Об'єкт дослідження є процес сульфатування сумішей органічних речовин газоподібним триоксидом сірки в трубчастому плівковому реакторі у виробництві поверхнево-активних речовин. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності процесу сульфатування в трубчастому плівковому реакторі у виробництві поверхнево-активних речовин шляхом удосконалення апаратурно-технологічної схеми. В процесі виконання даної роботи використані теоретичні та експериментальні методи дослідження. Теоретичні дослідження основних закономірностей процесу сульфатування на основі теорій тепло- і масообміну, гідродинаміки; хімічні аналізи проводилися згідно зі стандартними методами; густина продуктів сульфатування вимірювалась денсиметром з класом точності 1,0, а їх в'язкість вимірювалась віскозиметром з класом точності 1,5; обробку експериментальних даних проведено з застосуванням комп'ютерної техніки та методів математичної статистики. З метою вивчення оптимальних параметрів і режимів роботи реактора, властивостей та процесів в ньому використовувався метод математичного моделювання. Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному: вперше встановлено залежність ступеня сульфатування та кольоровості отриманих продуктів від основних технологічних параметрів при сульфатуванні трьохкомпонентних сумішей органічних речовин, що дозволило отримати вихідні дані для розробки трубчастого плівкового реактору; вперше проведений системний аналіз процесів масообміну, абсорбції з проходженням екзотермічної хімічної реакції та теплообміну методом математичного моделювання, що дало можливість обґрунтувати конструктивні характеристики трубчастого плівкового реактору; вперше показана можливість проведення процесу сульфатування трьохкомпонентних сумішей органічних речовин в трубчастому плівковому реакторі з низхідним потоком фаз з отриманням високоякісних поверхнево-активних речовин та підвищенням ефективності процесу; удосконалена математична модель процесу сульфатування трьохкомпонентних сумішей органічних речовин в трубчастому плівковому реакторі з низхідним потоком фаз, яка стала основою для його розрахунку; встановлені та науково обґрунтовані значення технологічних параметрів процесу сульфатування в трубчастому плівковому реакторі, що дозволило вирішити питання енерго- та ресурсозбереження. Ступінь впровадження: Отримані наукові результати передані у Державну установу «Науково – дослідний і проектний інститут основної хімії» (м. Харків) для використання при удосконаленні виробництва поверхнево-активних речовин та ПП «ПРЕСТІЖ ЛАЙН» для використання при розробці проекту виробництва піноутворюючих складів (м. Харків). Матеріали дисертаційної роботи використано у навчальному процесі кафедри автоматизації технологічних систем та екологічного моніторингу Національного Технічного Університету «Харківський Політехнічний Інститут» в курсах лекцій «Технологічні системи та комплекси», «Комп'ютерне моделювання процесів і систем», «Природоохоронні та енергозберігаючі системи», а також при виконанні бакалаврських і магістерських кваліфікаційних робіт. Сфера використання: хімічна та нафто-хімічна галузь.^UThe object of research is the process of sulfation of mixtures of organic substances with gaseous sulfur trioxide in a tubular film reactor in the production of surfactants. The aim of the dissertation is to increase the efficiency of the sulfation process in a tubular film reactor in the production of surfactants by improving the hardware and technological scheme. The paper presents a theoretical generalization and solution of an important scientific and practical problem.Theoretical studies of the basic laws of the sulfation process based on theories of heat and mass transfer, hydrodynamics; chemical analyzes were performed according to standard methods; the density of sulfation products was measured with a densimeter with an accuracy class of 1.0, and their viscosity was measured with a viscometer with an accuracy class of 1.5; processing of experimental data was carried out using computer technology and methods of mathematical statistics. In order to study the optimal parameters and modes of operation of the reactor, properties and processes, it used the method of mathematical modeling. The scientific novelty of the obtained results is as follows: for the first time the dependence of the degree of sulfation and chromaticity of the obtained products on the main technological parameters during sulfation of three-component mixtures of organic substances was established, which allowed to obtain initial data for tubular film reactor development; for the first time a systematic analysis of the processes of mass transfer, absorption with the passage of an exothermic chemical reaction and heat transfer by the method of mathematical modeling, which made it possible to substantiate the design characteristics of a tubular film reactor; for the first time the possibility of carrying out the process of sulfation of three-component mixtures of organic substances in a tubular film reactor with a descending flow of phases to obtain high-quality surfactants and increase the efficiency of the process; improved mathematical model of the process of sulfation of three-component mixtures of organic substances in a tubular film reactor with a downward flow of phases, which became the basis for its calculation; established and scientifically substantiated values of technological parameters of the sulfation process in a tubular film reactor, which allowed to solve the problem of energy and resource conservation. Degree of implementation: The obtained scientific results were transferred to the State Institution "Research and Design Institute of Basic Chemistry" (Kharkov) for use in improving the production of surfactants and PE "PRESTIGE LINE" for use in developing a project for the production of foaming compounds (m Kharkiv). The materials of the dissertation were used in the educational process of the Department of Automation of Technological Systems and Environmental Monitoring of the National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" in the courses of lectures "Technological systems and complexes", "Computer modeling of processes and systems", "Environmental and energy saving systems". also when performing bachelor's and master's qualification works. Sphere of use: chemical and petrochemical industry.

Досліджено проблему інтенсифікації та оптимізації роботи систем багатоступеневої кристалізації цукрози на базі сучасних теоретичних засад і практичних підходів до процесів, що відбуваються за умов промислової кристалізації. На підставі аналізу існуючих апаратурно-технологічних схем продуктового відділення та теорії графів розроблено графічну модель технологічної схеми продуктового відділення цукробурякового заводу. Розроблено узагальнену імітаційну модель процесу багатоступеневої кристалізації цукру та відповідну їй комп'ютерну програму. Побудовано багатокритеріальну задачу оптимізації схем промислової кристалізації цукрози. Доведено можливість її одночасного розв'язання. Визначено множину ефективних альтернатив і шляхи пошуку компромісу. На базі багатокритеріальної задачі оптимізації побудовано однокритеріальну задачу з вагомими коефіцієнтами для визначення оптимального рішення.

