Разработка установки и исследование процесса концентрирования пищевой крови вымораживанием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.12, кандидат наук Корчинский Александр Андреевич

• Корчинский Александр Андреевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Корчинский Александр Андреевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ, ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ХОЛОДИЛЬНОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД

1.1. Технологические свойства крови, как объектов концентрирования

вымораживанием

1.2 Основные закономерности тепло- и массообмена в процессах

образования льда в жидких средах

1.3. Адаптация свойств жидких сред к конструкциям

вымораживающих установок

1.4. Адаптация процесса концентрирования вымораживанием к конструктивным особенностям вымораживающего оборудования

1.5. Схемы и установки для концентрирования жидких сред

вымораживанием

1.6. Основные направления совершенствования технологии и техники

концентрирования жидкостей вымораживанием

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КРОВИ КРУПНОГО

РОГАТОГО СКОТА КАК ОБЪЕКТОВ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ

ВЫМОРАЖИВАНИЕМ

2.1. Изучение реологических свойств крови и концентрата крови

2.2. Определение теплофизических характеристик

2.3. Определение криоскопических температур и количества

вымороженной воды

2.4. Исследование процесса охлаждения крови

2.5. Сравнительный анализ крови, сконцентрированной

различными методами

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫМОРАЖИВАНИЯ ВЛАГИ НА ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

3.1 Постановка задачи

3.2 Моделирование вымораживания влаги при концентрировании пищевой

крови

3.3 Анализ результатов моделирования

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА

КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ КРОВИ ВЫМОРАЖИВАНИЕМ

4.1. Описание экспериментальной установки и

методики проведения опытов

4.2 Кинетика кристаллизации льда на охлаждаемой поверхности при

концентрировании крови вымораживанием влаги

4.3. Многофакторный статистический анализ процесса

концентрирования крови вымораживанием

4.3.1. Обоснование выбора и пределов изменения входных факторов

4.3.2 Выбор оптимальных решений задачи концентрирования

крови

4.4 Исследование процесса концентрирования пищевой крови вымораживанием

ГЛАВА 5. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ПИЩЕВОЙ КРОВИ

ВЫМОРАЖИВАНИЕМ

5.1. Разработка устройства для концентрирования растворов вымораживанием и получения льда

5.2. Разработка технологической линии по концентрированию пищевой крови

5.3 Эксергетический анализ линии концентрирования пищевой крови

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

у - скорость сдвига, с-1 ; А - разность; 50 - толщина, м; П - эксергетический КПД;

0 - напряжение сдвига, Па;

ц - эффективная вязкость, Па-с; р - удельный вес вымороженного льда, кг/м3 ; а - относительное количество незамерзающей связанной воды; т - время, (любой момент времени) с; ю - количество вымороженной влаги;

юс - количество незамерзающей связанной воды в продукте как доля его массы;

С - массовая доля вещества в продукте, % (масс.); с - удельная теплоемкость, кДж/(кг-К); D - эксергетические потери, кДж; d - потери эксергии, кДж/кг; Е - эксергия, кДж; е - удельная эксергия, кДж/кг;

f - площади поверхности теплообмена, отнесенной к 1 м3 полезного объема аппарата м2 /м3 ;

G - массовый расход жидкой среды, кг/с; gл - удельное количество вымороженного льда, кг/(м3 с); Н - гидравлические потери продукта; h - энтальпия, кДж/кг; L - работа, кДж;

1 - работа на межмолекулярном уровне, кДж/кг; N - мощность, кВт;

п - индекс течения;

Р - периметр, м;

Q - расход продукта, м3 /с;

q - удельные затраты энергии на вымораживание 1 кг льда, кВтч/кг; S - энтропия, кДж/кг;

Sл - содержания сухих веществ в растворе, полученном при расплавлении вымороженного льда, %; Т - температура, К;

W - содержание влаги в растворе, кг; СВ - содержание сухих веществ в среде, %; СА - содержание антиоксидантов, мг/дм3 ;

Безразмерные числа, критерии

F - критерий Фишера; G - критерий Кохрена; St - критерий Стьюдента;

Индексы

0 - для начальной температуры, температуры кипения хладагента; вл - влага;

вл. кр - кристаллизованная влага; вл. охл - охлажденная влага; вл. пер - переохлажденная влага; вн - внутренний; вх - вход; вых - выход;

гр - калибровочный график; и - испаритель; из - изоляция;

к - значение параметров в конечный момент времени;

кип - кипение;

км - компрессор;

кп - контрольная поверхность;

кр - криоскопический параметр;

л - лед;

м - массовый (расход);

н - значение параметров в начальный момент времени;

отр - отрыв;

по - переохладитель;

пол - полный;

р - растворитель;

с - связанная жидкость;

св - сухое вещество;

эм - электромеханический;

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка установки и исследование процесса концентрирования пищевой крови вымораживанием»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в стране наблюдается неблагоприятная экологическая обстановка, снижение социально-экономического уровня жизни, возрастают психоэмоциональные нагрузки. Все это привело к снижению демографической обстановки. Государство поставило перед собой задачу обеспечить население полноценными биологически полезными продуктами питания. [108].

Кровь крупно рогатого скота, содержит такие компоненты: жиры, ферменты, витамины, минеральные вещества, углеводы, белок, все это необходимо человеческому организму. [11, 33, 35, 39]. Большинство людей страдают от недостатка железа. Одной из самых распространенных причин патологий, встречающихся среди населения разных стран мира, является недостаток железа в организме. Для лечения и профилактики железодефицитных заболеваний используют препараты, изготовленные из крови убойных животных, такое сырье имеет низкую стоимость и доступность. [56, 110, 112].

В среднем цельная кровь различных видов убойных животных содержит от 16,4 до 18,9% белков, при этом порядка 60% приходится на долю гемоглобина. Это является причиной широкого применения крови убойных животных в пищевой промышленности, потребление данного вида сырья позволяет не только расширить ассортимент продукции, но и увеличить его качественные показатели [33, 36, 68].

В стране развивается мясная промышленность, следовательно от убоя крупно рогатого скота (КРС) повышается количество добываемой крови, так как кровь можно и необходимо пускать в производство колбас, кормов, полуфабрикатов, фармацевтику. [56, 110, 119].

Одной из важнейших значений крови ее применяемость для изготовления лечебных препаратов, ассортимент которых разнообразен и достаточно широк. Так, черный пищевой альбумин, полученный в результате сушки крови, используют для производства детского гематогена и

6

гемостимулина, которые применяют как стимуляторы кроветворения в организме человека. Гемостимулин - активное вещество: в состав входит: крови сухой пищевой 0,123 г, железа лактата 0,246 г, меди сульфата 0,005 г. Кровь находит применение для получения гидролизинов, фибринных пленок, пептона, нормальной нативной сыворотки и др. [91, 92]. Гидролизин — раствор продукта, получаемого при кислотном гидролизе белков крови крупного рогатого скота содержащий все незаменимые аминокислоты, с добавлением глюкозы. Широко распространенный лечебно-питательный препарат - гематоген - обладает значительной эффективностью при лечении малокровия, истощения [36, 68, 107]. В составе гематогена присутствуют нутриенты, микроэлементы и макроэлементы, благотворно влияющие на процесс кроветворения и на состояние здоровья в целом:

Таблица 1

углеводы В гематогене содержатся следующие сахара: глюкоза, сахароза, мальтоза и декстрин.

> Белки (аминокислоты) Гематоген одержит незаменимые и заменимые АК, частично покрывает ежесуточную потребность в них.

Жиры Жиры животного происхождения и жирорастворимые витамины.

Железо Двухвалентное железо, легко всасывается и усваивается в кишечнике, корректирует железодефицитные состояния.

Витамины Представлены витамином А и С.

Минералы Помимо железа, в гематогене присутствует калий, натрий, хлор, кальций.

Вспомогательные вещества Отвечают за вкус и пищевую ценность гематогена (сахар, сгущенное молоко и др).

Не менее важное значение имеет кровь как кормовой продукт. Большое количество исследований и практических наблюдений показало, что введение продуктов из крови в кормовой рацион сельскохозяйственных животных интенсифицирует их развитие, повышает их вес при откормке и

создает благоприятные условия для воспроизводства стада. Особенно нуждаются в белках животного происхождения и, следовательно, в белках крови молодые животные [33, 91, 92, 119].

Для лечебного и диетического питания населения необходимы специализированные белковые продукты. [75, 76].

Обработка и хранение крови очень сложный технологический процесс, т.к. в ней происходят биохимические превращения. При изготовлении из крови продуктов питания очень важно обеспечить сохранность пищевой ценности, предотвратить попадание вредных и балластных веществ. Изготовленные медицинские препараты, кормовые и пищевые продукты должны содержать незаменимые витамины, аминокислоты, минеральные вещества и т.д. [75, 76, 110, 119].

Общие усилия работников науки и производства позволяют не только повысить производство кровепродуктов, но и значительно разнообразить их ассортимент, резко увеличить производство пищевых полуфабрикатов, кулинарных изделий и других продуктов питания [75, 76, 92, 95, 110].

Применение какой-либо конкретной технологии переработки крови зависит, главным образом, от уровня технической оснащенности предприятия.

Степень разработанности темы. Промышленные способы

концентрирования крови сельскохозяйственных животных в значительной

степени определяют качество вырабатываемых из них конечных продуктов

[118]. При этом только единственно возможный способ получения

концентрированной крови крупного рогатого скота вымораживанием влаги,

обеспечивает максимальную сохранность всех нативных

биотехнологических соединений исходного сырья при обеспечении

достаточно высокой концентрации целевых компонентов [8, 89, 90, 93, 119,

128]. Технология и техника получения жидких биотехнологических сред

вымораживанием непрерывно совершенствуется благодаря трудам

отечественных и зарубежных ученых, таких как: А.Г. Ткачев, Г.А. Носов,

8

О.Г. Комяков, В.Т. Плотников, В.Н. Филаткин, С.Т. Антипов, И.А. Короткий, В.Ю. Овсянников, О.Г. Бурдо, W. Y. Pelt, М. Paul, S. Okawa, A. Kobayashi, J. A. Burton.

Цель диссертационной работы - исследование процесса получения концентрированной крови крупного рогатого скота вымораживанием влаги и разработка оборудования для его осуществления.

