аспирант с 01.01.2022 по 01.01.2025
Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина
Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина (кафедра математического моделирования и информационных технологий, Профессор)
сотрудник с 01.01.2005 по 01.01.2025
Тамбов, Тамбовская область, Россия
аспирант
Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина (Кафедра математического моделирования и информационных технологий, аспирант)
аспирант с 01.01.2023 по 01.01.2025
Тамбов, Тамбовская область, Россия
аспирант с 01.01.2025 по 01.01.2025
ВАК 4.1.2 Селекция, семеноводство и биотехнология растений
ВАК 4.1.3 Агрохимия, агропочвоведение
ВАК 4.1.4 Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры
ВАК 4.1.5 Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика
ВАК 4.2.1 Патология животных, морфология, физиология, фармакология и токсикология
ВАК 4.2.2 Санитария, гигиена, экология, ветеринарно-санитарная экспертиза и биобезопасность
ВАК 4.2.3 Инфекционные болезни и иммунология животных
ВАК 4.2.4 Частная зоотехния, кормление, технологии приготовления кормов и производства продукции животноводства
ВАК 4.2.5 Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных
ВАК 4.3.3 Пищевые системы
ВАК 4.3.5 Биотехнология продуктов питания и биологически активных веществ
УДК 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Пищевая промышленность. Металлургия. Родственные отрасли
УДК 66.081.6 Мембранные процессы
Цель исследования – анализ динамики развития аппаратурного оформления интенсификации процессов мембранного концентрирования (разделения) жидких технологических растворов по материалам изобретательской практики для пищевой и перерабатывающей промышленности, а также выявление базовых структурных компонентов и технических результатов, их характеризующих. Объект исследования – аппаратурное оформление мембранного разделения и концентрирования жидких неоднородных систем в пищевой и перерабатывающей промышленности АПК. Методы исследования – системный анализ динамики развития конструктивных решений и обзор проблемного поля, а также статистический метод количественной оценки интенсивности изобретательской деятельности по совершенствованию мембранных аппаратов концентрирования и разделения жидких сред. Основное внимание уделено сравнительному анализу конструкций, их достоинствам и недостаткам, таким как: материалоемкость, сложность эксплуатации, гидравлическое сопротивление и др. Проведенный анализ литературных и патентных данных выявил четыре основных класса аппаратов для баромембранного концентрирования (разделения) растворов при интенсификации процесса наложением постоянной плотности тока: электробаромембранные аппараты плоскорамного (плоскокамерного) типа (ЭБМАПТ), ЭБМАТТ (трубчатого типа), ЭБМАРТ (рулонного типа), ЭБМАКТ (комбинированного типа). Анализ результатов исследования показал: 1) ЭБМАПТ обеспечивают приемлемую для производств производительность, но их использование требует значительных материальных затрат; 2) ЭБМАТТ компактны и эффективны, но сложны в эксплуатации; 3) ЭБМАРТ имеют высокую площадь фильтрования и производительность, но их ремонт является затруднительным; 4) ЭБМАКТ сочетают преимущества аппаратов плоскокамерного и трубчатого типа, но длина их канала разделения велика, что сказывается на гидравлическом сопротивлении. На основе анализа аппаратурного оформления мембранных устройств различных типов для интенсификации мембранного концентрирования (разделения) жидких пищевых систем предложена схема классификации по конструктивному оформлению.
мембранное концентрирование (разделение), аппаратурное оформление, процесс разделения, пищевая промышленность
1. Карпенко Д. В., Дышекова М.М. Напитки на основе продуктов переработки сахарного тростника // Хранение и переработка сельхозсырья. 2021. № 1. С. 138–156. DOI:https://doi.org/10.36107/spfp.2021.197. EDN: https://elibrary.ru/WBPPKQ.
2. Лукин Н.Д., Кудряшов В.Л.Области применения, эффективность и перспективы использования баромембранных процессов в АПК // Хранение и переработка сельхозсырья. 2017. № 12. С. 44–52. EDN: https://elibrary.ru/YMTKVF.
3. Кудряшов В.Л. Нанофильтрация – перспективный способ подготовки воды для производства спирта // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2011. № 3. С. 24–27. EDN: https://elibrary.ru/OIIEAZ.
4. Ковалева О.А., Ковалев С.В. Разделение послеспиртовой мелассной барды на пористых мембранах УФМ-50®, УПМ-50М®, ОПМН-П® и ОФАМ-К® // Мембраны и мембранные технологии. 2017. Т. 7, № 3. С. 213–224. DOI:https://doi.org/10.1134/S221811721703004X. EDN: https://elibrary.ru/YTFQUF.