  Скачати повний текст

Наведено результати теоретичної розробки та практичної реалізації апаратурно-метрологічного та методичного забезпечення масового моніторингу індивідуальних доз опромінення дітей за допомогою прямих інструментальних методів. Розроблено та впроваджено конструкції багатофункціональної пересувної радіаційно-дозиметричної лабораторії та ЛВЛ для дітей молодшого віку. Запропоновано удосконалену методичну, метрологічну та інформативну підтримку дозиметрії внутрішнього опромінення дітей, що базується на використанні оригінальних атестованих фантомів дітей 5 вікових груп. З застосуванням розроблених методів і засобів одержано та проаналізовано результати 117 тис. дозиметричних вимірів. Виявлено основні закономірності формування доз внутрішнього опромінення дітей та оцінено ефективність профілактичних заходів.

  Скачати повний текст

Вирішено проблему підвищення ефективності бурякоцукрового виробництва шляхом інтенсифікації процесу екстрагування сахарози. Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень щодо закономірностей екстрагування сахарози з застосуванням електромембранної підготовки реагенту - електроактивованого водного розчину (ЕАВР). Установлено ефективність застосування ЕАВР та визначено, що у разі наявності домішки в екстрагенті покращується чистота дифузійного соку. З'ясовано ефективність бактерицидної дії ЕАВР стосовно мікрофлори живильної води та дифузійного соку. Показано, що використання біполярної мембрани МБ-3 з покращаними електрохімічними характеристиками й удосконалених гідродинамічних режимів забезпечує підвищення ефективності процесу електромембранної підготовки екстрагента й економії витрат електроенергії. З'ясовано, що здійснення електромембанної обробки дозволяє зменшити в'язкість і підвищити електропровідність розчинів. Досліджено механізм інтенсифікації процесу екстрагування технології та обладнання. Розроблено апаратурно-технологічну схему дифузійного відділення. Проведено випробування запропонованої електротехнології переробки бурякової сировини за промислових умов.

  Скачати повний текст

Запропоновано та реалізовано метод оцінювання структурних пошкоджень багатошарових фотографічних матеріалів (БФМ), що базується на властивостях теорії розсіяння та поглинання світла. На базі нового методу проведено дослідження структури дефектів і точності їх виділення на зображені цифрованих БФМ. Зазначено, що використання даного методу дозволило проводити виділення структурних дефектів зображення цифрованих БФМ з середньоквадратичною похибкою відхилення <$E symbol С 3~ roman мкм> і максимальною похибкою відхилення <$E symbol С 8~ roman мкм> у процесі цифрування БФМ апаратурою 8 мкм. Проаналізовано якість виділення структурних дефектів зображення за допомогою еталонного зображення металевої сітки, нанесеної на скло. Встановлено, що ефективність виділення структурних дефектів складає понад 90 % залежно від типу матеріалу та характеру пошкоджень. Для підвищення точності виділення розроблено класифікацію структурних дефектів БФМ. Запропоновано та реалізовано метод відтворення структурних пошкоджень сканованих БФМ, що базується на фізичних властивостях суб'єктів та їх структурному аналізі. Запропоновано та програмно реалізовано метод адаптації процесу відтворення структурних дефектів цифрованих БФМ залежно від типу БФМ та характеру пошкоджень, використання якого дозволило підвищити якість відтворення та адаптувати відтворене зображення до структури зображення, що сформоване в емульсійних шарах БФМ.

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичні засади синтезу систем комбінованого діагностування. Здійснено постановку задачі оптимізації простору параметрів діагностування та формалізовано її розв'язання. Узагальнено та формалізовано задачу синтезу засобів вимірювань. Проаналізовано їх похибки та наведено методи підвищення точності перетворень. Отримані результати дозволили розробити та впровадити у виробництво інформаційно-вимірювальні системи діагностування аналогових вузлів радіоелектронної апаратури, які довели доцільність їх використання.

