ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО РАЗЖИЖЕНИЯ НА КАЧЕСТВО ПОЛУЧАЕМЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается влияние параметров гидротермального разжижения на качество получаемых продуктов переработки в пищевой промышленности. Анализируются ключевые факторы, такие как температура, давление, время реакции и использование катализаторов, и их влияние на выход жидкой фракции, содержание углеводородов и энергетическую ценность конечных продуктов. Особое внимание уделяется оптимизации условий процесса для улучшения качества переработанных материалов и снижения количества побочных продуктов. В статье также предоставляется методика комплексного анализа, основанная на экспериментальных данных, с подробным сравнением различных режимов гидротермального разжижения. Описываются преимущества и ограничения выбранных параметров, а также влияние их изменения на эффективность и экологическую устойчивость переработки органических отходов.

ABSTRACT

This paper discusses the influence of hydrothermal liquefaction parameters on the quality of processed products in the food industry. Key factors such as temperature, pressure, reaction time and catalyst use and their influence on the liquid fraction yield, hydrocarbon content and energy value of the final products are analyzed. Particular attention is paid to the optimization of process conditions to improve the quality of processed materials and reduce the amount of by-products. The paper also provides a comprehensive analysis methodology based on experimental data with a detailed comparison of different hydrothermal liquefaction modes. The advantages and limitations of the selected parameters and the impact of their change on the efficiency and environmental sustainability of organic waste recycling are described.

Ключевые слова: гидротермальное разжижение, качество, переработка, температура, давление, катализатор, углеводороды, энергетическая ценность.

Keywords: hydrothermal liquefaction, quality, processing, temperature, pressure, catalyst, hydrocarbons, energy value.

Введение: Современная пищевая промышленность сталкивается с задачами утилизации органических отходов и создания экологически безопасных продуктов переработки. Гидротермальное разжижение (ГТР) является перспективным методом, который позволяет преобразовывать биомассу и органические отходы в жидкие продукты, такие как биотопливо, удобрения и пищевые добавки. Этот процесс проходит при температуре 200–400 °C и высоком давлении, что обеспечивает высокую степень разложения органических компонентов. Однако качество получаемых продуктов напрямую зависит от параметров ГТР, таких как температура, давление, продолжительность процесса и состав исходного сырья. Исследование влияния этих параметров позволяет оптимизировать процесс, улучшить качество продукции и минимизировать отходы.

Методология: «Комплексный анализ параметров гидротермального разжижения для оптимизации качества продукции». Данная методика направлена на исследование и оптимизацию параметров гидротермального разжижения (ГТР), чтобы повысить качество получаемых продуктов переработки в пищевой промышленности. Она включает этапы подготовки, проведения экспериментов и анализа результатов с использованием современных инструментов и методов. На первом этапе осуществляется подготовка сырья. Органические отходы, такие как остатки овощей, фруктов или пищевых жиров, сортируются, измельчаются и высушиваются до равномерного состояния. Отобранное сырьё разделяется на порции для проведения экспериментов с разными параметрами. Особое внимание уделяется химическому составу сырья, так как он влияет на результаты переработки. Второй этап включает эксперименты по гидротермальному разжижению. Температура, давление, время реакции и добавление катализаторов варьируются для определения их влияния на конечные продукты. Например, температура варьируется в пределах 200–400 °C, давление устанавливается в диапазоне 10–25 МПа, На третьем этапе проводится анализ полученных продуктов. Выявленные оптимальные условия подтверждаются на дополнительной выборке сырья, чтобы убедиться в универсальности предложенных параметров. Методика может быть адаптирована для различных типов сырья и используется как основа для внедрения автоматизированных систем управления процессом ГТР в пищевой промышленности.

Результат: В ходе проведённого исследования было изучено влияние ключевых параметров гидротермального разжижения (температуры, давления, времени обработки и использования катализаторов) на качество продуктов переработки из органических отходов. Анализ проводился на выборке из овощных и фруктовых остатков (60%) и пищевых жиров (40%).

Результаты показали следующие достижения: увеличение выхода жидкой фракции до 78% от массы исходного сырья (по сравнению с 65% при температуре 300 °C и времени обработки 60 минут). Содержание углеводородов в полученной фракции составило 85%, что на 12% выше, чем при неоптимальных условиях. Уменьшение количества побочных продуктов (углеродистых остатков и газов) до 14%, что на 8% ниже, чем в контрольных экспериментах. Улучшение энергетической ценности конечного продукта: теплотворная способность увеличилась на 18% и составила 30 МДж/кг. Время полного разложения органического материала сократилось на 20% по сравнению с процессом без катализатора.

Полученные данные подтверждают эффективность предложенной методики для оптимизации параметров гидротермального разжижения. Использование разработанного подхода позволяет существенно улучшить качество получаемых продуктов, повысить их ценность для дальнейшего применения (например, в качестве топлива или удобрения), а также снизить количество неиспользуемых отходов, что способствует экологической устойчивости пищевой промышленности.

Таблица 1.

Анализ результатов гидротермального разжижения органических отходов

Заключение: Гидротермальное разжижение открывает новые перспективы для переработки органических отходов в пищевой промышленности, предлагая экологически чистое и эффективное решение. Однако для успешного внедрения данной технологии необходимо чёткое понимание влияния ключевых параметров процесса на качество конечного продукта. Применение разработанной методики позволяет оптимизировать процесс ГТР, улучшить экологические и экономические показатели производства, что способствует устойчивому развитию пищевой промышленности.

Список литературы:

1. Белюченко И.С., Гукалов В.Н. Практические основы использования отходов промышленности и сельского хозяйства в качестве мелиоранта чернозема обыкновенного // Тр. КубГАУ. 2011. Т. 1. № 31. С. 152-153.
2. Кобилова Г. И., Шингисов А. У. Исследование реализации использования биотехнологий для переработки и утилизации пищевых отходов //Universum: технические науки. – 2024. – Т. 3. – №. 6 (123). – С. 74-75.
3. Кобилова Г. И., Калдыбекова Ж. Б. БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ УТИЛИЗАЦИИ ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ВЫСОКОЦЕННЫХ ДОБАВОК //Universum: технические науки. – 2024. – Т. 2. – №. 8 (125). – С. 41-43.