Научная статья на тему 'Определение параметров сушки продуктов переработки семян горчицы после их обезвреживания планированием эксперимента'

Определение параметров сушки продуктов переработки семян горчицы после их обезвреживания планированием эксперимента Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
510
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СЕМЕНА ГОРЧИЦЫ / СИНИГРИН / СУШКА / ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Русакова Г. Г., Демьянов А. В., Мазина Л. В., Лучковский Д. В.

Продукты переработки семян горчицы в своем составе содержат до 40 % переваримого протеина, что указывает на возможность их применения для скармливания сельскохозяйственным животным и птице [14, 5, 9, 12, 17]. Сдерживающим фактором для подобного использования является наличие в семенах горчицы антипитательных веществ. Традиционно для очистки от антипитательных веществ используют влаготепловую обработку [2]. В связи с тем, что процесс влаготепловой обработки продуктов переработки семян горчицы длительный и энергоемкий, а качество получаемой продукции не соответствует требованиям готового корма для скармливания животным и птице, в условиях реального производства были проведены дополнительные исследования с установлением необходимых стадий технологической цепочки очистки. Для надежного сохранения питательных веществ в очищенных продуктах переработки семян горчицы и предотвращения их от порчи при хранении, представляется необходимым разработать завершающую стадию технологического процесса подготовки продуктов переработки семян горчицы к скармливанию, а также технические средства их сушки, после извлечения из них эфирного горчичного масла. Определение параметров режима сушки гидролизата проводилось планированием эксперимента методом крутого восхождения [1, 3, 5], который заключается в нахождении условий, при которых параметр оптимизации функция отклика (остаточное содержание влаги) может быть оптимальным.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Русакова Г. Г., Демьянов А. В., Мазина Л. В., Лучковский Д. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Определение параметров сушки продуктов переработки семян горчицы после их обезвреживания планированием эксперимента»

References

1. Ishkaev, T. H. Agrojekologicheskie aspekty kompleksnogo ispol'zovaniya syr'evyh resursov i netradicionnyh agrorud v sel'skom hozyajstve [Tekst]/ T. H. Ishkaev, Sh. A. Aliev, I. A. Yapparov. -Kazan': Centr innovac. tehnologij, 2007. - 231 s.

2. Kolyagin, Yu. S. Glaukonit - cennoe dopolnenie k mineral'nym udobreniyam [Tekst]/ Yu. S. Kolyagin, V. N. Meshkov // Kartofel' i ovoschi. - 2008. - № 8. - S. 8-9.

3. Ovchinnikov, A. S. Razvitie ucheniya ob agrotehnicheskoj melioracii zemel' [Tekst]/ A. S. Ovchinnikov, V. I. Pyndak // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa : nauka i vfysshee professional'noe obrazovanie. - 2014. - № 3. - S. 158-168.

4. Pahnenko, E. P. Osadki stochnyh vod i drugie netradicionnye organicheskie udobreniya [Tekst]/ E. P. Pahnenko. - M.: BINOM. Laboratoriya znanij, 2007. - 311 s.

5. Pyndak, V. I. Jeffekt mikromelioracii i gumifikacii pri ispol'zovanii v kachestve udobreniya ilovogo osadka [Tekst]/ V. I. Pyndak, Yu. A. Stepkina // Mezhdunarodnyj sel'skohozyajstvennyj zhur-nal. - 2008. - № 3. - S. 56-57.

6. Pyndak, V. I. Agrotehnicheskaya melioraciya zemel' v aridnyh usloviyah Nizhnego Pov-olzh'ya [Tekst]/V. I. Pyndak, A. E. Novikov // Sel'skohozyajstvennye mashiny i tehnologii. - 2013. -№ 4. - S. 15-17.

7. Pyndak, V. I. Netradicionnye kompleksnye udobreniya dlya vyraschivaniya kartofelya pri kapel'nom oroshenii [Tekst]/ V. I. Pyndak, E. F. Pomogaev, Yu. A. Stepkina // Melioraciya i vodnoe hozyajstvo. - 2010. - № 3. - S. 29-30.

8. Strategiya ispol'zovaniya osadkov stochnyh vod i kompostov na ih osnove v agrikul'ture [Tekst]/ Pod red. N. Z. Milaschenko. - M.: Agrokonsalt, 2002. - 140 s.

9. Jeffektivnoe ispol'zovanie stochnyh vod i ih osadkov dlya orosheniya i udobreniya sel'sko-hozyajstvennyh kul'tur [Tekst]/ A. V. Shuravilin, A. S. Ovchinnikov, V. V. Borodychjov i dr. - Volgograd: Volgogradskaya GSXA, 2009. - 636 s.

10. Foley, I.A., De Fries, R. et al. Global consequences of land use // Science. 2005. 309 (5734). P. 570-574.

11. Scheffer, M, Carpeenter, S. et al. Catastrophic shiffs in ecosystems // Nature. 2001. 413 (6856). P. 591-596.

E-mail: mehanika33@mail.ru

УДК 62-50 : 54 + 66 (076)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СУШКИ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ СЕМЯН ГОРЧИЦЫ ПОСЛЕ ИХ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ПЛАНИРОВАНИЕМ ЭКСПЕРИМЕНТА

DETERMINATION OF POST-NEUTRALIZATION MUSTARD SEEDS PROCESSING PRODUCTS DRYING PARAMETERS BY EXPERIMENT PLANNING

Г.Г. Русакова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.В. Демьянов, соискатель, Л.В. Мазина, соискатель, Д.В. Лучковский, магистрант

G.G. Rusakova, A.V. Demyanov, L.V. Masina, D.V. Luchkovskiy

Волгоградский государственный технический университет Volgograd State Technical University