  Скачати повний текст

Булгакова А.І. Іонізація, фрагментація та збудження молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну електронним ударом. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 «Фізика та астрономія» (10 – Природничі науки) – Інститут електронної фізики НАН України, Ужгород, 2022.Дисертацію присвячено комплексним мас-спектрометричним та оптико-спектроскопічним дослідженням молекул амінокислот глутаміну (С5Н10N2O3), глутамінової кислоти (С5Н9NO4) і валіну (C5H11NO2), як неопромінених, так і радіаційно опромінених. У вступі обґрунтовано актуальність обраної теми дисертаційної роботи, вказано мету, задачі, предмет та об’єкт досліджень. Викладено практичну значимість та наукову новизну отриманих результатів.У першому розділі «Іонізація, фрагментація та збудження молекул електронним ударом» представлено огляд та аналіз методів іонізації, фрагментації та дисоціації молекул, а також збудження молекул електронним ударом.У другому розділі «Експериментальна апаратура та методика досліджень» розглянуто експериментальну установку з монопольним мас-спектрометром МХ7304А та загальну схему експерименту. Представлено та описано установку для дослідження оптичних спектрів випромінювання парів молекул, а також установку для опромінювання молекул високоенергетичними електронами мікротрон М-30.Третій розділ «Фрагментація та іонізація молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну електронним ударом» присвячено безпосередньо опису проведених мас-спектрометричних досліджень виходу позитивних іонів у газовій фазі, утворених внаслідок дисоціативної іонізації молекул глутаміну, глутамінової кислоти та валіну електронним ударом. Детально проаналізовано особливості процесів утворення іонів-фрагментів цих молекул, а також досліджено динаміку виходу іонів-фрагментів в інтервалі температур випаровування вихідної речовини 290-460 K. Описано результати вимірювання енергетичних залежностей повних перерізів іонізації молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну. Визначено енергію іонізації молекул глутаміну (EIE= 8,64 ± 0,25 eВ), глутамінової кислоти (EIE = 8,86 ± 0,25 eВ) та валіну (8,72 ± 0,22 eВ).Проведено порівняння результатів експериментальних досліджень з теоретичними ab initio розрахунками потенцiалiв iонiзацiї молекул глутамiнової кислоти i глутамiну в адiабатичному наближеннi та за енергiями зв’язку HOMO- i LUMO-орбiталей нейтральних молекул, а також з розрахованими сумарними перерiзами одноелектронної iонiзацiї обох молекул електронним ударом в Binary-Encounter-Bethe моделi та за формулою Гризiнського. Показано, що розрахованi перерізи добре узгоджуються з отриманими експериментальними даними.В четвертому розділі «Збудження молекул валіну та глутаміну електронним ударом» описано цикл проведених експериментальних досліджень процесів збудження електронами молекул валіну та глутаміну в газовій фазі. Виміряно оптичні функції збудження найінтенсивніших емісій (спектральних ліній та смуг) випромінювання. Виявлено, що енергетичні пороги для всіх видів емісій знаходяться в межах 10-11 eВ, що, ймовірно, пов’язано з фрагментацією молекули валіну. Встановлено, що внаслідок дисоціації молекул глутаміну найефективніше утворюються молекулярні емісії радикалу OH і деяких інших молекулярних фрагментів, а також реєструються спектральні лінії збуджених атомів водню. Знайдено, що енеретичні пороги збудження молекулярних емісій знаходяться в межах 10-12 eВ, тоді як для атомарних ліній водню – в межах 13-15 eВ. Вперше методом оптичної спектроскопії досліджено процес електронного збудження молекул глутаміну в газовій фазі до і після опромінення зразків (електронами з енергією 11,5 MeВ) на мікротроні М-30 дозами 10 кГр. Для найбільш інтенсивних ліній випромінювання молекулярних фрагментів, що знаходяться в області енергій 4,4-11,8 eВ визначено їх пороги та енергетичні залежності ефективності збудження в діапазоні енергій електронів до 30 eВ. Ідентифіковано процеси та канали, відповідальні за випромінювання. Встановлено, що відмінність характеристичних особливостей оптичних функцій збудження опроміненого глутаміну може бути пов'язана з присутністю в ньому метастабільних станів, які відсутні для неопроміненого зразка.Досліджено роль радіації у формуванні метастабільних молекулярних структур, які визначають особливості оптичних і мас-спектрів опромінених зразків глутаміну. Встановлено, що вибір діапазону енергій скануючого пучка електронів є важливим для діагностики радіаційних ушкоджень амінокислот.^UBulhakova A.I. Ionization, fragmentation and excitation of glutamine, glutamic acid and valine molecules by electron impact. – Qualifying scientific work as a manuscript.Thesis is submitted to acquire the scientific degree of Doctor of Philosophy in the specialty 104 “Physics and astronomy”. – Institute of Electron Physics NAS Ukraine, Uzhhorod, 2022.The work is devoted to complex mass spectrometric and optical spectroscopic studies of the amino acid molecules glutamine (С5Н10N2O3), glutamic acid (С5Н9NO4), and valine (C5H11NO2), both unirradiated and irradiated.The introduction substantiates the relevance of the chosen topic of the dissertation, indicates the purpose, tasks, subject and object of research. The practical significance and scientific novelty of the obtained results are outlined.The first chapter "Ionization, fragmentation and excitation of molecules by electron impact" presents an overview and analysis of methods of ionization, fragmentation and dissociation of molecules, as well as excitation of molecules by electron impact.In the second chapter "Experimental equipment and research methods" the experimental setup with the monopole mass spectrometer МХ7304А and the general scheme of the experiment are considered. The installation for the study of the optical spectra of the emission of pairs of molecules is presented and described, as well as the installation for the irradiation of molecules with high-energy microtron M-30 electrons.The third chapter " Fragmentation and ionization of glutamine, glutamic acid and valine molecules by electron impact" is devoted directly to the description of mass spectrometric studies of the yield of positive ions in the gas phase, formed as a result of dissociative ionization of glutamine, glutamic acid, and valine molecules by electron impact. The peculiarities of the processes of the formation of fragment ions of these molecules were analyzed in detail, and the dynamics of the release of fragment ions in the range of temperatures of evaporation of the original substance 290-460 K. The results of measuring the energy dependences of the complete ionization cross sections of glutamine, glutamic acid and valine molecules were described. The ionization energy of glutamine molecules (EIE = 8,64 ± 0,25 eV), glutamic acid (EIE = 8,86 ± 0,25 eV), and valine (8.72 ± 0.22 eV) was determined.The results of experimental studies were compared with theoretical ab initio calculations of the ionization potentials of glutamic acid and glutamine molecules in the adiabatic approximation and by the binding energies of HOMO and LUMO orbitals of neutral molecules, as well as with the calculated total cross sections of one-electron ionization of both molecules by electron impact in Binary-Encounter-Bethe model and Gryzinsky's formula. It is shown that the calculated cross sections agree well with the obtained experimental data.The fourth chapter "Excitation of valine and glutamine molecules by electron impact" describes the cycle of conducted experimental studies of processes of electron excitation of valine and glutamine molecules in the gas phase. The optical excitation functions of the most intense emissions (spectral lines and bands) of radiation were measured. It was found that the energy thresholds for all types of emissions are within 10-11 eV, which is associated with the fragmentation of the valine molecule. It was established that due to the dissociation of glutamine molecules, molecular emissions of the OH radical and some other molecular fragments are most efficiently formed, and spectral lines of excited hydrogen atoms are also recorded. It was found that the energetic excitation thresholds of molecular emissions are within 10-12 eV, while for atomic lines of hydrogen – within 13-15 eV.For the first time, the process of electronic excitation of glutamine molecules in the gas phase before and after irradiation of samples (with electrons with an energy of 11,5 MeV electrons) on the M-30 microtron with doses of 10 kGy was investigated by the method of optical spectroscopy. For the most intense emission lines of molecular fragments, located in the energy range of 4.4-11.8 eV, their thresholds and energy dependences of the excitation efficiency in the range of electron energies up to 30 eV were determined. Processes and channels responsible for radiation have been identified. It was established that the difference in the characteristic features of the optical excitation functions of irradiated glutamine can be associated with the presence of metastable states in it, which are absent in the non-irradiated sample.The role of radiation in the formation of metastable molecular structures, which determine the features of the optical and mass spectra of irradiated glutamine samples, was studied. It has been established that the choice of the energy range of the scanning electron beam is important for the diagnosis of radiation damage to amino acids.