В соответствии с поставленной целью были определены основные задачи работы:

1. Изучение свойств крови крупного рогатого скота как объекта концентрирования вымораживанием влаги.

2. Установление температурных зон фазовых переходов при охлаждении крови, характерных для стадий переохлаждения, формирования зародышей кристаллов льда и дальнейшей кристаллизации влаги.

3. Теоретическое обоснование процесса вымораживания льда на плоской поверхности с учетом переохлаждения на границе раздела лед -кровь.

4. Исследование кинетических закономерностей процесса формирования слоя льда, вымороженного из крови, в условиях вынужденной конвекции.

5. Выявление основных факторов и степени их влияния на протекание процесса концентрирования крови крупного рогатого скота вымораживанием.

6. Нахождение рациональных режимов концентрирования крови крупного рогатого скота вымораживанием.

7. Исследование процесса концентрирования крови крупного рогатого скота вымораживанием влаги в установке циклического действия.

8. Разработка оборудования для концентрирования жидкостей вымораживанием и получения льда.

9. Оценка эксергетической эффективности линии концентрирования

крови крупного рогатого скота вымораживанием влаги.

9

Научная новизна.

Исследованы реологические, теплофизические и криоскопические характеристики крови крупного рогатого скота, как объекта концентрирования вымораживанием.

Выполнено математическое моделирование процесса вымораживания влаги на плоской поверхности, на вертикальной плоской поверхности с учетом переохлаждения жидкости в зоне кристаллизации льда.

Установлены рациональные диапазоны основных факторов, влияющих на концентрирование вымораживанием крови.

Подобраны оптимальные режимы функционирования вымораживающей установки, дающие в большом диапазоне изменения входных параметров, пиковую цикловую производительность, наименьшие затраты и наименьшую величину потерь продуктов с отделяемым льдом.

Сконструирована вымораживающая установка, обеспечивающая интенсивный тепло- и массообмен при вымораживании влаги из жидких сред.

Выполнен эксергетический анализ линии для концентрирования крови крупного рогатого скота вымораживанием и получения льда.

Теоретическая и практическая значимость.

Предложены оптимальные режимы концентрирования крови крупного рогатого скота методом вымораживания влаги: температура кипения хладагента в испарителе установки 256К...260К, расход крови крупного рогатого скота, омывающей испаритель (0,20...0,205)-10-3 м3/с, начальное содержание сухих веществ в крови СВн =22,5.23,0 %, позволяющие обеспечить максимальное количество вымороженного льда, минимальные затраты энергии и минимальное содержание сухих веществ в растворе, полученном при расплавлении вымороженного льда.

Сконструировано устройство для концентрирования растворов

вымораживанием и получения льда (пат. РФ № 2651279), позволяющее

10

повысить, производительность, снизить затраты энергии и повысить, бесперебойность и надежность установки.

Методология и методы диссертационного исследования.

В данной работе использован комплексный набор методик исследования, были применены специальные и общенаучные методы. Среди общенаучных широко применялись вероятностно-статистические методы, наблюдение, формализация, системный подход,. Подбор методик для проведения экспериментальных исследований осуществлялся в соответствии с действующими межгосударственными стандартами. Для получения экспериментальных кривых применялся специальный метод графического дифференцирования. Для определения эффективных режимов процесса концентрирования применялся метод «Ридж-анализ», и др.

Научные положения, выносимые на защиту:

- результаты исследований крови крупного рогатого скота как объекта низкотемпературного концентрирования;

- теоретические и экспериментальные данные по концентрированию крови методом вымораживания;

- математическая модель процесса вымораживания влаги на вертикальной теплообменной поверхности в условиях вынужденной конвекции;

- конструкция вымораживающей установки, обеспечивающей интенсивный тепло- и массообмен при вымораживании влаги из жидких сред.

Степень достоверности и апробация результатов.

На строгих доказательствах и использовании апробированных

математических методов базируется достоверность результатов проведенных

исследований. Расчетные соотношения были тщательно подвергнуты

экспериментальной проверке. Отклонения экспериментальных и расчетных

данных не превышают 10....14 процентов. Ряд найденых автором

теоретических положений непосредственно согласуется с общепризнанными

11

результатами в других областях техники и науки.

В диссертации изложены научные положения, рекомендации и выводы, так же подтверждены экспериментальные исследования и материалы, полностью соответствующие данным протоколов опытов. Основные положения, выводы и рекомендации доложены и обсуждены на всероссийских научно практических конференциях, международных семинарах (Великобритания, Шеффилд, 2016), (Воронеж, 2015-2018), отчетной научной конференции ВГУИТ (Воронеж, 2016).

Проведено тестирование и одобрение результатов работы в условиях предприятия ООО "ГлавМясПром".

Диссертационное исследование соответствует п. 1, 2, 3 и 4 паспорта специальности 05.18.12 - «Процессы и аппараты пищевых производств».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, в том числе 7 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК, 5 статей в различных изданиях, 1 патент РФ на изобретение, 11 тезисов докладов в материалах и сборниках научных конференций.

Структура и объем работы. Основной текст диссертации изложен на 230 страницах машинописного текста, включающих введение, 5 глав экспериментального и аналитического материала, заключение, список литературы из 132 наименований, в том числе 23 - на иностранных языках, 5 приложений. Приведено 25 таблиц, 44 рисунка.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ, ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ХОЛОДИЛЬНОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД

1.1. Технологические свойства крови, как объектов концентрирования

вымораживанием

Значимость более полного применения пищевой крови крупно рогатого скота вызвана содержанием в ней достаточно высокого уровня усваеваемых белковых веществ, по содержанию которых она может приравниваться к мясу [33, 35, 56, 68]. Часть переработанной и использованной крови на пищевые цели мясоперерабатывающей промышленностью в России составляет всего лишь 3 %. В то время как в ряде европейских стран этот показатель составляет: Германия - 50 %, Финляндия - 30 %, Польша - 20 %, это значительно выше. Короткий диапазон естественных технических и технологических решений использования крови сельскохозяйственных животных ставит перед наукой задачу разработки новой пользующейся спросом мясной продукции. [76, 107, 110].

Наиболее значимой по пищевым и биологическим свойствам считается кровь крупного рогатого скота (КРС) [68, 69, 72, 73, 75].

Кровь является одной из важнейших частей организма, обеспечивая все его клетки необходимыми веществами, получаемыми из продуктов питания из внешней среды, и отводит продукты жизнедеятельности к выделительным органам [11, 35, 36, 110].

Кровь представляет собой соединительную ткань и состоит из клеток и межклеточного вещества. Межклеточное вещество - это жидкая часть представляющая собой плазму, в которой размещены клетки - форменные элементы [11, 35, 36, 39, 68].

В крови различных животных содержание форменнх элементов неодинаково, количество их в среднем составляет у КРС 33 % от массы

крови, у МРС - 22,8 %, свиней - 43,6 %, лошадей - около 40 %. К форменным элементам относятся: [39, 56, 68, 76, 112]:

эритроциты - красные кровяные тельца, которые возникают в костном мозге. Эритроциты у основной массы животных безъядерные. Зрелые эритроциты практически полностью заполнены гемоглобином. В эритроцитах интенсивно проходят гликолиз и пентозофосфатный путь, благодаря чему они дополнительно содержат высоко-усвояемые углеводы;

тромбоциты - кровяные пластинки, которые возникают из цитоплазмы мегакариотов костного мозга. В тромбоцитах проходят все основные биохимические процессы: синтезируется белок, протекает обмен углеводов и липидов, осуществляется биологическое окисление, сопряженное с фосфорилированием и т.д. Основная физиологическая функция - роль в процессе свертывания крови;

лейкоциты - полноценные клетки с высочайшим содержанием нуклеиновых кислот. В них сосредоточен целый гликоген крови, который работает источником энергии при недостатке кислорода. Лейкоциты представлены клетками трех типов: лимфоцитами (26 %), моноцитами (7 %) и полиморфно-ядерными лейкоцитами или гранулоцитами (67 %). Лимфоциты возникают в лимфатической ткани, и главной их функцией является образование антител, в частности, иммуноглобулинов.

Кровь считается средой, в которую поступают разные продукты тканевого обмена, кислород, а также питательные вещества. Невсмотря на это кровь большого круга кровообращения характеризуется достаточно неизменным составом. Это движущееся постоянство поддерживается разными приспособлениями, настраивающим поступление в кровь продуктов питания и выделение из нее продуктов обмена [39, 56, 68, 76].

В крови убойных животных содержится 20 - 25 процентов сухих веществ, а по содержанию и аминокислотному составу белков кровь практически не имеет разницы с мясом (табл. 1.1, 1.2) [11, 33, 35, 36, 39, 56].

Соотношение массовой доли влаги и белковых веществ

крови и мяса различных видов животных

Вид сырья Массовая доля. %

воды белковых веществ

Крупный рогатый скот 80.89 17,29

Кровь

Мясо: 70,50 18.00

I категории

II категории 74,10 21,00

Свиньи 79,06 18.88

Кровь

Мясо: 47,50 14,50

III катагомш

II категории 60.90 16,50

Мелкий рогатый скот 82,20 19,40

Кровь

Мясо 65.80 16,40

1 категории

2 категории 69,40 20,80

Таблица 1.2

Массовая доля аминокислот в белках крови и миозине

Массовая доля аминокислот в белках крови, % Массовая

к белку крови доля

в фибрине Е Е в

Аминокислоты гемоглоб ЁнвЕМУО&ПМ Ш'Е

ине лине ЗуЕадЦЗКадЗЬ •^vvWiiSiv мине мнознне, % к белку мяса

1 2 3 4 5 6

4.6 9.6 4.7 6.6 3,2

Триптофан 3,5 2,0 2.8 0.7 0=8

Аргинин 6.7 3.5 5.8 5.9 7.0

Гистиднн 2.3 8.5 2.1 4.0 1.7

Лнзнн 9,0 10,0 6=3 12,8 10,3

Метионин 2,6 1.2 1.0 0.8 3,4

Треонин 7,9 6.0 7.4 5.8 3.8

Лейцин 7.1 14.9 9.5 12.3 15.6

Из олейцин 5,0 0.0 2.0 2.6 не

Валнн 3.9 11.0 9.7 5.9 2.6

Аспарапшовая кислота 11.9 10.0 9.0 10.9 8.5

Глютамнновая кислота 13,8 7.4 12.5 16.5 21.0

1=5 0.9 2.3 5.9 1.4

Тнрознн 6.0 2.9 6.7 5.1 2,2

Кровь крупного рогатого скота по своему составу схожа с кровью человека (табл. 1.3).

