ИЗ ГРЯЗИ — В КНЯЗИ

Как очистить скотный двор от навоза, как избавиться от испортившихся, просроченных продуктов питания и вообще от всякой гниющей биоорганики — проблема сложная и актуальная.

Агрокомплексы за размещение навоза или помета платят значительные суммы, не считая штрафов за загрязнение окружающей среды.

Способов переработки уже существует немало. Оригинальный проект, позволяющий не только избежать потерь, но и оказаться в барышах, предлагает А.Идигенов, аспирант Оренбургского университета. Суть проекта в переработке метановым брожением органических отходов в биогаз и биоудобрение. Процесс вроде бы достаточно известный и изученный. И все же молодому ученому удалось разработать метод повышения эффективности работы биогазовой установки (БГУ) за счет сокращения времени сбраживания органических отходов и снижения энергозатрат при эксплуатации. Для этого процесс разделили на две фазы. В первом реакторе при постоянной температуре 54°C происходит гидролиз и окисление сырья. По окончании процесса продукт перекачивается в другую емкость, где создается анаэробная среда, благоприятная для развития метанообразующих бактерий.

Принципиальная новизна заключается в том, что тепло, выделяемое при кислотогенезе, используется для подогрева субстрата. Это позволяет существенно снизить энергозатраты. Процесс сбраживания идет интенсивнее и полнее за счет принудительного искусственного нагнетания летучих кислот для интенсификации кислотогенеза в первой камере и гашения кислотности в камере метаногенеза. Производительность биогазовой установки увеличивается, а ее габаритные размеры уменьшаются.

При переработке органических отходов в БГУ нового типа можно получать биогаз (фото 1), концентрированные органические биоудобрения высокой степени очистки, метана, углекислоты. Это позволит хозяйствам сократить затраты на энергоресурсы и высококачественные биоудобрения.

КОЛБАСА, ПРИЯТНАЯ ВО ВСЕХ ОТНОШЕНИЯХ

Колбаса — продукт очень популярный, хотя мало кто заблуждается относительно его полезности и даже безопасности. Правда, Минздрав об этом не предупреждает, но известно, что колбасные изделия «улучшают» разного рода добавками. Наверное, самой безобидной из них является соя. Это, по сути, коммерческое приложение к мясу, связывающее воду и увеличивающее массу продукта. Остальное — химия для цвета, вкуса, запаха и бессрочной сохранности.

Молодые ученые Горского государственного аграрного университета предлагают свою рецептуру и технологию изготовления колбас, в которых такие добавки, увы, неизбежные, сведены к минимуму. В качестве наполнителей для обогащения колбасных изделий биологически активными веществами исследовались барбарис и можжевельник, произрастающие в горных и предгорных зонах Северного Кавказа.

Плоды барбариса содержат сахара, каротин, витамины К и С, лимонную, яблочную, винную кислоты, алкалоиды, дубильные, пекти­новые, красящие вещества, минеральные соли. Кроме того, барбарис обладает вяжущим, противовоспалительным, бактерицидным, обезболивающим, кровоостанавливающим, спазмолитическим, жаропонижающим, желчегонным, противоопухолевым действием. Благодаря этому лекарственные препараты на его основе находят широкоеприменение в медицинской практике.

Плоды можжевельника содержат глюкозу ифруктозу (до 28,7%), а также органические кислоты, эфирные масла, важные микроэлементы. И что очень важно, плоды можжевельника богаты биологически активными веществами — фитонцидами, обладающими выраженным противомикробным действием. Оба растения обладают не только лечебным эффектом, их также используют и в качестве пряностей.

Исходя из этих качеств, и была составлена оригинальная композиция мясного фарша с добавлением смеси

 измельченных плодов барбариса и можжевельника. Поскольку можжевельник горьковат, его добавка не велика и определ

яется на вкус. Интенсивная окраска плодов барбариса способствует стабилизации ификсации цвета фарша, что позволяет сн

изить массовую долю нитрита натрия в рецептуре с 7,5 до 5 г. Помимо специфического вкуса и аромата, обусловленных содержанием большого количества эфирных масел, плоды можжевельника обладают сильным антимикробным действием, что обеспечивает отсутствие патогенной микрофлоры в готовом продукте.

Известно, что пектиновые вещества, входящие в состав растительной добавки, выводят из организма соли тяжелых металлов, кроме того, пищевые волокна стимулируют перистальтику кишечника.

Общее количество вносимой смеси составляет 500 г на 100 кг сырья.