Дані про абсолютний розподіл енергії у спектрі використано для проведення калібрування спектральної апаратури, стандартизації фото- та спектрофотометричних спостережень, та для уточнення фундаментальних характеристик зір, моделей атмосфер і вибору спектральних діапазонів для гетерохромної фотометрії.

  Скачати повний текст

Об'єкт дослідження: стробоскопічне перетворення електричних імпульсів нано- та субнаносекундної тривалості. Мета: виявлення фізичних закономірностей процесу стробоскопічного перетворення електричних імпульсів нано- та субнаносекундного діапазонів тривалості й використання цих закономірностей для зниження загального рівня шумів, приведених до входу приймальної системи, і розширення динамічного діапазону НШС імпульсних радіолокаційних систем. Методи: математичне моделювання і розрахунки процесів перетворення імпульсних сигналів та експериментальні методи верифікації теоретично отриманих закономірностей. Теоретичні і практичні результати, наукова новизна: досліджено вплив тривалості вибірки, аналогового накопичення, нестабільності синхронізації (джитера) на перехідну характеристику (смугу робочих частот), шумові характеристики, коефіцієнт передачі стробоскопічного перетворювача з неповним зарядом накопичувальної ємності; виявлено, що керована зміна тривалості вибірки і, як наслідок, управління шириною робочої смуги частот стробоскопічного приймача відеоімпульсного радіолокатора, дозволяє змінювати динамічний діапазон приймача, підвищуючи його чутливість і оптимізуючи комплекс параметрів усього радіолокатора, пов'язаних із його роздільною здатністю; вперше запропоновано метод стробоскопічного перетворення зі змінюваною тривалістю вибірки, що дозволило розширити динамічний діапазон стробоскопічного приймача; отримав подальший розвиток метод аналогового накопичення для приймачів стробоскопічного типу; удосконалено метод визначення нестабільності синхронізації за амплітудними помилками для стробоскопічних перетворювачів, що працюють в режимі з неповним зарядом накопичувальної ємності; запропоновано та апробовано в георадіолокаційній системі метод адаптації параметрів стробоскопічного перетворення, що підвищило ймовірності виявлення підповерхневих об'єктів з близькими до середовища електрофізичними параметрами, а також дозволило за результатами зондування відновити просторовий розподіл діелектричної проникності та провідності середовища і визначити товщину шарів дорожнього одягу з високою точністю. Практичне значення: розроблені методи адаптованого стробоскопічного перетворення розширюють динамічний діапазон стробоскопічних приймачів і, тим самим, сприяють підвищенню точності результатів НШС імпульсних радіолокаційних вимірювань. Сфера використання: для конструювання НШС імпульсних радіолокаторів різного призначення, для дослідників і розробників радіолокаційної апаратури цього класу.^UObject of the study: a stroboscopic conversion of electrical pulses of nano- and subnanosecond duration. Objective: to identify the physical laws of the process of stroboscopic conversion of electric pulses of nano- and subnanosecond duration ranges and use this knowledge to reduce the total noise level at the input of the receiving system expand the dynamic range of UWB impulse radar systems. Methods: both mathematical simulations with calculations of pulse signal conversion processes and experimental methods of verifying theoretically obtained regularities are used in work. Theoretical and practical results, scientific novelty: the influence of sample width, analog accumulation, synchronization instability (jitter) on the transient response (operating frequency band), noise characteristics, the transmission coefficient of a stroboscopic converter with an incomplete charge of the storage capacitance is studied; it is founded that a controlled change in the sampling width and, thus, control of the working bandwidth of the stroboscopic ground penetrating radar (GPR) receiver allows changing the dynamic range of the radar receiver, increasing its sensitivity and optimizing the set of parameters of the entire GPR related to its resolution; for the first time, the method of stroboscopic conversion with variable sample width has been proposed that allowed expanding the dynamic range of the stroboscopic receiver; the method of analog accumulation for stroboscopic receivers was further developed; the method of determining the instability of synchronization by amplitude errors, based on the analysis of errors of the converted signal, is improved; the method for adapting stroboscopic conversion parameters in a GPR system is proposed and tested that increased the detecting probability of subsurface objects with electrophysical parameters close to the environment and allowed restoring the spatial distribution of permittivity and conductivity of the medium by probing and, also, allowed determining the thickness of pavement layers with high accuracy. Practical significance: the developed methods of adaptable stroboscopic conversion expand the dynamic range of stroboscopic receivers and, thus, increase the accuracy of UWB impulse radar measurements. Scope of application: designing UWB impulse radar for various purposes for researchers and developers of this class radar equipment.

Вирішено наукове завдання підвищення завадозахищеності систем радіолокаційного впізнавання (РЛВ). Розроблено адресні методи радіолокаційного впізнавання на основі кодування просторових координат повітряних об'єктів сигналами запиту та відповіді. Метод радіолокаційного впізнавання на базі кодування просторових координат повітряних об'єктів сигналами запиту та відповіді. Метод радіолокаційного впізнавання з адресним запитом і адресною відповіддю полягає у кодуванні складними сигналами відповіді - їх уточнення за даними бортової навігаційної апаратури. Суттю методу радіолокаційного впізнавання з адресною відповіддю є одночасне обслуговування відповідачем усіх прийнятих за час аналізу сигналів запиту з кодуванням складним сигналом відповіді координат повітряного об'єкта. Прихованість адресних систем РЛВ забезпечується кодуванням сигналів відповіді складними псевдохаотичними сигналами, завадостійкість - зменшенням інтенсивності потоку сигналів відповіді.

