No 9 (9) (2017) Р.1 The scientific heritage
(Budapest, Hungary)
The journal is registered and published in Hungary. The journal publishes scientific studies, reports and reports about achievements in different scientific fields. Journal is published in English, Hungarian, Polish, Russian, Ukrainian, German and French. Articles are accepted each month. Frequency: 12 issues per year. Format - A4 ISSN 9215 — 0365
All articles are reviewed Free access to the electronic version of journal
Edition of journal does not carry responsibility for the materials published in a journal. Sending the article to the editorial the author confirms it’s uniqueness and takes full responsibility for possible consequences for breaking copyright laws
Chief editor: Biro Krisztian Managing editor: Khavash Bernat
Gridchina Olga - Ph.D., Head of the Department of Industrial Management and Logistics (Moscow, Russian Federation) Singula Aleksandra - Professor, Department of Organization and Management at the University of Zagreb (Zagreb, Croatia) Bogdanov Dmitrij - Ph.D., candidate of pedagogical sciences, managing the laboratory (Kiev, Ukraine) Chukurov Valeriy - Doctor of Biological Sciences, Head of the Department of Biochemistry of the Faculty of Physics, Mathematics and Natural Sciences (Minsk, Republic of Belarus) Torok Dezso - Doctor of Chemistry, professor, Head of the Department of Organic Chemistry (Budapest, Hungary) Filipiak Pawel - doctor of political sciences, pro-rector on a management by a property complex and to the public relations (Gdansk, Poland) Flater Karl - Doctor of legal sciences, managing the department of theory and history of the state and legal (Koln, Germany) Yakushev Vasiliy - Candidate of engineering sciences, associate professor of department of high- er mathematics (Moscow, Russian Federation) Bence Orban - Doctor of sociological sciences, professor of department of philosophy of religion and religious studies (Miskolc, Hungary) Feld Ella - Doctor of historical sciences, managing the department of historical informatics, scientific leader of Center of economic history historical faculty (Dresden, Germany) Owczarek Zbigniew - Doctor of philological sciences (Warsaw, Poland) Shashkov Oleg - Сandidate of economic sciences, associate professor of department (St. Peters- burg, Russian Federation)
«The scientific heritage» Editorial board address: Budapest, Kossuth Lajos utca 84,1204 E-mail: [email protected] Web: www.tsh-journal.com CONTENT
BIOLOGICAL SCIENCES Aytzhanova M.Ye., Kanaev A., Kanaev A.T., Umirbekova Zh.T., Dauletbaeva M.M. Kanaeva Z.K., Amanbaeva U.I., ASSESSMENT ASH DUMP THERMAL Tokpaev K.M. POWER PLANT-3 ALMATY STUDIES X-RAY DIFFRACTION ENVIRONMENTAL SOIL PROPERTIES OF GOLD-ARSENIC ORE OF ENVIRONMENT ...... 4 THE BOLSHEVIC DEPOSIT AFTER BIOLEACHING BY Acidithiobacillus ferrooxidans ...... 7
MEDICAL SCIENCES Al-Trawneh O.V., Bilovol O.M., Kuandykova A.K., Kuzmina A.R., Bobronnikova L.R. Shaykhattarova U.S., Alimova G.Z THE INFLUENCE OF METABOLIC EPIDEMIOLOGICAL ASSESSMENT OF DISORDERS ON THE PROCESS OF SPREAD OF VIRUSES OF CONGO – THE CARDIAC HEMODYNAMICS AND CRIMEAN HEMORRHAGIC FEVER IN REMODELING OF THE VASCULAR INFECTION CARRIERS IN THE WALL IN PATIENTS WITH TERRITORY OF THE TURKESTAN HYPERTENSION AND TYPE 2 REGION OF THE SOUTHERN DIABETES ...... 12 KAZAKHSTAN AREA ...... 20 Borisov Yu.Yu. Nikonova E.M., Shatokhina Y.P. SECRETORY FUNCTION OF THE ANALYSIS OF CRITICAL CONDITIONS STOMACH AND RHEOLOGICAL DUE TO SEVERE INFECTIOUS DISEASES PROPERTIES OF GASTRIC MUCUS IN IN CHILDREN ...... 23 PEPTIC ULCER DISEASE ...... 16
PHARMACEUTICAL SCIENCES Samborskyi O.S., Slobodyanyuk M.M., Unhurian L.M., Bielyaieva O.I., Yevtushenko O.M. Prylypko N.A., Vyshnytska I.V. THERE IS A QUESTION OF RISK AND INTRODUCTION OF STANDARDS OF MANAGEMENT OF VAGUENESS GOOD PHARMACY PRACTICE (GPP) IN PROCESSES IN THE FIELD OF THE WORLD ...... 35 PHARMACEUTICAL ...... 26
PHYSICS AND MATHEMATICS Bartashevska L.I., Zaicev A.S., Kadir M.F., Assembayeva A.R., Morozova T.V. Alpysbaeva B.E., Kalkozova Zh. HYDROCARBONIC FLAME, BURNING AT FORMATION OF ANODIC ALUMINUM LOW PRESSURE, WITHIN ELECTRIC OXIDE AND THEIR STRUCTURAL FIELD...... 40 FEATURES ...... 51 Buntova E.V. Nurbolat SH.T., Assembayeva A.R., A STUDY OF QUANTITATIVE Kadir М.F., Yskak M.T., Kalkozova ZH. INFORMATION, METHODS OF SYNTHESIS AND STUDY OF MATHEMATICAL STATISTICS IN PHOTODEGRADATION PROCESSES OF PRACTICE AGRONOMIST ...... 44 NANOSTRUCTURED MATERIALS BASED ON ELEMENTS OF AII BVI GROUP ...... 54
TECHNICAL SCIENCES Andreev U.P. Kagarmanov A.N., Shagrov A.A., ANDREEV'S DEMON: A FUNCTIONAL Deryabin P.P. ANALOGUE OF THE MAXWELL'S INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL DEMON ...... 58 PARAMETERS OF MIXING ON THE Deshko V., Goncharuk S., Bilous I., RHEOLOGICAL AND BASIC PROPERTIES OF FOAM CONCRETE ...... 90 Gurska Y. BUILDINGS ENERGY PERFORMANCE Dzyuba N., Valevskaya L. INTEGRATED RESEARCH ...... 63 COMPREHENSIVE ASSESSMENT OF OXYGEN COCKTAILS «SIP OF HEALTH» 96 Boyko G.A., Chursina L.A., Kutasov A.V DEVELOPMENT OF UKRAINIAN LIGHT Rybalova O.V., Bazhura V.P. INDUSTRY BY USING RAW HEMP ...... 68 THE DEFINITION OF ENVIRONMENTAL HAZARDS TYPICAL BAKERY ...... 105 Bratishko V.V., Kuzmenko V.F., Tkach V.V. MANAGED BIOTECHNICAL SYSTEMS IN Chuprynka V.I., Zelinsky G.Y., ANIMAL HUSBANDRY AND FODDER Chuprynka N.V. PRODUCTION ...... 71 METHOD FOR AUTOMATIC DESIGN OF RATIONAL LATTICE SCHEMES DENSE Golovenko Т., Bartkіv L., Tihocova A. SCIENTIFIC SUBSTANTIATION OF COMBINED IN A RECTANGULAR OUTPUT PARAMETERS FOR ASSESSING REGION OF PLANE GEOMETRIC OBJECT THE QUALITY OF OILSEED FLAX WITH TWO DIFFERENT STRAW ...... 79 CONFIGURATIONS OF OUTER CONTOURS ...... 110 Chursyna L.A., Gorach O.O., Bartkiv L.G.
ANALYSIS OF REGULATORY
DOCUMENTS FOR THE PURPOSE OF LINEN DEVELOPMENT OF NORMATIVE DOCUMENTS ON THE STEM WITH STRAW AND FLAX FIBERS OIL FLAX ...... 86
4 The scientific heritage No 9 (9),2017 BIOLOGICAL SCIENCES
Айтжанова М.Е. Магистрант институт проблем биологии и биотехнологи, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Алматы, Казахстан. Канаев А.Т. Доктор биологических наук, научно-исследовательский институт проблем биотехнологии, Жетысуский государственый университет им. И.Жансугурова, Талдыкорган, Казахстан. Даулетбаева М.М. Кандидат биологических наук, ассоциированный профессор, Евразийский технологический универ- ситет, Алматы, Казахстан
СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ЗОЛООТВАЛА АЛМАТИНСКОЙ ТЭЦ-3
ASSESSMENT ASH DUMP THERMAL POWER PLANT-3 ALMATY ENVIRONMENTAL SOIL ENVIRONMENT
Aytzhanova M.Ye. Master of Institute of Biology and Biotechnology, Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakh- stan. Kanaev A. Doctor of Biological Sciences, Research Institute of biotechnology issues, Zhetysu State University. I.Zhansugurov, Taldykorgan, Kazakhstan. Dauletbaeva M.M. Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Eurasian Technological University, Almaty, Ka- zakhstan.