В результате получились батоны с чистой сухой поверхностью, плотной однородной консистенции. Ну а вкус… надо пробовать (фото 2)!

Пат. 2487578.

МОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ СО СТЕВИЕЙ

Вкусный и полезный молочный десерт,содержащий только натуральные ингредиенты, придумали на кафедре «Производство и переработка сельскохозяйственной продукции» Ставропольского государственного аграрного университета. Продукт не содержит с

ахарозы и стал настоящим спасением для сладкоежек благодаря экстракту стевии — природному заменителю сахара. Именно он придает десерту сладкий вкус, но не приводит к негативным последствиям. Экстракт травы стевии рекомендуется не только диабетикам, но и всем, кто следит за своим здоровьем. Стевия вместо сахара продлевает срок годности молочных продуктов. В отличие от сахара, этот его заменитель не перебивает другие вкусы и ароматы.

Десерты со стевией укрепляют иммунитет, нормализуют обмен веществ, замедляют естественное старение организма, перевариваются легче, чем молоко, что особенно актуально для людей, страдающих непереносимостью лактозы, и для детей, склонных к аллергии.

Разработана линейка десертных продуктов с использованием экс­тракта стевии, включающая молочный и сывороточный напитки, желе, йогурт, бланманже и комбинированный молочно-растительный десерт«Творожель» (фото 3). Продукты не имеют аналогов на современном молочном рынке и могут, по мнению разработчиков, заинтересовать потребителей и ценой, и качеством.

А ЕСЛИ ПРИПУГНУТЬ?!

Разработкой инновационных технологий производства и переработки масличного и эфирно-масличного сырья активно занимаются ученые кафедры физической и органической химии Московской сельскохозяйственной академии имени К.А.Тимирязева. Проект относится к агротехнологиям выращивания масличных и эфирно-масличных культур, а также технологиям их переработки для получения высококачественных масел, растительного и эфирного. Объектами эксперимента стали: лен масличный (фото 4) сортов Исток и Северный, а также мята перечная сортов Янтарная, Краснодарская-2 и Чернолистная. Это как раз те сорта, которые выведены специально для произрастания в Нечерноземной зоне России.

Одним из способов влияния на химический состав сырья является применение в агротехнологиях выращивания этих культур биорегуляторов, физиологически активных веществ, в том числе регуляторов роста. В настоящее время в селекционной работе применяют еще и различные стресс-факторы химической природы на исследуемые растения для изменения их свойств.

Современные биорегуляторы оказывают двоякое воздействие на растения. С одной стороны, они активно подавляют сорняки. В то же время на основное культурное растение это воздействие не так губительно и ограничивается лишь легким испугом. Этого, впрочем, достаточно для изменений в процессе биосинтеза, в результате которых происходит активное накопление полезных веществ. Масла получается и больше, и лучшего качества. Важно лишь подобрать нужную композицию биорегулятора и дозировку опрыскивания. Обработка мяты, например, исследованными препаратами способствует увеличению выхода эфирного масла на 8—12% при снижении энергозатрат на обработку до 14—18% по сравнению с существующими технологиями. А еще разработан усовершенствованный приемник для экстракции эфирно-масличного сырья, позволяющий выделять эфирное масло высшего качества.

Область применения результатов исследования: растениеводство, масличная, эфирно-масличная промышленность, химическая, парфюмерная, пищевая промышленность и медицина.

ТЫКВА И ВКУСНЕЕ, И ПОЛЕЗНЕЕ

Самая большая тыква, которую удалось отыскать в Интернете, весит больше 1 т — 1056 кг. Новый мировой рекорд был зафиксирован в октябре 2013 г. на ежегодной сельскохозяйственной ярмарке в г. Топсфилд, штат Массачусетс.

В проекте, разработанном С.Яфаровым и В.Рагулиным, студентами Оренбургского аграрного университета, задача была не менее сложной, хотя и более прозаичной, приземленной — разработать технологии производства тыквы для функциональных кормов.

Тыква — продукт давно знакомый и популярный. В подсобном хозяйстве ее охотно едят все обитатели. А вот в промышленных масштабах такой корм неизвестен. А зря. Тыква питательна и полезна, да и вкуснее, чем пустой силос и соя. К тому же ягода неприхотлива в выращивании, засухоустойчивая и урожайная. Впрочем, есть и своя болячка — корневая гниль. Эффективным средством борьбы с недугом стал оригинальный препарат «ТМТД-плюс». Семена, протравленные раствором, показали высокую всхожесть и энергию роста, устойчивость к болезням и стрессам (аномальная жара, засуха и пр.). Масса ягод увеличивается, урожайность возрастает вдвое. При выращивании тыквы с использование «ТМТД-плюс» наблюдается наименьшее содержание тяжелых металлов в продукте. Расход препарата 3—4 л на 1 т семян.