  Скачати повний текст

Розроблено теорію та методику активного гасіння коливань в ортотропних пластинах на підставі адаптивних схем, побудованих на базі плівкових п'єзоелектричних сенсорів і актуаторів. Проведено математичне моделювання дії п'єзоелектричного актуатора на ортотропну пластину, грунтуючись на заміні її механічними моментами, що діють на гранях елементу. За результатами розрахунків, проведених для реальної конструкції друкарського вузла бортової апаратури, показано доцільність застосування адаптивних систем активного гасіння вібрацій, побудованих на базі плівкових п'єзоелектричних елементів. З використанням експериментальних схем активного гасіння вібрацій, побудованих на базі плівкових п'єзокерамічних елементів, підтверджено їх ефективність за умов застосування для гасіння коливань у прямокутних пластинах, виконаних з композитного матеріалу, який характеризується ортотропними властивостями.

  Скачати повний текст

Досліджено актуальну науково-технічну проблему виявлення кореляцій між вимірюваними акустичними величинами та параметрами мезоструктури реальних багатофазних матеріалів. Розроблено методи контролю та прогнозування їх властивостей. Вивчено закономірності формування акустичних полів у твердих тілах з багаторівневою ієрархічною структурою. Розроблено наукові засади керування інформативністю відображення в цих полях властивостей, структури та дефектності матеріалу. Запропоновано методологію синтезування акустичних методів контролю з підвищеною чутливістю вимірюваного параметра до конкретної властивості матеріалу. Обгрунтовано нетрадиційні діагностичні параметри акустичного поля. Установлено кореляційні залежності між його параметрами та характеристиками мезоструктури різних порошкових і композиційних матеріалів. Розроблено оригінальні методи та методики вимірювання й апаратуру, що дозволяють одержувати якісно нову або раніше недоступну інформацію про матеріали та вироби у процесі їх розробки, виробництва й експлуатації.

  Скачати повний текст

Установлено, що застосування ефективної ресурсо- й енергозберігаючої технології та апаратури у виробництві етилбензолу і кумолу методом суміщеного алкілування бензолу етилен-пропіленовими фракціями в присутності хлориду алюмінію дозволяє підняти техніко-економічні показники цього виробництва на рівень сучасних досягнень. Розроблено нову абсорбційно-десорбційну апаратуру очистки етилен-пропіленових фракцій методом фізичної абсорбції трибутилфосфатом. Розроблено нову реакційну апаратуру суміщеного алкілування бензолу очищеними етилен-пропіленовими фракціями в присутності хлориду алюмінію. Створено науково обгрунтовані методи їх розрахунку, конструювання і проектування. Здійснено розробку, випробування та промислове упровадження запропонованих апаратів і технологічних установок.

  Скачати повний текст

Удосконалено методи та засоби формування низькоінтенсивних шумових сигналів мм-діапазону для біомедичного застосування. Розроблено генерувальні пристрої мм-діапазону, які дозволяють підвищити ефективність роботи медичної апаратури, а також вірогідність радіометричних вимірювань за умов проведення досліджень електромагнітних властивостей біологічних об'єктів. Досліджено метрологічні характеристики генераторів біомедичного призначення та запропоновано шляхи зменшення похибки вимірювання потужності низькоінтенсивних сигналів. Наведено результати клінічних і експериментальних досліджень розроблених генераторів, на підставі яких доведено високу ефективність їх застосування в медицині та біології.

