Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние проблемы переработки органических отходов и вторичного сырья агропромышленного комплекса 17
1.1. Общая характеристика вторичного сырья и отходов агропромышленного комплекса 17
1.2. Отходы агропромышленного комплекса как антропогенный источник загрязнения окружающей среды 20
1.3. Метаногенное сбраживание как ресурсосберегающая технология переработки органических отходов 26
1.4. Современное состояние биогазовых технологий в мире 37
1.5. Сточные воды пищевой и перерабатывающей промышленности. Эколого-токсикологическая характеристика и современные технологии их очистки 56
1.6. Нефтяное загрязнение почв и способы их биоремедиации 78
1.7. Бактериальные удобрения и технологии их производства 85
1.8. Вторичное сырье мясоперерабатывающей промышленности. Характеристики и направления его использования 94
1.9. Подходы к интенсификации и оптимизации технологических процессов переработки отходов и вторичного сырья агропромышленного комплекса 120
Глава 2. Организация, объекты и методы исследований 143
2.1. Организация исследований 143
2.2. Объекты исследований 144
2.3. Основные методы исследований 148
2.4. Условия проведения экспериментов 157
Глава 3. Экспериментальное обоснование способов интенсификации и оптимизации биотехнологии переработки куриного помета 163
3.1. Исследование процесса метаногенного сбраживания куриного помета и обоснование методов его интенсификации 163
3.2. Исследование процесса метангенерации куриного помета в непрерывном режиме 176
3.3. Оптимизация процесса метангенерации куриного помета в непрерывном режиме 182
3.4. Разработка технологической схемы и конструкции биореактора для промышленной биоэнергетической установки 185
3.5. Разработка методики технологического расчета биореактора 192
3.6. Практическая реализация полученных результатов при проектировании промышленной биоэнергетической установки 195
3.7. Экспериментальное обоснование и апробация новых способов применения куриного помета 204
Глава 4. Оптимизация анаэробно-аэробной биотехнологии очистки сточных вод пищевых производств 222
4.1. Разработка способа биотестирования сточных вод пищевых производств 222
4.2. Экспериментальное обоснование оптимизации анаэробно-аэробной технологии очистки сточных вод пищевых производств 229
4.3. Влияние технологических параметров и физико-химических условий среды на эффективность процесса очистки сточных вод 235
4.4. Исследование энергетической эффективности процесса 239
4.5. Оптимизация процесса анаэробно-аэробной очистки сточных вод 244
Глава 5. Оптимизация технологии биотрансформации вторичного мясного сырья с использованием экзогенной молочнокислой ферментации 248
5.1. Исследование биотехнологических свойств молочнокислых заквасок 248
5.2. Исследование свойств субпродуктов в процессе биотрансформации 263
5.3. Оптимизация условий биотехнологической трансформации вторичного мясного сырья 266
5.4. Оптимизация состава комбинированных мясных продуктов 271
5.5. Разработка и апробация технологии биотрансформации вторичного мясного сырья 277
Основные результаты работы и выводы 281
Список сокращений 284
Список литературы 288
Приложения 332
- Отходы агропромышленного комплекса как антропогенный источник загрязнения окружающей среды
- Бактериальные удобрения и технологии их производства
- Разработка технологической схемы и конструкции биореактора для промышленной биоэнергетической установки
- Оптимизация состава комбинированных мясных продуктов
Отходы агропромышленного комплекса как антропогенный источник загрязнения окружающей среды
Интенсификация сельского хозяйства по программе «Ускоренное развитие животноводства» в рамках приоритетного национального проекта «Развитие сельского хозяйства» предполагает высокую концентрацию сельскохозяйственных животных и птицы, внедрение новых технологий их содержания, снижение объемов применения соломенной подстилки, соответствующие изменения количественных и качественных характеристик помета и навоза и отказ от традиционных способов утилизации отходов. Все это привело к резкому обострению проблемы переработки отходов агропромышленного комплекса, в первую очередь навоза и помета сельскохозяйственных животных и птицы.