Теперь, когда выращен достойный продукт (фото 5), надо сохранить его в удобном для потребителя виде. Тут два варианта. Можно поставлять в живом виде, измельчать на месте и добавлять в корм. По другому, более универсальному пути ягоду измельчают, сушат, гранулируют прямо на месте выращивания. В дело идет не только сама могучая ягода, но и ботва, и семечки или жмых после отжима масла.

Использование тыквы в составе функциональных кормов позволит повышать ценность зеленого конвейера, в результате чего увеличится и продуктивность животных. Анализ кормовых культур, распространенных на территории Южного Урала, показал перспективность использования тыквенного рациона.

Тел. (9228) 00-23-66. Оренбургский государственный аграрный университет, С.Яфаров. E-mail: samrat-1990@mail.ru

ЧЕЛЮСТЬ СО СМЕННЫМИ ЗУБЬЯМИ

Врачи рекомендуют пережевывать пищу до изнеможения. Чем мельче, тем полнее усвоение, тем легче организму. То же актуально и для сельскохозяйственных животных. Только удав и крупные хищники относятся к совету скептически.

Производство кормов в структуре себестоимости продукции животноводческой и птицеводческой отрасли сельского хозяйства составляет 65—75%. А важнейшей операцией в подготовке кормов к скармливанию является измельчение зерновой части урожая до требуемой крупности частиц готовой продукции. Гранулометрический состав измельченного сырья влияет на качество смешивания кормов при их приготовлении. Однако не следует излишне увлекаться. Наличие в готовом продукте большого количества пылевидных частиц ухудшает усвояемость комбикормов, повышает количество органической пыли и увеличивает потери при транспортировке и раздаче животным. Это может привести к увеличению затрат корма в среднем на 10—15%. Кроме того, на переизмельчение частиц исходного сырья тратится избыточное количество электроэнергии.

Разработанный в Челябинской государственной агроинженерной академии, на кафедре ТМЖ, универсальный центробежно-роторный измельчитель ИЛС позволяет дробить фуражное зерно и другие сыпучие материалы в широком диапазоне влажности и жирности с различными физико-механическими свойствами. Например, получать рапсовую муку с хорошей сыпучестью без выделения жира в готовом продукте. Его удельная энергоемкость составляет 4—6 кВт•ч/т, что в 1,5-2 раза ниже по сравнению с молотковыми дробилками, такими как ДБ-5, ДДМ и др. При этом пылевидная фракция в готовом продукте не превышает 5%.

В настоящее время уже серийно выпускаемые измельчители ИЛС имеют рабочие органы, изготовленные из сталей 40Х, 65Г. При износе рабочих кромок замене подлежит полностью все кольцо основания. Это очень накладно.

Аспирант Челябинской государственной агроинженерной академии Максим Дмитрюк предлагает заменить цельные рабочие органы разъемными, полностью взаимозаменяемыми с рабочими органами, используемыми в настоящее время. Предлагаемый вариант рабочих органов представляет собой основание, выполненное в виде кольца, на выступах которого закреплены сменные высокопрочные режущие пластины.

Таким образом, при износе рабочих кромок замене подлежат только режущие пластины, а основание, которое составляет большую часть объема рабочих органов, подлежит замене только в случае поломки. В связи с более простой формой пластин их изготовление упрощается и позволяет придавать режущим кромкам более развитую геометрию. На данное техническое решение получен пат. на п.м. 2012153493/13.

Предполагаемый экономический эффект от использования высокопрочных режущих пластин составит 750 тыс. руб. в год на одну машину.

ПРИКАТАЙ — ЛУЧШЕ ВЫРАСТЕТ

Обычно сеялки оснащены катками, которые уплотняют почву вслед за посевом. Если этого не сделать, урожая не жди. Эрозия, усадка почвы, нарушение корневой системы, отсутствие капиллярного транспорта влаги из нижних слоев. А вот степень уплотнения определяется на глазок, и при этом легко ошибиться. Как недостаточная, так и избыточная плотность неизбежно приведут к снижению урожая.

Антон Минаков, студент Липецкого государственного технического университета, создал модель катка для оптимизации процесса прикатывания посевов (фото 6). Приходится учитывать множество факторов, таких как тип почвы, влажность, рельеф, погодные условия. Для каждой культуры степень уплотнения может быть разной. Этот параметр задает агроном. Дело техники — рассчитать и обеспечить оптимальную равномерную нагрузку с учетом всех основных факторов.