Продукты переработки семян горчицы в своем составе содержат до 40 % переваримого протеина, что указывает на возможность их применения для скармливания сельскохозяйственным животным и птице [14, 5, 9, 12, 17]. Сдерживающим фактором для подобного использования является наличие в семенах горчицы антипитательных веществ. Традиционно для очистки от антипитательных веществ используют влаготепловую обработку [2]. В связи с тем, что процесс влаготепловой обработки продуктов переработки семян горчицы длительный и энергоем-

кий, а качество получаемой продукции не соответствует требованиям готового корма для скармливания животным и птице, в условиях реального производства были проведены дополнительные исследования с установлением необходимых стадий технологической цепочки очистки. Для надежного сохранения питательных веществ в очищенных продуктах переработки семян горчицы и предотвращения их от порчи при хранении, представляется необходимым разработать завершающую стадию технологического процесса подготовки продуктов переработки семян горчицы к скармливанию, а также технические средства их сушки, после извлечения из них эфирного горчичного масла. Определение параметров режима сушки гидролизата проводилось планированием эксперимента методом крутого восхождения [1, 3, 5], который заключается в нахождении условий, при которых параметр оптимизации - функция отклика (остаточное содержание влаги) - может быть оптимальным.

Products of mustard seeds in its composition contain 40% of digestible protein, suggesting the possibility of their use for feeding farm animals and poultry [14, 5, 9, 12, 17]. The limiting factor for such use is the presence of mustard seeds anti-nutrients. Traditionally, moisture-heat treatment [2] is used for removal of anti-nutrients. Due to the fact that the process of moisture-heat processing of products of processing mustard seeds is long and energy-intensive, and the quality of the resulting product does not meet the requirements of the finished feed for feeding animals and poultry, in a real production additional research with the establishment of the necessary stages of the purification chain was performed. To secure the conservation of nutrients in the treated products of processing mustard seeds and to prevent them from damage during storage, it is necessary to develop the final stage of the process of preparation of products of processing mustard seeds for feeding, as well as technical means of drying after the extraction of essential oil of mustard. Determination of the drying mode settings hydrolyzate conducted an experiment planning method steep ascent [1, 3, 11], which is to find the conditions under which the optimization option - response function (residual moisture content) - may be optimal.

Ключевые слова: семена горчицы, синигрин, сушка, планирование эксперимента.

Key words: mustard seeds, sinigrin, products drying, experiment planning.

Введение. В семенах горчицы и продуктах их переработки содержится большое количество биологически активных соединений, в том числе, тиогликозиды. Тиоглигозид синигрин, также входящий в состав исследуемого растительного сырья, обладает широким спектром действия. Вместе с тем, тиогликозиды принято считать антипитательными веществами: образующееся в организме из синигрина аллилгорчичное масло раздражает слизистую оболочку и вызывает воспалительный процесс (порог чувствительности запаха - до 0,6 мг/м3; ОБУВ - ориентировочный безопасный уровень воздействия - 6,12 мг/м ).

По результатам многолетних исследований [7, 14, 20, 10, 6, 19, 18], для очистки продуктов переработки семян горчицы от антипитательных веществ установлена необходимость вести технологический процесс в несколько стадий в следующей последовательности:

1) гидролиз тиогликозида синигрина;

2) выделение эфирного горчичного масла;

3) сушка кормового продукта;

4) фасовка и складирование готовой продукции;

5) отгрузка эфирного горчичного масла и кормового продукта потребителям.

Коллективом исследователей ВолгГТУ и ВолГАУ, совместно со специалистами

ОАО Волгоградский горчичный маслозавод «Сарепта», за период с 2006 по 2015 гг. доработаны технологии и технические средства для гидролиза синигрина в отходах гор-чично-маслобойного производства, и выделения из них эфирного горчичного масла после гидролиза синигрина [11, 7, 14, 20, 5, 15, 10, 6, 9, 12, 19, 16-18].

Материалы и методы. Продукты переработки семян горчицы представляют собой микроструктуру с определенной степенью полидисперсности и могут быть отнесены к классу грубодисперсных систем, характеризующихся большими размерами частиц (>10-5 м) и незначительной дисперсностью. По классификации А.В. Лыкова, изучаемый объект сушки можно отнести к группе капиллярно-пористых коллоидных тел, в которых для жидкости характерны различные формы связи влаги с твердым скелетом, присущие как капиллярно-пористым, так и коллоидным телам [8].

При выборе режима сушки и рациональной конструкции аппарата, в первую очередь, следует обеспечить условия, необходимые для получения требуемых технологических свойств высушиваемого продукта [22-27].

Результаты теоретических исследований процессов сушки продуктов переработки семян горчицы показывают, что в основе их находится обязательное перемешивание.

При сушке растительного сырья в неподвижном слое верхним пределом нагревания сушильного воздуха является температура 60.. .80 °С [21]. Применение более высоких температур приводит к ухудшению технологических показателей вследствие неравномерного нагревания материала и подгорания продукта.

С целью определения условий, обеспечивающих наилучшую степень сушки, осуществлялось детальное изучение влияния ряда факторов на процесс сушки гидролизата.

Определение параметров режима сушки гидролизата проводилось планированием эксперимента методом крутого восхождения [1, 3, 5], который заключается в нахождении условий, при которых параметр оптимизации - функция отклика (остаточное содержание влаги) - может быть оптимальным.

Изучение процесса сушки гидролизата проводили на установке [13].

В сушилку подавали гидролизат из дегазатора. Содержание влаги в гидролизате 40.50 %. Воздух, подаваемый в сушилку, подогревали в калорифере. Время сушки гидролизата - 10...30 минут при температуре не менее 130 °С и удельном расходе воздуха 20.30 кг на кг влаги.