Накопление вокруг сельхозпредприятий больших объемов необработанных навозных стоков или их прямое внесение в почву могут привести к химическому и биологическому загрязнению грунтовых вод, воздушного бассейна и прилегающих территорий, возникновению очагов инфекции.
Эти проблемы привлекают пристальное внимание специалистов по охране окружающей среды, следящих за состоянием окружающих экосистем, и органов здравоохранения, озабоченных возможностью возникновения и распространения эпидемий и эпизоотии. Таким образом, обезвреживание помета, навоза и навозных стоков как наиболее опасных и крупнотоннажных видов отходов агропромышленного комплекса (АПК) превратилось в серьезную проблему в масштабе всей страны.
С другой стороны, достижения современной биотехнологии позволяют рассматривать отходы животноводства в качестве вторичного сырья для получения органических удобрений, кормов и альтернативных энергоносителей.
Помет и навоз представляет собой нестабильную полидисперсную суспензию, состоящую из органической и минеральной составляющей, воды, разнообразных солей и газов. Органическими компонентами отходов являются экскременты, остатки кормов, образующиеся продукты их микробного метаболизма, в том числе газообразные. Компонентами минерального происхождения в помёте и навозе являются глинистые, пылевые и песчаные компоненты, попадающие с кормами и образующиеся в результате недостаточной очистки воздуха, при разрушении строительных и санитарных конструкций ферм и птичников, систем удаления навоза и помета [165].
Вода присутствует как в нативных органических отходах, так и дополнительно попадает в них в результате нерациональной работы поилок и использования гидросмыва отходов.
При содержании и первичной переработке кур образуется целый ряд отходов, характеристика которых представлена в Таблице 1 [399].
Кроме того, в составе помета и навоза могут встречаться различные инсектициды, гербициды, лекарственные, дезинфицирующие и токсичные вещества.
Один из основных факторов эпидемиологической и экологической опасности отходов животноводства - огромное количество микроорганизмов в их составе, которое может колебаться в пределах 10 - 10 колониеобразующих единиц (КОЕ) г" , высокий коли-титр - до 105 КОЕ г"1, и титр стафилококка - 102-103 КОЕ г" . Среди микроорганизмов до 100 видов возбудителей особо опасных болезней животных и человека, Staphylococcus sp., Clostridium sp. [317], энтеропато-генные серотипы кишечной палочки и Salmonella dublin [165].
Общее мировое количество отходов оценивается цифрой 200 млрд. т ежегодно, из которых около 95% - органические и до 5% - неорганические отходы. Наибольший вклад вносят отходы сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности, а также твердые бытовые отходы.
Лидерами производства отходов АПК являются крупные развитые и развивающиеся страны. Так, количество навозных стоков в США ежегодно составляет 2 млрд. т, или 185 млн. т в пересчете на сухое вещество. Объем отходов животноводства в КНР составляет 1,4 млрд. т в год, в Индии - 300 млн. т [311]. Объемы ежегодных отходов сельского хозяйства крупных европейских стран также велики: Франция - 251 млн. т биомассы, Великобритания - 155,4 млн. т, большие объемы отходов в Италии, Испании, Нидерландах, Дании, Бельгии, Австрии, Швеции. Кроме этого, следует учитывать и пищевые отходы, годовой объем которых в мире достигает 1,3 млрд. т [36].
Сведения о составе и количестве органических отходов в Российской Федерации недостаточно полные в связи с тем, что при социалистической системе хозяйствования государственные органы экономического планирования не рассматривали эти отходы в качестве приоритетных источников сырья и не финансировали работы по их оценке [383]. Тем не менее, годовое количество отходов в СССР в 1990 г достигало 250 млн. т, из них куриного помета более 50 млн. т [35].