  Скачати повний текст

Шинкарчук М.В. Біотехнологія отримання біогазу із жировмісної сировини. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії в галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія за спеціальністю 162 Біотехнології та біоінженерія. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2020.На сьогодні підприємства шкіряної промисловості є одними із найбільш високозабруднювальних та токсичних виробництв за рахунок широкого спектру відходів галузі: органічних (міздря, жири, вовна, кров) та хімічних забруднювачів (сполуки хрому, сульфуру, хлориди, кислоти, луги, антисептики). До теперішнього часу відбувається пошук та реалізація технологій «екологізації» шкіряного виробництва. Тому актуальним завданням для шкіряної промисловості є переробка жирових відходів з отримання джерел енергії та добрива. Також не вирішеним та актуальним лишається питання очищення стічної води, що містить антибіотики. В роботі обґрунтовано та експериментально доведено ефективність анаеробного способу очищення води з використанням адаптованої до антибіотиків асоціації мікроорганізмів. Метою роботи є обґрунтування та розробка технологічних основ біотехнологічних рішень переробки жировмісних відходів виробництва шкіри у біогаз.Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:встановити раціональні параметри процесу анаеробного зброджування жировмісних відходів шкіряного виробництва в лабораторних умовах; визначити раціональне співвідношення жировмісна сировина : косубстрат на процес одержання біогазу та вміст метану в ньому для різних типів косубстратів;провести адаптацію анаеробної асоціації мікроорганізмів до антибіотиків та встановити види метаногенів, які виживають за таких умов; дослідити процес отримання біогазу при застосуванні адаптованої до антибіотиків асоціації мікроорганізмів;визначити раціональні концентрації рідкої та твердої фракції переродженого субстрату для внесення в ґрунт при вирощуванні с/г рослин;розробити технологічну та апаратурну схеми переробки жировмісних відходів виробництва, які отримують в процесі підготовки сировини до дублення; та розробити рекомендації щодо можливості застосування технології отримання біогазу з жировмісної сировини для переробки недублених відходів підприємства.Об'єктом досліджень є біотехнологія отримання біогазу із жировмісних відходів виробництва шкіри.Предметом досліджень є параметри одержання біогазу при коферментації жировмісних відходів виробництва шкіри.Методи дослідження: фізико-хімічні методи (pH-метрія, тощо); гравіметричний метод; метод газової хроматографії; методи молекулярної біології (виділення ДНК, ПЛР, секвенування); методи спектрофотометрії, біоінформаційні методи, методи теорії графів (MSExcel, AutoCAD).У дисертації вперше одержані такі наукові результати:встановлено залежність утворення метану від компонентного складу жировмісних відходів виробництва шкіри;визначено залежність продукування біогазу від компонентного складу косубстратів (послід, відходи кукурудзи, яблучний жом) при коферментації жировмісних відходів;вперше встановлено види метаногенів, які присутні в анаеробній асоціації, що адаптована до високих концентрацій норфлоксацину і тетрацикліну, методом секвенування ДНК мікроорганізмів, що дає можливість збагачення мікробної асоціації цими видами для підвищення виходу біогазу та вмісту метану в ньому;обгрунтовано раціональні умови процесу зброджування жировмісної сировини за високих концентрацій солей та антибіотиків, що дає можливість створення технології переробки жировмісних відходів шкіряної промисловості;показана можливість використання твердих та рідких відходів збродженої жировмісної сировини як добрива.Практичне значення дисертаційної роботи полягає у вирішенні проблеми утилізації жировмісних відходів шкіряного виробництва з одержанням біогазу. Визначено косубстрати, які можна використовувати для забезпечення процесу зброджування жировмісної сировини нітрогеном та мікроелементами для підвищення виходу біогазу. Встановлені раціональні технологічні параметри зброджування жировмісних відходів дозволяють отримати біогаз з концентрацією метану до 72 %, що дозволяє підвищити енергоефективність заводів з виробництва шкіри, зменшити антропогенний вплив на навколишнє середовище та знизити собівартість продукції.Ключові слова: біогаз, метан, анаеробне зброджування, жировмісні відходи, коферментація, послід, антибіотики, норфлоксацин, тетрациклін, дігестат.^UShynkarchuk М. Biotechnology of biogas production from fatty raw materials. – Qualifying scientific work on the rights of manuscript.Thesis for candidate of Doctor of Philosophy the degree in the specialty 162 Biotechnology and Bioengineering. – National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2020.Today, the leather industry is one of the most highly polluting and toxic industries due to a wide range of industry waste: organic (mist, fats, wool, blood) and chemical contaminants (chromium, sulfur, chloride, acids, alkalis, antiseptics). Тo date, there is a search and implementation of technologies for "greening" leather production.Therefore, the urgent task for the leather industry is the processing of fat waste from energy sources and fertilizers.Also, the issue of sewage treatment containing antibiotics remains unresolved and urgent. The efficiency of anaerobic method of water purification using the antibiotic-adapted association of microorganisms is substantiated and experimentally proved in the work. The purpose of the work is to substantiate and develop the technological basis of biotechnological solutions for the processing of fat-containing waste products of leather production into biogas.To achieve this goal it was necessary to solve the following problems:to establish rational parameters of the process of anaerobic digestion of fat-containing waste of leather production in laboratory conditions;to determine the rational ratio of fat-containing raw materials: cosubstrate for the process of biogas production and the content of methane in it for different types of cosubstrates;adapt the anaerobic association of microorganisms to antibiotics and identify the types of methanogens that survive under such conditions;to investigate the process of biogas production with the use of an antibiotic-adapted microorganism association;to determine rational concentrations of the liquid and solid fraction of the degenerate substrate for introduction into the soil during cultivation of agricultural plants;to develop technological and apparatus schemes for processing of fat-containing production wastes, which are received in the process of preparation of raw materials for tanning; and to develop recommendations on the feasibility of using biogas from fat-containing raw materials for processing of non-tanning waste of the enterprise.The object of the research is biotechnology for the production of biogas from fat-containing waste from leather production.The subject of research is the parameters of biogas production in the co-fermentation of fatty waste production of leather.Research methods: physicochemical methods (pH-metry, etc.), gravimetric method, gas chromatography, molecular biology methods (DNA isolation, PCR, sequencing), methods of spectrophotometry, bioinformatic methods, methods of graph theory (MSExcel, AutoCAD).The following scientific results were obtained for the first time in the dissertation:determined the dependence of methane formation on the component composition of the fat-containing waste of leather production;determined the dependence of biogas production on the component composition of cosubstrates (litter, corn waste, apple pulp) during the co-fermentation of fatty waste;identified the types of methanogens present in the anaerobic association, adapted to high concentrations of norfloxacin and tetracycline, by DNA sequencing of microorganisms, enabling the enrichment of the microbial association with these species to increase biogas output and methane content;substantiated the rational conditions of the process of fermentation of fatty raw materials at high concentrations of salts and antibiotics, which makes it possible to create technology for the processing of fatty waste products of the leather industry;shown the possibility of using solid and liquid waste of digested fatty raw materials as fertilizer.The practical significance of dissertation is to solve the problem of utilization of fatty waste of leather production with the biogas production. Сosubstrates that can be used to provide a process for the digestion of fatty raw materials by nitrogen and trace elements to enhance biogas yield have been identified. Established rational technological parameters of digestion of fat-containing waste allow obtaining biogas with a concentration of methane up to 72%, which allows to increase the energy efficiency of tanneries, to reduce anthropogenic impact on the environment and to reduce the cost of production.Keywords: biogas, methane, anaerobic digestion, fat-containing waste, co-fermentation, litter, antibiotics, norfloxacin, tetracycline, digestat.

Проведено порівняльну оцінку кислотоутворювальної активності 15 штамів молочнокислих бактерій. Визначено умови їх культивування у середовищах різного походження. За результатами аналізу хімічного складу зернових мучок доведено можливість застосування їх у якості вуглеводного субстрату для біосинтезу молочної кислоти лактобацилами. Наголошено на доцільності використання суміші ячмінної та пшеничної мучок, яка більш збалансована за цукрами та вітамінами групи B, у порівнянні з вихідними мучками. Вивчено процес ферментативної біоконверсії полісахаридів крохмалю зернових мучок та їх сумішей власними ферментними системами й амілазами: амілосубтиліном Г10Х, амілоризином П10Х та ячмінним солодом. Досліджено динаміку накопичення лактату кальцію та клітин молочнокислих бактерій на ферментолізатах зернових мучок. Розроблено й оптимізовано живильне середовище для молочнокислих бактерій на основі ферментолізатів зернових мучок. Наведено технологічні та процесорно-апаратурні схеми виробництва молочної кислоти та лактатів кальцію, заліза, магнію, цинку та досліджено фізико-хімічні властивості лактатів. Висвітлено застосування отриманих продуктів у харчовій промисловості. Проведено промислову апробацію розроблених технологій на "Одеському підприємстві з виробництва бактерійних препаратів".