В дальнейшем автор предусматривает возможность дистанционного управления катком, изменяя его вес и скорость при переходе на участок с другим типом почвы или, например, с другими особенностями рельефа.

СПАСЕНИЕ НА ВОДЕ ПОРУЧИЛИ РОБОТАМ

«Автоматизированный комплекс для спасения на воде» — так называется проект Михаила Вульфа, ученика 10-го класса Новороссийского морского технического лицея.

Научный руководитель — Лопатин Михаил Сергеевич, доцент кафедры «Эксплуатации Судовых Механических Установок».

Киноверсия утопления: хлопание по воде руками, крики о помощи, до тех пор пока не услышат, не подоспеют. В жизни все проще. Один раз глотнул — и кричать уже не хочется. А еще бывают ранения, инфаркты и пр. Недостатками существующих в этом плане разработок является их ограниченная применимость только для ситуаций панического типа, когда утопающий находится в сознании, и только в открытых водоемах.

Все это учтено в комплексе М.Вульфа. В проекте предложена оригинальная концепция с применением роботов-спасателей, учитывающая действия в сложных и опасных условиях, сознательное и бессознательное состояние спасаемого, а также возможности интеллектуальных систем видеонаблюдения в мониторинге состояния людей на воде.

Система камер, расположенных в акватории, специально обучена распознаванию поведения, неадекватного для нормального пловца (паника, обездвиженность). По тревожному сигналу с одной из камер оператор сбрасывает на воду робот (фото 7) и по GPS ведет его к месту происшествия. Там его точно позиционируют по отношению к телу, и если пострадавший недееспособен, робот сам подныривает под него и отлавливает себе «на спину» с помощью манипуляторов.

Для погружения, коррекции крена и других и маневров робот оснащен винтами вдоль ватерлинии. Затем манипулятор фиксирует человека — и вперед на полной скорости, которая достигает 100 км/ч, благодаря водометному движителю. Медлить нельзя, поскольку в запасе у спасателей всего 5—7 мин. По пути робот может измерить пульс, давление у пострадавшего, отправить вызов скорой помощи. В случае штормовой погоды, чтобы преодолеть волнение моря, робот может двигаться и под водой.

Роботов-спасателей можно использовать не только возле стационарных пунктов, таких как пляжи, но и оснастить ими морские подвижные объекты типа буровых платформ или круизных лайнеров, а также в ситуациях боевых действий.

ЦЕПЬ ПРЕЖНЯЯ, ЗВЕЗДОЧКА НОВАЯ

Новую конструкцию цепной передачи с зубчатой цепью и эвольвентными звездочками (фото 8) предлагает Курапов Георгий, аспирант кафедры техническоймеханики и гидравлики Кубанского государственного технологического университета.

Собственно, цепь остается в прежнем виде. А вот звездочка меняет стандартный прямолинейный рабочий профильзуба,который используется на сегодняшний день в машиностроении, на эвольвентный.Теперь линия контакта ролика цепи обкатывает профиль зуба звездочки по эвольвенте, что обеспечивает повышенную бесшумность и плавность работы зубчатых цепей при значительных скоростях. Износостойкость и долговечность цепной передачи также возрастают.

Прямолинейныйзубнарезается на станках с ЧПУ, иначе не избежатьнакопленной ошибки и брака. Эвольвентный зуб изготавливается методом обкатки, который обеспечивает высокую точность и производительность, по сравнению с методом копирования. Стандартный режущий инструмент типа червячной фрезы, который есть на большинстве предприятий, обслуживающих технику, дает возможность нарезания эвольвентных звездочек данного шага с любым числом зубьев одним инструментом.

Основные потребители: автомобилестроение, станкостроение, пищевая, полиграфическая промышленность и все механизмы, имеющие в своем составе цепную передачу.

Применениев передачах с зубчатой цепью нового профиля звездочек позволит в несколько раз увеличить основные технически важные эксплуатационные показатели, такие как прочность конструкции, снижение шума и вибрации, простота изготовления, гибкая настройка, особо повышенная ремонтопригодность в полевых условиях.

Предварительныеисследования и анализ рынка показали востребованность специальной механической передачи на предприятиях по производству технологических комплексов на базе тяжелых и уникальных станков.

РАЗЖУЕТ КАК НАДО

Большими кусками глотать и переваривать тяжело не только пищу, но и всевозможные материалы, используемые в промышленности.