АННОТАЦИЯ Одним из перспективных видов сырья, помимо глинистого, являются золы тепловых электростан- ций, которые имеются практически во всех регионах страны и являются экологическим бедствием. Золо- отвалы занимают большие земельные площади, пригодные для использования в сельском хозяйстве. Они часто располагаются вблизи жилых районов, что недопустимо санитарно-техническими нормами. В ка- честве примера рассмотрим проблему накопления золошлаковых отходов (ЗШО) ТЭС-3 города Алматы. Территория района исследования по характеру биоклиматических условий относится к подгорной полупустынной зоне с сероземными почвами. Состояние земельных ресурсов определяется климатиче- скими и географическими условиями региона, состоянием природной среды, характером размещения промышленного и сельскохозяйственного потенциала в области. ABSTRACT One of the most promising types of raw materials, in addition to the clay, are ash thermal power plants, which are available in almost all regions of the country and are an environmental disaster. Ash dumps occupy large areas of land suitable for agricultural use. They are often located near residential areas, which is unaccepta- ble sanitary and technical standards. As an example, consider the problem of the accumulation of ash and slag waste (ASW) TES-3 Almaty. The area of the study area by the nature of bioclimatic conditions refers to the foothill semidesert zone with gray soils. State land is determined by climatic and geographical conditions of the region, the state of the envi- ronment, the nature of the placement of industrial and agricultural potential in the region. Ключевые слова: золоотвал, металлы, почва, отходы, почва. Keywords: ash dump, metals, soil, waste, soil.
Почвенный покров представляет собой важ- нарушится [2]. Именно поэтому чрезвычайно важ- нейший компонент биосферы Земли. Именно поч- но изучение глобального биохимического значе- венная оболочка определяет многие процессы, ния почвенного покрова, его современного состо- происходящие в биосфере [1]. Важнейшее значе- яния и изменения под влиянием антропогенной ние почв состоит в аккумулировании органическо- деятельности. Одним из видов антропогенного го вещества, различных химических элементов, а воздействия является загрязнение тяжелыми ме- также энергии. Почвенный покров выполняет таллами. Почва выступает в качестве мощного функции биологического поглотителя, разрушите- аккумулятора тяжёлых металлов и исходного зве- ля и нейтрализатора различных загрязнений. Если на в миграции токсикантов по наземным трофиче- это звено биосферы будет разрушено, то сложив- ским цепям [3]. Она, в отличие от других природ- шееся функционирование биосферы необратимо ных сред, обладает трансформирующими свой- The scientific heritage No 9 (9),2017 5 ствами по отношению ко многим классам загряз- неоднородности покрова почвы и рельефа местно- нителей. В ней одновременно протекает ряд про- сти. При отборе проб почв учитывали, с тем, что- цессов, приводящих к перераспределению и изме- бы исключить искажение результатов анализов нению физико-химического состояния поллютан- под влиянием окружающей среды [5]. тов. Одним из источников загрязнения почвенно- В зависимости от мощности горизонта или растительного покрова являются золоотвалы. В слоя свыше 40 см отбирали раздельно двух проб с зонах воздействия золоотвалов формируются не- различной глубины, с массой не менее 1,0 кг. Про- благоприятные экологические ситуации из-за пы- бы, отобранные для химического анализа, упако- леобразования, а также вымывания компонентов вали в емкостях из химически нейтрального мате- золы, попадания их в почву [4]. риала. Цель работы - оценить техногенное воздей- Для определения химического состава и рН ствие золоотвала Алматинской ТЭЦ-3 на природ- почвы приготовили почвенную суспензию. Пробы ную среду и ущерб, наносимый им при химиче- почвы массой 30 г, взвешенные с погрешностью ском загрязнении почв. не более 0,1 г, помещали в емкости, установлен- Научная новизна работы состоит в том, что ные в конические колбы. К пробам приливали ци- проведена оценка загрязнения разных типов почв, линдром по 150 см3 дистиллированной воды. Поч- характерных для данного района исследования, ву с водой перемешивали в течение 3 мин на тяжелыми металлами. взбалтывателе, с помощью пропеллерной мешалки Материалы и методы исследования и оставли на 5 мин для отстаивания [6]. Исследования выполнены в районе золоотва- Результаты исследований ла Алматинской ТЭЦ-3, размещенного на расстоя- Территория района исследования по характе- нии 5 км к северу от площадки ТЭЦ-3 (рисунок 1). ру биоклиматических условий относится к под- Алматинская ТЭЦ-3 расположена в пригородной горной полупустынной зоне с сероземными поч- зоне к северо-востоку от г. Алматы. Основное топ- вами. Состояние земельных ресурсов определяется ливо для энергетических котлов - каменный уголь климатическими и географическими условиями Екибастузского месторождения. Санитарно- региона, состоянием природной среды, характером защитная зона золоотвала составляет 500 м, ТЭЦ-3 размещения промышленного и сельскохозяй- - 1000 м. ственного потенциала в области. Для проведения исследований отбор проб почв проводили с учетом вертикальной структуры,
Рисунок 1. Точка отбора проб почв в зоне золоотвала: 1- почва с западной части высушенного западного участка золоотвала, 2- почва между западным и среднем действующего золоотвала, 3 – почва с восточной части среднего действующего золоотвала, 4 –почва с восточного высушенного участка золоотвала.
6 The scientific heritage No 9 (9),2017 Основным критерием оценки почв химиче- грунтов песчаного состава, часто той или иной скими веществами является предельно допустимая примесью строительных отходов. Фактически концентрация (ПДК). Пробы почвы отбирались в можно говорить о формировании специфических зоне влияния источника загрязнения (рис. 1), а промышленных техногенных почв – «урболитов», также на расстоянии 30 - 100 м от золоотвала. существенно отличающихся по своим свойствам Наблюдается зарастание золоотвала естественным от природных типов почв. Учитывалась роза вет- путем, растительные группировки находятся в ров и рассеивание взвешенных веществ в данном начальной стадии формирования. районе. Как известно, в группе неорганических токси- В табл. 1 представлены результаты исследо- кантов особое место занимают тяжелые металлы, к ваний по содержанию тяжелых металлов в почвах. которым условно относят химические элементы с Исследования показали, что токсичный элемент атомной массой свыше 50, обладающие свойства- цинк во всех отобранных пробах почв содержат в ми металлов или металлоидов. Считаются, что пределах превышающей ПДК в 5,1 раз. Макси- среди химических элементов тяжелые металлы мальное количество цинка наблюдается в пробе 4, являются наиболее токсичными, так как, во пер- их количество достигает до 130,66 мг/кг почву. вых, обладают большим сродством к физиологи- Содержание концентрации меди в почве чески важным органическим соединениям и спо- колеблится от 3,82 до 6,09 мг/кг, что превышает собны инактивировать последние, а во-вторых – ПДК на 1,8 раз. В то же время, содержание способны к медленному накоплению в организме, количество элементов свинца и кадмия не вызывая не только явно выраженное специфиче- превышает ПДК. Согласно данным, золоотвал ское действие, но и хронические неспецифические Алматинской ТЭЦ-3 вносит максимальный вклад действия. в загрязнение почв по цинку, медь и железа, осо- Считаем необходимым охарактеризовать бенно в северо- восточном направлении, что соот- почву участка золоотвала ТЭЦ-3. Специфической ветствует розе ветров. При полевых исследованиях чертой данного участка является отсутствие при- в этом направлении отмечен сильный сдув золы с родных типов почв, преобладание техногенных золоотвала на близлежащую территорию.
Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в составе почвы в зоне золоотвала Тяжелые металлы (мг/кг) Объект исследования Zn Pb Cd Cu Fe Проба1 90,66 8,5 0,22 3,82 10,37 Проба 2 112,00 17,14 0,21 6,09 12,91 Проба 3 124,00 14,28 0,22 5,16 91,13 Проба 4 130,66 14,57 0,19 5,67 15,44
Согласно шкалы И.А. Авессаломова /5/, к носится цинк, свинец, железа и медь, к элементам элементам сильного накопления (10>КБП≥1) от- слабого накопления (1>КБП≥0,1) – кадмий.