В результате промышленной переработки крови производится ее разделение на форменные элементы и плазму. [72, 73, 76, 83, 85, 91]. Химический состав фракций крови убойных животных приведен в табл. 1.4.

Таблица 1.3

Состав крови различных видов сельскохозяйственных животных

Наименование веществ Массовая доля, г/1000 г цельной крови

быка овцы козы свиньи лошади

Вода 808,900 821,670 803,890 790,560 749,020

Сухой остаток. 191,160 178,330 196,110 209,440 250,980

в том числе: гемоглобин 103,100 92,900 112,590 142,200 166,900

другие белки 68,800 70,800 69,720 42,610 69,700

сахар 0,700 0,733 0,829 0,686 0,526

холестерин 1,935 1,339 1,299 0,444 0,346

лецитин 2,349 2,220 2,460 2,309 2,913

жир 0,567 0,937 0,525 1,095 0,611

жирные кислоты - 0,488 0,395 0,475 -

натрий 3,636 3,638 3,579 2,406 2,691

калий 0,407 0,405 0,396 0,309 0,758

окись железа 0,544 0,492 0,577 0,696 0,828

кальций 0,069 0,070 0,060 0,068 0,051

магний 0,035 0,030 0,040 0,089 0,064

хлор 3,076 3,080 2,923 2,690 2,785

Плазма крови, циркулирующей в кровеносном русле, содержит в среднем около 90 % воды, 7,5-8,0 % белка, 1,1 % других органических растворимых веществ и 0,9 % неорганических соединений. Плазма крови,

Химический состав фракций крови убойных животных, г/1000 г

Составные части Массовая доля

плазмы форменных элементов

крупного рогатого скота свиней крупного рогатого скота свиней

1 2 3 4 5

Вода 913.641 917.613 591.857 625,612

Сухой остаток. 86,361 82,391 408,231 374.381

в том числе:

гемоглобин - - 64,201 19.191

другие белки 72,501 67,742 316,742 326,821

сахар 1.051 1,213 - -

холестерин 1,239 0,400 3,378 0,488

лецитин 1.676 1,425 3,749 3,457

жир 0,925 1.955 - -

жирные кислоты - 0.793 - 0,063

фосфор в виде нуклеина 0.014 0.023 0.056 0.105

натрий 4,313 4.252 2,323 -

калий 0,256 0,271 0,723 4,958

окись железа - - 1.672 1,598

кальций 0.118 0,123 - -

магний 0.044 0,040 0.018 0.104

хюр 3.691 3,628 1.814 1.474

стабилизированная консервирующими растворами, содержит немного меньшую массовую долю белка, соответствующую количеству добавляемого консерванта [64]. Кроме этого в плазме содержатся ферменты и биологически функциональные амины и гормоны, свободные аминокислоты, продукты конечного распада белков, а также сотни различных белков, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию, имеет собственное строение и свойства [11, 33, 35, 36, 39, 72, 73, 110].

Белки составляют большую часть сухого остатка плазмы и форменных элементов, по содержанию белка кровь почти не отличается от мяса и содержит всего лишь на 10-15 процентов больше воды. В форменных элементах содержится 2/3 всех белков крови. Коэффициент эффективности

17

белка плазмы (КЭБ) составляет 2,14, что приближается к такому же показателю для казеина [72, 73, 76, 110].

Основными фракциями белков плазмы крови являются фибриноген, сывороточные альбумины и сывороточные глобулины (табл. 1.5) [35, 36].

Фибрин представляет собой тончайшие эластичные нити, которые образуют каркас, составляющий основу сгустка. В ячейках этого каркаса и задерживаются составные части крови - плазма и форменные составляющие [76].

Свертывание (коагуляция) белков крови считается результатом воздействия тепла. Температура свертывания белков специфична для каждого их вида: видимое свертывание альбумина начинается при 67 оС, глобулинов - при 69 - 75°С и фибриногена при 56 °С [35, 36, 72, 73].

Таблица 1.5

Соотношение белковых фракций в плазме крови животных

Белковые фракции Массовая доля в плазме крови, %

крупного рогатого скота мелкого рогатого скота свиней

Фибриноген 0.60 0.46 0.65

Сывороточные альбумины 3.61 3.83 4.42

Сывороточные глобулины 2.90 3.00 2.96

Разная температура свертывания белков крови приводит к тому, что коагуляция ее протекает равномерно, и для совершенного ее окончания требуется температура около 80 оС [72, 73].

Альбумин считается носителем жирных кислот, ионов кальция и меди; гормонов (в основном стероидных). Содержание альбумина в плазме составляет 3500-4500 мг%. Он отлично растворим в воде и является одним из наиболее стабильных белков плазмы, так как его раствор сохраняет стабильность в зоне рН от 4 до 10. Альбумин стабилен в растворе даже при прогреве до температуры 60 оС в течение 10 ч [11, 33, 35, 39, 56, 68].

Сохранность свойств альбумина в растворе при данной температуре гарантируется внедрением глюкозы или остальных сахаров, а также солей жирных кислот [33, 35].

Глобулины плазмы представляют собой категорию белков, характеризующихся едиными свойствами, свойственными глобулинам: они нерастворимы в воде, растворяются в слабых солевых и щелочных растворах. Среди них бывают фракции, имеющие отличие разной молекулярной массой и иными физическими свойствами [11, 33, 35, 68, 69, 107, 110].

а-глобулины представлены широкой группой белков, обладающих различными химическими, физическими, а также комплексообразующими свойствами. Фракция а-глобулинов состоит из нескольких гликопротеидов, хорошо связывающихся с углеводами и липидами крови. Одной из особенностей данной группы белков является то, что они связывают около 95 % меди, содержащейся в плазме. Основные белки этой фракции -церулоплазмин, кислый гликопротеин, а-липопротеин, гаптоглобин [33, 35].

Фракция Р-глобулинов представлена большим разнообразием белков, среди которых имеются как гликопротеиды, липопротеины, так и металлосодержащие белки. Наиболее изучены Р-глобулины, функции которых в организме представлены в табл. 1.6 [11, 33, 35, 39, 69, 110].

Функции Р-глобулинов крови в организме

Белок Функции белка

Трансферрин Транспорт железа

Шажшшш* Под влиянием различных факторов превращается в протеолнтнческнй фермент - плазмнн

Синтез гемоглобина

(3-глнкопротеин Не изучен

|3-лнпопротенн Транспорт липоидов., жирорастворимых гормонов и витаминов

Фракция у-глобулина представлена группой белков, которые неоднородны по молекулярной массе и химическому составу. В физиологическом отношении эти белки выполняют защитную функцию организма и являются носителями основной массы антител. Согласно определению ФАО / ВОЗ, белки животного происхождения, которые несут антитела, называются иммуноглобулинами. [11, 33, 35, 39, 110].

Соотношения глобулиновых фракций в плазме крови животных выражаются величинами, приведенными в табл. 1.7 [33, 35, 68].

Таблица 1.7

Содержание глобулинов в плазме крови животных

Вид животного Массовая доля.. % к общему белку

а-глобулнны (3-глобулины у-глобулины

Корова 17,5 18,2 21,6

Свинья 19.9 61,4 32,2

Овца 6,4 16,8 27,5

Коза 13.6 16.0 32,4

Лошадь 17,5 18,2 21,6

Белковые составляющие свертывающей системы крови очень разнообразны и многочисленны. Наибольший удельный вес среди них занимает фибриноген - первая причина свертывающей системы. Его массовая доля в крови колеблется в пределах 0,3-0,6 % [11, 33, 35, 68, 69].

С химической точки зрения, кровь представляет собой коллоидный раствор, в котором кроме главной составной части - белков, содержится ряд других веществ: минеральных солей, углеводов, жировых веществ, витаминов, пигментов, ферментов, гормонов и почти всех остальных биологически активных веществ [35, 39, 68, 69, 110].

Количество воды в крови крупного рогатого скота уменьшается с возрастом. Напротив, общее содержание азота у крупного рогатого скота выше, чем у телят. Увеличение общего азота отмечается с увеличением жирности крупного рогатого скота. Точно так же уровень сухих остатков в крови увеличивается. [11, 33, 35].

Помимо белковых веществ, в состав крови и ее фракций входят небелковые азотные и не содержащие азота вещества, минералы, пигменты, витамины и липиды. [11, 33, 35].

К азотистым небелковые веществам включают мочевину, аммиак, аминокислоты, креатин, креатинин, мочевую кислоту, пурины и другие соединения. Не содержащие азота вещества в основном включают углеводы: глюкозу, фруктозу, гликоген и более молочную и пировиноградную кислоту [95, 107].

К веществам, содержащим минералы, относятся фосфат кальция, хлорид натрия, сульфат натрия, кислые фосфорнокислые соли калия, натрия и другие [107].

Пигменты крови включают гемоглобин, билвердин, билирубин, липохромы, лютеин, уробилин. Липохромы относятся к группе каротиноидов, лютеины - растительные пигменты. Следовательно, красно-желтый цвет бычьей сыворотки крови обусловлен присутствием значительного количества ксантофилов, а желтый цвет свиней-сывороток обусловлен очень незначительным содержанием указанных ферментов. [107, 110].

Липиды представлены нейтральным жиром и продуктами его распада, а также лецитином, кефалином, холестерином [107].

Кровь также содержит витамины и гормоны. Витамины включают рибофлавин (В2), тиамин (В1), витамины группы А, аскорбиновую кислоту (С), витамины группы D, биотин (Н), токоферол (Е), пантотеновую кислоту (В3), витамин К, кобаламин (В12). [11, 33, 35, 39, 107].

Из гормонов в крови: инсулин, адреналин, гормоны гипофиза и репродуктивной и молочной желез, многих ферментов, которые регулируют окислительно-восстановительные процессы, амилаза, расщепление крахмала, липазы, расщепление жиров и протеолитических ферментов [33, 35, 39, 107].

Кроме высокой пищевой и биологической ценности белки крови обладают очень хорошими функциональными свойствами. Белки плазмы, высушенной распылением, отличаются относительно высокой растворимостью [107, 110, 112].