Существующая сегодня измельчительная техника требует большого расхода металла, грохочет так, что святых выноси, при этом не может похвастать высокой удельнойпроизводительностью. Это традиционные горизонтальные агрегаты.

Центробежная мельница вертикального типа (фото 9), разработанная учеными Северо-кавказского горно-металлургического университета, превосходит существующие образцы по этим параметрам. Тем не менее ведутся активные научные поиски, направленные на усовершенствование этой конструкции. Так, например, изменена форма рабочего органа. Теперь ребро стало не прямолинейным, а с вырезом. Такая конфигурация существенно изменяет кинематику перемешивания частиц материала. Даже на меньших скоростях фракции быстрее достигают нужного калибра, состав получается однородным, без переизмельчения. Причем крупность помола можно варьировать в широком диапазоне.

В исследованиях используется комплексный подход, включающий как натурные эксперименты с последующей обработкой результатов на ЭВМ, так и вычислительные эксперименты. Создана математическая модель быстрого движения сыпучей среды в корпусе мельницы. Разработано программное обспечение для автоматизации проектирования мельниц на основе результатов вычислительных экспериментов. Применение таких передовых методов исследований уже сейчас дает возможность предсказывать характеристики вновь создаваемых центробежных мельниц.

Проведенные исследования позволили установить наиболее эффективные режимы работы мельницы с учетом класса крупности помола. Разработанная математическая модель с достаточной степенью точности отражает процессы в корпусе мельницы. Определено наиболее оптимальное количество и расположение рабочих органов мельницы. Используя математическое моделирование, удалось внести в конструкцию изменения, позволившие значительно увеличить производительность при снижении удельного энергопотребления. Так, добавление вырезов в ребрах дает прирост удельной производительности 15—20%, установка цилиндрических вставок в корпусе мельницы позволит увеличить производительность на 30—50%.

Цилиндрические мельницы вертикального типа могут найти широкое применение в различных областях. Применяя различные конструктивные исполнения, можно создавать мельницы, пригодные для измельчения достаточно твердых пород на горнодобывающих предприятиях. Возможность получать наноразмерные частицы в результате помола позволяет использовать такие мельницы во многих высокотехнологичных производствах, начиная от фармацевтической промышленности и заканчивая производством композитных материалов. Уже сегодня данные мельницы успешно применяются на стекольном заводе, при переработке керамики, в горнодобывающей промышленности.

ВМЕСТО ТОПОРА, ПЕСКА И СОЛИ

Студент 4-го курса Белгородского государственного университета Е.Порожнюк разработал устройство для удаления снежно-ледяных образований с тротуаров и дворовых территорий. Проблема известная, набор вариантов тоже: цирковая эквилибристика на льду, солевые разводы на любимой обуви, тротуарная плитка и асфальт, изуродованные топорам дворника.

Устройство (см. рис.) содержит основание в виде рамы на колесах, на которой установлен силовой корпус размерами со стиральную машину. Сам механизм работает от электродвигателя, а тележку придется толкать вручную, чтобы не перегружать конструкцию. Механизм работает следующим образом. После запуска электродвигателя, расположенного в силовом корпусе 1, приводится в движение криволит 2, с помощью которого через шатун 3, ползун 4 и тягу 5 передается движение на стержень-носитель 6 в стаканах 7, один из которых установлен на стенке силового корпуса 1, а второй на диафрагме 8. Для устранения ударных нагрузок стержня-носителя в стаканах 7 предусмотрены демпфирующие пружины 9. Далее возвратно-поступательное движение передается к стержню-креплению 10, который жестко связан со стержнем-носителем 6 посредством кронштейна 11. Кроме того, стержень-носитель 6 и стержень-крепления 10 режущих элементов закреплены в опорах 12 с возможностью осуществления возвратно-поступательных движений в них и в отверстии диафрагмы 8. Лезвия-скалыватели 13 на стержне-крепления 10, также приходят в возвратно-поступательное движение, нанося вертикальные удары по снежно-ледяным образованиям. Для регулирования глубины удара предусмотрено, что стержень-крепление 10 состоит из двух частей — в верхней выполнено ухо 14, а в нижней — вилка 15.

По мнению автора, предлагаемое техническое решение, позволит повысить производительность и качество очистки дворовых площадок и тротуаров за счет своей компактности, мобильности и самого способа очистки. Оно позволит заменить морально и технически устаревшие традиционные способы борьбы со снежно-ледяными образованиями и повысит степень безопасности жизнедеятельности наших граждан в зимний период времени.

Пат. на п.м. 133844.