Актуальность и востребованность темы диссертации. По оценкам продовольственной и сельскохозяйственной организации при ООН, в 2050 году для удовлетворения спроса на продовольствие годовой объем мирового производства сельскохозяйственных культур и продукции животноводства должен возрасти на 60% по сравнению с уровнем 2006 года1. В мире ежегодно из-за порчи образуются потери зерновых продуктов на 30%, корнеплодов, фруктов и овощей на 40-50%, масличных культур, мяса и молочных продуктов на 20% и рыбы на 35% 2.
В годы независимости особое внимание уделяется выращиванию и эффективному развитию отрасли, перерабатывающей сельскохозяйственную продукцию. Вследствие проведенных в этом направлении программных мероприятий, в том числе, по обеспечению качественной переработки продукции сельского и лесного хозяйств, ощутимые результаты достигнуты в производстве импортозамещающей и экспортоориентированной пищевой и фармацевтической продукции. В 2015 году в стране выращено 200,3 т клубней топинамбура и 199,2 т плодов шиповника3. Одним из широко распространённых методов переработки этих продуктов считается их сушка.
Сегодня важной задачей мирового масштаба является разработка техники и технологии переработки продукции сельского и лесного хозяйств, в том числе топинамбура и шиповника, особое внимание уделяется совершенствованию способов переработки сырья путём применения новых технологий, с учётом результатов научных исследований в этой сфере, ориентированных на сохранение биологически активных веществ в составе готовой продукции. Следует обосновать соответствующие научные решения и рекомендации, направленные на совершенствование способов сушки и разработки технологии получения высококачественных продуктов, в том числе необходимо: разработать технику и технологию переработки топинамбура и шиповника с сохранением биологически активных веществ в составе конечных продуктов, разработать математическую модель распределения микроэлементов в процессе сушки, исследовать и формализовать процесс теплообмена с учетом изменения тепла при инфракрасном (ИК) нагреве и нелинейных явлений передачи тепла, а также изучить активность тепла в продукте в ходе сушки, разработать вакуум-сушильную установку с ИК нагревом и мельницу для получения порошка из высушенного продукта. Актуальность и востребованность темы диссертации подтверждается реализацией научных исследований в этом направлении.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлением Президента Республики Узбекистан ПП-1047 от 26 января 2009 года «О дополнительных мерах по расширению производства продовольственных товаров и насыщению внутреннего рынка» и ПП-1633 от 31 октября 2011 года «О мерах по дальнейшему совершенствованию организации управления и развитию пищевой промышленности республики в 2012-2015 годах», а также другими нормативно-правовыми документами, принятыми в данной сфере.
Целью исследования является совершенствование технологии переработки клубней топинамбура и плодов шиповника с использованием вакуумной сушилки с ИК-нагревом, обеспечивающей повышение энерготехнологической эффективности установки и сохранение биологически активных веществ.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
определена кинетика процесса сушки клубней топинамбура и плодов шиповника в вакуумной-сушильной установке с ИК-нагревом;
обоснована модель движения влаги в капиллярах пор и процесса распределения микроэлементов в продуктах за счет управления процессом сушки при получении высококачественной продукции;
определена передача тепла и влаги во внутренних слоях материала в условиях низкого вакуума с ИК-нагревом и выявлены специфические особенности нелинейного распространения тепла в условиях дискретных режимов процесса сушки;
обосновано сравнительный анализ методов обработки изотерм сорбции и десорбции целесообразность выбора метода ортогональной регрессии в виде уравнения Поснова;
разработана конструкция мельницы с охлаждающей системой для получения порошка из сахаросодержающих продуктов;
определено давление вакуума и оптимальная температура сушки в вакуумной установке с ИК-нагревом для сушки клубней топинамбура и плодов шиповника с сохранением биоактивных веществ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Разработка технологий для переработки клубней топинамбура и плодов шиповника с сохранением биологически активных веществ» представлены следующие выводы:
1. В результате анализа современного состояния теории и практики сушки и тепловой активации клубней топинамбура и плодов шиповника выявлены тенденции их дальнейшего развития и совершенствования, что дало возможность выдвинуть инновационные идеи. В качестве одного из наиболее эффективных способов сушки продуктов клубней топинамбура и плодов шиповника выступает обезвоживание в вакууме с ИК-нагревом.
2. Разработанная и внедренная математическая модель перемещения влаги в капиллярных порах исследуемых материалов показала необходимость учета внутреннего перераспределения растворенных веществ, а также подтверждает закономерности динамики процесса сушки при заданных начальных условиях с сопутствующими явлениями сорбции и десорбции во внутренних структурах стенок капиллярных каналов. Предложены нелинейные функциональные связи между давлением внутри капилляров, гидродинамической скоростью движения, температурой, а также плотностью исследуемого материала.