По истечении заданного времени сушки пробу высушиваемого гидролизата отбирали на анализ для определения остаточного содержания влаги.

Высушенный гидролизат анализировали на содержание влаги по методике [ГОСТ 13979.1 - Жмыхи, шроты и горчичный порошок. Метод определения влаги и летучих веществ].

Результаты и обсуждение. При изучении влияния технологических параметров на степень сушки продуктов переработки семян горчицы (гидролизата), после извлечения из них эфирного горчичного масла, установлено:

1. На сушилках с неподвижным слоем и в туннельной сушилке достичь требуемого результата сушки водных суспензий горчично-маслобойного производства (с содержанием влаги до 50 %) не представилось возможным, так как высушиваемая масса покрывалась зачастую подгораемой коркой (с содержанием влаги до 2 %).

Содержание влаги в суспензии внутри корки было 20.25 %, общая влага высушиваемой массы составляла 16,5.14,8 %. Рекомендовать такие сушилки в многотоннажное промышленное производство нецелесообразно, поскольку высушенный продукт можно скармливать лишь в течение суток. При дальнейшем хранении он будет загнивать и станет непригоден к скармливанию. Это дало основание исследовать применение сушилок с подвижным слоем.

2. Гидролизат, содержащий 15.18 % сухого вещества, в распылительной сушилке можно высушить за 0,5 минуты. Качество кормового продукта и возможность использования его в комбикормовой промышленности соответствует требованиям от-

204

расли. Сушка 15%-ной суспензии в распылительной сушилке энергоёмка, что указывает на необходимость разработки технологии переработки отходов горчично-маслобойного производства с меньшими энергетическими затратами.

3. Сушка гидролизата с применением барабанных вакуум-сушилок приводит к образованию окатышей, подгоранию высушиваемого продукта. Время сушки в данном случае составляет 120.. .180 минут, потеря протеина до 18 %.

4. При сушке гидролизата в сушилке с псевдоожиженным слоем с содержанием влаги 40.50 %, после извлечения из него эфирного горчичного масла, время сушки составляет 5 минут.

5. Результаты лабораторных исследований двухфакторных зависимостей и планирования трехфакторного эксперимента позволили определить рациональные параметры технологического процесса сушки продуктов переработки семян горчицы после их очистки от токсичных веществ на сушилке с псевдоожиженным слоем:

- содержание сухого вещества в гидролизате 40.50 %;

- температура воздуха в калорифере для сушки гидролизата 135.140 °С;

- расход воздуха 21,0.21,5 кг на кг влаги;

- время сушки гидролизата 5 минут.

6. В процессе выполнения исследований для данного типа сушилки были определены технологические параметры сушки. Это явилось основанием для определения параметров сушилки с псевдоожиженным слоем для сушки гидролизата в промышленных исследованиях на реальных средах с производительностью не менее 1 т/сутки.

Анализ результатов проведенных экспериментальных исследований [13, 7, 18] говорит о том, что на степень сушки гидролизата, образующегося при переработке семян горчицы, влияют: температура; количество воздуха, подаваемого на сушку очищаемых продуктов; время сушки и другие факторы.

В связи с изложенным, представляется целесообразным детальное изучение влияния ряда факторов на процесс сушки гидролизата. При этом ставилась задача определения условий, обеспечивающих наилучшую степень сушки.

Для этих целей было проведено определение параметров режима сушки гидролизата планированием эксперимента методом крутого восхождения [1, 3, 5].

Между параметром оптимизации (функцией отклика - остаточным содержанием влаги) и факторами (температура, соотношение фаз, время сушки и др.) существует функциональная зависимость:

Y = f (Х1, Х2, ... , X), (1)

где Y - функция отклика; Хь Х2, ... , Хп - факторы.

Для большинства практических задач по отысканию области экстремального значения функции, достаточно линейного приближения или неполного квадратичного.

Неполная квадратичная модель или уравнение регрессии:

Y =Ь)Х0 + Ь1Х1 +.+ Ь12Х1Х2+...+Ь12эХ1Х2Хэ (2)

где Ь0, Ьь ... , Ьп - коэффициенты уравнения регрессии; Ь^ , Ьв , Ьш - коэффициенты при взаимодействии факторов.

Для представления результатов эксперимента в виде линейной модели каждый фактор испытывается в двух уровнях - верхнем и нижнем.

Если для проведения эксперимента перебираются все возможные сочетания всех п факторов, при этом каждый из них испытывается на обоих уровнях, то число опытов полного факторного эксперимента равно 2п

Эксперимент начинаем с составления матрицы планирования. Значения факторов на верхнем уровне обозначаем (+), на нижнем (-). Для удобства математической обработки данных эксперимента все факторы кодируются.

Матрица планирования обладает ортогональностью и, соответственно планирование является ортогональным. При таком планировании все коэффициенты уравнения регрессии находятся независимо друг от друга по формуле:

п

I X Yi

Ь = ' (3)

где N - число опытов; Y1 - значение параметров оптимизации в 1-том опыте; Х1 - кодированное значение 1-той переменной для 1-той строчки, равное ± 1.

Найденным коэффициентам регрессии дают статистическую оценку их значимости, а затем статистически оценивают уравнение регрессии в целом.

Если оно соответствует статистическим критериям, то оно отвечает на вопрос: при каких значениях факторов параметр оптимизации может принимать наилучшее значение. Следовательно, поставленная задача решена.

Задачей проводимого нами эксперимента была сушка вторичных продуктов, образующихся при переработке семян горчицы, до остаточного содержания влаги не более 10,0 %.