118 Содержаниеметаллов, мг/кг 14,42 11,62 5,41 0,21
Zn Pb Cd Cu Fe
Элементы 1 класса опасности Элементы 2 класса опасности
Рисунок 2. Усредненный покозатель элементов в составе почвы в зоне золоотвала Алматинской ТЭЦ -3 The scientific heritage No 9 (9),2017 7 Список литеатуры гического, гельминтологического анализа: ГОСТ 1. Добровольский Г. В. География почв: уче- 17.4.4.02 – 84. – М. : ИПК Издательство стандар- бник / Г. В. Добровольский, И. С. Урусевская. – М. тов, 1985. – 45 с. : Изд-во Моск. ун-та, 1984. – 416 с. 5. Авессаломов И.А. Геохимические показа- 2. Измерение массовой доли элементов (As, тели при изучении ландшафтов: Учебно- Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, V, Zn) в пробах по- методическое пособие/ И.А. Авессаломов. – М.: чв, грунтов и донных отложений: Методика М 03- Изд-во Московского университета, 1987. – 108 с. 07-2009 ПНД Ф 16.1:2:2.2.63-09. 6. Черенцова А. А. К вопросу об оценке воз- 3. Методические указания «Методика выпо- действия золоотвала Хабаровской ТЭЦ-3 на поч- лнения измерений массовой доли кислотораст- венный покров // Экономика и экологический ме- воримых форм металлов (меди, свинца, цинка, неджмент (электронный научный журнал). – никеля, кадмия) в пробах почвы атомно- Выпуск №2 (сентябрь) – 2011. – 6 с. – Режим дос- абсорбционным способом» : РД 52.18.191-89. тупа : economics.open-mechanics.com 4. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химическо- го, бактериоло-
Канаев А.Т. Жетысуский государственый университет им.И.Жансугурова, Талдыкорган, Алматинская область, Казахстан Умирбекова Ж.Т. Жетысуский государственый университет им.И.Жансугурова, Талдыкорган, Алматинская область, Казахстан Канаева З.К. НИИ проблем биологии и биотехнологии при КазНУ им.аль-Фараби Аманбаева У.И. Жетысуский государственый университет им.И.Жансугурова, Талдыкорган, Алматинская область, Казахстан Токпаев К.М. Жетысуский государственый университет им.И.Жансугурова, Талдыкорган, Алматинская область, Казахстан
ИЗУЧЕНИЕ РЕНТГЕНОФАЗОВОГО СВОЙСТВА ЗОЛОТО-МЫШЬЯКОВИСТОЙ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ БОЛЬШЕВИК ПОСЛЕ БИОВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ Acidithiobacillus ferrooxi- dans
STUDIES X-RAY DIFFRACTION PROPERTIES OF GOLD-ARSENIC ORE OF THE BOLSHEVIC DEPOSIT AFTER BIOLEACHING BY Acidithiobacillus ferrooxidans
Kanaev A.T. Zhetysu state university named after Ilyas Zhansugurov (Taldykorgan, st. Zhansugurova, Almaty region, Kazakstan) Umirbekova Zh.T. Zhetysu state university named after Ilyas Zhansugurov (Taldykorgan, st. Zhansugurova, Almaty region, Kazakstan) Kanaeva Z.K. Research Institute problem of biology and biotechnology of al-Farabi Kazakh National University Amanbaeva U.I. Zhetysu state university named after Ilyas Zhansugurov (Taldykorgan, st. Zhansugurova, Almaty region, Kazakstan) Tokpaev K.M. Zhetysu state university named after Ilyas Zhansugurov (Taldykorgan, st. Zhansugurova, Almaty region, Kazakstan)
АННОТАЦИЯ Работа посвящена изучению поведения состава руды в процессе агитационного выщелачивания зо- лота. В работе впервые предлагается использовать значения рентгенофазового анализа в качестве крите- рия оценки полноты извлечения золота из собственных минералов. Руды территории Большевик содер- жат тонкодисперсное золото, распределенное, в основном, в тонкозернистых и глинисто-шламистых фракциях руды и ассоциированное с сульфидами металлов, породной частью руды – кварцем и минера- лом золота – алюминидом, трудноизвлекаемое широко распространенным цианидным способом, кото- рый, к тому же, характеризуется как экологически опасный метод. В связи с этим разработка экономиче- ски эффективной и экологически чистой комбинированной бесцианидной технологии переработки гли- нистых руд кор выветривания с тонкодисперсным золотом, к числу которых относятся руды территории 8 The scientific heritage No 9 (9),2017 Большевик, является актуальной научно-технологической задачей. Одним из современных методов определения фазового состава кристаллических тел является метод рентгенофазового анализа (РФА). В основу РФА положено явление дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Для вы- полнения качественного и количественного фазового анализа используется современная рентгеновская аппаратура – рентгеновские дифрактометры, что позволяет проводить анализ быстро и с большой точно- стью. ABSTRACT Work is devoted to studying the behavior of the composition of the ore in the agitation leaching of gold. For the first time we are encouraged to use the values of X-ray diffraction as a criterion for assessing the complete- ness of extraction of gold from its own minerals. Ore territory of Bolshevik contain finely dispersed gold, dis- tributed mainly in the fine-grained and clayey-slimy fractions ore and associated with metal sulfides, rock part of the ore - quartz and mineral gold - aluminide, hard-widespread cyanide in a manner that, in addition, character- ized as environmentally dangerous method. In this regard, the development of cost-effective and environmental- ly friendly processing technology combined bestsianidnoy clay ore weathering crust with finely divided gold, which include ore Bolshevik territory, it is an actual scientific and technological challenge. One of the modern methods for the determination of the phase composition of crystalline solids is the method of X-ray diffraction (XRD). The basis of the phenomenon of XRD X-ray diffraction of the crystal lattice. To perform qualitative and quantitative phase analysis using modern X-ray equipment - X-ray diffractometer that allows the analysis quick- ly and with great accuracy. The purpose of this work - a complete mineralogical and geochemical study of the gold-ore myyhkovistoy Bolshevik deposit after bacterial-chemical leaching process using X-ray diffraction. The scientific novelty of the work lies in the fact that with the use of bacterial-chemical leaching of samples for the first time semi-quantitative X-ray diffraction analysis revealed the minerals found in gold ore deposits of the weathering crust samples Bolshevik such as galluzit-10Å Al2Si2O5 (OH)4 • 2H2O and illite K0.75 (H3O) 0.25) Al2 (Si3Al) O10 ((H2O) 0.75 (OH) 0.25) 2. Ключевые слова: биовыщелачивание, руда, Большевик, переработка, золото, укрупненно лабора- торные, извлечение, месторождения. Keywords: bioleaching, ore, Bolshevik, processing, gold, close-up, laboratory, extraction, field.
Цель данной работы - комплексное минерало- В качестве объекта исследования использова- го-геохимическое изучение золото-мышьковистой ли руду золото-мышьяковистого месторождения руды месторождения Большевик после бактери- Большевик которые представлены сравнительно ально-химического способа выщелачивания с по- крупными зернами или их сростками. При подго- мощью рентгенофазового анализа. товке к исследованию измельчали до состояния Научная новизна работы состоит в том, что с тонкого порошка с размерами обломков не более применением бактериально-химического метода 20-40 мкм для того, чтобы получить как можно выщелачивания образцов впервые полуколиче- большее количество минеральных индивидов, ко- ственным рентгенофазовым анализом обнаружены торые будут взаимодействовать с рентгеновскими минералы, встречающиеся в образцах золотосо- лучами во время эксперимента [1]. держащих руд коры выветривания месторождения Рентгенодифрактометрических анализов про- Большевик, такие как галлузит-10Å веден на автоматизированном дифрактометре Al2Si2O5(OH)4·2H2O и иллит ДРОН-3 с CuК – излучением, β-фильтр (рис.1). K0.75(H3O)0.25)Al2(Si3Al)O10 ((H2O)0.75(OH)0.25)2. Условия съемки дифрактограмм: U=35 кВ; I=20 Материалы и методы исследований мА; шкала: 2000 имп.; постоянная времени 2 с; съемка θ-2θ; детектор 2 град/мин [2].
. Рисунок 1. Рентгеновский дифрактометр ДРОН-3
The scientific heritage No 9 (9),2017 9 Рентгенофазовый анализ на полуколичествен- ных рентгеновских лучей сквозь минеральный ной основе выполнен по дифрактограммам по- индивид (рис.2) имеет место явление дифракции рошковых проб с применением метода равных электромагнитных волн: рентгеновские лучи, от- навесок и искусственных смесей. Определялись раженные соседними параллельными сетками кри- количественные соотношения кристаллических сталлической решетки вещества, интерферируют. фаз. Интерпретация дифрактограмм проводилась с Интерферирующие лучи могут усиливать или га- использованием данных картотеки ICDD: база по- сить друг друга. В данном случае под дифракцией рошковых дифрактометрических данных PDF2 понимается явление сильного рассеяния волн на (Powder Diffraction File) и дифрактограмм чистых периодической решетке рассеивателя при опреде- от примесей минералов. Для основных фаз прово- ленных углах падения и длинах волн. дился расчет содержания. Возможные примеси, 2d sin = n идентификация которых не может быть однознач- где d – расстояние между соседними кристал- ной из-за малых содержаний и присутствия только лографическими плоскостями, м; - угол, под ко- 1-2 дифракционных рефлексов или плохой окри- торым наблюдается дифракция, град.; n - порядок сталлизованности [3]. дифракции; λ – длина волны монохроматических Применяют характеристическое излучение, рентгеновских лучей, падающих на кристалл, м длина волны которого соизмерима с расстояниями [4]. между плоскими сетками кристаллической решет- ки минералов. При прохождении пучка параллель-
Рисунок 2. Дифракция рентгеновских лучей на атомных плоскостях кристаллического вещества
При рассеянии рентгеновского излучения, ис- Результаты исследований пользуемого в рентгенофазовом анализе, в кото- В качестве объекта исследования выбрана зо- ром в качестве рассеивателя выступает кристалли- лото-мышьяковистая руда коры выветривания ческая решетка фазы. При этом интенсивные пики территории Большевик (Восточно-Казахстанская рассеяния наблюдается тогда, как выполняется область) (рис.3). условия Вульфа – Брэгга [5]. 10 The scientific heritage No 9 (9),2017
Рисунок 3. Выветренные руды золото-мышьяковистого месторождения «Большевик»
С целью извлечения золота из золото- выщелачивания проводился агитационным мето- мышьяковистой руды к бактериально- дом в лабораторных условиях с культурой бакте- химическому выщелачиванию подвергали вывет- рий A.ferrooxidans, крупность руды составлял ренную руду месторождения Большевик. Процесс 0,074 мм – 0,1 мм.
