Викладено будову, принцип дії, експлуатаційні та функціональні особливості вібраційного мембранного екстрактора періодичної дії. Висока інтенсивність екстрагування, зокрема подрібненої рослинної сировини (плодово-ягідної, кореневої, трав'яної та ін.), забезпечується оптимальним співвідношенням регульованих частоти і амплітуди коливань основних робочих елементів - гнучких мембран з транспортувальними каналами, а також можливістю попереднього гігротермічного оброблення сировини гострою парою.

Системно досліджено складний фізичний процес теплопередачі інфрачервоного (ІЧ) випромінювання, проаналізовано технологічні та геометричні особливості підсистем та елементів теплотехнічної системи для теплової обробки харчових продуктів, побудовано узагальнену модель процесу та виявлено взаємозв'язки між моделями її елементів. Уперше у прикладній геометрії як теоретичну базу для проектування та дослідження властивостей поверхонь рефлекторів запропоновано опис керуючої розподілом відбитих променів функції (РВП-функція), що є базою методу визначення профілю рефлектора для формування пучка відбитих теплових променів з заданими властивостями, а також доведено твердження та залежності, що розвивають теорію дослідження властивостей відбивних поверхонь. Розроблено експрес-метод визначення інтенсивності теплового потоку з використанням фотографування та комп'ютерної обробки плівки, який не потребує створення спеціального устаткування та проведення витратних натурних експериментів. Уперше для галузі харчових виробництв запропоновано спосіб розрахунку терморадіаційних установок з геометричним керуванням процесом теплопередачі випромінюванням. Створено геометричну модель, яка дозволяє розрахувати щільність теплового потоку випромінювання в ІЧ-установках з поглинальним газовим середовищем із застосуванням закону Бугера для слаборозбіжного світлового пучка. Розроблено комплекс програм для моделювання перебігу процесу променевої теплопередачі у ІЧ-апаратах, що використовуваються у харчових виробництвах.

Обгрунтовано шляхи інтенсифікації процесів екстрагування компонентів з рослинної сировини з застосуванням низькочастотних механічних коливань і розроблено високоефективні малогабаритні екстрактори безперевної дії для малотоннажних екстракційних виробництв. На підставі вивчення результатів теоретичного й експериментального дослідження процесу екстрагування у системі тверде тіло - рідина визначено раціональні параметри вібраційного впливу, що забезпечують інтенсифікацію вилучення з рослинної сировини цільових компонентів. Розроблено конструктивні рішення й інженерні методи розрахунку ефективного технологічного обладнання для малотоннажних виробництв харчової, мікробіологічної та фармацевтичної промисловості.

Изучен качественный и количественный состав растительных экстрактов, полученных в среде субкритической воды. Исследована антирадикальная активность водо- и этанольно-растворимых фракций полученных экстрактов в реакции с дифенилпикрилгидразильным радикалом.

Розглянуто вплив НВЧ поля на проведення екстрагування з твердих тіл, зокрема, з рослинної харчової вторинної сировини - кавового шламу - з метою одержання харчового продукту - олії кави.

Наведено розроблену стратегію та алгоритм системного підходу до вибору типу моделі гідродинамічної структури потоку, математичний опис якої враховує вплив різних "аномальних" ефектів (байпасування, циркуляцію, застійні зони) під час безперервного твердофазного віброекстрагування в колонних апаратах.

Наведено дані досліджень з визначення значень коефіцієнтів дифузії для систем: ріпак - гексан, ріпак - спирт, соя - гексан, соя - спирт.

За допомогою методу математичного моделювання у середовищі MathCad 15 проведено комплексне дослідження та аналіз процесу екстрагування у системах "вода/рослинна сировина" для вдосконалення технології морозива з рослинними екстрактами. Одержано рівняння регресії у вигляді поліномів 3ч 5-го порядків та графічні зображення площин, які описують процес екстрагування за змінних температури, тривалості, гідромодуля. Оптимізовано умови одержання рослинних екстрактів із мінімально необхідним вмістом у них екстрактивних речовин для застосування у складі морозива. Розроблена інженерно-математична база дозволяє прогнозувати ступінь вилучення екстрактивних речовин з рослинної квіткової й кореневої сировини, що має різну структуру та відповідну здатність до екстрагування. Підтверджено можливість практичного застосування одержаних математичних моделей під час проведення дослідних виробок нових видів заморожених десертів з рослинними екстрактами.