Выбор основных факторов, влияющих на эксперимент, центра плана и интервала варьирования основывался на предварительных экспериментальных данных. Переменные кодировались следующим образом:

Х1 - температура воздуха в калорифере, °С;

Х2 - расход воздуха, кг на кг влаги;

Х3 - время сушки, мин.

Параметр оптимизации:

Y - остаточное содержание влаги в гидролизате, после его сушки.

Для определения ошибки (дисперсии) опытов, необходимо проводить несколько параллельных опытов для каждой строки матрицы планирования (обычно - 3).

Согласно данным [5], полный факторный эксперимент типа 2п можно проводить с параллельными опытами в одной точке факторного пространства (на нулевом уровне), что и было сделано нами.

С целью определения параметров режима сушки гидролизата, его подвергали сушке при условиях, указанных в соответствующей строке матрицы.

Результаты экспериментов и матрица их планирования приведены в таблице 1.

На основании полученных данных рассчитаны следующие показатели:

- среднее значение функции отклика У г = 11,32.

Коэффициенты регрессии определялись по формуле (3):

Ь0 = 29,66; Ь = 13,25; Ь = - 1,77; Ьэ = 5,03;

Ь12= - 23,45; Ь13 = 66,65; Ь23 = - 8,91; Ьш= - 117,97.

Дисперсию воспроизводимости рассчитывали по формуле:

, (4)

т - 1 4 '

где т - число параллельных опытов; Y1 - отклик 1-того компонента; У - среднее значение отклика.

***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 3 (43) 2016

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Таблица 1 - Матрица планирования и результаты эксперимента

Х1 Х2 Х3

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

На именовя ние Температура Удельный Время Рассчитанное уравнение

воздуха в ка-лорифере,°С расход воздуха, кг/кг сушки, мин регрессии

Нулевой уровень 150 25 20 Y = 29,66 + 13,25X1 + 5,03X3 -23,45X1X2 + 66,65 X1X3 -8,9 X2X3 -117,97 X1X2X3

Интервал варьирования 10 5 10

Верхний уровень 160 30 30

Нижний уровень 140 20 10

План Переменные состояния

№ опыта Xo Х1 Х2 Х3 Y

1 2 3 4 5 6

1 + + + + 50,9

2 + - + + 44,3

3 + + - + 21,06

4 + - - + 22,46

5 + + + - 36,5

6 + - + - 39,9

7 + + - - 12,81

8 + - - - 19,31

9 + 0 0 0 10,53

10 + 0 0 0 13,6

11 + 0 0 0 9,82

Дисперсию коэффициентов регрессии рассчитывали по формуле:

Ч 2

= — , (5)

1 п ' 4 '

где п - число опытов.

Ошибка опыта равна:

= ^ , 2 (6) Расчетные данные: дисперсия воспроизводимости Чю2 = 3,80; дисперсия коэффициентов регрессии Ч12 = 0,48; ошибка опыта = 0,69.

Значимость коэффициентов регрессии оценивалась по критерию Стьюдента:

Ь1

t =

где 1 - критерии Стьюдента:

t = Цт , (7)

to = 43,74; ti = 17,99; t2 = 2,55; t3 = 7,23; ti2 = -33,75; t23 = -12,81; ti3 = 95,89; ti23 = -37,8; tтабл. = 4,3.

В результате обработки экспериментальных данных и отбора значимых коэффициентов получено математическое описание процесса сушки гидролизата.

Y = 29,66 + 13,25X1 + 5,03Х3 -23,45X1X2 + 66,65 Х1Х3 -8,9 Х2Х3 -117,97 Х1Х2Х3

Адекватность уравнения определяли по критерию Фишера:

С2

F = Sf , (8)

где 82ост остаточная дисперсия.

ИЗВЕСТИЯ"

№ 3 (43), 2016

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

= т [Е (у, - У,Я

& ОСТ п - I

где п - число опытов; I - число значимых коэффициентов в уравнении регрессии; т - число повторений; У; - значение параметров оптимизации, предсказанное уравнением для условий ьтого опыта.

Для проверки адекватности уравнения были найдены критерии Фишера и остаточная дисперсия:

82ост 33,1; Ррасч 8,71;

Ртабл = 19,3; (fo =1; £д = 2).

Полученное уравнение адекватно описывает модель, поскольку выполняется требование

Ррасч < Ртабл •

На основании расчетных данных получено: уравнения для параметра оптимизации Y адекватно описывают модель.

Адекватное уравнение позволяет перейти к нахождению оптимума путем последовательного движения по градиенту.

Получив адекватное уравнение, переходим к "крутому восхождению". Крутое восхождение - движение по градиенту. Расчет его проводили по следующей методике:

1. Находили для каждого фактора произведение интервала варьирования на коэффициент регрессии

Ь • Ах,; (10)

2. Выбирали фактор, у которого наибольший по абсолютному значению коэффициент регрессии, и задавали для него величину шага.

3. Рассчитывали величину шагов для других переменных.

Для движения по градиенту необходимо, чтобы шаг одного фактора был строго пропорционален шагам остальных факторов. Поэтому, если величина шага для одного компонента выбирается произвольно, то для других шаги должны быть соизмеримы с этим числом. Коэффициент пропорциональности равен:

шаг , ч

с="ьГдх; • (11)

4. Рассчитывали значение каждого фактора.

Результаты расчета приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Расчет «крутого восхождения»

Наименование Х1 Х2 Х3

Нулевой уровень 150 25 20

Интервал варьирования 10 5 10

Коэффициент регрессии 13,25 -1,77 5,03

Произведение Ы • Ах1 132,5 - 8,85 50,3

Пропорциональный расчет шагов -5 -2,5 - 5

Шаги Х] Х2 Х3 У

1 145 22,5 15 5,4

2 140 20,0 10 9,4

3 135 17,5 5 13,2

За новый центр плана приняты условия шага 2 (таблица 3), т.к. увеличение расхода воздуха приводит к уносу высушенного продукта в атмосферу.