Схема 1. Принципиальная схема последовательности проведения опытов
После завершения процесса выщелачивания Было установлено, что исследуемая руда раствор отфильтровали, твердый кек в дальней- представлена, в основном, кварцем, и в небольших шем с целью изучения структурного состава, под- количествах – сфалеритом и слюдистыми минера- вергался к рентгенодифрактометрическому анали- лами. Термическим анализом пробы верхних гори- зу (схема 1). зонтов руд обнаружены рудные минералы – пирит. По своей характеристике площадь месторож- Полуколичественным спектральным анализом дения Большевик сложена терригенно- пробы верхних горизонтов исследуемых руд опре- осадочными породами каменноугольной системы, делено содержание небольших количеств следую- корами выветривания развитыми над ними и ча- щих элементов: золота, серебра, мышьяка, магния, стично третичными и четвертичными отложения- натрия, титана; больших количеств железа, крем- ми. В лежачем боку Кызыловской зоны преиму- ния и алюминия, что является косвенным свиде- щественно развиты песчано-сланцевые отложения, тельством присутствия в рудах глинистых компо- а в висячем боку - полимиктовые разнозернистые нентов, при этом низкое содержание золота, види- песчаники верхней подтолщи алевролито- мо, связано с неравномерным его распределением. b песчаниковой толщи (C,S2-C2 ). В разрезе самой По результатам полуколичественного рентге- Кызыловской зоны смятия преобладают песчано- нофазового анализа подтвердилось наличие боль- сланцевые отложения бакырчикской свиты (Сз) ших количеств железа, кремния и алюминия и об- (рис.3). наружено, что основную фазу исследуемой руды После завершении процесса выщелачивания составляют кварц, мусковит, иллит (табл.1). бактериального раствора отфильтровали, получен- В дифрактометре фиксируется кривая зависи- ного твердого материала после выщелачивания мости интенсивности дифракционной картины от подвергали к рентгенодифрактометрическому ис- угла отражения 2θ. Начальную информацию о со- следованию. стоянии вещества получили из внешнего вида рентгеновских спектров. N 40 The scientific heritage No 9 (9),2017 11 17000 Таблица Б.1 16000 Фазовый состав руды месторождений Большевик после биовыщелачивания A.ferrooxidans
Compound Name d=3.3425 Formula S-Q 15000 Quartz, syn SiO2 70,0 14000 Hydronium Jarosite (K0.84(H3O)0.16)Fe2.73(SO4)2((OH)5.19(H2O)0.81) 10,9
13000 Pyrite, cuprian, syn (Cu 0.4 Fe 0.6)S2 4,2 Iron Titanium Oxide FeTiO3 3,2 12000 Pyrite, arsenian Fe(S0.99 As 0.01 )2 3,1
11000 Halloysite-10 anstrom (OH)8Al2Si2O3 2,3 Muscovite-1M, syn KAl2Si3AlO10(OH)2 2,2 10000 Chloritoid-M FeAl2SiO5(OH)2 2,1
9000 Illite K(AlFe)2AlSi3O10(OH)2N·H 240O 2,1
17000
8000 16000
d=3.3425 15000
Lin (Counts) Lin
7000 14000
13000 6000 12000
11000 5000 10000
4000 9000 8000 d=4.2528
Lin (Counts) Lin 3000 7000
6000
2000 5000 d=1.8174
d=2.4564
d=1.5417
d=2.1273
d=10.0886
d=3.0832 4000 d=2.2810
d=1.3747
d=2.7770
d=4.2528
d=1.9800
d=5.0972 d=1.3821
d=1.6717
d=2.2369
d=2.5591
d=4.4646
d=5.9473
d=1.8299
d=2.7132
d=3.6565
d=1.4527
d=2.8737
d=2.9984
d=2.0149 1000 d=1.5006
d=1.4187
d=1.7214 3000 d=3.9587
d=1.5777
2000 d=1.8174
d=2.4564
d=1.5417
d=2.1273
d=10.0886
d=3.0832
d=2.2810
d=1.3747
d=2.7770
d=1.9800
d=5.0972 d=1.3821
d=1.6717 0 d=2.2369
d=2.5591
d=4.4646
d=5.9473
d=1.8299
d=2.7132
d=3.6565
d=1.4527
d=2.8737
d=2.9984
d=2.0149 1000 d=1.5006
d=1.4187
d=1.7214
d=3.9587
d=1.5777
7 0 10 20 30 40 50 60
7 10 20 30 40 50 60 2-Theta 2-Theta- Scale - Scale N 40 Muscovite-1M, syn - KAl2Si3AlO10(OH)2 - S-Q 2.2 % - 00-007-0025 (I) N 40 Operations: Strip kAlpha2 0.500 | Fourier 20.000 x 1 | Import Chloritoid-M - FeAl2SiO5(OH)2Muscovite-1M, - S-Q syn 2.1 %- KAl2Si3AlO10(OH)2- 00-014-0062 (I) - S-Q 2.2 % - 00-007-0025 (I) Quartz, syn - SiO2 - S-Q 70.0 % - 00-046-1045 (*) Illite - K(AlFe)2AlSi3O10(OH)2·H2O - S-Q 2.1 % - 00-015-0603 (D) Operations:Hydronium Strip kAlpha2Jarosite - (K0.84(H3O)0.16)Fe2.73(SO4)2((OH)5.19(H2O)0.81)0.500 | Fourier 20.000 x 1 | Import - S-Q 10.9 % - 01-075-9739 ( Chloritoid-M - FeAl2SiO5(OH)2 - S-Q 2.1 % - 00-014-0062 (I) Pyrite, cuprian, syn - (Cu0.4Fe0.6)S2 - S-Q 4.2 % - 01-082-0234 (N) Quartz, synIron -Titanium SiO2 - Oxide S-Q -70.0 FeTiO3 % - S-Q00-046-1045 3.2 % - 01-075-1206 (*) (A) Illite - K(AlFe)2AlSi3O10(OH)2·H2O - S-Q 2.1 % - 00-015-0603 (D) Pyrite, arsenian - Fe(S0.99As0.01)2 - S-Q 3.1 % - 01-075-6906 (N) HydroniumHalloysite-10 Jarosite anstrom- (K0.84(H3O)0.16)Fe2.73(SO4)2((OH)5.19(H2O)0.81) - (OH)8Al2Si2O3 - S-Q 2.3 % - 01-074-1022 (D) - S-Q 10.9 % - 01-075-9739 ( Pyrite, cuprian, syn - (Cu0.4Fe0.6)S2 - S-Q 4.2 % - 01-082-0234 (N) Iron Titanium Oxide - FeTiO3 - S-Q 3.2 % - 01-075-1206 (A) Pyrite, arsenian - Fe(S0.99As0.01)2 - S-Q 3.1 % - 01-075-6906 (N) Halloysite-10 anstrom - (OH)8Al2Si2O3 - S-Q 2.3 % - 01-074-1022 (D) Рисунок 4 – Рентгенограмма руды месторождения Большевик после биовыщелачивания культурой бактерий A.ferrooxidans
Хорошо окристаллизованный и однородный по параметрам решетки материал дает узкие и вы- Список литературы сокие дифракционные пики, плохо окристаллизо- 1. Пущаровский Д.Ю. Рентгенография мине- ванный неоднородный материал - широкие и низ- ралов: Учеб. для геол. спец. ВУЗов. − М.: ЗАО кие (рис. 4). "Геоинформмарк", 2000. − 296с По результатам химического анализа проб ис- 2. Галимов Э.Р., Кормушин К.В., Халитов следуемой руды выявлены высокое содержание З.Я. Рентгеноструктурный анализ поликристаллов. кварца; наличие больших количеств глинозема, Учебное пособие. – Казань, изд-во КГТУ, 2006. – оксидов калия и магния, что также указывает на 86 с. присутствие слюдистых минералов или глинистых 3. Шехтман В.Ш., Диланян Р. А. Введение в компонентов. рентгеновскую кристаллографию. − ИФТТ РАН, Содержание золота достаточно высокое в Черноголовка – Ред.изд. Отдел ИПХВ РАН, 2002. окисленных рудах, а его невысокие содержания в – 144 с. сульфидных рудах, не соответствующие результа- 4. Основные санитарные правила обеспече- там ранее проведенных анализов, свидетельствуют ния радиационной безопасности (ОСПОРБ-99) СП о неравномерном характере его распределения в 2.6.1.799-99. – М.: Минздрав России. 1999. – 90 с. рудах. При изучении физико-механических 5. Физика твердого тела: Лабораторный свойств исследуемой руды обнаружены свойства, практикум. В 2 т./ Под ред. проф. А.Ф. Хохлова. свидетельствующие об ее упорности. Это высокое Том 1. Методы получения твердых тел и исследо- содержание фракции «-0,044 мм», следовательно, вания их структуры. М.: Высш. шк., 2001. - 364 с. шламистых частиц, низкий коэффициент фильтра- ции.