  Скачати повний текст

Інтерлейкін-7 людини (ІЛ-7) – лімфопоетичний фактор росту, який займає особливе положення серед інших цитокінів через його унікальну функцію в гематопоезі, що не дублюється іншими факторами. Відсутність функціонального ІЛ-7 може бути однією з причин важкого комбінованого імунодефіциту. Результатом відсутності функціонального ІЛ-7 в організмі є лімфопенія та, як наслідок, важкий імунодефіцит. При збільшенні кількості ІЛ-7 рівень В- і Т-лімфоцитів в крові підвищується. ІЛ-7 бере участь у формуванні лімфовузлів. Основними продуцентами ІЛ-7 є стромальні клітини кісткового мозку та тимуса, а також деякі інші клітини організму людини. Наукова новизна отриманих результатів. Оптимізовано склад живильного середовища для біосинтезу рІЛ-7 бактеріями E. coli (вихід – 0,95 мг/мл) із високою біологічною активністю in vitro та in vivo, що дозволило підвищити вихід рІЛ-7 у 1,3 рази у порівнянні із базовою технологією. Показано стимулюючу дію екстрактів клівії кіноварної і зеферантесу великоквіткового (0,5-1,0%) та ліпосомальної форми вітаміну К1 (15-25 мг/мл) як стимулюючих добавок до поживного середовища (приводить до збільшення виходу цільового продукту у 1,69 рази). Біологічно активні речовини досліджених фітоекстрактів взаємодіють з поринами зовнішньої мембрани E. coli, що, ймовірно, є причиною підвищення біосинтетичної активності рекомбінантного продуцента. Показано, що застосування рІЛ-7 (5мкг рІЛ-7 на добу внутрішньочеревно, щодня до загоєння рани) прискорює швидкість загоєння ран у дослідних тварин та елімінації Pseudomonas aeruginosa із них. Результати роботи доповнили сучасні науково-методичні підходи створення препаратів рекомбінантних білків терапевтичного призначення.Експериментально обґрунтовано раціональний кількісний склад органічних компонентів та мінеральних речовин живильного середовища для культивування рекомбінантного продуценту E. coli, що дозволило збільшити вихід рІЛ-7 у 1,3 рази.Доведено стимулюючу дію екстрактів клівії кіноварної і зефірантесу великоквіткового як добавок до живильного середовища при культивуванні рекомбінантних бактерії E. coli в діапазоні 0,5-1,0%, що забезпечувало підвищення виходу цільового продукту в 1,69-1,82 рази. Показано стимулюючий вплив ліпосомальної форми вітаміну К1 в концентрації 15-25 мг/мл на рівень біосинтезу рІЛ-7 (збільшення в 1,74-1,81 рази). Показано, що механізми біологічної активності фітоекстрактів на синтез рІЛ-7 бактеріальними продуцентами, включають взаємодію з поверхневими структурами бактеріальної клітини.Розроблено удосконалену схему очистки рІЛ-7 за рахунок введення стадії високоспецифічної імуноафінної хроматографії, що дозволило досягти чистоти отримуваної субстанції на рівні 98%. Для синтезованої імуноафінної колонки на основі тетраетоксисилану визначено раціональні технологічні параметри хроматографічної очистки, які дозволяють отримувати восокоочищений продукт упродовж 15 циклів безперервної роботи та у широкому діапазоні концентрацій продукту (0,005-20мкг/мл).Експериментально доведено ефективність застосування рІЛ-7 при лікуванні ранової інфекцій P. aeruginosa. Показано, що у мишей, які отримували лікування препаратом рІЛ-7 (5мкг на добу внутрішньочеревно), загоєння ран і елімінація збудника наступає на 5 днів раніше, ніж у мишей без лікування препаратом рІЛ-7.Розроблено технологічну та апаратурно-технологічну схему отримання субстанції рІЛ-7 людини на основі отриманих експериментальних даних. Проведено оцінку ризиків технологічного процесу отримання субстанції рІЛ-7 та визначено найбільш критичні стадії, що дозволило розробити систему контролю виробництва для запобігання та мінімізації ризиків.Проведено техніко-економічну оцінку розробленої технології отримання субстанції рІЛ-7: визначено собівартість кінцевого продукту та потужність виробництва з огляду на забезпеченість пацієнтів України та поширеність відповідних патологій. Розрахункова потужність виробництва склала 240г субстанції рІЛ-7 на рік, а її собівартість – 43 478грн. Розрахункова сировина собівартість готової ін'єкційної форми препарату рІЛ-7 (3-60мкг на дозу) становить 38-1512грн., що обумовлює його соціальну доступність для населення України.^UHuman's interleukin-7 (IL-7) is a lymphopoietic growth factor that holds a special position among other cytokines because of its unique function in hematopoiesis, which is not duplicated by other factors. Lack of functional IL-7 may be one of the causes of severe combined immunodeficiency. The result of functional's lack IL-7 in the body is lymphopenia and, as a consequence, severe immunodeficiency. The level of B- and T-lymphocytes in the blood increases with the increase in the number of IL-7, IL-7 is involved in the lymph nodes' formation. The major producers of IL-7 are bone marrow and thymus stromal cells, as well as some other cells in the human body.Scientific novelty of the obtained results. The composition of the nutrient medium for rIL-7 biosynthesis was optimized by E. coli bacteria (yield 0.95mg/ml) with high in vitro and in vivo biological activity, which increased the rIL-7 yield 1.3 times compared to the basic technology.The stimulating effect extract of Cliviaminiata and Zephyranthes grandiflora (0.5-1.0%) and liposomal form of vitamin K1 (15-25mg/ml) as stimulating additives to the nutrient medium is shown (leading to an increase in the yield of the target product 1.69 times).The biologically active substances of the investigated phytoextracts interact with the pores of the outer membrane of E. coli, which is likely to cause an increase in the biosynthetic activity of the recombinant producer.It has been shown that administration of rIL-7 (5mg rIL-7 daily intraperitoneally, daily before wound healing) accelerates the rate of wound healing in experimental animals and the elimination of Pseudomonas aeruginosa from them.The results of the work are in close connection with the current scientific and methodological approaches for the creation of recombinant proteins for therapeutic purposes.The practical significance of the results obtained. The technological and instrumental scheme of obtaining substance rIL-7 was developed and the critical points of the production process were analysed.The rational quantitative composition of organic components and minerals of the nutrient medium for the cultivation of recombinant producer E. coli was experimentally substantiated, which allowed to increase the yield of RIL-7 1.3 times.The stimulating effect of clover extracts of cinnabar and zephyrantes large-flowered as additives to the nutrient medium in the cultivation of recombinant E. coli bacteria in the range of 0.5-1.0%, which provided an increase in the yield of the target product 1.69-1.82 times. The stimulating effect of the liposomal form of vitamin K1 at a concentration of 15-25mg/ml on the level of rIL-7 biosynthesis (an increase of 1.74-1.81 times) is shown. The mechanisms of biological activity of phytoextracts for the synthesis of rIL-7 by bacterial producers have been shown to include interaction with the surface structures of a bacterial cell.An advanced scheme for purification of rIL-7 was developed by introducing a highly specific immunoaffinity chromatography step, which allowed the substance to be obtained at 98%. For the tetraethoxysilane-synthesized immunoaffinity column, rational technological parameters of chromatographic purification have been determined, which allow to obtain a highly purified product over 15 cycles of continuous operation and over a wide range of product concentrations (0.005-20μg/ml).The efficacy of the use of rIL-7 in the treatment of P. aeruginosa wound infections has been experimentally proven. It was shown that in mice treated with rIL-7 (5μg per day intraperitoneally), wound healing and pathogen elimination occurred 5 days earlier than in mice without rIL-7 treatment.The technological and equipment-technological scheme of obtaining the substance of human rIL-7 based on the obtained experimental data was developed. The risks of the process of obtaining the substance rIL-7 were evaluated and the most critical stages were identified, which allowed the development of a production control system to prevent and minimize risks.The feasibility study of the developed technology of obtaining substance rIL-7 has been carried out: the cost of the final product and the production capacity have been determined in view of the safety of patients of Ukraine and the prevalence of relevant pathologies. The estimated production capacity was 240g of substance rIL-7 per year, and its cost was 43 478UAH. The estimated raw material cost of the ready-to-use injection form of the drug rIL-7 (3-60µg per dose) is 38-1512UAH, which determines its social accessibility for the population of Ukraine.