3. Предложена параметрическая идентификация корреляционных коэффициентов математической модели и осуществлена обработка экспериментальных статистических данных.
4. Выявлена зависимость мощности облучения от расстояния между обезвоживаемым объектом и излучателями, а также между излучателями и определены способы обеспечения равномерного распределения инфракрасного облучения в объеме обезвоживаемых продуктов с помощью элементов-отражателей соответствующей конфигурации в вакуум-сушильной установке с ИК-нагревом.
5. Предложены характеристики сорбции и десорбции клубней топинамбура: показана удельная поверхность капилляров, составляющая 18,38 м2/г, при этом суммарный объём пор для топинамбура в условиях вакуумной ИК-сушки составляет 0,440 см3/г. Для плодов шиповника характеристики сорбции и десорбции: подтвержденная удельная поверхность капилляров составляет 12,30 м2/г, при этом суммарный объём пор составляет 0,390 см3/г.
6. По результатам исследования теплотехнических и сорбционных свойств высушиваемой продукции определены: допустимая температура, время сушки и конструкции вакуум-сушильной установки с ИК-излучением. Разработана методика расчета промышленной вакуум-сушильной установки с ИК-излучателем на основе результатов экспериментальных исследований на лабораторной установке.
7. Показано, что для процесса ИК-сушки плодов необходимо оптимизировать величину подводимой мощности так, чтобы плоды быстро обезвоживались. Установлена оптимальная толщина слоя продукции, составляющая около 2-2,5 мм, оптимальная длина волн 3 мкм, при этом время обезвоживания продукции составляет допустимую величину, а температура плодов не превышает 65-70 °C, вакуум при этом составляет -0,8 атм.
8. В результате экспериментального исследования влияния вибрации на технологический процесс сушки установлено, что эффективность обезвоживания возрастает до 4-5% в условиях непрерывного нагрева - при определенной частоте и амплитуде. Показано, что сохранность инулина в составе измельчённой массы из клубней топинамбура при способе вакуумной ИК-сушки составляет до 45,4 мг%, а долек из клубней топинамбура до 38,75 мг% и при этом сохранность аскорбиновой кислоты в составе мякоти плодов шиповника при вакуумной ИК-сушке составляет до 0,77 мг%. В составе же фракции семян плодов шиповника содержится аскорбиновая кислота при вакуумной ИК-сушке до 4,0 мг%.
9. В результате исследований установлено, что использование способа вакуумной сушки с ИК-нагревом и отражателя при температуре не выше 60-70 °C позволяет сэкономить электроэнергию на 10-12%, а полноценный состав витаминов и других биологически активных веществ (инулин и аскорбиновая кислота) в конечном продукте составляет до 80-90%.
10. Модернизирована технологическая линия получения порошка из топинамбура с применением вакуумной сушильной установки с ИК нагревом и молотковой мельницы. Разработан и внедрен аэродинамический сепаратор для разделения на фракции (мякоть, семена, пух) измельченных плодов шиповника. На основе полученных результатов рекомендован к внедрению в промышленность разработанный технологический регламент на производство порошка из клубней топинамбура сорта «Мужиза» и плодов шиповника.
11. Разработки и рекомендации диссертации по технологии переработки клубней топинамбура и плодов шиповника при сохранении биологически активных веществ внедрены в Государственном акционерном концерне «Узфармсаноат» и предприятиях, входящих в систему Министерства сельского и водного хозяйства (справка Государственного акционерного концерна «Узфармсаноат» от 11.30.2015 года №МД-06/1868 и Министерства сельского и водного хозяйства от 10.09.2015 года №06/14-893). В результате применения технологии сушки в вакууме с ИК-излучением производительность повысилась в 1,2 раза, в среднем за год общая экономическая эффективность составила 233 млн. сум.
Повышение эффективности отрасли за счет цифровизации сельского хозяйства составляет основу проводимой правительством аграрной политики в Узбекистане. Исходя из этого в данной статье обсуждается вопросы повышения эффективности отрасли за счет цифровизации сельского хозяйства
Данная статья посвящена тому, что в результате последовательного проведения экономических реформ в стране происходят изменения во всех сферах экономики, включая материальное производство, а также место и роль сельского хозяйства, которое является важной составляющей экономики. сектор материального производства становится особенно важным в этих изменениях. Подчеркивалось, что на проблемы кадрового обеспечения отрасли необходимо обратить внимание, особенно в условиях дальнейшего развития рыночных отношений в Узбекистане, в условиях многоукладности сельского хозяйства.