12 The scientific heritage No 9 (9),2017 MEDICAL SCIENCES
THE INFLUENCE OF METABOLIC DISORDERS ON THE PROCESS OF CARDIAC HEMODYNAMICS AND REMODELING OF THE VASCULAR WALL IN PATIENTS WITH HYPERTENSION AND TYPE 2 DIABETES
Al-Trawneh O.V. Postgraduate student of Clinical Pharmacology Department of Kharkiv National Medical University Bilovol O.M. Academician of the National Academy of Medical Sciences (NAMS) of Ukraine, MD, Professor of Clinical Pharmacology Department of Kharkiv National Medical University Bobronnikova L.R. The Head of Clinical Pharmacology Department of Kharkiv National Medical University, MD, Professor
ABSTRACT Aim - The article deals with the study of the influence of metabolic disorders on the progression of struc- tural and functional changes in the myocardium and blood vessels in patients with hypertension and type 2 dia- betes mellitus. Keywords: arterial hypertension, type 2 diabetes mellitus, insulin resistance, vascular remodeling, cardiac hemodynamics.
INTRODUCTION MATERIALS AND METHODS Despite the appreciable achievement in the arte- Eighty–five patients with hypertension stage II, rial hypertension (AH) prevention and treatment, the 2nd degree (45 men and 40 women). The patients have disease remains to be one of the most urgent problems been distributed into following groups: 1st group of cardiology [1]. The most commonly AH occurs in (n=26) included patients with arterial hypertension, comorbidity with pre-diabetes and type 2 diabetes without carbohydrate metabolism disorders; 2nd group mellitus (DM) that is significantly increasing the risk (n=30) – patients with arterial hypertension and pre- of cardiovascular complications. diabetes; 3rd group (n=29) – patients with concomitant Chronic hyperglycemia in AH patients with glu- course of AH and type 2 DM. The control group cose metabolism disorders and type 2 DM significant- (n=20) has been comparable by age and sex to each of ly contributes to the formation and progression of car- groups of surveyed patients. All surveyed patients diovascular disease [2]. Carbohydrate metabolism signed an informed consent agreement to participate in disorders significantly increase risk of acute cardio- the research. vascular events, such as myocardial infarction [3]. A The exclusion criteria have been such severe so- meta-analysis of large prospective studies that totally matic diseases as kidney, liver, heart, and respiratory included 450.000 patients has demonstrated that the failure, anamnestic evidences of stroke, myocardial risk of coronary death in patients with diabetes occurs infarction, oncological diseases, decompensated type 2 2–3 times more often [4]. This is due to the fact that, DM course according to WHO criteria, female pa- on the one hand, chronic hyperglycemia directly pro- tients previously diagnosed with type 2 DM macro- motes myocardial lesions, on the other, it increases the vascular complications , thyroid function disorders, negative effect of other risk factors for cardiovascular primary familial hypercholesterolemia, secondary pathology progressing [5]. It has been noted that the hypertensions, and pregnancy. degree of impairment of myocardial diastolic proper- Arterial hypertension diagnostics was performed ties directly depends on the level of glycated hemo- according to the recommendations of the European globin, that represens the degree of myocardium pro- Society of Hypertension and the European Society of teins glycation [6] and deposition of collagen in the Cardiology (ESH/ESC, 2013), as well as Ukrainian myocardium with its fibrosis [7]. Furthermore, it is Association of Cardiology on prevention and treat- known that patients with carbohydrate metabolism ment of hypertension (2013). Anthropometric meas- disorders have higher left ventricular mass even in the urements included the calculation of body mass index absence of AH and heart diseases [8]. (BMI) and the degree of obesity according to the IDF Thus, the study of the influence of metabolic dis- criteria (2015). Type 2 DM was diagnosed according orders in the development of cardiovascular remodel- to the general recommendations of the European As- ing in patients with hypertension and diabetes is a sociation for the Study of Diabetes (EASD, 2013). relevant Glycated hemoglobin levels (HbA1c) in whole Aim — to study the effect of metabolic disorders blood was performed using the test-system of compa- in the progression of structural and functional changes ny "Reagent" (Ukraine). Insulin resistance index in the myocardium and blood vessels in patients with (HOMA-IR) was calculated by the formula: HOMA- AH and type 2 DM. IR = insulin (fasting insulin, mcU/ml) × fasting glu- cose (mmol/l) / 22.5. At HOMA-IR>2.77 patients were considered as having insulin resistance. C- The scientific heritage No 9 (9),2017 13 reactive protein (CRP) levels were identified by en- evaluation of mean, its standard error or standard de- zyme-linked immunosorbent assay (ELISA) using viation; Student t-test for independent samples by «DRG» reagent kit (USA). groups, Pearson correlation) using Statsoft Statisti- The concentrations of fasting blood glucose ca 8.0 software package. The threshold of p-value of (FBG) and insulin in blood serum were identified us- 0.05 has been chosen; in case of multiple comparison ing ELISA with "DRG" kit (USA). In order to deter- a Bonferroni correction was made. mine glucose tolerance we have performed an oral RESULTS AND DISCUSSION. The results of glucose tolerance test. trophological status analysis discovered characteristic Structural-functional cardiac parameters were de- features in the surveyed groups. Patients with a BMI termined by echocardiography using the diagnostic in the range of 18.5–24.9 kg/m 2 (n=5) were identified system «Philips IU» (USA) in B and M modes by in the group with AH isolated course. However third- standarg technique according to the general recom- degree obesity (BMI>40.0 kg/m 2 ) was observed mendations of the American Society of Echocardiog- in one patient with AH, in three patients with AH and raphy (2015) with the determination of the interven- pre-diabetes, and in 5 patients with concomitant AH tricular septal wall thickness (IVST), left ventricular and type 2 DM. The predominant majority of patients posterior wall (LVPWd) end-diastolic dimension, end- with isolated and concomitant course of the disease in systolic dimension (ESD), end-diastolic dimension the 2 nd and 3 rd groups (64.2%, 54.3%, and 51.3% (EDD), left ventricle ejection fraction (LVEF); end- respectively) had a BMI in the range of 30– systolic volume (ESV), end-diastolic volume (EDV); 34.9 kg/m2. At the same time, in patients with type 2 analysis of the left ventricular diastolic function DM and BMI within 30.0–34.9 kg/m 2 men were pre- (DFLV) has been conducted during the registration of dominate (67.3%), and with BMI within 35.0– transtricuspid diastolic flow in the pulsed-wave Dop- 39.9 kg/m 2 and more – women (74.5%). pler mode; LV myocardial mass (LVMM) was calcu- FBG levels were significantly higher in patients lated using the formula of Devereux R. B. (1986), with concomitant course of AH and type 2 DM com- index of LVMM (LVMMI) was determined as the pared with patients in 1 st group, 2 nd group, and the ratio of LVMM to body surface area by Brown D. W. control group (p<0.05). (2000). In patients of the examined groups we have de- To assess the structural-functional state of the termined the maximal values of HOMA-IR, insulin vessels we performed ultrasound scanning of common and C-peptide in patients of the 3 rd group comparing carotid arteries with measurement of the intima-media to respective indices of the 1 st and 2 nd groups (table complex thickness of the common carotid artery (IMT 1), that indicates the progression of insulin resistance CCA) using an ultrasound diagnostic system "Phillips (IR) under hyperinsulinemia associated with the pres- IU" with linear sensor at the frequency of at least 7 ence of type 2 diabetes. HOMA-IR exceeded control MHz in B-mode. indices by 2.1 times in the group of patients with AH, As soon as the distribution of values has been re- 2.4 times in patients with AH and pre-diabetes, and by viled to be normal, statistical processing of obtained 2.7 times significantly higher in patients with concom- results was performed by parametric methods (with itant AH and type 2 DM. Table 1 Carbohydrate metabolism and IR indices in surveyed groups of patients (M±SD) АH+pre- diabe- Control group АH AH+ type 2 DM tes Indices n=20 n=26 n=29 p n =30 1 2 3 4 р1-2 =0.00001 HOMA-IR 1.64±0.54 4.42±2.72 3.44±2.72 5.44±3.12 р1-3 =0.00001 р2-3 =0.15 р1-2 =0.0004 Insulin mcU/ml 5.45±2.1 10.8±5.4 11.6±5.2 13.6±7.3 р1-3 =0.0002 р2-3 =0.047 р1-2 =0.0003 CRP, ng/ml 0.46±0.23 0.95±0.51 1.02±0.42 1.22±0.72 р1-3 =0.0001 р2-3 =0.064 р1-2 =0.00002 Glucose, mmole/l 4.23±0.14 6.56±1.14 7.62± 3.84 8.24±1.26 р1-3 =0.00003 р2-3 =0.16 р1-2 =0.0006 HbA1с (%) 4.62±0.04 6.53±0.03 7.2±0.3 9.3±0.4 р1-3 =0.0004 р2-3 =0.031 р =0.0004 GTT 1-2 5.14±0.02 6.18±0.04 11.36±0.42 14.3±2.1 р =0.0003 mmole/L 1-3 р2-3 =0.052 14 The scientific heritage No 9 (9),2017 In the 2nd and 3rd groups of patients we revealed These results are concordant with the Insulin Re- a positive correlation between the insulin levels in the sistance Atherosclerosis