К настоящему моменту Россия по-прежнему обладает высоким ресурсным потенциалом для использования биомассы и производства биотоплив. Ежегодное количество органических отходов составляет 750 млн. т, из которых 150 млн. т -отходы животноводства и 100 млн. т - отходы растениеводства [35, 201]. Близкие результаты представлены в других обзорах и статьях: навоз крупного рогатого скота (КРС) - 240 млн. т, навоз свиней- 32,5 млн. т, навоз овец и коз - 7,6 млн. т, помет птицы - 7,5 млн. т [198, 201, 351].
Степень использования органических отходов в России крайне низка. Если в Германии используется до 60% твердых бытовых отходов (ТБО), в Швейцарии и Дании до 80%, в Японии 85%, то в России эти отходы и осадки сточных вод используются лишь на 1,5 - 2,0 % [201, 194].
Проведен расчет, указывающий на перспективность производства возобновляемой энергии в России [201]. Из 624 млн. т органических отходов можно получить биогаз объемом 31-75 млрд. м , из него выработать 150 млрд. кВт-ч электроэнергии и параллельно 150 Ркал тепловой энергии, либо заменить 37 млн. т бензина для использования на транспорте. Во всех вариантах одновременно образуется до 1 млрд. т органических удобрений.
Различные регионы России имеют разный потенциал биомассы, пригодной для энергетического использования (Рисунок 1), что объясняется большой разницей в климатических условиях регионов и различной степенью развития сельского хозяйства и промышленности.
Бактериальные удобрения и технологии их производства
В настоящее время интенсификация сельскохозяйственного производства происходит по целому ряду направлений. Среди способов повышения урожайности сельскохозяйственных культур особую актуальность приобретает использование нетрадиционных удобрений, в том числе органических и бактериальных, а также микробиологических препаратов.
Создание и применение бактериальных удобрений и биопрепаратов является одним из эффективных способов повышения продуктивности и качества урожая сельскохозяйственных растений, позволяющим сохранять естественное плодородие почв и экологическую устойчивость окружающей среды. Их использование дает возможность положительно воздействовать на численность и биологическую активность микрофлоры ризосферы возделываемых растительных культур, обеспечить их доступным азотом, фиксируя его из атмосферы. Существуют две основные группы фиксирующих атмосферный азот микроорганизмов - вступающие в симбиоз с высшими растениями и свободно живущие. К первой относят роды бактерий Azorhizobium, Bradyrhizobium, Mezorhizobium, Rhizobium, Sinorhizobium [257], ко второй - ассоциативные азотфиксаторы родов Agrobacterium, Arthrobacter, Azospirillum, Bacillus, Enterobacter, Flavobacterium, Klebsiella, Pseudomonas и микроорганизмы, более приспособленные к свободному существованию в почве (бактерии Azotobacter, Beijerinckia, Clostridium, азотфикси-рующие фототрофные бактерии и цианобактерии) [259].
Клубеньковые бактерии - грамотрицательные аэробные подвижные палочки, один из типичных представителей - Rhizobium (R. leguminosarum, R. galegae, R. loti, R. meliloti и др.). Их основная характерная особенность - способность проникать внутрь корневых волосков бобовых растений, где они образуют корневые клубеньки, содержащие бактерии в качестве внутриклеточных симбионтов [257]. Клубеньковые бактерии обладают избирательностью по отношению к растению-хозяину, различаются между собой по целому ряду морфологических, физиолого-биохимических и культуральных признаков, в том числе по характеристикам клубеньков [259], или их отсутствию.
При образовании симбиотических отношений с растением клубеньковые бактерии ассимилируют атмосферный азот и переводят его в доступные для растения формы, при этом обеспечивая свои потребности в конструктивном и энергетическом материале за счет веществ корня растения или продуктов фотосинтеза растения. Симбиотический эффект может проявляться в течение ряда лет [259].