Надано результати математичного моделювання зовнішнього масообміну у у процесі вилученя цільових компонентів із рослинної сировини з урахуванням зовнішньої дифузійної нерівномірності. Одержано математичні моделі для визначення мінімального часу досягнення рівноважного стану системи та поточної концентрації цільових компонентів для застосування у процесі оптимізації роботи твердофазової екстракційної апаратури.

Розроблено та узагальнено алгоритм екстрактора з мікрохвильовим інтенсифікатором на підставі розрахунку кінетичних коефіцієнтів переносу та одержаних критеріальних рівнянь для умов екстрагування досліджуваних культур сої та ріпаку з розчинниками етиловим спиртом і гексаном. Складено математичну модель та узагальнено алгоритм теплових процесів. Проведено розрахунки різних конструкцій мікрохвильових екстракторів з розробкою їх типорозмірного ряду.

Обгрунтовано актуальність розроблення наукових основ для створення методів розрахунку раціональних режимних та конструктивних параметрів процесів періодичного та безперервного віброекстрагування із рослинної сировини в харчовій та інших галузях промисловості. Розроблено методологічну систему математичного моделювання процесу віброекстрагування, методи експериментального оцінювання ефективності масообміну та структури гідродинамічних потоків, заснованих на явищах нестаціонарного масообміну та гідродинаміки. Сформульовано результати досліджень закономірностей розповсюдження пульсуючих струменів, що генеруються елементами віброперемішувальних пристроїв, виконано їх масштабування на основі просторово-часових співвідношень. Проаналізовано структуру потоків, протитечійне розділення фаз безперервного процесу, особливості масоперенесення за умов періодичного та безперервного процесів на всіх масштабних рівнях з узагальненням кожного етапу досліджень у вигляді математичних моделей. Створено методику інженерного розрахунку віброекстрагування в харчовій промисловості, високопродуктивні енергоощадні віброекстрактори періодичної та безперервної дії для системи тверде тіло - рідина з малою різницею густин фаз і на їх основі розроблено апаратурно-технологічні схеми раціональної поглибленої переробки рослинної сировини для ряду галузей промисловості з їх економічним обгрунтуванням.

Составлена математическая модель процесса извлечения целевого компонента из материалов для тел III класса. Для учета влияния реальной формы поверхности тела предложена гипотеза стабильности потока массы. Проведены расчеты относительной концентрации целевого компонента при различной длительности экстрагирования. Определено влияние температуры и размера частиц на степень извлечения целевого компонента.

Удосконалено технологію екстрагування рослинної сировини озонобезпечним, азеотропним зрідженим газом (фреон R-134a) та розроблено екстракційну установку для її реалізації. Наведено результати експериментальних досліджень екстракції шроту виноградних кісточок і шкірки червоних сортів винограду, що підтверджують ефективність і ресурсозбереженість запропонованої технології та обладнання для екстрагування рослинної сировини зрідженим газом.

Наведено результати математичного моделювання масоперенесення за періодичного віброекстрагування з рослинної сировини. Математично обгрунтовано явища масоперенесення на рівні молекулярної дифузії та конвективного перенесення цільової речовини в робочому об'ємі віброекстрактора періодичної дії. Одержаний математичний опис процесу можна використовувати для моделювання кінетики періодичного екстрагування з рослинної сировини, а також як базовий для моделювання більш складних явищ теплових і масообмінних процесів.

Наведено результати аналітичних та експериментальних досліджень кінетики процесу віброекстрагування з проміжним віджимом рослинної сировини й одночасним впливом на робоче середовище низько- і високочастотних механічних коливань. Для опису його кінетики запропоновано рівняння конвективної дифузії, що враховує особливості масоперенесення речовини на всіх його масштабних рівнях. З урахуванням характерних особливостей періодичного процесу надано результати обчислювальних експериментів, що відображають динаміку зміни поточної концентрації насичення цільовими компонентами екстрагенту в часі за різних гідромодулів. Перевірка на адекватність математичного опису процесу підтверджує достатньо високу його точність. Запропонована математичка модель може бути основою для моделювання віброекстрагування за умов комбінованої дії різних фізичних ефектів на взаємодіючі фази.