Study (IRAS) which revealed peripheral blood and LVH (r=0.44; p<0.01 and a clear direct dependence between the degree of insu- r=0.42; p<0.01 respectively) and IMT CCA (r=0.36; lin resistance and the carotid artery wall thickness p<0.05 and r=0.38; p<0.05 respectively). These data both in people without diabetes, and in patients with suggest that hyperinsulinemia is an important compo- type 2 DM. Each unit of insulin resistance IMT in- nent for the development and progression of AH and creased by 30 mcm [9]. Similar results were obtained contributes to the development of myocardial hyper- during analyzing the results of 11 studies, which in- trophy and smooth muscle elements of peripheral ves- volved 1578 patients with type 2 diabetes, including sels. 132 patients with pre-diabetes, who developed IMT Examination of IMT CCA showed mean values CCA index during the treatment [10]. It was found in patients with AH (0.85± 0.05 mm, p<0.05) in com- that patients with type 2 diabetes without treatment parison with the 2nd, 3rd and control group, and in having average content of HbA1c=7.86% had IMT patients with AH and pre-diabetes this index was CCA increasing by 0.034 mm per year [11]. This re- 0.9±0.05 mm (p<0.05). In patients with AH and type 2 vealed significant dependence between HbA1c level diabetes IMT CCA was 0.95±0.07 mm (p<0.05). IMT and the rate of IMT CCA increase [12]. CCA indices in 2nd and 3rd groups presented reverse Left ventricular hypertrophy (LVH) was diag- correlation with HOMA-IR (r=0.36, p <0.001). nosed in 92.3% of patients from 3rd group, 75.8% of We observed an increase of IMT CCA ≥0.9 mm patients from 2nd group, and 55.4% of patients from in patients with AH in 46.8% of cases, 52.7% in pa- 1st group compared to the controls (p<0.05). Patients tients with AH and pre-diabetes, and 59.2% in patients with AH and type 2 diabetes are characterized by an with concomitant course of disease, due to the severity increase of average LVMM (p<0.05) and LVMMI of atherosclerotic processes that are affected by insulin values (p<0.05) compared with patients in 1st group, resistance index (glucose and hyperinsulinemia), 2nd group 2, and the controls. Indices of Doppler which indicates the influence of carbohydrate metabo- echography intracardiac hemodynamics in patients lism disorders on the progression of vascular remodel- with AH were characterized by a decrease in the early ing. and late diastolic filling rate of LV (table 2). However, Indices of IMT CCA were associated with age under the concomitant course of the disease in the 2nd (p=0.032), BMI (p=0.044), waist measurements and 3rd groups, these indexes were significantly re- (p=0.046), and HOMA-IR (p=0.044). Patients from duced comparing to the 1st group of patients and con- 2nd group in 12.3% of cases, patients from 3rd group trols (p<0.05). Similar patterns were observed in the in 38.7% were marked as having atherosclerotic ratio of the early and late diastolic filling velocities plaques with a degree of stenosis <10%, which re- (E/AL) LV. quires further monitoring, because it is a trigger factor for the development of cardiovascular complications. Table 2 Hemodynamic parameters in surveyed groups of patients Control АH АH+ pre-diabetes AH+DM type 2 Indexes n=20 n=26 n =30 n=29 SBP, mm Hg.. 125.5±4.2 156.5±3.4* 175.8±4.6*/** 185.4±4.8*** DBP, mm Hg 82.7±5.5 91.3±5.2* 98.3±8.1*/** 106.1±9.1*** LASF, sm 2.74±0.08 2.84±0.06 3.23±0.03*/** 3.64±0.07*** EDV, sm3 129.23±1.12 133.26±1.14 141.8±1.14 */** 146.30±1.14 ** ESV, sm3 47.2±0.2 48.3±0.3 62.4±0.6*/** 76.4±0.4*** EDD, sm3 4.64±0.04 5.14±0.04* 5.33±0.04*/** 5.54±0.06** ESD LV, sm 4.14±0.02 4.16±0.06 3.57±0.03* 3.94±0.02** Stroke volume 75.52±1.26 83.93±1.36 92.14±0.74*/** 98.24±0.74** (SV), sm3 Ejection fraction 65.44±0.82 66.84±0.72 52.94±0.42* 54.82±0.42** (EF), % Myocardium Mass Index LV, 81.64±0.02 98.66±0.03 116.44±1.42*/** 146.42±1.34**/*** g/m2 * - p<0.05 - significant differences comparatively to the control group; ** - p<0.05 - significant differences comparatively to the AH patients *** - p<0.05 - significant differences comparatively to the patients with AH and pre-diabetes
Also, the maximum ESD LV and EDD LV val- observed as to ESV LV and EDV LV (p<0.05). ues were registered in patients of 3 rd group in com- Patients in 2 nd and 3 rd groups with concomitant dis- parison with respective indices of the 1 st and the con- ease course had a significant increase of MMI in com- trol group (p<0.05) and increasing pattern of these parison with the 1 st group (p<0.05), which is the indicators in the 2 nd group. The same situation was evidence that more severe changes of diastole can be The scientific heritage No 9 (9),2017 15 observed in patients with concomitant AH and pre- 4. Huxley R., Barzi F., Woodward M. Excess risk diabetes or type 2 diabetes. of fatal coronary heart disease associated with diabetes Thus, patients of the 2 nd group with the con- in men and women: meta-analysis of 37 prospective comitant course of AH presented structural-functional cohort studies. BMJ. 2006; 332: 73–78. and intraventricular hemodynamic changes, which 5. Blacher J., Staessen J.A., Girerd X. Pulse pres- were most expressed in the 3 rd group and appeared as sure not mean pressure determines cardiovascular risk a diastolic dysfunction, due to diastolic LV myocardi- on older hypertensive patients. Arch. Intern. Med. um relaxation dysfunction. 2006; 160: 1085-1089. As to the mechanisms of LVH in AH patients 6. Ruden I., Standi E., Barnic M., Betterige I., with type 2 diabetes, we should mentioned a complex Van den Berght et al. Guidelines on diabetes, pre- of metabolic disorders which are typical for type 2 diabetes, and cardiovascular disease: executive sum- diabetes [13]. Those disorders primary include ex- mary. The Task Forse on Diabetes and Cardiovascular pressed IR and hyperinsulinemia. Indeed, IR and hy- Diseases of the European Society of Cardioligy (ESC) perinsulinemia are the trigger factors that cause a se- and of the European Assotiation for the study of Dia- ries of hormonal, neurohumoral and metabolic pro- betes (EADE). Eur.Heart.J. 2012; 28(1): 88-136. cesses being the basis of early LVH in concomitant 7. Schillaci G., Verdecchia P., Porcellati C. Con- AH and type 2 diabetes [14]. This is an activation of tinuous relation between left ventricular mass and risk the sympathetic-adrenal system, a powerful stimulus in essential hypertension. Hypertension. 2009; 35: for renin and angiotensin II excretion with a conse- 580-586. quent increase of aldosterone production and trans- 8. Vakili B.A., Okin P.M., Devereux R.B. Prog- formation of hyperkinetic, hyper-renin variant of hy- nostic implications of left ventricular hypertrophy. pertension. Powerful hypertrophic and proliferative Am.Heart.J. 2009;141: 334-341. processes in myocardium are triggered, accompanied 9. Pugliese G., Iacobini C., Ricci C., Blasetti Fan- by the processes of volume overload of the heart, tauzzi C., Menini S. Galectin-3 in diabetic patients. which leads to LVH in patients with AH and type 2 Clin. Chem. Lab. Med. 2014; 52(10):1413–1423. diabetes [15]. The most important proliferative and 10. Haffner S.M., Lehto S., Rönnemaa T., hypertrophic factors that are included in the processes Pyörälä K., Laakso M. Mortality from Coronary Heart of myocardial hypertrophy, are series of cytokines and Disease in Subjects with Type 2 Diabetes and in other growth factors [16]. Nondiabetic Subjects with and without Prior Myocar- Conclusions. dial Infarction. New England Journal of Medicine. It has been found that the combined course of AH 1998; 339(4):229–234. and pre-diabetes is accompanied by disorders of car- 11. Yokoyama H., Katakami N., Yamasaki Y. bohydrate and lipid metabolism, which are most pro- Recent Advances of Intervention to Inhibit Progres- nounced in patients with AH and type 2 DM. sion of Carotid. 2014; (1):41–46 It is proved that chronic hyperglycemia and insu- 12. Wang H., Yu M., Ochani M., Amella C.A., lin resistance contribute to the progression of cardio- Tanovic M., Susarla S., et al. Nicotinic acetylcholine vascular remodeling and hemodynamic disorders receptor [alpha]7 subunit is an essential regulator of which greatly increases the cardiovascular risk in pa- inflammation. Nature. 2003;421(6921):384–388. tients with AH and type 2 DM. 13. Thakur V., Richards R., Reisin E. Obesity, hypertension and the heart .Am. J. Med. Sci. 2001; References 321: 242—248. 1. Mancia G., Fagard R., Narkiewicz K. The 14. Kahn B.B., Fier J.S. Obesity and insulin re- Task Force for the management of arterial hyperten- sistance. J. Clin. Invest. 2000; 106: 473—481. sion of the European Society of Hypertension (ESH) 15. Du Cailar G., Pasquil J.L. ribstein J. et al. and of the European Society of Cardiology (ESC). J. Left ventricular adaptation to hypertension and plasma Hypertens.; 31(7): 1281-1357. rennin activity.J. Hum. Hypertens. 2000; 14(3): 181 2. Betteridge D.J. Epidemiology of cardiac com- —188. plications of type 2 Diabetes mellitus. Mediographia. 16. Meluzín J, Tomandl J. Can biomarkers help 2001; 23: 95-99. to diagnose early heart failure with preserved ejection 3. Arror A.R. Insulin resistance and heart failure: fraction? Dis. Markers. 2015; 2015: 42-60. molecular mechanisms. Heart Fail Clin. 2012; 8 (4): 3133-3140.