Растворимость белков крови меняется под воздействием разных факторов. Обратимая утрата растворимости (образование осадка) белков протекает при высаливании их, к примеру, нейтральными солями -сернокислым аммонием, хлористым натрием и пр. С уменьшением концентрации солей протекает растворение осадка; диализ высола приводит, в конце концов, к его абсолютному растворению [14, 21, 72, 73, 75, 76, 118].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Корчинский Александр Андреевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст] / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. // М.: Наука, 1976. - 280 с.

2. Антипов, С. Т. Тепло- и массообмен при концентрировании жидких сред вымораживанием [Текст] / С. Т. Антипов, В. Е. Добромиров, В. Ю. Овсянников; Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2004. - 208 с.

3. Ахназарова, С. Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии [Текст] / С. Л. Ахназарова. В. В. Кафаров. // М.: Высш. шк., 1985. - 372 с.

4. Башкеева, Г. Е. Физико-химические методы анализа продуктов питания [Текст] / Г. Е. Башкеева, Н. У. Мухаметчина // Нижнекамск: НХТИ ФГБОУ ВПО «КНИТУ» - 2015. - 102 с.

5. Бехтерев, В. Н. Использование экстракционного вымораживания для решения фармакологических и биохимических задач [Текст] / В. Н. Бехтерев, С. Н. Гаврилова, Е. В. Кошкарева // Химико-фармацевтический журнал. - 2008. - Т. 42, № 2. - С. 44-46.

6. Берг, Л.Г. Введение в термографию [Текст] /Л.Г Берг. - М.: Наука, 1969. - 395 с.

7. Бродянский, В. М. Эксергетический анализ и его приложения [Текст] / В. М. Бродянский, В. Фратшер, К. Михалек. // М.: Энергоатомиздат, 1988. - 288 с.

8. Бурдо, О.Г. Кинетика процессов блочного вымораживания из растворов [Текст] / О. Г. Бурдо, Е. А. Коваленко, С. И. Милинчук // Вестник Международной академии холода. - 2003. - № 3. - С. 38-41.

9. Бурдо, О.Г. Моделирование процесса кристаллизации с учетом структуры поверхности блока льда [Текст] / О. Г. Бурдо, Ф. А. Тришин, А. Н. Герега // Научные труды Одесской национальной академии пищевых

технологий. - 2015. - Т. 47. - № 1. - С. 44-48.

10. Буртов, О.А. Методы концентрирования соков и вин: [Текст] / О. А. Буртов, Н. И. Разуваев. - М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1971. - 35 с.

11. Быкова, О. А. Морфологический состав и метаболиты крови молодняка крупного рогатого скота [Текст] /О.А. Быкова // Аграрный вестник Урала. - 2017. - № 5 (159). - С. 1.

12. Вайткус, В. В. Криоскопический метод определения натуральности молока [Текст] // В.В. Вайткус Техническая информация ЦИНТИПищепром. - М. - 1964.

13. Варгафтик, Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей [Текст] // Н.Б Варгафтик. - М.: Наука, 1972. - 725 с.

14. Веселов, А. И. Концентрирование ферментных растворов методом многоступенчатого вымораживания [Текст] / канд. дисс. / М., 1968.

15. Вейник, А. И. Теория затвердевания отливок [Текст] // А.И. Вейник - М.: Машгиз, 1960. - 435 с.

16. Веригин, А. Н. Кристаллизация в дисперсных системах [Текст] / И. А. Щупляк, М. Ф. Михалёв, А.Н. Веригин - М: Химия, 1986.-248 с.

17. Вукалович, М. П. Термодинамика [Текст] / М. П. Вукалович, И. И Новиков. - М.: Машиностроение, 1972. - 670 с.

18. Гаврилова, Е. В. Кинетика замораживания растворов солей в вакууме [Текст] // С. М. Бражников, Л. А. Серова, Е.В. Гаврилова // Тезисы докладов II Всесоюзного совещания «Современные методы гранулирования и капсулирования удобрений» - М., 1983. - С. 67 - 68.

19. Гасюк, Г. Н. Температура замерзания концентрированного сока [Текст] / Г. Н. Гасюк, М. Н. Зеденская // Труды Молдавского НИИПП. - №6. -1956.

20. Гельперин, Н. И. Основы техники кристаллизации расплавов [Текст] / Н. И. Гельперин, Г. А. Носов. - М.: Химия, 1975. - 351 с.

21. Головчанский, А. В. Физико-химические процессы при

замораживании водно-солевых систем с высокими скоростями охлаждения

191

[Текст] / Дис. канд. хим. наук. - М., 1982.

22. ГОСТ 31227-2013 Добавки пищевые. Натрия цитраты Е331. Общие технические условия [Текст] / М.: Стандартинформ, - 2013. - 8 с.

23. ГОСТ 33674-2015 Кровь и продукты ее переработки. Технические условия (с Поправкой) [Текст] / М.: Стандартинформ, - 2015. - 9 с.

24. ГОСТ 23042-2015 Мясо и мясные продукты. Методы определения жира [Текст] / М.: Стандартинформ, - 2015. - 7 с.

25. ГОСТ Р 55573-2013. Мясо и мясные продукты. Определение кальция атомно-абсорбционным и титриметрическим методами [Текст] / М.: Стандартинформ, - 2013. - 7 с.

26. ГОСТ Р 51480-99 Мясо и мясные продукты. Определение массовой доли хлоридов. Метод Фольгарда [Текст] / М.: Стандартинформ, -1999. - 6 с.

27. ГОСТ Р 55484-2013 Мясо и мясные продукты. Определение содержания натрия, калия, магния и марганца методом пламенной атомной абсорбции [Текст] / М.: Стандартинформ, - 2013. - 7 с.

28. Грачёв, Ю. П. Математические методы планирования эксперимента [Текст] / Ю. П. Грачев, Ю. М. Плаксин. - М.: ДеЛи принт, 2005. - 296 с.

29. Грачёв, Ю. П. Моделирование и оптимизация тепло- и массообменных процессов пищевых производств [Текст] / Ю. П. Грачёв, А. К. Тубольцев, В. К Тубольцев. - М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1984. - 215 с.

30. Григорьев, В. М. Криодисперсная технология - новое направление криотехники [Текст] / В. М. Григорьев, В. В. Шишов // Тр. МЭИ. - М., 1981. Вып. 545. Монохромотическое диспергирование вещества и криодисперсная технология. - С. 25 - 42.

31. Доронин, Ю. П. Морской лед [Текст] / Ю. П. Доронин, Д. Е. Хейсин Л. // Гидрометеоиздат, 1975. -305 с.

32. Дунский, В. Ф., Никитин Н. В., Соколов М. С. Монодисперсные

192

аэрозоли [Текст] / М.: Наука. - 1975. - 188 с.

33. Залюбовская Е. Ю. Оптимизация минерального питания на прирост живой массы и показатели крови молодняка крупного рогатого скота [Текст] / В сборнике: Молодежь XXI века: шаг в будущее // Материалы XIX региональной научно-практической конференции. В 3-х томах. - 2018. -С. 111-112.

34. Иванов, В. И. Испарительное замораживание и сублимационная сушка [Текст] / В. И. Иванов, С. М. Бражников // Холодильная техника, 1993. - № 1. - С. 9-11.

35. Иванова, Е. А. Функциональные свойства белка глобина, полученного из крови крупного рогатого скота посредством обесцвечивания фракции эритроцитов при ph 2-12, для использования в дальнейшем в производстве пищевых продуктов (Мексика) [Текст] // Е.А. Иванова Пищевая и перерабатывающая промышленность: реферативный журнал. -2003. - № 2. - С. 466.

36. Изучение влияния микроэлементного состава кормов на показатели крови крупного рогатого скота [Текст] / Г. А. Федоров, Н.Н. Якименко, Л.В. Клетикова, В. В. Пронин // Актуальные вопросы ветеринарной биологии. - 2017. - № 1 (33). - С. 21-24.

37. Илюхин, В.В. Зарубежное оборудование для быстрого замораживания пищевых продуктов [Текст] / В.В. Илюхин. - М.: ЦНИИТЭИЛЭПищемаш, 1970. - 44 с.

38. Илюхин, В. В. Оборудование для криоконцентрации пищевых продуктов [Текст] / В. В. Илюхин, Б. М. Ляховицкий, Ю. П. Ермаков. - М.: ЦНИИТЭИЛЭПищемаш, 1975. - 56 с.

39. Использование крови крупного рогатого скота в технологии белковых гидролизатов [Текст] / Г. В. Филимонова, В. П. Бондарев, А. А. Лещенко, А. Г. Лазыкин, И. Н. Седельников, Ю. А. Поярков, В. В. Роман, Ю. Е. Нестеров // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2008. - № 9. - С. 55-58.

40. Казенин, Д. А. Замораживание монодисперсных капель раствора

193

в установках криохимического синтеза [Текст] / Д. А. Казенин, А. А. Макеев // Расчет, конструирование и исследование машин, аппаратов и установок химических производств. - М.: МИХМ, 1982. - С. 68 - 72.

41. Карслоу, Г. Теплопроводность твёрдых тел [Текст] / Г. Карслоу, Д. Егер. Под ред. А.А. Померанцева. - М.: Наука, 1964. - 487 с.

42. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии [Текст] // А.Г Касаткин. - М.: Химия, 1971. - 783 с.

43. Каухчешвили Э. И., Илюхин В. В., Катюхин В. А. Замораживание жидких и пастообразных пищевых продуктов в виде гранул [Текст] // Э. И. Каухчешвили, В. В. Илюхин, В. А. Катюхин // Холодильная техника. - 1972. -№5. - С. 18-22.

44. Кинетика замораживания многослойных пищевых продуктов [Текст] / Куцакова В. Е., Фролов С. В., Шкотова Т. В., Казаков Д. С. // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - 2010. - № 2-3 (314-315). - С. 102-104.

45. Кинетика распределения примесей между твердой и жидкой фазами дисперсионной среды в процессе фронтальной кристаллизации [Текст] / В. И. Ряжских, В. Г. Стогней, К. Л. Данилов, Н. Л. Лаврик, Г. А. Фокин // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2009. - Т. 5. - № 12. - С. 249-256.

46. Комладзе, 3. М. Исследование процессов тепло- и массообмена при намораживании вязких материалов на движущейся охлаждаемой поверхности [Текст] / Сб. "Тепло- и массоперенос" т.У1 / 3. М. Комладзе, Э. И. Гуйго, А. И. Михайлов. - Минск. - 1972.

