і способу одержання зародка високої якості згідно технологічної схеми термообробки, обдирки та подрібнення зерна. Установка прийнята до серійного виробництва. Новизна розробок захищена патентами України № 22382 А, 24530 А, 6743.

Основні наукові положення дисертації викладено в роботах:

1. Костенко Н.В., Шихабутинова О.В. Энергосберегающая технология и установка получения зародышей из зерновых продуктов // Промышленная теплотехника.– 2003. – Т.25, № 4 – С. 73-75. Особистий внесок: участь в обґрунтуванні технології одержання нероздавленого зародка, експериментальних дослідженнях і випробовуваннях установки, обробка результатів досліджень, підготовка матеріалів до публікації.

2. Халатов А.А., Костенко Н.В., Шихабутинова О.В. Особенности течения вихревых потоков в криволинейных каналах переменных параметров с многократным вдувом // Промышленная теплотехника.– 2004. – Т.26, № 4 – С. 13–18. Особистий внесок: експериментальні дослідження, обробка результатів досліджень, підготовка матеріалів до публікації.

3. Костенко Н.В., Шіхабутінова О.В. Не розплющені зародки, збагачені крупи і якісне борошно// Зерно і хліб. – 2003. – № 3. – С. 40–41. Особистий внесок: участь в обґрунтуванні технології, конструкції установки одержання зародка, експериментальних дослідженнях, підготовка матеріалів до публікації.

4. Костенко Н.В., Шіхабутінова О.В. Новітня вихрова теплотехнологія одержання зародка із зернових продуктів // Електротехніка. Механіка. – 2006. – № 1. – С.113. Особистий внесок: участь в обґрунтуванні технології одержання зародка, експериментальні дослідження, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.

5. Костенко Н.В., Шіхабутінова О.В. І пшеничні зародки і крупку // Зерно і хліб. – 1999.-№ 4. – С. 24 – 25. Особистий внесок: аналіз літературних джерел і технологій одержання зародка, підготовка матеріалів до публікації.

6. Пат. № 24530 А України, МКИ В 02В 3/00, В 07 В 4/00. Спосіб обробки харчової сировини та установка дляого здійснення / Н.В. Костенко, Е.М Хусточка, О.В. Шіхабутінова – № 97052460; Заявл. 28.05.97; Опубл. 21.07.98, Бюл. № 5, 1998. – 3 с. Особистий внесок: проведення патентного пошуку, участь в обговоренні ідеї, експериментальні дослідження, результати яких покладені в основу винаходу, підготовка матеріалів до подання заявки.

7. Пат. № 22382 А України, МКИ В 02В 3/00, В. Спосіб і установка одержання пшеничного зародка / Н.В. Костенко, Ю.Л. Забулонов, О.В. Шіхабутінова – № 97052213; Заявл. 14.05.97; Опубл. 03.03.98, Бюл. № 3 – 7 с. Особистий внесок: проведення патентного пошуку, участь в обговоренні ідеї, дослідження і випробування установки.

8. Пат. України на промисловий зразок № 6743, МКИ 15-03; 31-99. Установка одержання пшеничного зародка / Н.В. Костенко, О.В. Шіхабутінова, В.Ф. Стрихар – № 2002050673; Заявл. 29.05.2002; Опубл. 16.12.2002, Бюл. № 12. – 3 с.:іл.. Особистий внесок: участь в обговоренні ідеї та конструкції промислового зразка, підготовка матеріалів до подання заявки.

9. Декл. пат. № 70543 А України, МКИ В 02 С 19/06, В 07 В 4/00, 7/04. Спосіб і пристрій вихрового диспергування і аеромеханічного розподілу зернистих матеріалів / Н.В. Костенко, О.В. Шіхабутінова – № 20031211085 Заявл. 05.12.2003; Опубл.15.10.2004, Бюл. № 10. – 4 с. Особистий внесок: проведення патентного пошуку, участь в обговоренні ідеї та конструкції, підготовка матеріалів до подання.

