авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Ресурсосберегающие методы управления ик-энергоподводом в процессах производства оздоровительного чая

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Худоногов Игорь Анатольевич

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ

ИК-ЭНЕРГОПОДВОДОМ В ПРОЦЕССАХ

ПРОИЗВОДСТВА ОЗДОРОВИТЕЛЬНОГО ЧАЯ

Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и

электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени доктора технических наук

Красноярск – 2009

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Цугленок Николай Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Куликова Лилия Васильевна

доктор технических наук, профессор

Пантелеев Василий Иванович

доктор технических наук, профессор

Багаев Андрей Алексеевич

Ведущая организация Сибирский институт механизации и

электрификации сельского хозяйства

СО РАСХН

Защита диссертации состоится 05 июня 2009 г. в 900 на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 220.037.01 при ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет», по адресу 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90, КрасГАУ (тел./факс: (8-391) 227-36-09).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО "Красноярский государственный аграрный университет".

Автореферат разослан «_____» ______________ 2009 г.

Автореферат размещен 04 марта 2009 г. на сайте http://kgau.ru

Учёный секретарь

диссертационного совета Бастрон А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В ежегодном послании президента Российской Федерации к Федеральному собранию были приведены статистические данные о состоянии здоровья широких кругов населения. Ежегодно убыль населения по России составляет более 700 000 человек.

В рамках национального проекта «Здоровье» в части профилактики и лечения заболеваний, которые дают высокий процент смертности среди населения, была предложена долгосрочная программа по оздоровлению широких кругов населения путем применения комплексной социально-медицинской программы. По материалам этой программы Министерством здравоохранения и социального развития был обоснован новый научно-методический подход к моделированию параметров здоровья широких кругов населения. Он основан на принципе культивирования здорового образа жизни с привлечением средств управления качеством состояния здоровья. В качестве таких средств можно применять природные целебные средства – оздоровительные чаи разного спектра действия. В настоящее время в развитых странах Америки, Европы и Азии около 80 % населения отдают предпочтение оздоровительным чаям. Тенденция эта наблюдается и в России.



Для организации производства оздоровительного чая из дикорастущих и культивируемых лекарственных растений в России имеются значительные ресурсы. 79 % территории Иркутской области покрыто лесами, в которых произрастает более 500 видов лекарственных растений. Многие лекарственные растения культивируются и могут культивироваться на территории области. Из них более 160 видов можно использовать для получения оздоровительного чая. Иркутская область является одним из крупнейших производителей электроэнергии, 2/3 которой вырабатывается на гидроэлектростанциях, относящихся к возобновляемым и дешевым источникам энергии. Аналогичное положение наблюдается как с ресурсами лекарственных растений, так и с электроэнергетическими ресурсами в других регионах России.

В настоящее время в процессах термообработки лекарственных растений используются ресурсоистощающие методы и средства. Технология переработки дикорастущих и культивируемых растений базируется в основном на ручном труде, с использованием для большинства технологических операций естественных источников энергии (сушка на солнце, сушка в тени, под навесами и т.п.) и применении искусственного нагрева – с помощью пламенных сушилок, теплиц, русских печей. Основные теплофи­зические операции, такие как завяливание, ферментация, сушка и обжаривание в технологии переработки лекарственных растений проводятся при помощи специальных энергети­ческих установок, работающих в основном на принципе сжигания твердого, жидкого или газообразного топлива. Естественная сушка в тени и пламенная техника имеет ряд существенных недостатков – температурный режим получается нестабильным, тем более трудно его регулировать, поэтому готовый продукт характеризуется низким качеством и плохим товарным видом. Выход активно действующих веществ в лекарственном сырье после естественной сушки не превышает 3–5 %, а иногда составляет 0 % (например, выход йода в медунице).

В этой связи для получения необходимого количества активно действующих веществ, исчисляемых сотыми или десятыми долями процента, потребуется собрать и переработать большее количество лекарственного сырья, что может привести к истощению ресурсов лекарственных растений.

Ежегодно в Иркутской области производится 50–60 млрд кВтч элек­троэнергии, вырабатываемой в основном на гидроэлектростанциях ангар­ского каскада. Перспективным направлением развития производства электроэнергии в Иркутской области является использование энергии малых рек, солнца, ветра, теплоты земли, биомассы и других нетрадиционных источников энергии.

Анализ принципов, методов, способов и средств для процессов термообработки лекарственных растений показывает, что наиболее эффективными из них являются те, которые базируются на использовании электрической энергии, превращенной в энергию электромагнитного излучения. Причём теория и практика по использованию электромагнитного поля в процессах обработки и переработки дикорастущих и культивируемых растений указывает на более высокую эффективность инфракрасного (ИК) излучения. В диссертации выполнен комплекс работ по применению энергии ИК-излучения в процессах обработки и переработки лекарственных растений в оздоровительный чай. Это связано с тем, что технические средства, работающие на принципе преобразования электрической энергии в энергию ИК-излучения, предназначенную для процессов термообработки культивируемых и дикорастущих растений просты, надежны, экономичны и, как правило, являются экологически чистыми. ИК-излучение активно поглощает воду, содержащуюся в продукте, но не поглощается тканью продукта, поэтому влагоудаление возможно при температуре 40–70 °С, что позволяет полностью сохранить биологически активные вещества, естественный цвет и аромат.