Для растений обеспечивается целый ряд полезных функций:
- ассоциативная азотфиксация величиной до 50 кг азота на гектар в год, за меняя при этом эквивалентное количество минеральных азотных удобрений;
- выработка растительных гормонов (абсцизины, ауксины, цитокинины, гибберелины), позволяющих ускорить рост корневой системы и обеспечить растению конкурентные преимущества в развитии до 10-15 дней;
- оптимизация усвоения труднодоступных соединений фосфора;
- ингибирование фитопатогенов на корнях растений путем выделения антибиотических соединений, растворения гиф патогенных грибов, конкуренции за места заселения на корнях, за питательные субстраты и др. Это обеспечивает снижение пораженное растений болезнями в 1,5-10 раз, улучшает фитосани-тарное состояние почв;
- формирование системной реакции в отношении фитопатогенов;
- снижение проявлений стрессовых реакций у растения;
- повышение устойчивости к неблагоприятным условиям (засуха, заморозки, повышенное солесодержание, неоптимальный рН почвенного раствора и др.);
- повышение коэффициента использования минеральных удобрений и усвоение питательных веществ из почвы;
- регулирование поступления в растения из почвы ксенобиотиков [265].
Микробиологические препараты известны и применяются довольно давно.
Первый биопрепарат на основе азотфиксирующих клубеньковых бактерий с торговой маркой нитрагин был произведен в Германии в 1896 г. и представлял собой измельченные клубеньки бобовых культур в смеси с почвой [261].
Позже в США производили и использовали нитрагин и дабл-ноктин, в Аргентине и Уругвае нитросойл и нитрум, в Новой Зеландии ризокоут, в Австралии - тропикал инокулянте, нодулейт и нитроджерм, в Индии - арисс агро, в Египте -окадин [259].
Подобные работы с успешной реализацией результатов проводились и отечественными учеными. Азотобактерин (азотоген) представлял собой биомассу аэробного свободноживущего азотфиксирующего микроорганизма рода Azotobacter. Внесение этого препарата в почву совместно с семенами растений способствовало быстрому развитию азотобактера в ризосфере растения и улучшало показатели его роста. Микроорганизм в процессе роста экскретировал биологически активные вещества, в том числе витамины и стимуляторы роста, а также вещества с фунгистатическим действием. Однако для полевых культур азотобактерин оказался малоэффективен, поскольку может развиваться лишь в хорошо окультуренных почвах и быстро погибает в недостаточно плодородных. Автохтонная микрофлора Б - это биомасса микроорганизмов, в основном рода Bacillus, вызывающих минерализацию перегноя и образование легко доступных для питания растений веществ. При компостировании торфа в нем развивается разнообразный микробный ценоз, включающий микроорганизмы- аммонифи-каторы, целлюлозоразрушающие, автохтонные и другие. Использование препарата не получило распространения из-за сложности изготовления [259].
В последнее время созданы бактериальные удобрения на базе ассоциативных бактерий, способных заселять корни и ризосферу небобовых растений (рис, пшеница, многолетние злаки), внесение осуществляется непосредственно в ризосферу растений либо инокуляцией семян [110, 111].
На основе ассоциативных азотфиксирующих бактерий разработана технология производства биопрепарата диазофита (ризоагрина) на основе микроорганизмов Agrobacterium radiobacter 204. Он обладает наиболее высокой и стабильной эффективностью на зерновых культурах, в частности, под рис и пшеницу. При обработке семян урожай ячменя увеличился на 18-74 % при значительном снижении пораженности корневыми гнилями, сетчатой и темно-бурой пятнисто-стями (от 2 до 20 раз).
Известен также ризоэнтерин на базе Enterobacter aerogenes 30 а, используемый в основном под ячмень. Для инокуляции семян пшеницы, ячменя, озимой ржи, проса и риса применяется также отечественный препарат диазобактерин на основе Azospirillum brassilense.
Для повышения продуктивности сахарной свеклы, томатов, капусты, картофеля и моркови применяют препарат азотобактерин на базе микробного консорциума Л. chroococcum 21 и Л. vinelandii 22.
Препараты Биоплант-К и Клебс разработаны на основе диазотрофов из рода Klebsiella. Показано, что они повышают продуктивность овощных культур за счет улучшения азотного питания и фунгистатического действия.