Agriculture is a critical sector of the economy of any country. At the present stage, agriculture in our country is in difficult situation due to existing unresolved problems associated with the lack of tangible support from the state, shortage of competent, experienced and high qualified personnel, promising and young specialists, lack of finance, underdeveloped infrastructure, etc. To solve most problems, an influx of funds in the form of investments is required. Investments in agriculture and agricultural assets are very important in promoting sustainable agricultural production and the country`s potential.
В статье рассмариваются современные теоретические, методологические и практичские аспекты устойчивого развития регионального сельского хозяйства. Выявлены закономерности и принципы эффективного производства и рыночных отношений в сельском хозяйстве, описаны тенденции развития регионального сельского хозяйства на основе экономико-статистического анализа основных показателей. Кроме того, на основе выявленных тенденций изменения региона уделяется внимание на направления развития сельского хозяйства. Даны предложения по формированию направлений и механизма регулирования устойчивости развития сельского хозяйства на этапе модернизации экономики.
Ushbu maqolada qishloq xo’jalik yerlaridagi vegatatsiya davri damidagi barcha turdagi o’zgarishlarni kuzatish va kerakli qarorni vaqtida qabul qilish uslubini takomillashtirish uchun asos sifatida masofadan zondlash ma’lumotlaridan foydalanish haqida takliflar keltirilgan.
В данной статье раскрывается понятие и сущность внедрения и развития цифровых технологий в аграрной сфере, рассматривается их влияние на сельское хозяйство: на питание растущего населения, удовлетворение спроса на качественные продукты питания и услуги, на повышение эффективности и рентабельности сельского хозяйства. .
В статье рассматривается важность изучения зарубежного опыта совершенствования экологического земледелия и системы выращивания органической продукции. Это рассматривается как важнейшее направление диверсификации экономики. Этот подход направлен на переход предприятий к производству и переработке экологической продукции, переход сельского хозяйства к устойчивому развитию, повышение конкурентоспособности продукции, увеличение занятости в сельской местности, повышение эколого-экономической эффективности производства. В статье основное внимание уделяется устойчивости сельского хозяйства, органическому сельскому хозяйству и диверсификации экономики в контексте выращивания и переработки экологически чистой продукции. Проанализирован случай производства хлопка при переходе к органическому земледелию и даны рекомендации.
Мақолада статистик, ҳисоб-китоб, илмий мушоҳада таҳлил ва ҳулосалаш усулларини қўллаган ҳолда мамлакатнинг суғориладиган қишлоқ хўжалиги ерларидан фойдаланиш самарадорлигини тубдан оширишда, турли сабаблар билан қишлоқ хўжалиги айланмасидан чиқиб кетган ерларни қайтаришда катта иқтисодий имконятларга эга бўлган кластерларнинг ўрни ва рўли назарий жиҳатдан кўрсатиб берилган; республика раҳбарияти ва ҳуқуқий томонидан турли йўналишлардаги агрокластерларни ташкил этиш ва ривожлантиришга доир қабул қилинган норматив ҳужжатларга асосланган ҳолда бундай тузилмаларни жойларда мувофақиятли фаолият юритаётганлиги аниқ манбаларга таянган ҳолда эътироф этилмайди; жойларда фаолият юритаётган пахта-тўқимачилик кластерлари ўзларининг иқтисодий ва молиявий имконятларидан фойдаланганлари ҳолда қишлоқ хўжалиги айланмасидан чиқиб кетган экин ерларини қайтариш бўйича кейинги йилларда амалга оширилаётган тадбирларининг бераётган аниқ самаралари ёритилган; бундай тизимни мамлакатда янада ривожлантириш бўйича ҳозирга қадар сақланиб қолаётган муаммолар ҳамда уларнибартараф этиш зарурлиги аниқ манбалар негизида кўрсатиб берилган.
Мақолада қишлоқ хўжалигидаги институционал ўзгаришлар шароитида давлат кўмаги асосида рискларни суғурталаш методологиясига янгича ёндaшувнинг зарурлиги, асосий йўналишлари тадқиқэтилган. Қишлоқ хўжалигидаги рискларни бошқаришда суғурта тизимининг устунликлари ҳамда ўзига хос хусусиятлари
илмий асослаб берилган. Ўзбекистон Республикаси қишлоқ хўжалигида уни қўллаш имкониятлари тадқиқ этилган ҳамда тавсиялар ишлаб чиқилган.
В данной статье раскрывается понятие и сущность внедрения и развития цифровых технологий в аграрной сфере, рассматривается их влияние на сельское хозяйство: на питание растущего населения, удовлетворение спроса на качественные продукты питания и услуги, на повышение эффективности и рентабельности сельского хозяйства. .