***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 3 (43), 2016

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Таблица 3 - Матрица планирования и результаты эксперимента

Наименование X1 X2 X3 Рассчитанное уравнение регрессии

Нулевой уровень 140 20 10 Y = 24,16 + 7,34X1 - 2,55 X2+ +8,7X3 -1,08X1X2 + 1,36 X1X3 -3,87 X1X2X3

Интервал варьирования 5 1,2 5

Верхний уровень 145 21,2 15

Нижний уровень 135 18,8 5

№ опыта X0 План Переменные состояния

X1 X2 X3 Y

1 + + + + 34,3

2 + - + + 26,9

3 + + - + 50,90

4 + - - + 23,5

5 + + + - 21,46

6 + - + - 9,84

7 + + - - 19,36

8 + - - - 13,1

9 + 0 0 0 13,9

10 + 0 0 0 14,3

11 + 0 0 0 12,9

Для 2-й серии опытов рассчитаны следующие показатели:

- среднее значение функции отклика Yi = 13,70.

Коэффициенты регрессии:

b = 24,16; b1 = 7,34; b2 = - 2,55; Ьэ = 8,7; b12= - 1,08; b13 = 1,36; b23 = - 0,75; bm= - 3,87.

Расчетные данные: дисперсия воспроизводимости Si0 = 0,510; дисперсия коэффициентов регрессии Si2 = 0,250; ошибка опыта Si = 0,71; t-критерии Стьюдента:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

t0 = 96,24; t1 = 29,36; t2 = 10,2; t3 = 38,92; t12 = 4,32; t23 = 3,00; tB = 5,44; tm = 15,48; W = 4,3.

В результате обработки экспериментальных данных и отбора значимых коэффициентов получено математическое описание процесса сушки гидролизата.

Y = 24,16 + 7,34X1 - 2,55 X2+ +8,7X3 -1,08X1X2 + 1,36 X1X3 -3,87 X1X2X3

остаточная дисперсия: S2QC.T = 3,53;

критерий Фишера: Ррасч= 6,93;

Fтабл = 18,51; (f =1; £щ = 2).

Полученное уравнение адекватно описывает модель, поскольку выполняется требование

-Ррасч < Ртабл.

На основании расчетных данных получено уравнение для параметра оптимизации Y, которое адекватно описывает модель, что позволяет продолжать варьирование параметрами и проводить повторение экспериментов.

Однако, из анализа результатов второй серии проведенных экспериментов видно, что в одном из опытов (№ 6) достигается показатель по остаточному содержанию влаги 9,84 %, что менее нормируемого (10,0 %) в гидролизате, условия проведения которого можно считать оптимальными для его сушки: температура воздуха в калорифере - 135 °С, расход воздуха 21,2 кг на кг влаги, время сушки 5 минут.

209

Заключение. Таким образом, на основании свойств продуктов переработки семян горчицы была разработана технология их сушки в псевдоожиженном слое. Поскольку на основе экспериментов [13, 7, 10, 16] было установлено влияние ряда факторов на данный процесс, то были проведены исследования по определению условий, обеспечивающих наибольшую степень их сушки.

Данные с применением теории планирования эксперимента подтвердили результаты исследований, полученные по двухфакторной модели [13, 7].

Библиографический список

1. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст] /Ю.П. Адлер, Е.В Маркова, Ю.В. Грановский. - Изд-е второе, перераб. и доп. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. Арьков, А.А. Оптимальный способ удаления изотиоцианатов из горчичного жмыха и использование его в кормлении мясных цыплят [Текст] / А.А. Арьков, А. Г. Чешева // Использование отходов промышленности в кормлении сельскохозяйственных животных: научные труды УСХИ. - Киев, 1975. - С. 35-39.

3. Ахназарова, С.Л. Оптимизация эксперимента в химии и химической промышленности [Текст] / С.Л. Ахназарова, В.В. Кафаров. - М.: Высшая школа, 1978. - 319 с.

4. Бондарь, А.Г. Планирование эксперимента в химической технологии [Текст] / А.Г. Бондарь, Г.А. Статюха. - Киев: Высшая школа, 1976. - 123 с.

5. Горчичные отруби - ценная кормовая добавка в рационы молодняка крупного рогатого скота на откорме [Текст] / Г.Г. Русакова, Т.В. Киселева, М.М. Русакова, Я.В. Дергилев, В.Б. Котенко, Е.Д. Парахневич, Д.В. Парахневич // Кормопроизводство. - 2012. - № 11. - С. 40-43.

6. Извлечение синигрина из продуктов переработки семян горчицы [Текст] / Г.Г. Русакова М.М. Русакова, Я.В. Дергилев, Т.В. Киселева, В.Б. Котенко, Е.Д. Парахневич, Д.В. Парахневич // Комбикорма. - 2012. - № 6. - С. 75-76.

7. Комплексная переработка семян горчицы [Текст] : монография / Г.Г. Русакова, В.А. Хомутов, Д.В. Парахневич, М.М. Русакова. - Волгоград: ФГОУ ВПО ВГСХА, 2009. - 193 с.

8. Лыков, М.В. Сушка в химической промышленности [Текст] / М.В. Лыков. - М.: Химия, 1970. - 432 с.

9. Молочная продуктивность дойных коров при скармливании им кормовой добавки из побочных продуктов горчично-маслобойного производства [Текст] / М.М. Русакова, Я.В. Дергилев, Г.Г. Русакова, Е.Д. Парахневич, Д.В. Парахневич, Т.В. Киселева // Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях: материалы Междунар. науч.-практ. конф. ГНУ ПНИИ ПиП ММП РАСХН и ВолгГТУ. Волгоград 28-29 июня 2012 г. Ч. 1. Производство сельскохозяйственного сырья. - Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2012. - С. 101-103.