5. Ковалева О.А. Концентрирование сахарного раствора различных производителей нанофильтрационными мембранами ОФАМ-К и ОПМН-П // Сахар. 2017. № 7. С. 24–27. EDN: https://elibrary.ru/ZBIVHR.
6. Ковалева О.А., Лазарев С.И. Исследование процесса обратноосмотического разделения технологических растворов производств кукурузного крахмала // Техника и технология пищевых производств. 2016. № 4 (43). С. 110–115. EDN: https://elibrary.ru/XELEQB.
7. Ключников А.И., Казарцев Д.А., Жуковская С.В., и др. Адаптация процесса микрофильтрации к технологическим процессам фильтрования пива // Агропромышленные технологии Центральной России. 2023. № 4 (30). С. 20–30. DOI:https://doi.org/10.24888/2541-7835-2023-30-20-30. EDN: https://elibrary.ru/IHDBKL.
8. Ключников А.И. Развитие мембранной техники, реализующей гидродинамическую неустойчивость на межфазной границе «мембрана – исходный раствор» // Агропромышленные технологии Центральной России. 2023. № 3 (29). С. 99–115. DOI:https://doi.org/10.24888/2541-7835-2023-29-99-115. EDN: https://elibrary.ru/LSZDUF.
9. Никулина О.К., Яковлева М.Р., Колоскова О. В., и др. Разработка способа получения сахара на основании научно-технологических аспектов очистки полупродуктов сахарного производства с использованием электромембранной обработки // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2024. Т. 17, № 3 (65). С. 17–23. EDN: https://elibrary.ru/CJSJWD.
10. Никулина О.К., Яковлева М.Р., Колоскова О.В. Разработка способа получения сахара с использованием метода электродиализа в целях повышения эффективности работы сахарных предприятий // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2024. Т. 17, № 4 (66). С. 27–34. EDN: https://elibrary.ru/URYCXA.
11. Никулина О.К., Дымар О.В., Колоскова О.В., и др. Применение комбинации баро- и электромембранных методов обработки для очистки диффузионного сока // Сахар. 2022. № 3. С. 22–26. DOI:https://doi.org/10.24412/2413-5518-2022-3-22-26. EDN: https://elibrary.ru/FNVSPM.
12. Никулина О.К., Дымар О.В., Колоскова О.В., и др. Применение электромембранных методов обработки для очистки густых полупродуктов сахарного производства // Сахар. 2022. № 4. С. 26–31. DOI:https://doi.org/10.24412/2413-5518-2022-4-26-31. EDN: https://elibrary.ru/VHOORH.
13. Лазарев В.А., Тимакова Р.Т., Тихонов С.Л., и др. Централизованная переработка сыворотки // Молочная промышленность. 2021. № 10. С. 30–32. DOI:https://doi.org/10.31515/1019-8946-2021-10-30-32. EDN: https://elibrary.ru/DBEYBG.
14. Кастючик А.С., Шапошник В.А. Деионизация воды электродиализом с ионообменными мембранами, гранулами и сетками // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т. 9, № 1. С. 51–57. EDN: https://elibrary.ru/KBXNHF.
15. Васильева В.И., Шапошник В.А., Акберова Э.М., и др. Концентрационное поле в растворе на границе с ионообменными мембранами при нестационарном электродиализе // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2011. № 1. С. 15–20. EDN: https://elibrary.ru/OBLOUJ.
16. Козадерова О.А., Шапошник В.А., Шапошник Д.А. Колебательная неустойчивость концентрационного поля в сопряженных секциях концентрирования и обессоливания при интенсивных режимах электродиализа // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т. 9, № 3. С. 345–353. EDN: https://elibrary.ru/KNVSPH.
17. Змиевский Ю.Г. Определение критических давлений в процессе мембранной дистилляции // Мембраны и мембранные технологии. 2015. Т. 5, № 1. С. 57. DOI:https://doi.org/10.1134/S2218117215010113. EDN: https://elibrary.ru/TFVTBT.
18. Змиевский Ю.Г., Киричук И.И., Мирончук В.Г., и др. Химическая очистка нанофильтрационных мембран после разделения молочной сыворотки // Мембраны и мембранные технологии. 2014. Т. 4, № 2. С. 149. DOI:https://doi.org/10.1134/S2218117214020102. EDN: https://elibrary.ru/SAJCWX.