47. Комяков, О.Г. Способы концентрирования жидких пищевых продуктов [Текст] // О.Г. Комяков Пищ. Пром-сть: обзор. информ. - М.: ВНИИТЭИАгропром, 1979. - 24 с.

48. Комяков, О. Г. Техника и технология процесса криоконцентрирования жидких пищевых продуктов [Текст] / О. Г. Комяков, О.А.

Филлипенко. - М.: АгроНИИТЭИММП, 1979.-24 с.

194

49. Концентрирование жидких пищевых продуктов методом вымораживания [Текст] / А. М. Бражников, В. В. Шевельков, В. В. Ломакин, Г. Т. Репина. Обзорная информация. Холодильная промышленность и транспорт. // М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1976. - 24 с.

50. Короткий, И.А. Исследование работы емкостного кристаллизатора для разделительного вымораживания жидких пищевых продуктов [Текст] / И. А. Короткий, Д. Е. Федоров, Н. А. Тризно // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - № 4 (27). - С. 106-110.

51. Короткий, И.А. Технологии криоконцентрирования в пищевой промышленности [Текст] / И. А. Короткий, Д. Е. Федоров, О. М. Мальцева // Сборник научных трудов SWorld. - 2012. - Т. 6. - № 2. - С. 13-14.

52. Корячкина, С. Я., Методы исследования свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Методы исследования свойств растительного сырья. [Текст] // С. Я. Корячкина, Н.А. Березина, Е. В. Хмелев// Учебно-методическое пособие. - Орел: ФГОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК», 2011. - 297 с.

53. Кретов, И. Т. Технологическое оборудование предприятий пищеконцентратной промышленности [Текст] // В. М. Кравченко, А. Н. Остриков // Воронеж: Издательство Воронежского университета., 1990. -224 с.

54. Кристаллизация и физико-химические свойства кристаллических веществ [Текст] / Е. В. Хамский, Е. А. Подзерская, Б. М. Фрейдин, А. Н. Быкова. - Л.: Наука, 1969.- 135 с.

55. Кузнецов, В. Д. Кристаллы и кристаллизация [Текст] // В.Д. Кузнецов - М.: Техтеориздат, 1953. - 411 с.

56. Кумсиев, Э. И. Аккумуляция тяжелых металлов в органах, тканях и крови крупного рогатого скота [Текст] / Э. И. Кумсиев, Л. П. Кокоев, Д. М. Мамиев // Научная жизнь. - 2015. - № 4. - С. 99-105.

57. Лугинин, М.И. Разработка и исследование струйного

криоконцентратора жидких продуктов: диссертация канд. техн. наук:

195

05.04.03 [Текст] // М.И. Лугинин; Дагестан, гос. техн. ун-т. - Махачкала, 2008. - 138 с.

58. Лыков, А. В. Теория теплопроводности [Текст] / М.: Высшая школа, 1967. - 599 с.

59. Лыков, А.В. Тепломассообмен [Текст] / А. В. Лыков. Справочник. - М.: Издательство Энергия, 1972. - 585 с.

60. Львовский, Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул [Текст] / М.: Высшая школа, 1982. -224 с.

61. Любов, Б.Я. Теория кристаллизации в больших объёмах [Текст] / М.: Наука, 1975. - 256 с.

62. Маллин, Д. У. Кристаллизация [Текст] / перевод с английского под ред. В.Н. Вигдоровича. - Металлургия, 1975. - 324 с.

63. Мальцева О. М. Моделирование процесса намораживания льда на цилиндрической поверхности емкостного криоконцентратора [Текст] / Техника и технология пищевых производств. - 2016. - № 3 (42). - С. 118-124.

64. Марх А. Т. Химико - технологический контроль консервного производства [Текст] / М.: Пищепромиздат, 1962. - 259 с.

65. Матусевич, Л. И. Кристаллизация из растворов в химической промышленности [Текст] / Л. И. Матусевич. - М.: Химия, 1968. - 303 с.

66. Мачихин, Ю. А. Инженерная реология пищевых материалов [Текст] / Ю. А. Мачихин, С. А. Мачихин // М.: Легкая и пищевая пр-сть, 1981. - 216 с.

67. Митчелл, Дж. Акваметрия [Текст] / Дж. Митчелл, Д. Смит // Пер. англ. Под ред. Ф.Б. Шермана. - М.: Химия, 1980. - 600 с.

68. Мониторинг содержания микро- и макроэлементов в крови крупного рогатого скота [Текст] / М. П. Кучинский, П. А. Красочко, С. М. Усов, И. В. Новожилова // Ученые записки учреждения образования Витебская ордена Знак почета государственная академия ветеринарной медицины. - 2009. - Т. 45. - № 2-1. - С. 72-75.

69. Мукий, Ю. В. Апробация различных методик выделения днк из

196

замороженной крови крупного рогатого скота [Текст] / Современные тенденции развития науки и технологий. - 2015. - № 4-2. - С. 66-68.

70. Мясников, С. К. Фракционная кристаллизация на охлаждаемых стенках: эффективность разделения при росте кристаллического слоя, его диффузионной промывке и частичном плавлении [Текст] / С. К. Мясников, Н. Н. Кулов // Теоретические основы химической технологии. - 2008. - Т. 42. - № 3. - С. 243-253.

71. Овсянников, В. Ю. Замораживание и размораживание спиртованных настоев [Текст] / И. Т. Кретов, В. Ю. Овсянников, С. Л. Панченко // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2010. - № 1.

72. Овсянников, В. Ю. Концентрирование плазмы крови крупного рогатого скота вымораживанием [Текст] / Мясная индустрия. - 2013. - № 7. -С. 47-49.

73. Овсянников, В. Ю. Оптимальные режимы концентрирования плазмы крови вымораживанием [Текст] / Мясная индустрия. - 2012. - № 1. -С. 65-68.

74. Овсянников, В. Ю. Особенности холодильных машин и установок для разделения вымораживанием [Текст] / В. Ю. Овсянников, С. Л. Панченко // Пищевая инженерия. Вып. 1 / Воронеж, гос. технол. акад. -Воронеж, 2007. - С. 56.

75. Овсянников, В. Ю. Перспективы использования плазмы крови крупного рогатого скота [Текст] / В. Ю. Овсянников, А. С. Москаленко // В сборнике: Инновационные технологии в пищевой промышленности: наука, образование и производство Материалы IV Международной заочной научно-технической конференции. - Воронежский государственный университет инженерных технологий. - 2017. - С. 85-88.

76. Овсянников, В. Ю. Рациональное использование побочных отходов режимы центрифугирования льда и плазмы крови, сконцентрированной вымораживанием [Текст] / Мясная индустрия. - 2014. -№ 4. - С. 46-48.

77. Оносовский, В. В. Моделирование и оптимизация холодильных установок [Текст] / Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1990. - 208 с.

78. Пап, Л. Концентрирование вымораживанием [Текст] / Пер с венг. под ред. О. Г. Комякова. - М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1982. - 97 с.

79. Парфентьева, Т. Д. Определение температуры замерзания вина расчетным методом [Текст] / Виноделие и виноградарство. - 1952. - № 6. (74).

80. Пат. № 2344722 Российская Федерация, МПК7 А 23 L2/08. Кристаллизатор для концентрирования жидкостей [Текст] / И.Т. Кретов, В.Ю. Овсянников, С.Л. Панченко. - Воронеж, гос. технол. акад. - № 2007106340; заявл. 19.02.2007; опубл. 27.01.2009. Бюл. № 3.

81. Пат. № 2509514 Российская Федерация, МПК7 A23L 3/00. Устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов [Текст] / И. А. Короткий, П. А. Гунько, О. М. Мальцева, А. В. Учайкин. - Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет". -№ 2012146711/13; заявл. 01.11.2012; опубл. 20.03.2014. Бюл. № 8.

82. Пат. № 2653166 Российская Федерация, МПК7 В0Ю 9/04, F25C 1/10, F25C 1/12, C02F 1/22. Устройство для получения льда, пресной воды и концентрации растворов вымораживанием [Текст] / А. И. Попов, С. Е. Щеклеин. - Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина". - № 2016126779; заявл. 04.07.2016; опубл. 07.05.2018. Бюл. № 13.

83. Пат. № 2329831 Российская Федерация, МПК7 А61М 1/02. Устройство для получения, хранения и предоставления пакетов для крови [Текст] / Анджелантони Индустрие Спа. - № 2006132399/14; заявл. 09.02.2004; опубл. 27.07.2008. Бюл. № 21.

84. Пат. № 2654867 Российская Федерация, МПК7 A23L 3/00.

Устройство для разделительного вымораживания жидких пищевых

продуктов [Текст] / И. А. Короткий, Д. Е. Федоров, А. А. Гущин. -

198

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ). - № 2016147301; заявл. 01.12.2016; опубл. 23.05.2018. Бюл. № 15.

85. Пат. № 2484639 Российская Федерация, МПК7 A23J 3/12, А22В 5/04. Устройство для переработки крови сельскохозяйственных животных и его применение [Текст] / А. В. Изгарышев, А. Ю. Просеков, О. В. Кригер. -Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - № 2011109971/10; заявл. 16.03.2011; опубл. 20.06.2013. Бюл. № 17.

86. Паундер Э. Физика льда [Текст] / М.: Мир. 1967. -189 с.

87. Пен, Р. З. Статистические методы моделирования и оптимизации процессов целлюлозно-бумажного производства [Текст] / Красноярск: КГУ, 1982. - 192 с.

88. Петров Т. Г., Трейвус Е. Б., Касаткин А. П. Выращивание кристаллов из растворов [Текст] / СПб.: Недра. - 1967. - 175 с.

89. Плотников, В. Т. Методика определения термодинамической эффективности процессов опреснения вод с помощью холодильных машин [Текст] / Труды Всесоюзной научно-технической конференции по термодинамике. Сборник докладов секции «Новые теплоэнергетические и холодильные системы и циклы». - Л.: ЛТИХП, 1969. - С. 348-356

90. Плотников, В. Т. Разделительные вымораживающие установки [Текст] / В. Т. Плотников, В. Н. Филаткин. - М.: Агропромиздат, 1987. - 352 с.