Введено в культуру in vitro й одержано високопродуктивну калусну культуру G. imbricatus і встановлено оптимальні умови культивування G. imbricatus, що забезпечило підвищення виходу біологічно активних речовин (БАР) і зменшення часу культивування. Встановлено механізм екстрагування (лімітувальну стадію) та кінетичні закономірності процесу. Вибрано необхідні математичні моделі процесу екстрагування, перевірено їх на адекватність. Запропоновано умови найбільш ефективного вилучення цільових компонентів (температурний режим, діаметр частинок біомаси, вибрано оптимальний екстрагент та ін.). Визначено константи екстрагування, знання яких необхідне для прогнозування процесу екстрагування за умов виробництва. Встановлено, що модифіковане живильне середовище Мурасіге та Скуга найкращим чином забезпечує процеси життєдіяльності експлантів G. imbricatus і накопичення у калусі БАР, а також вміст і співвідношення фітогормонів у середовищі впливає на накопичення клітинної біомаси G. imbricatus і кількість БАР в ній. Вперше встановлено якісний та кількісний склад екстрактів з дикорослої рослини та калусної маси G. imbricatus.

Досліджено кінетику екстрагування суміші біологічно активних сполук поліфенольної природи зі шроту рослинної сировини. Підтверджено, що екстрагування поліфенольних сполук зі шроту шишок хмелю має складний механізм, який полягає у дифузії крізь клітинну стінку, у міжклітинному просторі та тоді за межі частинки в шарі екстрагенту. Розкрито вплив концентрації водно-етанольної суміші на вилучення цільової речовини на прикладі шротів шишок хмелю, трави материнки та плодів моркви дикої після екстракції 96 % етанолом. Обгрунтовано вибір концентрації екстрагента для максимального вилучення поліфенольних сполук, флавоноїдів і загальної кількості екстрактивних речовин. Подано результати дослідження кінетичних закономірностей екстрагування сполук поліфенольної природи, які розкривають механізм процесу, а саме, встановлено коефіцієнт дифузії через клітинну стінку, у міжклітинному просторі та в шарі екстрагенту під час настоювання. Розглянуто кінцеві кінетичні рівняння екстрагування флавоноїдів і поліфенольних сполук. Розроблено технологічну схему процесу одержання густого екстракту з високим вмістом флавоноїдів. Обгрунтовано доцільність створення на його основі косметичних та миючих засобів з антимікробною, антиоксидантною та фотопротекторною активністю.

Представлено аналітичні дослідження структури гідродинамічних робочих потоків в умовах твердофазового безперервного віброекстрагування з урахуванням щільності зовнішніх джерел накопичення цільового компонента наоснові коміркової моделі із зворотними потоками. Для спрощеного введення початкових параметрів та для наочного зображення результатів розрахунків було створено віртуальний тренажер. Аналітичні результати можуть бути використані на стадії проектування, конструювання віброекстракційної апаратури та при розв'язанні оптимізаційних задач. Створена за відповідним алгоритмом програма розрахунків реалізована за допомогою пакета MatLAB і надає змогу визначити розподіл концентрацій екстрактивної речовини за проточними і застійними зонами окремо по кожній фазі в часі, а також у кожній комірці робочої зони віброекстрактора безперервної дії.

Уперше розроблено фізичну та математичну моделі, які адекватно відображають кавітаційні ефекти, що виникають в трубі пульсатора після миттєвого перекриття мембраною каналу, і, яка застосовується під час розрахунку апаратів та оптимальних режимів обробки залежно від продуктивності та виду рослинної сировини. На базі створеної моделі вперше розглянуто характер просторової та часової зміни тиску в трубі пульсатора та проходження в ній затухаючої хвилі розрідження-стиснення після миттєвого перекриття каналу. Уперше створено дослідно-промисловий зразок кавітаційного реактора пульсаційного типу для проведення операцій диспергування та екстрагування. Запропоновано алгоритм проведення необхідних лабораторних досліджень із визначення ступеня екстрагування з рослинної даної сировини. Виведено рівняння кінетики екстрагування, яке дає змогу із застосуванням запропонованого алгоритму розрахувати ефективні коефіцієнти масопереносу та порівняти швидкість екстрагування залежно від методу обробки. На основі експериментальних і теоретичних досліджень визначено оптимальні режими кавітаційного впливу під час екстрагування залежно від виду рослинної сировини й екстрагента для підвищення енергоефективності кавітаційного апарата та забезпечення високої якості одержуваного продукту.