Дисертацію присвячено дослідженню процесів біотрансформації відходів пивоварного виробництва з отриманням біогазу та кормової біомаси. В роботі досліджено періодичний та безперервний режим зброджування стічних вод пивоварного виробництва з максимальним ступенем їх очищення та отримання отриманням біогазу і кормової біомаси. Показано переваги ведення процесу метанового бродіння при термофільному режимі у порівнянні з мезофільним режимом. Відпрацьовані параметри ведення метанового зброджування білкового відстою при різних температурних режимах для отримання високого ступеню деструкції гірких речовин. Проведені дослідження амінокислотного складу збродженого відстою показали високий ступінь збагачення незамінними амінокислотами, що надає можливість його використання в кормовиробництві.Розроблено апаратурно-технологічну схему біотрансформації відходів пивоварного виробництва з отриманням біогазу та кормової біомаси.Здійснено економічну оцінку та обґрунтовано економічну ефективність використання технології метанового бродіння для переробки відходів пивоваріння.^UThe dissertation is subjected for the granting of P.h.d. scientific degree of in engineering science, specialty 03.00.20 "Biotechnology". Institute of Food Resources of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine. Kyiv, 2023. The dissertation is devoted to the study of the processes of biotransformation of brewery waste with the production of biogas and feed biomass. The paper investigates the periodic and continuous mode of fermentation of brewery wastewater with the maximum degree of purification and production of biogas and feed biomass. The advantages of conducting the methane fermentation process in the thermophilic mode compared to the mesophilic mode are shown.The parameters of conducting methane fermentation of protein sediment at different temperature regimes to obtain a high degree of destruction of bitter substances have been worked out.The conducted studies of the amino acid composition of fermented scum showed a high degree of enrichment with essential amino acids, which makes it possible to use it in fodder production.An equipment-technological scheme for the biotransformation of brewery waste with the production of biogas and fodder biomass has been developed.An economic assessment was carried out and the economic efficiency of using methane fermentation technology for the processing of brewing waste was substantiated.

Розроблено новий математичний метод багатоальтернативної класифікації ситуацій, в якому враховано неточно відомі щільності ймовірності з метою забезпечення оптимального рівня розпізнавання. Вперше одержано математичну залежність для оцінювання максимальної величини похибки розрахунку ймовірності правильного розпізнавання класів ситуації, що є наслідком використання умовних щільностей ймовірностей, оцінених за навчальною вибіркою. Запропоновано багатоальтернативну модель побудови класів повітряних ситуацій, яка дає можливість використовувати як щільність ймовірності відхилення повітряного корабля (ПК) від заданої висоти польоту закони зі зміщеним середнім значенням, що дозволяють розпізнавати наявний клас ситуацій з більшою вірогідністю. Розроблено нову методику розрахунку невідомих параметрів щільності ймовірності відхилення ПК від заданої траєкторії руху на основі записів попередніх польотів, виконаних бортовою апаратурою реєстрації.

  Скачати повний текст

Розроблено флоуспірометричну апаратуру для діагностики стану вентиляційної функції дихання. Проведено теоретико-експериментальне дослідження функціональних характеристик флоуспірометричних перетворювачів змінного перепаду тиску, а також їх статичних і динамічних похибок. На базі аналогової моделі процесу форсованого видиху розроблено метод програмованого контролю функціональних характеристик флоуспірометрів та комп'ютерну програму для його реалізації. Нормовано перспективні медико-технічні вимоги за результатами аналізу стандартизованих вимог до флоуспірометрів, функціональних характеристик флоуспірометричних перетворювачів і можливостей їх підвищення. Запропоновано схему вибору раціональних конструктивних реалізацій флоуспірометрів у рамках сформованої багаторівневої системи побудови флоуспірометричної апаратури.

  Скачати повний текст