16 The scientific heritage No 9 (9),2017 Борисов Ю.Ю. доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой терапии, Краснодарский муниципаль- ный медицинский институт высшего сестринского образования, Краснодар, Россия
СЕКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ЖЕЛУДКА И РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕЛУДОЧНОЙ СЛИЗИ ПРИ ЯЗВЕННОЙ БОЛЕЗНИ
SECRETORY FUNCTION OF THE STOMACH AND RHEOLOGICAL PROPERTIES OF GASTRIC MUCUS IN PEPTIC ULCER DISEASE
Borisov Yu.Yu. doctor of medical science, professor, head of chair of therapy, Krasnodar municipal medical institute of nursing higher education, Krasnodar, Russia
АННОТАЦИЯ В настоящей работе представлены результаты исследования секреторной функции желудка и реоло- гических свойств желудочного секрета у 57 больных дуоденальной язвой и 25 практически здоровых людей. Проанализирована взаимосвязь между секреторными и реологическими параметрами. При этом выявлены три различных варианта сочетаний нарушений секреции кислоты пепсина и реологических свойств желудочной слизи. К 1-му варианту могут быть отнесены 16±5% больных, у которых усилена продукция кислоты и/или пепсина, а реологические свойства слизи не изменены. 2-й вариант объединяет 25±6% больных с гиповязким синдромом и нормальными показателями желудочной секреции. 3-й вари- ант, характеризующийся желудочной гиперсекрецией и гиповязким синдромом, наблюдается у 47±7% больных. В желудочном соке обнаружена тесная обратная коррелятивная связь между динамической вязкостью и активностью пепсина и концентрацией кислоты. Показано, что сочетанное изучение фер- ментовыделительной деятельности желудка и реологических свойств желудочного секрета может слу- жить основой для дифференцированной фармакотерапии заболевания. ABSTRACT After having investigated 57 patients suffering from duodenal ulcer and 25 healthy people the results of re- search on secretory functions of stomach and rheological properties of gastric mucus have been presented in this paper. The correlation between secretory and rheological parameters have been analyzed. Three various types of discover combinations in secretion of pepsin, acid and rheological properties of gastric mucus have been re- vealed. The 1-st option can be attributed to 16±5% of the patients whose production of acid and/or pepsin was strengthened and rheological properties of mucus were not changed. The 2-nd variant unites 25±6% of patients with hypoviscous syndrome and normal of gastric secretion. The 3-rd variant characterized by gastric hyperse- cretion and hypoviscous syndrome is observed in 47±7% of patients. In gastric juice there was found a close inverse correlative connection between the dynamic viscosity and the activity of pepsin and acid concentration. It is shown that the combined study of fermentable activity of the stomach and rheological properties of gastric secretion may serve to differentiate pharmacotherapy of diseases. Ключевые слова: желудочная секреция, слизь, реологические свойства, язвенная болезнь. Keywords: gastric secretion, mucus, rheological properties, peptic ulcer.
Введение. В современных концепциях пато- желудочной секреции находятся в пределах нормы генеза язвенной болезни двенадцатиперстной или даже снижены [3, 8, 14]. Следовательно, по- кишки ведущее место занимает нарушение балан- вышение кислотно-пептической агрессии не мо- са между агрессивными свойствами желудочного жет рассматриваться в качестве основного и обя- сока и резистентностью слизистой оболочки [4, 10, зательного механизма ульцерогенеза, по крайней 13]. Вместе с тем, отдельные гастродуоденальные мере, у части больных. функции до сих пор изучаются, как правило, изо- Одним из важнейших факторов цитопротек- лировано, а имеющиеся в литературе сведения о ции является слизь, которая непрерывным гелевым характере их нарушений и патогенетической роли слоем выстилает гастродуоденальную слизистую достаточно противоречивы. Так, повышение фер- оболочку (СО) и в вязкой растворимой форме со- ментовыделительной деятельности желудка, наря- держится в желудочном секрете. Высокие защит- ду с гиперсекцией кислоты, рассматривается в ка- ные свойства слизи определяются высокомолеку- честве одного из ведущих звеньев патогенеза яз- лярными гликопротеинами (ГП), обладающими венной болезни двенадцатиперстной кишки. Более уникальной способностью к формированию и са- того, гиперпепсиногенемию относят к субклини- мовосстановлению водонерастворимых гелей [11, ческим маркерам этого заболевания [7, 13]. Одна- 12]. При этом реологические свойства слизи, от- ко гиперсекреторные сдвиги, по разным данным, ражающие прочность внутренней сетчатой струк- наблюдаются в среднем у 20-80% больных дуоде- туры геля, прямо коррелируют с ее способностью нальной язвой, а у части таких больных показатели противостоять повреждающему действию пепсина The scientific heritage No 9 (9),2017 17 и кислоты [2, 11, 12] и, следовательно, могут слу- ляцию пентагастрином (6 мкг/кг). В каждой 15- жить адекватной характеристикой ее защитных минутной порции определяли объем, кислотность, свойств. Имеются сообщения, что у больных яз- активность пепсина по Н.П. Пятницкому [5]. При венной болезнью, в большей степени при локали- анализе учитывали показатели базальной и пико- зации процесса в теле желудка, состав слизи пред- вой выработки кислоты и пепсина за час. ставлен главным образом низкомолекулярными Динамическую вязкость свежеполученного ГП, что свидетельствует о слабости структуры гомогенизированного желудочного сока определя- геля [1, 15]. ли с помощью прецизионного вискозиметра с па- Совершенно очевидно, что для более глубо- дающим шариком Hoppler BH-2 (Германия). Рео- кого понимания процессов ульцерогенеза необхо- логические свойства слизистого геля, выделенного дим синтетический подход к оценке возможных центрифугированием при 3000 об/мин в течение патогенетических механизмов. Вместе с тем, до 30 минут, изучали на прецизионном ротационном настоящего времени отсутствуют работы, посвя- вискозиметре Rheotest-2 (Германия) с использова- щенные взаимосвязи между продукцией агрессив- нием системы конус-плита по методике, описан- ных факторов – пепсина и кислоты, с одной сторо- ной нами ранее [8]. Определяли предел упругости ны, и функциональным состоянием слизистого (τ, в дин/см2) и два значения эффективной вязко- защитного барьера желудка, с другой. сти (η, в сП): при низкой скорости сдвига (D=11,1 Цель исследования. Поэтому целью настоя- сек-1), когда структура геля не разрушается, и при щей работы явилось изучение у больных язвенной высокой скорости сдвигового течения (D=4860 болезнью двенадцатиперстной кишки секреторной сек-1), когда его структура полностью разрушается. деятельности желудка и реологических свойств Рабочие ячейки вискозиметров термостатировали пристеночной слизи и цельного желудочного сока, при температуре 370 С. Весь цифровой материал а также определение патогенетической и диагно- обработан стандартными методами вариационной стической информативности такого комплексного статистики с оценкой достоверности различий по исследования. t-критерию Стьюдента. Материал и методы. Обследовано 57 боль- Результаты и их обсуждение. Анализ полу- ных язвенной болезнью двенадцатиперстной киш- ченных результатов свидетельствует о существен- ки (39 мужчин и 18 женщин) в возрасте от 16 до 62 ном усилии у больных язвенной болезнью двена- лет (средний возраст 40±1,3 лет), в числе которых дцатиперстной кишки ферментно- и кислотовыде- было 33 больных не осложненной формой заболе- лительной деятельности желудка (табл.). У них, по вания, 15 – с кровоточащей (в анамнезе) и 9 с уши- сравнению со здоровыми, активность пепсина в той перфоративной язвой. Контрольную группу базальном периоде повышена в среднем в 2,3 раза, составили 25 практически здоровых лиц (12 муж- а после максимальной стимуляции пентагастрином чин и 13 женщин) в возрасте от 15 до 56 лет (сред- – в 1,4 раза, выработка пепсина увеличена в 3,9 и ний возраст 36±1,9 лет). 2,4 раза, кислотность сока – в 1,8 и 1,5 раза и вы- Секреторную деятельность желудка исследо- работка кислоты – в 3,4 и 2 раза соответственно вали утром натощак через 12-14 часов после по- (здесь и далее приведены только статистически следнего приема пищи и не ранее, чем через 24 значимые сдвиги, p˂0,05). Такая закономерность часа после отмены всех медикаментозных средств. неоднократно подчеркивалась многими авторами После удаления остатка голодного желудка и про- и подтверждает хорошо известный факт гиперпла- водили пробу на полноту аспирации и в течение 60 стической перестройки СО желудка, характерный минут постоянно собирали секрет в 15-минутные для этого заболевания [3, 5, 10, 13]. порции. Затем в течение часа изучали секреторную реакцию желудка в ответ на максимальную стиму- Таблица Секреторная деятельность желудка и реологические свойства желудочного секрета у больных язвенной болезнью двенадцатиперстной кишки в базальном периоде и в ответ на максимальную стимуляцию пентагастрином Секреторный Группы обследованных показатель контрольная больные дуоденальной язвой 1 2 3 4 Кислотность, мМ/л 34±3,7 89±3,8* 62±3,2 132±2,4* Выработка кислоты, мМ/ч 2,7±0,28 20,2±0,49* 9,1±0,68 41,2±1,32* Активность пепсина, мг/мл 0,24±0,01 0,42±0,02* 0,55±0,03 0,58±0,04 Выработка пепсина, мг/ч 19,2±3,9 68,8±7,5* 75,2±7,1 169,2±9,8* Вязкость сока, сП 1,00±0,02 0,81±0,01* 0,90±0,02 0,77±0,01* Реология слизи: τ, дин/см2 548±23,8 576±64,2 322±16,3 346±34,5 η1, сП 3220±177,2 3086±203,4 1778±116,5 1823±124,6 η2, сП 18,1±0,09 18,0±1,14 12,8±0,68 13,1±0,79
18 The scientific heritage No 9 (9),2017 Примечание: 1 – исходные данные, 2 – показатели после воздействия пентагастрином, τ – предел упруго- -1) сти слизистого геля, η 1 - его эффективная вязкость при низкой скорости сдвига (D=11,1 сек , η 2 – эффе- ктивная вязкость при высокой скорости сдвига (D=4860 сек-1). Звездочкой отмечены статистически дос- товерные сдвиги, вычисленные методом прямых разностей (p˂0,05).