19. Мирончук В.Г., Грушевская И.О., Кучерук Д.Д., и др. Экспериментальное исследование влияния высокого давления на эффективность процесса нанофильтрации молочной сыворотки при использовании мембран ОПМН-П // Мембраны и мембранные технологии. 2013. Т. 3, № 1. С. 3. DOI:https://doi.org/10.1134/S2218117212040062. EDN: https://elibrary.ru/PNSZBR.
20. Котов В.В., Перегончая О.В. Разделение сульфо-хлоридных смесей электродиализом с анионообменными мембранами, сорбировавшими пектин // Сорбционные и хроматографические процессы. 2015. Т. 15, № 4. С. 502–507. EDN: https://elibrary.ru/VWHSJH.
21. Бодякина И.М., Котов В.В., Нетесова Г.А., и др. Электродиализ пектинсодержащих растворов хлороводородной кислоты с ионообменными мембранами // Электрохимия. 2013. Т. 49, № 3. С. 328–331. DOI:https://doi.org/10.7868/S0424857013030055. EDN: https://elibrary.ru/PUXWUT.
22. Семенов Е.В., Славянский А.А. Анализ процесса разделения суспензии в гидроциклоне (на примере крахмалопаточного производства) // Хранение и переработка сельхозсырья. 2016. № 7. С. 52–57. EDN: https://elibrary.ru/WKTZQH.
23. Семенов Е.В., Славянский А.А., Макарова С.А., и др. Моделирование процесса разделения суспензии в роторе шнековой фильтрующей центрифуги // Хранение и переработка сельхозсырья. 2016. № 5. С. 42–48. EDN: https://elibrary.ru/WDNVTV.
24. Семенов Е.В., Славянский А.А., Лебедева Н.Н. Особенности разделения суспензии в роторе центрифуги периодического действия // Хранение и переработка сельхозсырья. 2016. № 2. С. 49–52. EDN: https://elibrary.ru/VOUHPR.
25. Лазарев С.И., Коробов В.Б., Коновалов В.И. Мембранный аппарат с плоскими фильтрующими элементами. Авторское свидетельство № 1745284 A1. 21.03.1989. Бюл. 25. EDN: https://elibrary.ru/AVUXHP.
26. Лазарев С.И., Вязовов С.А., Рябинский М.А. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ на изобретение № 2324529 C2. 10.01.2006. Бюл. 14. EDN: https://elibrary.ru/ZJMXKH.
27. Ковалев С.В., Лазарев С.И., Чепеняк П.А., Данилов А.Ю., Лазарев К.С. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ № 2403957 C1. 11.03.2009. Бюл. 32. EDN: https://elibrary.ru/RKYUGD.
28. Ковалев С.В., Лазарев С.И., Казаков В.Г. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ № 2528263 C1. 11.04.2013. Бюл. 18. EDN: https://elibrary.ru/ZFRHCH.
29. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Коновалов Д.Н. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ № 2689617 C1. 06.08.2018. Бюл. 16. EDN: https://elibrary.ru/DINZWZ.
30. Коновалов Д.Н., Лазарев С.И., Ломакина В.А. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ № 2832310 C1. 27.06.2024. Бюл. 36. EDN: https://elibrary.ru/XDZOTS.
31. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Коновалов Д.Н., Луа П., Котенев С.И. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ № 2718402 C1. Бюл. 10. EDN: https://elibrary.ru/TKQDTT.
32. Ковалев С.В., Ковалева О.А., Седоплатов И.С. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ № 2820720 C1. 07.12.2023. Бюл. 16. EDN: https://elibrary.ru/DDRWEK.
33. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Коновалов Д.Н., Ковалева О.А., Левин А.А. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ № 2744408 C1. 07.07.2020. Бюл. 7. EDN: https://elibrary.ru/LFBBLY.
34. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Вязовов С.А., Богомолов В.Ю. Электробаромембранный аппарат с плоскими фильтрующими элементами. Патент РФ № 2532813 C1. 07.05.2013. Бюл. 31. EDN: https://elibrary.ru/ZZULKG.
35. Богомолов В.Ю., Лазарев С.И., Ковалев С.В., Вязовов С.А. Электробаромембранный аппарат с плоскими охлаждающими камерами. Патент РФ № 2624695 C1. 13.03.2017. Бюл. 19. EDN: https://elibrary.ru/ZTXXUL.