10. Костенко Н.В., Шіхабутінова О.В. Дослідження впливу різних факторів на газовий потік на вигнутій поверхні вихрової камери / Ін-т технічної теплофізики НАНУ. – Київ, 2002. – 30с. – Укр. – Деп. в ДНТБ України 22.07.02, № 115 – Ук2002. – Реф. в: РЖ «Депоновані наукові роботи». – 2002. – № 1–2. Особистий внесок: аналітичні та експериментальні дослідження, обробка результатів, підготовка матеріалів до публікації.

11. Костенко Н.В., Шихабутинова О.В. Исследование тепломассопереноса в криволинейных каналах акустических вихревых камер и создание методик и расчетов / Ин-т техн. теплофизики НАН Украины. – Киев, 2003. – 56 с.; ил., - Библиогр.: 50 назв. – Рус. – Деп. в ГНТБ Украины, 3.01.03., № 17 – Ук2003. – Реф. в: РЖ «Депоновані наукові роботи». – 2003. – № 2–3. Особистий внесок: аналітичні та експериментальні дослідження, обробка результатів, участь в розробці методик розрахунків, підготовка матеріалів до публікації.

12. Костенко Н.В., Шихабутинова О.В. Исследование тепломассопереноса в криволинейных каналах акустических вихревых камер // Промышленная теплотехника (приложение к журналу).– 2003. – Т.25, № 4 – С. 140–141. Особистий внесок: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів досліджень, підготовка матеріалів до публікації.

13. Костенко Н.В., Шихабутинова О.В. Энергосберегающая технология получения тонкодисперсных материалов// Тр. Междунар. конф. «Региональные проблемы энергосбережения в производстве и потреблении энергии». – Киев, 1999. – С. 114–115. Особистий внесок: експериментальні дослідження, аналіз та систематизація отриманих результатів, підготовка матеріалів до публікації.

14. Костенко Н.В., Шихабутинова О.В. Высокоэффективные энерго–ресурсосберегающие технологии и устройства получения пищевых продуктов высокой биологической ценности на основе растительного сырья // Тр. Междунар. конф. «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». – г. Алушта, 2007. – С.104–107. Особистий внесок: експериментальні дослідження, аналіз та систематизація отриманих результатів, підготовка матеріалів до публікації.

15. Костенко Н.В., Северин С.Д., Шихабутинова О.В. Численное моделирование движения дисперсных частиц в вихревых камерах // Тр. Междунар. конф. «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». – г. Алушта, 2007. – С.108–113. Особистий внесок: розробка математичної моделі, проведення розрахунків, підготовка матеріалів до публікації.

16. Костенко Н.В., Северин С.Д., Шихабутинова О.В. Моделирование движения дисперсных частиц в камерах циклонно – вихревого типа // Тр. Междунар. конф. «Вихревые и закрученные потоки: фундаментальные исследования и новые практические применения». – г. Киев, 2007. – С.77–79. Особистий внесок: проведення розрахунків, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.

17. Костенко Н.В., Шихабутинова О.В. Особенности движения потоков в поле действия центробежных сил вихревых камер // Тр. Междунар. конф. «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». – г. Алушта, 2006. – С.76–77. Особистий внесок: участь в експериментальних дослідження, обробка результатів.

18. Костенко Н.В., Шихабутинова О.В. Влияние параметров вихревых камер на гидродинамические процессы // Тр. Междунар. конф. «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». – г. Алушта, 2005. – С.81–83. Особистий внесок: експериментальних дослідження, обробка і узагальнення результатів досліджень.

19. Костенко Н.В., Шихабутинова О.В. Исследование влияния факторов на течение турбулентного потока // Тр. Междунар. конф. «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». – г. Алушта, 2004. – С.107–108. Особистий внесок: участь в експериментальних дослідженнях, обробка результатів.