10. Переработка отходов горчично-маслобойного производства в корма для сельскохозяйственных животных и птицы [Текст] : монография / Г.Г. Русакова, Я.В. Дергилев, Д.В. Парахневич, Е.Д. Парахневич, М.М. Русакова, Т.В. Киселева. - Волгоград: ФГОУ «Волгоградская ГСХА», 2012. - 192 с.

11. Реактор [Текст] : п. м. 111026 Российская федерация, МКП С 1 B 01 J 8/10, 8/02, B 01 J 18/19 / Г.Г. Русакова, А.Б. Голованчиков, М.М. Русакова, Д.В. Парахневич, Ю.В. Искуснов, Я.В. Дергилев, В.Б. Котенко; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет ». - № 2011; заяв. 06.07.2011; опубл. Бюл. № 34 ( ч.)

12. Результаты зооветеринарного убоя подопытных дойных коров при скармливании им кормовой добавки из побочных продуктов горчично-маслобойного производства без влаго-тепловой обработки [Текст] / М.М. Русакова, Я.В. Дергилев, Г.Г. Русакова, Е.Д. Парахневич, Д.В. Парахневич, Т.В. Киселева // Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях: материалы Междунар. науч.-практ. конф. ГНУ ПНИИ ПиП ММП РАСХН и ВолгГТУ. Волгоград 28-29 июня 2012 г. - Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2012. - С. 103-106.

13. Русакова, Г.Г. Технологические процессы утилизации токсичных отходов горчично-маслобойного производства [Текст]: монография / Г.Г. Русакова [и др.]. - Волгоград: Политехник ВолгГТУ, 2008. - 178 с.

14. Русакова, Г.Г. Эффективность использования побочных продуктов переработки семян горчицы в рационах крупного рогатого скота: монография [Текст] / Г.Г. Русакова [и др.]. -Волгоград: ФГОУ ВПО «Волгоградская ГСХА», 2010. - 126 с.

15. Русакова, Г.Г. Аппарат для очистки от токсичных соединений отходов переработки семян горчицы [Текст] / Г.Г. Русакова, Ю.В. Искуснов, М.М. Русакова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -2012. - № 3(31). - С. 165-170.

16. Русакова, Г.Г. Горчица [Текст]: монография / Г.Г. Русакова. - Волгоград: ФГОУ ВПО ВГСХА, 2012. - 600 с.

17. Русакова, Г.Г. Эффективность использования семян горчицы и продуктов их переработки в рационах сельскохозяйственной птицы [Текст]: монография / Г.Г. Русакова [и др.]. -Волгоград: ФГОУ ВПО ВГСХА, 2013. - 180 с.

18. Технологический процесс получения кормовой добавки из продуктов переработки семян горчицы [Текст]/ Г.Г. Русакова, М.М. Русакова, Я.В. Дергилев, Т.В. Киселева, В.Б. Ко-тенко, Е.Д. Парахневич, Д.В. Парахневич // Комбикорма. - 2013. - № 2.

19. Русакова, М.М. Технологический процесс получения кормовой добавки из побочных продуктов горчично-маслобойного производства [Текст] / М.М. Русакова, Я.В. Дергилев, Г.Г. Русакова, Е.Д. Парахневич, Д.В. Парахневич, Т.В. Киселева // Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях: материалы Междунар. науч.-практ. конф. ГНУ ПНИИ ПиП ММП РАСХН и ВолгГТУ. Волгоград 28-29 июня 2012 г. Ч. 2. Перераб. сельскохоз. сырья и пищевых пр-в. - Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2012.- С. 63-68.

20. Технологический процесс выделения эфирного горчичного масла из продуктов переработки семян горчицы [Текст] / Г.Г. Русакова Т.В. Киселева, Е.Д. Парахневич, Д.В. Парахневич // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2012. - № 4 (28).

21. Филоненко, Г.К. Кинетика сушильного процесса [Текст] / Г.К. Филоненко; Иван. энергет. ин-т им. В.И. Ленина. - М. -Л.: Оборониздат, 1939. - 140 с.

22. Donsi С., Ferrari С., Olivieri L. Сушка с.-х. Продуктов в двухкомпонентном псевдо-ожиженном слое f^kst].- 1987.-Amsterdam etc., 1988. - С.277-286.

23. Laven, F.J. Введение в технологию вспенивания f^kst] /ЛЗНзсЬ. Milchwirt.-1990.N 41-45.-е. 1264-1266.

24. Patrick Perre, A Review of Modern Computational and Experimental Tools Relevant to the Field of Drying [Теkst]// Drying Technology: An International Journal. Special Issue: Selected Papers Presented at the 17th International Drying Symposium (IDS2010), Part 1. - Vol. 29, Issue 13. -2011.- Р. 1529-1541.

25. Reihaneh Golestani, Ahmadreza Raisi, Abdolreza Aroujalian. Mathematical Modeling on Air Drying of Apples Considering Shrinkage and Variable Diffusion Coefficient [Теkst] // Drying Technology: An International Journal. - Vol. 31, Issue 1, -2013. - Р. 40-51.

26. Sigg Philipp, Koch Alex. Непрерывная вакуумная сушка [Теkst] //СЬет. Technol. Eur. -1995. 2№3 - c.32-34

27. Wei Wang, Guohua Chen, Arun S. Mujumdar. A Model for Drying of Porous Materials: From Generality to Specific Applications [Теkst] // Drying Technology: An International Journal. Special Issue: Selected Papers Presented at the 17th International Drying Symposium (IDS2010), Part 1 . - Vol. 29, Issue 13, 2011. - Р. 659-668.