36. Лазарев С.И., Коновалов Д.Н., Крылов А.В. Лазарев Д.С., Коновалов Д.Д. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ № 2806446 C1. 20.04.2023. Бюл. 31. EDN: https://elibrary.ru/XFQAQG.
37. Коновалов Д.Н., Лазарев С.И., Ломакина В.А., Коновалов Д.Д., Долгова О.В., Абоносимов М.О. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа. Патент РФ № 2821449 C1. 25.01.2024. Бюл. 18. EDN: https://elibrary.ru/ZOGEQL.
38. Ковалева О.А., Лазарев С.И., Ковалев С.В., Кочетов В.И., Лазарев Д.С. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2625669 C1. 10.03.2016. Бюл. 17. EDN: https://elibrary.ru/XGLACJ.
39. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Родионов Д.А. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2685091 C1. 06.08.2018. Бюл. 11. EDN: https://elibrary.ru/ZDTAQX.
40. Ковалев С.В. Классификация электробаромембранных аппаратов // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2015. Т. 20, № 1. С. 245–251. EDN: https://elibrary.ru/UZAWUR.
41. Лазарев С.И., Хорохорина И.В., Ковалев С.В., Михайлин М.И. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2716121 C1. 27.06.2019. Бюл. 7. EDN: https://elibrary.ru/UTOVRI.
42. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Хохлов П.А., Шестаков К.В. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2700333 C1. 23.01.2019: Бюл. 26. EDN: https://elibrary.ru/UQZDFZ.
43. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Хохлов П.А., Левин А.А. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2718037 C1. 13.12.2019. Бюл. 10. EDN: https://elibrary.ru/YRKMPZ.
44. Ковалев С.В., Седоплатов И.С., Ковалева О.А. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2803966 C1. 25.09.2023. EDN: https://elibrary.ru/HUXKCW.
45. Седоплатов И.С., Ковалева О.А., Ковалев С.В. Системный подход к проектированию и математическому описанию конструкции электромембранного аппарата трубчатого типа. В сб.: XXXIV Международная научно-практическая конференция «Приоритетные направления развития науки и технологий». Тула, 30 мая 2024 г. Тула, 2024. С. 9–11. EDN: https://elibrary.ru/GZQRIY.
46. Лазарев С.И., Коробов В.Б., Коновалов В.И. Мембранный аппарат. Авторское свидетельство № 1681926 A1. 24.05.1989. Бюл. 37. EDN: https://elibrary.ru/VGPFNW.
47. Ковалев С.В., Лазарев С.И., Головашин В.Л., Лавронченко А.А., Абоносимов Д.О. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2540363 C1. 13.08.2013. Бюл. 4. EDN: https://elibrary.ru/ZFEUYX.
48. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Стрельников А.Е., Попов Р.В,, Ковалева О.А., Лазарев Д.С., Вязовов С.А. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2625116 C1. 09.03.2016. Бюл. 20. EDN: https://elibrary.ru/ZTYBIT.
49. Лазарев С.И., Головашин В.Л., Мамонтов В.В. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2273512 C2. 07.06.2004. Бюл. 10. EDN: https://elibrary.ru/SYNKFU.
50. Лазарев С.И., Котельникова И.В., Лавренченко А.А., и др. Применение электробаромембранного аппарата трубчатого типа в процессе очистки и утилизации сточных вод // Наука и бизнес: пути развития. 2012. № 4 (10). С. 45–47. EDN: https://elibrary.ru/OYFNFX.
51. Лазарев С.И., Котельникова И.В., Головашин В.Л. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Заявка на изобретение № 2012111234. 23.03.2012.
52. Лазарев С.И., Коновалов Д.Н., Малин П.М., Брянкин К.В., Пудовкина П.А. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2812596 C1. 04.07.2023. Бюл. 4. EDN: https://elibrary.ru/EXHYGT.
53. Лазарев С.И., Коновалов Д.Н., Галкин П.А., Малин П.М., Стрельников А.М. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2798919 C1. 01.12.2022. Бюл. 19. EDN: https://elibrary.ru/IESKJH.
54. Коновалов Д.Н., Лазарев С.И., Долгова О.В., Истомина М.А., Коновалов Д.Д. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2826557 C1. 05.02.2024. Бюл. 26. EDN: https://elibrary.ru/MGSXZM.
55. Лазарев С.И., Коновалов Д.Н., Антипова А.А., Пудовкина Т.А. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Патент РФ № 2838235 C1. 30.09.2024. Бюл. 11. EDN: https://elibrary.ru/DJMEMO.