Большую работу по разработке, испытанию и внедрению современных бактериальных удобрений и микробиологических препаратов проводит ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии Российской сельскохозяйственной академии (г. Пушкин Ленинградской области). Там разработан целый ряд бактериальных удобрений в различных формах.
Ризоторфин на основе клубеньковых бактерий p. Rhizobium был создан еще в СССР и получил широкое распространение. Он разработан для обработки семян бобовых культур и представляет собой торфяной субстрат с питательными добавками, содержащий высокоактивный, конкурентоспособный штамм ризобий для конкретного вида бобовых растений. Агрономическая эффективность для бобовых культур составляет 10-30 %, прирост содержания белка до 2 ц га"1 [259].
Препарат Агрофил создан на основе биомассы штамма Agrobacterium radiobacter sp. 10, в его основе порошковидный торфяной субстрат, обогащенный углеводами, витаминами и микроэлементами, дополнительно инокулированный биомассой штамма. Препарат нашел широкое применение для картофеля, плодово-ягодных и овощных растений в условиях открытого и закрытого грунта. Повышает устойчивость к фитопатогенам и вызываемым ими заболеваниям, увеличивает урожайность, улучшает всхожесть семян. Микроорганизмы из его состава способствуют солюбилизации фосфатов из почвы, выделяют ростстимулирующие вещества (природные аналоги ауксинов и гетероауксинов) и ускоряют созревание урожая. Препарат повышает урожай культур на 15 % и более, содержание витаминов, каротина в продукции - на 10-50 %, ускоряет созревание на 7-10 дней, снижает содержание нитратов, радиоактивных веществ и тяжелых металлов.
В опытах агрофил и триходермин угнетающе действовали на возбудителя вертициллеза подсолнечника Verticillum dahliae, снижая его распространение и развитие в 1,5-3 раза. В варианте с агрофилом густота стояния растений на 1 м2 была выше контрольной на 10 %. Его биологическая эффективность составила 45,1 %, триходермина - около 40 %, прибавка урожая соответственно 1,2 и 0,9 ц га1 [136].
Разработка технологической схемы и конструкции биореактора для промышленной биоэнергетической установки
При разработке технологической схемы промышленной биоэнергетической установки учитывались следующие факторы, свойства исходного субстрата, количество и свойства основных получаемых продуктов.
1. Исходный куриный помет полужидкая субстанция с влажностью не более 85% АСВ. Оптимальная для сбраживания массовая доля сухого вещества куриного помета - 8%, что обусловливает необходимость его предварительного разбавления.
2. При разделении сброженного помета образуется большой объем жидкой фракции (фильтрата), в связи с чем предусмотрен рецикл жидкой фракции, т.е. разбавление ей исходного помета.
3. Суточный режим поступления куриного помета неравномерен по концентрации сухих веществ и по объемному расходу, в связи с чем в технологической схеме предусмотрено использование накопителя-усреднителя.
4. Средняя температура исходного куриного помета составляет 10С, а сброженного 55С, в связи с чем представляется целесообразной рекуперация остаточного тепла при помощи теплообменника-рекуператора.
5. При переработке куриного помета выделяется биогаз с объемной концен-трацией метана 55-70 % и теплотворной способностью 22-25 МДж, в связи с чем целесообразным представляется его сбор и использование для когенерации тепла и электроэнергии. Для накопления и хранения биогаза в технологической схеме используется газгольдер.
6. Оптимизация пространственного распределения групп микроорганизмов метаногенного сообщества путем разделения стадий процесса создает оптимальные условия для функционирования каждой группы микроорганизмов, осуществляющей соответствующую стадию процесса, снижает влияние колебаний концентрации поступающего субстрата на лабильную метаногенную стадию процесса, в связи с чем в схеме предложено использование однотипных аппаратов первой и второй ступени.
7. Применение иммобилизации микроорганизмов, особенно медленно растущей метаногенной составляющей, позволяет повысить концентрацию биомассы в биореакторе, повысить удельную производительность по биогазу и снизить опасность вымывания метаногенной составляющей консорциума.