91. Подбор параметров гидродинамической вставки мембранной установки для переработки крови сельскохозяйственных животных [Текст] /

A. Е. Стефанкин, А. А. Крохалев, Р. В. Котляров, О. В. Кригер, J. Р. Dengra,

B. Н. Иванец // Техника и технология пищевых производств. 2014. № 4 (35).

C. 106-112.

92. Раицкая В. И., Севастьянова В. М., Виль Л. Г.

Морфофункциональное состояние показателей крови крупного рогатого

199

скота герефордской породы по половозрастным группам в разные сезоны года [Текст] / В сборнике: Мясное скотоводство на засушливых территориях юга Средней Сибири: современное состояние и перспективы развития // Материалы Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием. - ФГБНУ «Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии». - 2017. - С. 126-133.

93. Русинова, А.А. Закономерности изменения концентрации жидкой фазы при частичном вымораживании растворов [Текст] / А. А. Русинова, Ю. М. Полежаев, А. И. Матерн // Аналитика и контроль. - 2002. - Т. 6. - № 1. -С. 40-42.

94. Русинова, А.А. Концентрирование растворов вымораживанием (обзор) [Текст] / А. А. Русинова, Ю. М. Полежаев, А. И. Матерн // Аналитика и контроль. - 1999. - Т. 3. - № 4. - С. 4-10.

95. Салыков Р. С., Жумаканов К. Т., Быковченко Ю. Г. [Текст] / Гематологические показатели крови у пород крупного рогатого скота // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. -2017. - № 2 (31). - С. 40-44.

96. Смирнов, Л. Ф. Технология производства тяжелой воды вымораживанием [Текст] / Холодильная техника и технология. - 2017. - Т. 53. - № 1. - С. 76-83.

97. Станиславская, Е.Б. Криоконцентрирование биологически активных веществ молочной сыворотки с применением жидкого азота [Текст] / Е. Б. Станиславская, Т. В. Паринова, А. В. Мельник // Успехи современного естествознания. - 2011. - № 7. - С. 211-212.

98. Тепло и массоперенос в процессе замерзания капли в вакууме [Текст] / С. М. Бражников, А. 3. Волынцев, Е. В. Гаврилов, М. Д. Зайденштейн // В кн.: Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума по вакуумной технике. - ЦИНТИхимнефтемаш. - 1980. - Вып. 1.

99. Теплообмен и структурирование в процессе замораживания

эвтектикообразующих систем [Текст] / С. М. Бражников, А. А. Гухман, А. В.

200

Карабанов, А. 3. Волынцев // Тез. докл. Минского Международного форума «Тепломассообмен - ММФ» - Минск: 1988. - С. 44 - 46.

100. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справочник [Текст] / А.С. Гинзбург, М.А. Громов, Г.И. Красовская - М.: Агропромиздат, 1990. - 287 с.

101. Тризно, Н.А. Исследование работы емкостного кристаллизатора для разделительного вымораживания жидких пищевых продуктов [Текст] / Н. А. Тризно, И. А. Короткий, Д. Е. Федоров // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - № 4 (27). - С. 106-110.

102. Тришин, Ф.А. Фрактальные аспекты при моделировании процессов кристаллизации [Текст] / Ф. А. Тришин, О. Г. Бурдо, А. Н. Герега // В сборнике: Повышение эффективности процессов и аппаратов в химической и смежных отраслях промышленности сборник научных трудов Международной научно-технической конференции, посвящённой 105-летию со дня рождения А. Н. Плановского. - 2016. - С. 364-368.

103. Федоров, Д.Е. Исследование кинетики холодильной обработки крови крупного рогатого скота [Текст] / Д. Е. Федоров, Н. А. Комарова, Л. М. Архипова // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - № 2 (25). -С. 124А-128.

104. Физико-механические свойства сырья и готовой продукции [Текст] / В. А. Арет, Б. Л. Николаев, Л. К. Николаев - СПб.: ГИОРД, 2009. -448 с.

105. Физические методы обработки пищевых продуктов / И. А. Рогов, А. В. Горбатов - М.: Пищевая промышленность, 1974. - 584 с.

106. Флауменбаум, Б. Л. Основы консервирования пищевых продуктов [Текст] / М.: Агропромиздат, 1986. - 494 с.

107. Халикова, А.М. Биохимические критерии крови крупного рогатого скота [Текст] / Достижения вузовской науки. - 2013. - № 7. - С. 26-31.

108. Хлебников, Н. В. Технология товаров (продовольственных)

[Текст] / М.: Издательский дом «Дашков и К0», 2000. - 427 с.

201

109. Холодильная техника и технология [Текст] / Под ред. А. В. Руцкого. - М.: ИНФРА-М, 2000. - 286 с.

110. Ценные качества процесса сепарирования крови убойных животных [Текст] / А. Л. Касенов, М. М. Какимов, Д. Р. Орынбеков, Б. М. Искаков // Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти Василия Матвеевича Горбатова. - 2014. - № 1. - С. 85-86.

111. Цуранов, О. А. Формирование кристаллов льда в пищевых продуктах [Текст] / Дис. канд. техн. наук. - Л., - 230 с.

112. Чалзап, А.А. Морфофизиологические и биохимические показатели крови крупного рогатого скота [Текст] / В книге: МНСК-2017: Сельскохозяйственные науки Материалы 55-й Международной научной студенческой конференции. - 2017. - С. 76-77.

113. Чижов, Г. Б. Вопросы теории замораживания пищевых продуктов [Текст] / М.: Пищепромиздат. 1956. - 140 с.

114. Чижов, Г. Б. К теории кристаллообразования при вымораживании пищевых продуктов [Текст] / Холодильная техника. - 1958. - №4.

115. Чижов, Г. Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов [Текст] / Г. Б. Чижов. - М.: Пищевая промышленность, 1979. - 272 с.

116. Чубик, И. А. Справочник по теплофизическим константам пищевых продуктов и полуфабрикатов [Текст] / И. А. Чубик, A. M. Маслов // М.: Пищевая промышленность, 1965. - 156 с.

117. Шаргут, Я. Эксергия [Текст] / Я. Шаргут, Р. Петела. - Москва: Энергия, 1968. - 284 с.

118. Шульга, Н.Н. Криоконцентрирование сыворотки крови [Текст] / Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2009. - № 5. - С. 4749.

119. Burton J. A. The distribution of solute in crystals grown from the melt. [Text] / Kolb E. D., Slichter W. P. // The Journal of Chemical Physics. -1953, 21, p. 1987-1996.

120. Chen P. Solute inclusion in ice formed from sucrose solutions on a sub-cooled surface - an experimental study [Text] / Chen X. D., Free K. W. // Journal of Food Engineering. - 1998, 38, p. 1-13.

121. Drioli, E. Progress and new perspectives on integrated membrane operations for sustainable industrial growth [Text] / Romano M. // Industrial & engineering chemistry research. - 2001, 40, p. 1277-1300.

122. Gu X. Limiting partition coefficient in progressive freeze-concentration [Text] / Suzuki T., Miyawaki O. // Journal of Food Science. - 2005, 70, p. 546-551.

123. Harriot, R. The Growth of Ice Crystals in a stirred Tank [Text] // A.J. Ch. E.J. - 1967, vol. 13. - № 4, - p. 210 - 214.

124. Hernandez E. Freeze concentration of must in a pilot plant falling film cryoconcentrator [Text] / Raventos M., Auleda J. M., Ibarz A. // Innovative Food Science and Emerging Technologies. - 2010, 11, p. 130-136.

125. Kawasaki, K. Freeze concentration of equal molarity solutions with ultrasonic irradiation under constant freezing rate: Effect of solute [Text] / Matsuda A., Kadota H. // Chemical Engineering Research and Design - 2006, 84, p. 107112.

126. Kramer A. Freeze concentration by directional freezing [Text] / Wani K., Sulli J. H. //Journal of Food Science. - 1971, 36, p. 330-333.

127. Lets V.V. The biochemical parameters of blood of cattle at spontaneous babesiosis [Text] / V.V. Lets, M.P. Prus // BeTepHHapHa 6ioTexHonori* - 2015. - № 26 (26). - C. 96-102.

128. Okawa, S. Effect of crystal orientation on freeze concentration of solutions [Text] / Ito T., Saito. A. // Journal of Refrigeration - 2009, 32, p. 246252.

129. Ozum, B. Impurities in ice crystals grown from stirred solutions. [Text] / Kirwan D. J. //AIChE Symposium series - 1976. 153, p. 1-6.

130. Prakash, C. B. Direkt Conlakt Heat Transfer between two immishible

Liguids during vaporusation [Text] / C.B Prakash, K.L. Pinder // The Canadian

203

Journal of Chem. Eng. - 1967, vol. 45. -№ 4. - p. 210 - 214.

131. Siedeman. S. Direct Contact Heat Transfer with change of Phase [Text] / S. Siedeman, J. Isenberg // Paper presented at the second European Simposium of Fresh water from the Sea Athens. - Creese European of Chemical Eng., 1967, Mai.

132. Smith, P. Freeze concentration of fruit juices and beer [Text] / P. Smith//ASHRAE Journal. - 1965,-№6.-p. 87-91. [179m].

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Средства измерения параметров процесса и оценка погрешности

измерения

Для расчета погрешности измерений использовали ее относительную величину, определяемую по следующей формуле:

У = (1)

Х2

где х1 - цена деления прибора; х2 - минимальное значение измеряемой величины.

Для измерения объемов жидкости использовались мерные цилиндры с ценой деления 1 мл и бюретки с ценой деления 0,1 мл. Мерные цилиндры использовались для отбора сконцентрированного продукта из бака-накопителя экспериментальной установки, бюретки для отбора проб и проведения физико-химических анализов. Значения х2 в ходе эксперимента составило 5 мл.

В соответствии с этим, относительная погрешность измерения

минимального значения объема жидкости составила величину у=(0,1/5,0)=2,0 %.

Для измерения линейных и геометрических размеров рабочих органов аппарата и толщины слоя льда использовали штангенциркуль с точностью измерения 0,05 мм.

Погрешность измерения линейных размеров составила у=(0,05/160,0)=0,03 %, где хШт =300 мм минимальный линейный размер испарителя вымораживающей установки.

Измерение температуры крови КРС проводилось при помощи термометров с точностью измерения 0,1 К, а хладагента и стенки испарителя - с помощью

хромель-копелевых термопар, соединенных со вторичным прибором ТРМ 202 с классом точности 0,5.