56. Лазарев С.И., Горбачев А.С., Абоносимов О.А. Электробаромембранный аппарат рулонного типа. Патент РФ № 2268085 C2. 22.03.2004. Бюл. 2. EDN: https://elibrary.ru/MOPEPB.
57. Лазарев С.И., Горбачев А.С., Кормильцин Г.С., и др. Кинетика электробаромембранного разделения водных сульфатсодержащих растворов // Конденсированные среды и межфазные границы. 2008. Т. 10, № 1. С. 29–34. EDN: https://elibrary.ru/JSIRHF.
58. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Абоносимов О.А., Ансимова З.А., Лазарев К.С. Электробаромембранный аппарат рулонного типа. Патент РФ № 2411986 C2. 13.10.2008. Бюл. 11. EDN: https://elibrary.ru/ZKTLUL.
59. Ковалев С.В., Лазарев С.И., Соломина О.А., Лазарев К.С. Электробаромембранный аппарат рулонного типа. Патент РФ № 2487746 C1. 01.06.2012. Бюл. 20. EDN: https://elibrary.ru/RLWAES.
60. Ковалев С.В., Лазарев С.И., Абоносимов О.А., Соломина О.А., Лазарев К.С. Электробаромембранный аппарат рулонного типа. Патент РФ № 2522882 C1. 15.04.2013. Бюл. 20. EDN: https://elibrary.ru/SAJAAG.
61. Лазарев С.И., Абоносимов О.А., Рябинский М.А. Электробаромембранный аппарат рулонного типа. Патент РФ № 2326721 C2. 31.07.2006. Бюл. 17. EDN: https://elibrary.ru/ELAXXA.
62. Ковалев С.В., Лазарев С.И. Электробаромембранный аппарат рулонного типа. Патент РФ № 2553859 C1. 12.03.2014. Бюл. 17. EDN: https://elibrary.ru/OMCPZR.
63. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Михайлин М.И., Хохлов П.А. Электробаромембранный аппарат рулонного типа. Патент РФ № 2752479 C1. 29.12.2020. Бюл. 22. EDN: https://elibrary.ru/RBPFEW.
64. Лазарев С.И., Ковалев С.В., Родионов Д.А., Ковалева О.А., Рыжкин В.Ю., Лазарев Д.С., Богомолов В.Ю. Электробаромембранный аппарат рулонного типа с низким гидравлическим сопротивлением. Патент РФ № 2671723 C1. 13.12.2017. Бюл. 31. EDN: https://elibrary.ru/AAVAQO.
65. Коновалов Д.Н. Электробаромембранный аппарат рулонного типа. Патент РФ № 2826576 C1. 28.11.2023: Бюл. 26. EDN: https://elibrary.ru/FBDEZW.
66. Коновалов Д.Н., Лазарев С.И. Электробаромембранный аппарат рулонного типа. Патент РФ № 2838328 C1. 19.12.2024. Бюл. 11. EDN: https://elibrary.ru/BVMKBO.
67. Кочетов В.И., Лазарев С.И., Попов В.Ю. Мембранный аппарат комбинированного типа. Патент РФ № 2496560 C1. 10.04.2012. Бюл. 30. EDN: https://elibrary.ru/VVMRFD.
68. Лазарев С.И., Хорохорина И.В., Ковалев С.В., Михайлин М.И., Лазарев Д.С. Электробаромембранный аппарат комбинированного типа. Патент РФ № 2712599 C1. 09.07.2019. Бюл. 4. EDN: https://elibrary.ru/XVDWJQ.
69. Лазарев С.И., Коновалов Д.Н., Шель Н.В., Малин П.М., Коновалов Д.Д., Игнатов Н.Н. Электробаромембранный аппарат комбинированного типа. Патент РФ № 2804723 C1. 06.03.2023. Бюл. 28. EDN: https://elibrary.ru/CGTAPA.
70. Кочетов В.И., Лазарев С.И., Попов В.Ю., и др. Расчет и проектирования мембранного агрегата для очистки сточных вод // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2014. Т. 19, № 6. С. 1883–1888. EDN: https://elibrary.ru/THEUKJ.
71. Лазарев С.И., Ломакина О.В., Буланов В.Е., и др. Расчет на прочность элементов баромембранного аппарата комбинированного типа // Вестник машиностроения. 2022. № 10. С. 3–8. DOI:https://doi.org/10.36652/0042-4633-2022-10-3-8. EDN: https://elibrary.ru/XCHQKI.