8. Термофильный режим сбраживания куриного помета обеспечивает более высокий санитарно-гигиенической эффект его обработки.
9. Для получения товарной формы куриного помета с высокими потребительскими свойствам и высоким содержанием сухого вещества предусмотрено его разделение на фракции путем фильтрования на барабанном вакуум-фильтре и последующее высушивание с гранулированием.
10.Для повышения экологической безопасности установки предусмотрена мокрая очистка отходящих сушильных газов в скрубберах с рециклом улавливающей жидкости на сбраживание.
11. Использование фосфоритной муки в оптимальной концентрации позволяет скорректировать состав сбраживаемого помета и снизить ингибирующее воздействие ионов аммония.
Принципиальная технологическая схема промышленной установки представлена на рисунке 22. Принцип действия установки следующий.
Исходный помет из смесителя-накопителя помета 1 насосом подается через теплообменник-рекуператор 2 в смеситель для субстрата 3, где он разбавляется жидкой фракцией сброженного помета до влажности 0,92. В теплообменнике 2 происходит нагрев поступающего помета за счет тепла жидкой фракции сброженного помета, поступающей после этого в емкость 14 для хранения фильтрата.
Разбавленный помет поступает в биореактор первой ступени сбраживания 4, где протекают реакции гидролиза органического вещества и кислотообразова-ния с последующей трансформацией. Затем сбраживаемая масса поступает в реактор второй ступени сбраживания 5, где происходит генерация метана. В течение всего цикла сбраживания биогаз из реакторов обеих ступеней отбирается и хранится в газгольдере 7, откуда подается в когенератор тепла и электроэнергии 9.
Горячие топочные газы из когенератора 9 поступают в аэрофонтанную сушилку 8, где используются для сушки твердой фракции сброженного помета, затем проходят через скрубберы мокрой очистки 11, где очищаются от частиц твердой фазы и отдают тепло жидкой фракции.
Сброженный помет непрерывно передается на барабанный вакуум-фильтр 10 и разделяется на фракции. Твердая фракция подается в установку 8 для высушивания до влажности 15 %, обеспечивающей ее сохранность и постоянство состава, затем передается в накопитель 12.
Часть жидкой фракции подается в скрубберы мокрой очистки 11, где при контакте с топочными газами она улавливает частицы высушенной твердой фракции, нагревается за счет тепла газов и подается в смеситель 3, где смешивается с поступающим свежим пометом. Другая часть жидкой фракции подается в теплообменник-рекуператор 2, где она отдает свое тепло поступающему исходному помету и накапливается в емкости 14.
Поддержание температурного режима и перемешивания содержимого в биореакторах обеих ступеней осуществляется в выносных теплообменниках 6 при помощи горячей воды, подаваемой от когенерационной установки, после чего ферментационная среда непрерывно вводится в нижнюю часть диффузоров биореакторов через эжекторы.
При разработке и внедрении промышленных биотехнологий актуальной задачей является разработка конструкции энергоэффективного биореактора. Среди всего многообразия обеспечиваемых функций наиболее важными представляются две:
- обеспечение интенсивного перемешивания ферментационной среды и поддержание органических частиц помета во взвешенном состоянии;
- поддержание постоянной заданной температуры среды.
Для обеспечения этих функций находят применение различные способы перемешивания и теплообмена. В частности, известны конструкции с механическим перемешивающим устройством, с использованием энергии выделяющегося биогаза или с барботажем биогаза через ферментационную среду, с использованием автоколебательных режимов или механического движения биогаза [119], а также конструкции и процессы без перемешивания [332]. Недостатки перечисленных способов очевидны и заключаются либо в ненадежности устройств, либо в проведении процесса в области, далекой от оптимума по интенсивности перемешивания. Известны также различные способы подвода тепла и обеспечения температурного режима, общим недостатком которых является отсутствие учета гидравлических свойств среды и малая точность поддержания температуры, вызванная слабой турбулизацией среды в области теплообмена.