Серийно выпускаемые в последнее время в Донецке и Санкт-Петербурге ИК-сушильные установки «Суховей» и «Вихрь» подтверждают эффективность использования ИК-излучения для сушки корнеплодов, овощей и фруктов. Однако возможность использования этих установок для термообработки дикорастущих и культивируемых лекарственных растений с целью получения чая с оптимальным составом активнодействующих веществ не рассматривается. Недостатком установок является отсутствие теории и систем управления дискретным ИК-энергоподводом.

Сложившаяся экономическая ситуация в стране, переход к рыночной экономике, ведет к росту стоимости энергоресурсов, в связи с чем наблюдается постоянная тенденция к повышению тарифов на энергоресурсы, что создает предпосылки для внедрения энергосберегающих электротехнологий. Эффективность электротехнических средств ИК-облучения обусловлена применением новых, научно обоснованных методов и средств управления энергоподводом. В связи с изложенным получение продукта с оптимальным составом действующих веществ при минимальном расходе энергии является важной научной проблемой сельскохозяйственной энергетики, решение которой должно включать в себя концепцию и методологию выбора ресурсосберегающих методов управления ИК-энергоподводом в процессах переработки лекарственных растений в оздоровительный чай.

Работа выполнена в соответствии с программой научного обеспечения АПК РФ и по плану НИР КрасГАУ в соответствии с заданием 09.02 «Разработать новые наукоемкие электротехнологии и оборудование для энергетического обеспечения технологий производства сельскохозяйственной продукции и социально-бытовой сферы села на 2006 – 2010 годы».

Цель и задачи исследований. Цель работы – разработать ресурсосберегающие методы управления дискретным ИК-энергоподводом в процессах переработки лекарственных растений в оздоровительный чай.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить комплекс взаимосвязанных между собой задач:

1. Выполнить анализ состояния технологии обработки и переработки лекарственных растений в оздоровительный чай и определить пути решения данной проблемы.

2. Изложить общую методологию решения научной проблемы формирования активно действующих веществ в процессах производства оздоровительного чая.

3. Разработать математические модели взаимодействия системы «излучатель-растение» в процессах производства оздоровительного чая.

4. Привести методику и технику экспериментальных исследований.

5. Провести экспериментальные исследования по определению эффективных методов и средств управления ИК-энергоподводом в технологии оздоровительного чая.

6. Провести комплекс работ по испытанию ИК-установок, внедрить результаты исследований в производство оздоровительного чая и определить технико-экономическую эффективность.

Объект исследования. Объектом исследования является процесс переработки лекарственных растений ИК-излучением в технологии оздоровительного чая.

Предмет исследования. Предметом исследования являются причинные и функциональные связи и закономерности взаимодействия электротехнологических параметров и показателей эффективности ИК-обработки.

Методы исследования. Методическую основу организации исследований инфракрасной обработки дикорастущих и культивируемых лекарственных растений составляет аппарат теории тепломассообмена. Проводилось теоретическое обобщение применимости эффективных методов объемного ИК-облучения в сочетании с дискретными режимами ИК-энергоподвода применительно к процессам термообработки лекарственных растений. Использованы методы теоретической и практической фотометрии, математическое моделирование, методы математической статистики.

Эффективные режимы ИК-облучения лекарственных растений определены посредством теоретических и экспериментальных исследований.

Основные параметры процессов термообработки лекарственных растений соответствовали технологическим требованиям и были исследованы на специально разработанных экспериментальных установках лабораторного и производственного типов с использованием современных измерительных приборов, в том числе и дериватографии.

Соответствие полученного чая требованиям нормативных документов по органолептическим показателям и составу определялось специальным центром, аккредитованным в системе “ГОСТ Р”.

Структуру и состав активно действующих веществ в лекарственных растениях до переработки и после переработки ИК-излучением определяли в областной «Агрохимлаборатории».

Научную новизну исследований представляют:

– методология выбора ресурсосберегающих методов управления ИК-энергоподводом при формировании активно действующих веществ в процессах производства оздоровительного чая;

– математические модели по взаимодействию системы «излучатель-растение» в процессах производства оздоровительного чая;

– методы и способы управления ИК-энергоподводом в процессах производства оздоровительного чая;





– закономерности по управлению методами ИК-энергоподвода в процессах переработки лекарственных растений в оздоровительный чай с оптимальным составом активно действующих веществ;

– терморадиационные и теплофизические свойства основных лекарственных растений;

– новые высокотехнологичные схемы объемного ИК-облучения и технические средства для термообработки лекарственных растений.

Практическая значимость и реализация работы. По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработана электротехнология и электрооборудование для производства оздоровительного чая из лекарственных растений.