Измерение продолжительности процесса вымораживания влаги осуществлялось при помощи секундомера с ценой деления 0,1 с. Минимальное время при проведении процесса вымораживания составляло х=5 с. В соответствии с формулой (1) погрешность измерения минимального значения времени составила ут=(0,1/5,0)=2,0 %.

Относительная погрешность производительности определялась по формуле:

уп=л/у12 + у2 + у32 , (2)

где у1, у2, у3 - погрешности измерения объема, времени, площади.

уп=-\/2,02 + 2,02 + 2,02 =3,5 %.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Технико-экономические расчеты

Исходные данные для технико - экономических расчетов представлены в

табл. 1.

Таблица 1.

Исходные данные для технико-экономических расчетов

Показатель Обозначен ие Ед. изм. Значени е

Объем производства Впр т/год 35,0

Цена реализации единицы продукции Ц2 р./кг 100,0

Себестоимость единицы продукции С2 р./кг 75,0

Стоимость технических средств для реализации проекта Кб+Кв р. 139418

Средний заработок по предприятию Зср р. 23000

- работники основного производства; Зср р. 26000

- вспомогательные работники. Зв р. 20000

Режим работы предприятия (продолжительность 3000

работы энергопотребляющих устройств и Тн

оборудования) ч/год

Действующие цены приобретения используемых

ресурсов: Цэ 6,5

- электроэнергия; р./кВт-ч

Стоимость 1 чел. -часа проектных работ Цчч р. 250

Норматив расхода на текущий ремонт, содержание Нар % 6

и амортизацию

Среднеотраслевая экономическая эффективность капитальных затрат Ен % 15

Расчет капиталовложений (инвестиций) в проект

Капитальные (единовременные) затраты на создание и внедрение проекта, которые могут направляться на проектирование, изготовление и монтаж новых узлов и оборудования, покупку комплектующих и технических средств, обеспечение дополнительными производственными площадями и инфраструктурой, определяется по формуле:

К = КБ + Кв + Ки + Кс + КД - К0, (1)

где: КБ - балансовая стоимость основного оборудования, дополнительно устанавливаемого по проекту, включая расходы на его приобретение (изготовление), транспортировку, хранение, монтаж и наладку, р.;КВ -стоимость вспомогательного и резервного оборудования, р.;КИ - затраты на создание дополнительной инфраструктуры, р.;КС - стоимость зданий и служебных помещений, р.;КП - производственные затраты, включающие расходы на проектирование и разработку, р.;Кд - стоимость демонстрируемых производственных фондов, равная разности между их остаточной стоимостью и выручкой от их реализации, р.;К0 - экономия капиталовложений за счет реализации оборудования, технических средств демонтируемых при реализации проекта, р., учитывая по выручке от их продажи на сторону.

Для расчета составляющих формулы (1) необходимо провести дополнительные расчеты, причем используемые материалы и трудовые ресурсы целесообразно учитывать по действующим рыночным ценам (табл. 2, 3).

Таблица 2.

Материальные и энергетические ресурсы

Наименование ресурсов Единица измерения Цена единицы, р. Расход на единицу Стоимость потребленных ресурсов, р.

Сырье и материалы

Сталь 12Х18Н10Т кг 193 15 2895

Лист 0,5 мм

Сталь 12Х18Н10Т кг 245 15 3675

Лист 2 мм

Труба полипропилен. 012,5х2000 мм шт 1250 10 12500

Болты М8 кг 260 4 1040

Гайки кг 240 4 960

Шайбы кг 200 2 400

Фреон Я22 кг 380 12 4560

Масло ХФ-22 фреоновое кг 190 4 760

Энергия

Электроэнергия кВт^ч 6,5 12 78

Всего (Зм) 26868

Таблица 3.

Расчет трудозатрат и средств на оплату труда

Виды работ Тарифный разряд Трудоемкость, чел.ч. Часовая тарифная ставка, р. Тарифный фонд оплаты труда, р.

1 2 3 4 5

Станочные,

всего

в том числе: 4 3 230 690

- сверлильные

Слесарные 4 3 220 660

Сборочные 6 6 220 1320

Итого (Зтр) - - - 2670

Определение потребности в трудовых ресурсах происходит согласно производственному плану и на основе экспертной оценки трудоемкости различных работ и сложившейся в отрасли или на предприятии практики их тарификации. В случае использования для оплаты труда работников, занимающихся изготовлением оборудования, повременной формы оплаты труда для нахождения тарифного фонда оплаты необходимо трудоемкость

отдельной работы умножить на часовую тарифную ставку, соответствующего данной работе тарифного разряда.

В таблице производится расчет средств на оплату труда основных работников. Однако, значение данного показателя должно быть скорректировано с учетом начислений и дополнительной заработной платы:

З0 = Зтр ' Кз (2)

где Кз - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и начисления. В расчетах следует использовать Кз = 2,0.

З0 = 2670 • 2 = 5 340 р.

Таким образом, полная себестоимость изготовления оборудования составит:

спол=(1+кн )^(з„ + з0) (3)

где Кн - коэффициент, учитывающий накладные расходы. (Кн = 2,0.3,0).

СПол=(1+2)- (26868+5340)=96624 р.

Так как оборудование, изготовленное собственными силами, на баланс принимается по полной себестоимости изготовления, то в данном случае Кб=Спол, а капитальные затраты на приобретение вспомогательного и резервного оборудования (КВ) приведены в таблице 4, а приобретение объектов дополнительной инфраструктур (Ки) равны нулю.

Номенклатура приобретаемых технических средств

Наименование, марка Цена единицы, р. Количество, шт Стоимость потребленных ресурсов, р

Насос вихревой 6486 2 12972

Агрегат холодильный ВСЭ-1250 12000 2 24000

Испаритель листопрокатны й 1329 2 2658

Счетчик -расходомер 670 2 1340

Краны шаровые под трубу 0,5 дюймов 228 8 1824

Всего (Кв) 42794

Так как для установки модернизированных элементов не требуется дополнительная площадь, то КС = 0 р.

Затраты на проектирование (Кп) следует определять, исходя из трудоемкости проектных работ и средней стоимости одного человеко-часа проектных работ:

кп = тп • цчч

(4)

где Тп - трудоемкость проектных работ, чел.-ч.

тп = ч • в-8

(5)

где Ч - количество проектировщиков, чел. (находится путем экспертной оценки); В - длительность проектирования, рабочих дней (находится путем экспертной оценки); 6 - длительность рабочего дня проектировщика, ч.

Тп=3-5-6= 90 чел.ч.

Кп=90-250= 22500 р.

Кд=400 р.- стоимость демонтируемых элементов, препятствующего внедрению проекта, тыс.р.

К=96624+42794+22500-400=161518 р.

Расчёт дополнительных текущих расходов при реализации проекта Дополнительные текущие расходы, тыс.р./год определяются по формуле:

И = Иат (6)

где Иат - дополнительные расходы на содержание, текущий ремонт и

амортизацию оборудования и технических средств, тыс.р./год:

214

Иат=( 139418•6)/100= 8365,08 р., (7)

где Нар - норматив расхода на текущий ремонт, содержание и амортизацию, %,

Нар = 6 %;

И=8365,08 р./год.

Расчет экономии текущих затрат при реализации проекта Экономия текущих затрат, обусловленная реализацией проекта, рассчитывается на календарный год или отчетный период, измеряется в тыс.р./год и находится следующим образом:

Э = Э

+ Эз + Эу + Эб + Эк + Эн + Эо - И

(8)

где Эс - экономия, обусловленная уменьшением расхода сырья, материалов, топлива, тепла, электроэнергии и прочих ресурсов, тыс. р./год;Эз - экономия на заработной плате и сопутствующих начислениях основных и вспомогательных работников, тыс. р./год;Эб - экономия, обусловленная уменьшением брака продукции и повышением ее качества, тыс. р./год;Эк -экономия, обусловленная повышением качества продукции, тыс. р./год;Эн -экономия, обусловленная уменьшением брака продукции и повышением ее качества и ассортимента, тыс. р./год;Эо - экономия на расходах по содержанию, ремонту и эксплуатации оборудования, тыс. р./год;И -дополнительные текущие расходы, тыс. р./год.Таким образом, общая экономия достигается при суммировании сэкономленных денежных средств, за счет реализации различных преимуществ рассматриваемого инновационного проекта.

Величина экономии, обусловленная уменьшением расхода энергоресурсов определяется по следующей формуле:

Эс = Нс

дс • в • ц

(9)

где Нс - норма расхода электроэнергии на производство единицы готовой продукции, кВтч, электроэргииНс = 70кВт/т; Дс - относительное снижение нормы расхода энергоресурсов, обусловленное внедрением проекта, Дс = 0,02; В - объем производства продукции после внедрения проекта, т, В2 = 30 т/год; Цс - цена единицы израсходованных электроэнергии, р./кВтч, Цс = 6,5 р./кВтч.

У„ = 70 • 0,02 • 35 • 6,5 = 318,5 р./год.

Внедрение модернизированных сборочных единиц не предполагает увеличение численности рабочего персонала или использования труда более высококвалифицированных работников, поэтому Эз = 0.

Экономия, обусловленная повышением уровня надежности

оборудования (эн), включает в себя экономию всех расходов предприятия

на производство единицы продукции, получаемую вследствие исключения или уменьшения количества внезапных внеплановых остановок производства и нарушений параметров технологического процесса:

эн=(о-о2) • у (10)

где о1,о2- количество внезапных внеплановых остановок оборудования в год до и после внедрения проекта; У - ущерб предприятия или производства, вызываемый одной внезапной внеплановой остановкой оборудования, р.

У=Т-Пз-Пр (11)

где Т - время 1 остановки, ч; П - производительность оборудования, кг/ч; Пр - прибыль от реализации единицы продукции, р.

У= 1-11,67-25=291,75 р. Г = (15 - 9) • 291,75 = 1950,5 р./год

Экономия, обусловленная уменьшением брака продукции (Эб), определяется на основе экспертных оценок (с учетом среднеотраслевого значения этого показателя, достигнутого при внедрении аналогичных инноваций) или с помощью следующей формулы:

эб = (р1 - р2) • в2 • ц (12)

где Р1, Р2 - удельный вес бракованной продукции в общем объеме ее выпуска до и после внедрения проекта; Ц - цена продукции, руб. /т.