Для обеспечения этих функций и реализации предложенных подходов к оптимизации процесса метаногенного сбраживания куриного помета, включая поддержание частиц органического вещества во взвешенном состоянии и обеспечение заданного температурного режима с высокой точностью (± 1С), была предложена конструкция биореактора (Рисунок 23).
Оптимизация состава комбинированных мясных продуктов
Проектирование рецептур комбинированных мясопродуктов с использованием модифицированного вторичного сырья основывалось на функциональных и потребительских свойствах, биологической ценности и стоимостных показателях используемого сырья.
Варьируемые параметры при оптимизации - массовые доли компонентов сырья. Кроме этого, указывались ограничения на варьируемые доли компонентов сырья, вызванные соображениями качественной оценки и соответствия требованиям действующей нормативно-технической документации.
Оптимизация с учетом массовых долей и стоимости входящих компонентов сырья проводилась по следующему критерию оптимизации:
В этом случае задача оптимизации сводится к задаче дробного линейного программирования с граничными условиями.
В связи со сложностью решения задачи оптимизации состава комбинированного мясопродукта, связанной с расчетом большого количества вариантов, нами была разработана программа Optifood, позволяющая автоматизировать ввод данных об используемых сырьевых компонентах в табличный процессор Microsoft Office Excel с последующим поиском значений массовых долей компонентов сырья, обеспечивающих максимальное значение критерия оптимизации. Программа реализована на языке программирования Delphi.
Главное окно программы состоит из нескольких информационных панелей: «Типы сырья», «Сырье», «Сведения о выбранном сырье», «Итоговый продукт» (Рисунок 54).
В этом окне предусмотрена возможность внесения новых и редактирования существующих типов сырья (например, «Сырье животного происхождения», «Сырье растительного происхождения», «Добавки и улучшители» и т.д.), справочной информации о различных видах сырья (включая наименование, аминокислотный состав, цена и т.д.). При переходе в окно «Характеристики компонентов сырья одной из групп» программа выводит список компонентов сырья с указанием их характеристик (Рисунок 55).
При добавлении нового компонента сырья указывается его наименование, аминокислотный состав, цена и порядковый номер сырья в общем списке. Тип сырья сохраняется автоматически (Рисунок 56).
Сведения об аминокислотном составе белка эталонного сырья (Окно «Характеристики эталонного белка») вносятся путем выбора подпункта «Эталон» пункта меню «Настройки» (Рисунок 57).
После формирования базы данных о компонентах сырья программа позволяет произвести расчет аминокислотного состава и его характеристик для вновь конструируемого комбинированного мясопродукта. Для этого предназначена панель «Итоговый продукт», которая позволяет выбирать компоненты сырья из списка известных, вводить их в состав продукта и удалять оттуда, выбирать их массовую долю в продукте и сохранять полученные рецептуры.
После того, как состав итогового продукта окончательно сформирован, программа позволяет произвести оптимизацию состава сырья для достижения максимальной биологической ценности итогового продукта. Для этого необходимо в окне «Параметры обработки данных» выбрать критерий оптимизации из двух реализованных: «биологическая ценность белка» или «биологическая ценность / стоимость» а также внести ограничения на диапазон варьирования массовых долей компонентов сырья (рисунок 58).
В процессе оптимизации данные передаются в программу Microsoft Office Excel, формируется таблица данных о составе мясопродукта, производится расчет необходимых функций, формируется макрос на языке программирования Visual Basic for Application (VBA), запускающий надстройку Microsoft Office Excel «Поиск решения», которая осуществляет поиск экстремума критерия оптимизации методом обобщенного градиента.
После нахождения решения на экране автоматически разворачивается итоговая таблица с указанием найденных массовых долей компонентов и расчетной стоимости получаемого продукта (Рисунок 59).
Расчеты с помощью описанной программы позволили определить численные значения массовых долей субпродуктов в составе пищевого белкового ком позита, обеспечивающих максимальное значение показателя «БЦ / стоимость»: рубец - 6%, легкое - 2%, селезенка - 2%.