На основе этих разработок при Иркутской государственной сельскохозяйственной академии (ИрГСХА) была создана мини-фабрика по производству оздоровительного чая. При сотрудничестве с Восточно-Сибирским цен­тром стандартизации и метрологии утверждены технические условия на про­изводство “Чая Байкальского” (ТУ-9191-001-0492916-94). Результаты работы использованы в учебном процессе ИрГСХА и Иркутского государственного университета путей сообщения (ИрГУПС) и при написании опубликованной монографии: «Основы технологии оздоровительного чая» (2006 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

–  методология решения научной проблемы формирования активно действующих веществ в электротехнологии оздоровительного чая путем применения ресурсосберегающих методов, способов и электротехнических средств управления ИК-энергоподводом;

– математические модели по взаимодействию системы «излучатель-растение» в процессах переработки лекарственных растений в оздоровительный чай;

– терморадиационные характеристики листьев основных видов лекарственных растений в ИК-диапазоне излучения применительно к требованиям термообработки;

– обоснование, выбор и методы расчета новых энергосберегающих ИК-излучателей для термообработки лекарственных растений;

– ресурсосберегающий прерывный и импульсно-прерывный методы управления ИК-облучением и законы регулирования их параметров в процессах переработки лекарственных растений;

– принцип послойного объемного ИК-облучения при согласном с потоком перемещении обрабатываемого сырья; технологическая схема и методика синтеза основных электротехнических средств, образующих многоярусную облучательную установку.

Апробация работы. Основные положения и результаты иссле­дований докладывались и обсуждались на научно-практических конферен­циях ИрГСХА (1991, 1992, 1995, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001гг.); «АGROLASER-2001» (Польша, 2001 г.); региональной научно-практической конференции «Наука и преподавание дисциплин естественного цикла в образовательных учреждениях» (Улан-Удэ, 2002г.); международной научно-технической конференции «Энергетика, экология, электроснабжение, транспорт» (Тобольск, 2004 г.); всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития транссибирской магистрали в ХХI веке» (Чита 2006г.); международной научно-практической конференции «Совместная деятельность сельскохозяйственных товаропроизводителей и научных организаций в развитии АПК Центральной Азии» (Иркутск, 2008 г.); научно-практической конференции «Безопасность регионов – основа устойчивого развития» (Иркутск, 2007г.); научных конференциях Красноярского государственного аграрного университета (Красноярск, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.); результаты исследований получили высокую оценку (Диплом III степени по итогам выставки-ярмарки «Ресурсы Приангарья-96») на семи международных выставках-ярмарках, на выставках «Энергосбережение: технологии, приборы, оборудование» (Иркутск, 2007, 2008гг.), на «Инновационном форуме 2009».

Публикации. По теме диссертации опубликована 41 работа, из них 1 монография, 1 учебное пособие, 5 патентов на изобретение, 7 работ в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных экспертным советом ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Объём диссертации 385 страниц, в том числе 346 страниц основного текста. Список литературы состоит из 290 источников. В 3 приложениях приведены вспомогательные материалы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности исследуемой научно-технической проблемы, приведена краткая характеристика и состояние предмета исследований. Сформулированы цель, задачи, научная новизна, практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе системно-аналитического обзора литературных источников изложены проблемы повышения здоровья широких кругов населения на примере управления состоянием здоровья операторов транспортных средств. Приведены технология и технические средства, используемые для производства классического и оздоровительного чая. Изложены сведения о ресурсах дикорастущих и культивируемых лекарственных растений и электроэнергетических ресурсах Иркутской области, выполнен анализ спектральных характеристик ИК-излучателей и технологических характеристик основных лекарственных растений.

При всем разнообразии в профилактике и лечении пациентов врачи опираются лишь на традиционные и классические методы лечения, и редко когда в арсенале врачей имеют место препараты растительного происхождения: травы, овощи, фрукты. Разработанная электротехнология и электротехника оздоровительного чая из дикорастущих и культивируемых растений позволит организовать производство оздоровительного чая с оптимальным составом активно действующих веществ при минимальном расходе энергии и использовать его в качестве средства повышения работоспособности операторов транспортных средств и широких кругов населения.

Большой вклад в разработку и внедрение ресурсосберегающих принципов, методов и средств в электротехнологиях АПК внесли известные ученые в области сельской электрификации: Л.А. Астраханцев, А.А. Багаев, А.М. Басов, И.Ф. Бородин, И.А. Будзко, А.Г. Возмилов, В.П. Горелов, В.Н. Делягин, Ф.Я. Изаков, В.В. Карасенко, Ф.Д. Косоухов, И.Ф. Кудрявцев, Л.В. Куликова, Я.А. Кунгс, С.П. Лебедев, И.И. Мартыненко, И.В. Наумов, О.К. Никольский, В.И. Пантелеев, Е.Г. Порсев, Л.Г. Прищеп, В.Г. Сазыкин и др. Теоретические основы ресурсосберегающих методов энергоподвода в процессах переработки сырья растительного происхождения изложены в исследованиях, представленных в докторских диссертациях В.Н. Карпова, Г.И. Цугленок, Н.В. Цугленка, А.М. Худоногова и других ученых, занимающимися вопросами применения электромагнитного излучения для обработки и переработки сырья растительного происхождения.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.