Г, = (0,05 - 0,01) • 35 • 100000 = 14 0000 р./год.

Экономия на расходах по содержанию, ремонту и эксплуатации оборудования (Эо),Эо=0.

Дополнительные текущие расходы, И= 8365,08 р./год.

Эт=318,5+1750,5+140000-8365,08=133703,92 р./год.

Расчет годового экономического эффекта и показателя рентабельности

капиталовложений (инвестиций)

Годовой экономический эффект, который может быть достигнут при реализации инновационного проекта, определяется следующим образом:

Эг - Эт ~ Ен • К

(13)

где Эг- годовой экономический эффект, обусловленный внедрением проекта, тыс.р./год;Ен- среднеотраслевой коэффициент экономической эффективности капитальных вложений в проект, Ен = 0,15.

Расчетный срок окупаемости капиталовложений (инвестиций) в проект (То) с момента начала его реализации определяется по следующей формуле:

Период реализации проекта Тр, дней, с начала его финансирования до момента промышленной эксплуатации определяется с учетом времени, необходимого на проектирование Тп, дней, изготовление и получение комплектующих Ти, дней, сборку, монтаж, наладку Тм, дней, и опытную эксплуатацию Тоэ, дней:

Эг= 133703,92-0,15-161518=109476,22 р./год.

(14)

+ - 161518 0 175000

0,92 года.

Тр - Тп + Ти + Тм + Т

р

п

и

м

оэ

(15)

Тр -14 + 7 + 4 +1 - 26дней

р

Прирост прибыли предприятия Пп, тыс.р./год, обусловленный реализацией проекта будет равен:

= (Ц - С2 )В2-(Ц - С1 )• В (16)

где Ц1- цена полученной продукции до внедрения проекта, р/т; Ц1=100000 р./т; С1- себестоимость полученной продукции до внедрения проекта, р./т; С1=80000 р/т;В1; В2 - объемы производства продукции до и после внедрения проекта, т, В1=В2=35 т.

Поскольку производительность линии до и после внедрения проекта не изменится, то прирост прибыли составит:

ДПп=(100000-75000)35-(100000-80000)35=175000р./год

Показатель рентабельности капиталовложений (эффективности) в проект определяется по следующей формуле:

В .100 (17)

Е v 7

В = 175000 1 00=108,3 %.

161518

Результаты расчета экономической эффективности реализации проекта представлены в табл.5.

Таблица5.

Результаты реализации проекта

Наименование показателей Величина показателя

До внедрения проекта После внедрения проекта Результат (+,-)

1 2 3 4

Объем производства и продаж, т/год 35 35 -

Цена реализации единицы продукции, тыс.р./т. 100 100

Себестоимость единицы продукции, тыс.р./т 80 75 -5,0

Выручка от реализации, тыс.р./год 3500 3500 -

Прибыль, тыс. р 700 875 +175

Удельный вес бракованной продукции 0,03 0,01 -0,02

Рентабельность продукции, % 25 33,3 +8,3

Количество внезапных внеплановых остановок 15 9 -6

Срок окупаемости капиталовложений, год 0,92

Эффективность капиталовложений, % - 108,3 -

Проведенные технико-экономические расчеты показали эффективность и целесообразность внедрения в производство предлагаемой конструкции вымораживающей установки.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Акты производственных испытаний

«СОГЛАСОВАНО»

«УТВЕРЖДАЮ»

Ректор ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

проф.Е.Д. Чертов

2018 г.

АКТ

Ь&г производственных испытаний способа производства

[ентрированной крови крупного рогатого скота методом вымораживания влаги

Мы, нижеподписавшиеся, представители ООО "ГЛАВМЯСПРОМ": главный инженер Н.П. Болтыхов, главный механик В.Е. Черненко, инженер по охране труда С.Д. Гулянин и ФГБОУ ВО «Воронежского государственного университета инженерных технологий»: доцент кафедры машин и аппаратов пищевых производств В.Ю. Овсянников и аспирант кафедры машин и аппаратов пищевых производств A.A. Корчинский составили настоящий акт в том, что в сентябре 2018 года были проведены производственные испытания способа производства концентрированной кровыи крупного рогатого скота методом вымораживания влаги. Испытания были проведены на территории предприятия ООО "ГЛАВМЯСПРОМ" на вымораживающей установке циклического действия.

Исследования, выполненные в университете аспирантом A.A. Корчинским под руководством проф. С.Т. Антипова и доц. В.Ю. Овсянникова позволили определить рациональные технологические параметры процесса.

В качестве исходного сырья использовали кровь крупного рогатого скота. Забор крови осуществляли от здоровых животных, прошедших ветеринарный осмотр руководствуясь СанПиН 2.3.2.1078-01. Исходную кровь подвергали стабилизации. Анализ крови КРС осуществляли при помощи методов, принятых в ветеринарной медицине, а также в соответствии с ГОСТ 33674.

Проведение испытаний осуществляли следующим образом.

После наружного осмотра установки включается в работу холодильная машина и вымораживающая установка выводилась на рабочий режим.

После достижения требуемой температуры испарителя включали насос, обеспечивающий подачу крови из бака на поверхность испарителя, а также секундомер. Заданный расход продукта устанавливали путем предварительного изменения проходного сечения магистрали подачи продукта за счет частичного перекрывания вентиля, установленного на ней.

В ходе испытаний регистрировали показания температуры кипения хладагента в испарителе, давления всасывания и нагнетания компрессора, расход продукта и продолжительность цикла вымораживания. Одновременно осуществляли замеры напряжения и силы тока в цепи электродвигателей установки.

После истечения времени цикла вымораживания, принятом равным 60 минут отключали электродвигатель насоса и переключали работу холодильного агрегата на режим «оттаивание».

После цикла вымораживания определяли производительность установки по вымороженному льду, содержание сухих веществ в сконцентрированной жидкости и растворе, полученном после расплавления вымороженного льда и удельные затраты энергии.

В результате испытаний подтверждены рациональные режимы концентрирования крови вымораживанием. При этом температура кипения хладагента в испарителе установки составляла 257,0...260,0 К, расход крови (0,21...0,202)-10'3 м3/с, начальное содержание растворимых веществ 22,2...23,1 %. Указанные режимы обработки рекомендуются для промышленного производства концентрированной крови.

Выводы

1. В результате проведенных производственных испытаний способа производства концентрированной крови крупного рогатого скота методом вымораживания влаги на установке циклического действия доказана возможность получения концентрированных жидкостей.

2. Производственные испытания подтвердили рациональные технологические параметры процесса вымораживания влаги, определенные в лабораторных условиях ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий». Установлено, что процесс получения концентрированной крови эффективен при соблюдении установленных рациональных режимах работы вымораживающей установки.

3. Отмечено значительное преимущество апробированного метода производства концентрированной крови перед существующими, а именно: сокращение производственного цикла и затрат энергии, высокое санитарно-гигиеническое состояние и культура производства.

Представители ООО "ГЛ 4

Главный инженер Главный механик Инженер по охране труда

Представители ФГБОУ инженерных технологий»:

Доцент кафедры МАПП Аспирант кафедры МАПП

" " ^У-Г/и^

ЯСПРОМ";

;н.п. Болтыхов

B.Е. Черненко

C.Д. Гулянин

государственный университет

В.Ю. Овсянников A.A. Корчинский

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Патенты на изобретение

Изобре тение относи тся к холодильной технике, а именно к устройствам, использующимся в пищевой, фармацевтической и микробиологической отраслях промышленности, предназначенным для концентрирования жидких сред вымораживанием и получения льда. 5 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, включающее корпус, внутри которого располагаются льдоприготовительное отделение и расположенное под ним машинное отделение. В льдоприготовительном отделении расположены: испаритель, установленная с обеспечением теплового контакта с ним льдоформа, система подачи воды, включающая трубопровод подачи воды от ю водопровода, подсоединенный к установленной под льдоформой ванне со сливным и переливным патрубками и насосом, сообщенным с распределительным коллектором, установленным над льдоформой, и льдобункер. В машинном отделении расположен холодильный агрегат с воздушным конденсатором, компрессором и системой оттайки [Патент №1725044 А1, заявл. 05.02.90, опубл. 07.04.92. Бюл. №13, МПЬС Р25С 1/12]. 15 Недостатками данного устройства являются низкая производительность из-за неэффективного использования поверхности испарителя, большой объем потребления воды, нерациональный способ получения «сверхчистого льда», орошаемые водой конденса тор и теплообменник, значительная продолжительность процесса получения льда, низкая гигиена производства. 20 Технической задачей изобретения является повышение производительности установки за счет увеличения площади поверхности теплообмена, снижение энергозатрат и повышение надежности работы, гигиена производства.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что устройство для концентрирования жидких сред вымораживанием и получения льда, содержит 25 испаритель, систему подачи продукта, включающую трубопровод подачи продукта, подсоединенный к ванне, насос, сообщенный с распределительными коллекторами, льдобункер и холодильный агрегат с воздушным компрессором и системой оттайки, при этом вну тренняя полость вертикально установленного испарителя с развитой теплообменной поверхностью имеет вытеснительную вставку для хладагента, зо коллекторы имеют форсунки для орошения испарителя продуктом с двух сторон, а холодильная установка оснащена регенеративным теплообменником, установленным перед терморегулирюущим вентилем.

Технический результат изобретения заключается в повышении производительности установки, снижении энергозатрат и повышении надежности работы. 35 На фиг. 1 представлено устройство для концентрирования растворов

вымораживанием и получения льда; на фиг. 2 - разрез по Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 представлен коллектор с форсунками; на фиг. 4 - схема холодильной установки.

Устройство для концентрирования растворов вымораживанием и получения льда содержит корпус 1, внутри которого вертикально располагается испаритель 2 с развитой т поверхностью теплообмена, внутри которого выполнен вытеснительный элемент 17 (фиг, 2), с целью экономии хладагента. На испарителе установлен датчик 11 толщины льда, под которым располагается ванна 3. Из ванны 3 при помощи насоса 4 подается исходный продукт в коллекторы с форсунками 15, откуда разбрызгивает исходный продукт, намораживаемый на поверхности испарителя в виде слоя льда, намороженный 45 лед сползает по наклонному желобу 10 на режущую решетку 8 и падает в льдобункер