Reference

1. Adler, Yu. P. Planirovanie ]ksperimenta pri poiske optimal'nyh uslovij [Tekst] /Yu. P. Adler, E. V Markova, Yu. V. Granovskij. - Izd-e vtoroe, pererab. i dop. - M.: Nauka, 1976. - 279 s.

2. Ar'kov, A. A. Optimal'nyj sposob udaleniya izotiocianatov iz gorchichnogo zhmyha i ispol'zovanie ego v kormlenii myasnyh cyplyat [Tekst] / A. A. Ar'kov, A. G. Chesheva // Ispol'zovanie othodov promyshlennosti v kormlenii sel'skohozyajstvennyh zhivotnyh: nauchnye trudy USXI. - Kiev, 1975. - S. 35-39.

3. Ahnazarova, S. L. Optimizaciya ]ksperimenta v himii i himicheskoj promyshlennosti [Tekst] / S. L. Ahnazarova, V. V. Kafarov. - M.: Vysshaya shkola, 1978. - 319 s.

4. Bondar', A. G. Planirovanie ]ksperimenta v himicheskoj tehnologii [Tekst] / A. G. Bondar', G. A. Statyuha. - Kiev: Vysshaya shkola, 1976. - 123 s.

5. Gorchichnye otrubi - cennaya kormovaya dobavka v raciony molodnyaka krupnogo rogato-go skota na otkorme [Tekst] / G. G. Rusakova, T. V. Kiseleva, M. M. Rusakova, Ya. V. Dergilev, V. B. Kotenko, E. D. Parahnevich, D. V. Parahnevich // Kormoproizvodstvo. - 2012. - № 11. - S. 40-43.

6. Izvlechenie sinigrina iz produktov pererabotki semyan gorchicy [Tekst] / G. G. Rusakova M. M. Rusakova, Ya. V. Dergilev, T. V. Kiseleva, V. B. Kotenko, E. D. Parahnevich, D. V. Parahnevich // Kombikorma. - 2012. - № 6. - S. 75-76.

7. Kompleksnaya pererabotka semyan gorchicy [Tekst] : monografiya / G. G. Rusakova, V. A. Homutov, D. V. Parahnevich, M. M. Rusakova. - Volgograd: FGOU VPO VGSXA, 2009. - 193 s.

8. Lykov, M. V. Sushka v himicheskoj promyshlennosti [Tekst] / M. V. Lykov. - M.: Himiya, 1970. - 432 s.

9. Molochnaya produktivnost' dojnyh korov pri skarmlivanii im kormovoj dobavki iz pobochnyh produktov gorchichno-maslobojnogo proizvodstva [Tekst] / M. M. Rusakova, Ya. V. Der-gilev, G. G. Rusakova, E. D. Parahnevich, D. V. Parahnevich, T. V. Kiseleva // Puti intensifikacii pro-izvodstva i pererabotki sel'skohozyajstvennoj produkcii v sovremennyh usloviyah: materialy Mezhdu-nar. nauch. -- prakt. konf. GNU PNII PiP MMP RASXN i VolgGTU. Volgograd 28-29 iyunya 2012 g. Ch. 1. Proizvodstvo sel'skohozyajstvennogo syr'ya. - Volgograd: IUNL VolgGTU, 2012. - S. 101-103.

10. Pererabotka othodov gorchichno-maslobojnogo proizvodstva v korma dlya sel'sko-hozyajstvennyh zhivotnyh i pticy [Tekst] : monografiya / G. G. Rusakova, Ya. V. Dergilev, D. V. Parahnevich, E. D. Parahnevich, M. M. Rusakova, T. V. Kiseleva. - Volgograd: FGOU "Volgogradskaya GSXA", 2012. - 192 s.

11. Reaktor [Tekst] : p. m. 111026 Rossijskaya federaciya, MKP S 1 B 01 J 8/10, 8/02, B 01 J 18/19 / G. G. Rusakova, A. B. Golovanchikov, M. M. Rusakova, D. V. Parahnevich, Yu. V. Iskusnov, Ya. V. Dergilev, V. B. Kotenko; zayavitel' i patentoobladatel' GOU VPO "Volgogradskij gosudar-stvennyj tehnicheskij universitet ". - № 2011; zayav. 06.07.2011; opubl. Byul. № 34 ( ch.)

12. Rezul'taty zooveterinarnogo uboya podopytnyh dojnyh korov pri skarmlivanii im kormovoj dobavki iz pobochnyh produktov gorchichno-maslobojnogo proizvodstva bez vlagoteplovoj obrabotki [Tekst] / M. M. Rusakova, Ya. V. Dergilev, G. G. Rusakova, E. D. Parahnevich, D. V. Parahnevich, T. V. Kiseleva // Puti intensifikacii proizvodstva i pererabotki sel'skohozyajstvennoj produkcii v sovremennyh usloviyah: materialy Mezhdunar. nauch. -- prakt. konf. GNU PNII PiP MMP RASXN i VolgGTU. Volgograd 28-29 iyunya 2012 g. - Volgograd: IUNL VolgGTU, 2012. - S. 103-106.

13. Rusakova, G. G. Tehnologicheskie processy utilizacii toksichnyh othodov gorchichno-maslobojnogo proizvodstva [Tekst]: monografiya / G. G. Rusakova [i dr.]. - Volgograd: Politehnik VolgGTU, 2008. - 178 s.

14. Rusakova, G. G. }ffektivnost' ispol'zovaniya pobochnyh produktov pererabotki semyan gorchicy v racionah krupnogo rogatogo skota: monografiya [Tekst] / G. G. Rusakova [i dr.]. - Volgograd: FGOU VPO "Volgogradskaya GSXA", 2010. - 126 s.

15. Rusakova, G. G. Apparat dlya ochistki ot toksichnyh soedinenij othodov pererabotki semyan gorchicy [Tekst] / G. G. Rusakova, Yu. V. Iskusnov, M. M. Rusakova // Izvestiya Nizhnevolzh-skogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2012. - № 3(31). - S. 165-170.

16. Rusakova, G. G. Gorchica [Tekst]: monografiya / G. G. Rusakova. - Volgograd: FGOU VPO VGSXA, 2012. - 600 s.

17. Rusakova, G. G. }ffektivnost' ispol'zovaniya semyan gorchicy i produktov ih pererabotki v racionah sel'skohozyajstvennoj pticy [Tekst]: monografiya / G. G. Rusakova [i dr.]. - Volgograd: FGOU VPO VGSXA, 2013. - 180 s.

18. Tehnologicheskij process polucheniya kormovoj dobavki iz produktov pererabotki semyan gorchicy [Tekst]/ G. G. Rusakova, M. M. Rusakova, Ya. V. Dergilev, T. V. Kiseleva, V. B. Kotenko, E. D. Parahnevich, D. V. Parahnevich // Kombikorma. - 2013. - № 2.

19. Rusakova, M. M. Tehnologicheskij process polucheniya kormovoj dobavki iz pobochnyh produktov gorchichno-maslobojnogo proizvodstva [Tekst] / M. M. Rusakova, Ya. V. Dergilev, G. G. Rusakova, E. D. Parahnevich, D. V. Parahnevich, T. V. Kiseleva // Puti intensifikacii proizvodstva i

pererabotki sel'skohozyajstvennoj produkcii v sovremennyh usloviyah: materialy Mezhdunar. nauch. -- prakt. konf. GNU PNII PiP MMP RASXN i VolgGTU. Volgograd 28-29 iyunya 2012 g. Ch. 2. Pere-rab. sel'skohoz. syr'ya i pischevyh pr-v. - Volgograd: IUNL VolgGTU, 2012. - S. 63-68.

20. Tehnologicheskij process vydeleniya ]firnogo gorchichnogo masla iz produktov pere-rabotki semyan gorchicy [Tekst] / G. G. Rusakova T. V. Kiseleva, E. D. Parahnevich, D. V. Parahne-vich // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2012. - № 4 (28).

21. Filonenko, G. K. Kinetika sushil'nogo processa [Tekst] / G. K. Filonenko; Ivan. ]nerget. in-t im. V. I. Lenina. - M. -L.: Oboronizdat, 1939. - 140 s.

22. Donsi S., Ferrari S., Olivieri L. Sushka s. -- h. Produktov v dvuhkomponentnom psev-doozhizhennom sloe [Tekst]. -- 1987. -- Amsterdam etc., 1988. - S.277-286.

23. Laven, F.J. Vvedenie v tehnologiyu vspenivaniya [Tekst] /LZNzs'. Milchwirt. -- 1990.N 41-45. -- e. 1264-1266.

24. Patrick Perre, A Review of Modern Computational and Experimental Tools Relevant to the Field of Drying [Tekst]// Drying Technology: An International Journal. Special Issue: Selected Papers Presented at the 17th International Drying Symposium (IDS2010), Part 1. - Vol. 29, Issue 13. -2011. - R. 1529-1541.

25. Reihaneh Golestani, Ahmadreza Raisi, Abdolreza Aroujalian. Mathematical Modeling on Air Drying of Apples Considering Shrinkage and Variable Diffusion Coefficient [Tekst] // Drying Technology: An International Journal. - Vol. 31, Issue 1, -2013. - R. 40-51.

26. Sigg Philipp, Koch Alex. Nepreryvnaya vakuumnaya sushka [Tekst] //S'et. Technol. Eur. -1995. 2№3 - c.32-34

27. Wei Wang, Guohua Chen, Arun S. Mujumdar. A Model for Drying of Porous Materials: From Generality to Specific Applications [Tekst] // Drying Technology: An International Journal. Special Issue: Selected Papers Presented at the 17th International Drying Symposium (IDS2010), Part 1 . - Vol. 29, Issue 13, 2011. - R. 659-668.

E-mail: linapar@yandex.ru

УДК 666.9.017: 620.179

ЭКСПРЕСС-МЕТОД ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ

БЕТОНА КОНСТРУКЦИЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

THE EXPRESS METHOD OF DIAGNOSING OF CONCRETE WATERPROOFING OF HYDRAULIC ENGINEERING CONSTRUCTIONS

С.Я. Семененко, доктор сельскохозяйственных наук Д.П. Арьков, кандидат технических наук

С.С. Марченко, кандидат технических наук

S.Y. Semenenko, D.P. Arkov, S.S. Marchenko

ФГБНУ «Поволжский научно исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий», г. Волгоград

The Federal State Budget Science Institution the Volga Scientific-Research Institute of Ecological-Meliorative Technologies

Разработка экспресс-методов неразрушающего контроля бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений в настоящее время является актуальной задачей. Вода и отрицательные температуры негативно влияют на гидротехнические сооружения, сокращая срок эксплуатации сооружений, воздействие этих факторов напрямую зависит от марки бетона по водонепроницаемости. Приоритетным в развитии мелиоративного и водохозяйственного комплексов Российской Федерации является повышение уровня жизни населения и конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции, которое не может быть выполнено без достаточного контроля над состоянием комплексов гидромелиоративных систем (ГМС) и территорий, на которые они оказывают влияние. В настоящее время у большинства сооружений

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.