Установлено, что больные дуоденальной яз- вариант объединяет 25±6% больных с гиповязким вой характеризуются снижением динамической синдромом и нормальными показателями желу- вязкости цельного гомогенизированного желудоч- дочной секреции. 3-й вариант, характеризующийся ного сока в среднем на 10% и резким падением гиперсекрецией и гиповязким синдромом, наблю- реологических параметров пристеночной слизи. У дается у 47±7% больных. Только у 4±3% обследо- них предел упругости слизистого геля снижен в ванных больных ни один из рассматриваемых сек- среднем в 1,7 раза, эффективная вязкость, изме- реторных и реологических параметров не выходил ренная при низкой скорости сдвига, - в 1,8 раза и за границы нормы. эффективная вязкость, измеренная при высокой Итак, приведенные материалы дают дальней- скорости сдвигового течения, – в 1,4 раза. Оказа- шие доказательства в пользу концепции о пато- лось, что после максимальной стимуляции пента- генной разнородности больных язвенной болезнью гастрином вязкость цельного сока снижается в двенадцатиперстной кишки и, в частности, свиде- среднем на 19%, а упруговязкие свойства слизи тельствуют о разнообразных вариантах как секре- практически не изменяются. Сопоставление рео- торных так и реологических сдвигов. Становится логических свойств желудочного секрета с показа- очевидным, что в каждом конкретном случае забо- телями пепсино- и кислотовыделительной дея- левания удельный вес тех или иных патогенетиче- тельности желудка у больных дуоденальной язвой ских факторов (агрессии или защиты) неоднозна- обнаруживают следующие закономерности. В ба- чен и в качестве решающего звена ульцерогенеза зальном и стимулированном соке выявлена тесная может выступать один из них либо их комбинация. обратная коррелятивная связь между динамиче- Можно полагать, что определение патогенетиче- ской вязкостью, с одной стороны, и активностью ского варианта секреторно-реологических нару- пепсина (r=-0,79) и концентрацией кислоты (r =- шений у конкретного больного может послужит 0,76), с другой. Иными словами, в величине дина- основой для дифференцированной терапии забо- мической вязкости сока находит интегральное от- левания. ражение его агрессивность, зависящая от содержа- ния пепсина и кислоты. ВЫВОДЫ В то же время между изменениями предела 1. У больных язвенной болезнью двенадца- упругости и эффективной вязкости слизи, с одной типерстной кишки, наряду с усилением ферменто- стороны, активностью пепсина, концентрацией и кислотовыделительной деятельности желудка, кислоты и их продукцией, с другой, закономерная существенно снижены упруговязкие свойства при- связь отсутствует. Значения коэффициентов кор- стеночной слизи и динамическая вязкость цельно- реляции между упомянутыми параметрами (r) не го желудочного сока. превышают 0,34 (p˃0,1). Следовательно, можно 2. В желудочном соке обнаруживается тес- полагать, что в основе описанных реологических ная обратная коррелятивная связь между динами- нарушений лежит не повышение протеолитиче- ческой вязкостью, с одной стороны, и активностью ской активности сока, а дефект биосинтеза ГП пепсина и концентрацией кислоты, с другой. слизи и нарушение их гельформирующих свойств. 3. Сочетанное изучение ферментовыделите- Наряду с описанными статистическими зако- льной деятельности желудка и реологических номерностями обращает на себя тот факт, что у свойств слизи позволяет выделить три патогенети- больных дуоденальной язвой показатели пепсино- ческих варианта язвенной болезни двенадцатипер- и кислотовыделения, а также реологические пара- стной кишки и на этой основе дифференцировать метры слизи варьируют в широком диапазоне и фармакотерапию заболевания. обнаруживают многообразие сочетаний. В том числе гиперсекреция пепсина выше 114 мг/ч/ Список литературы и/или кислоты выше 7,0 мм/ч/ в базальном перио- 1. Борисов Ю.Ю. Клиническое значение де либо в ответ на максимальную стимуляцию реологических свойств желудочной слизи у боль- пентагастрином выше 222 мг/ч и 0,45 мм/ч-кг, со- ных язвенной болезнью // Фундаментальные ис- ответственно, наблюдается у 65±7% больных, а следования. 2015. № 1-7. С. 1325-1328. гиповязкий синдром (снижение предела упругости 2. Борисов Ю.Ю. Состояние слизистого за- слизистого геля ниже 300дин/см2 и/или эффектив- щитного барьера и секреторная деятельность же- ной вязкости его не разрушенной структуры ниже лудка у больных язвенной болезнью двенадцати- 1800 сП) - у 76±6% больных. перстной кишки // Современные проблемы науки С учетом упомянутых количественных ориен- и образования. 2014. № 2; URL: http://www.science- тиров могут быть выделены три различных пато- education.ru/116-12525 генетических варианта нарушений. К 1-му вариан- 3. Горшков В.А. Патогенетическое и диагно- ту могут быть отнесены 16±5% больных, у кото- стическое значение гиперсекреции кислоты в же- рых усилена продукция кислоты и/или пепсина, а лудке при язвенной болезни двенадцатиперстной реологические свойства слизи не изменены. 2-й The scientific heritage No 9 (9),2017 19 кишки // Клиническая медицина. 1980. № 7. С. 65- слизи и ее диагностическая информативность // 69. Лабораторное дело. 1989. № 5. С. 29-32. 4. Ивашкин В.Т., Рапопорт С.И., Шептулин 10. Циммерман Я.С. Язвенная болезнь: акту- А.А. Достижения и перспективы развития клини- альные проблемы этиологии, патогенеза, диффе- ческой гастроэнтерологии // Клиническая медици- ренцированного лечения // Клиническая медицина. на. 2010. № 4. С. 17-21. 2012. Т. 90. № 8. С. 11-18. 5. Маев И.В., Горбань В.В., Салова Л.М. 11. Allen A., Flemstrom G. Gastroduodenal mu- Кровоток и морфофункциональное состояние га- cus bicarbonate barrier: protection against acid and стродуоденальной слизистой в разные фазы язвен- pepsin // American Journal of Physiology - Cell Phys- ной болезни // Терапевтический архив. 2007. Т. 79. iology. 2005. V. 288. № 1. P. 57-61. № 8. С. 57-62. 12. Bell A.E., Sellers L.A., Allen A. Properties of 6. Пятницкий Н.П. Простой способ опреде- gastric and duodenal mucus // Gastroenterology. 1985. ления пепсина в желудочном соке // Клиническая Vol. 88. N 1. P. 269-280. медицина. 1965. № 4. С. 74-79. 13. Drossman D.A. The functional gastrointesti- 7. Салимова Н.Д. Особенности взаимоотно- nal disorders and the Rome III process // Gastroenter- шения агрессивно-протективных факторов в сли- ology. 2006. V. 130. № 5. P. 1377-90. зистой гастродуоденальной зоны при язвенной 14. Grossman M.I., Kurata J.H., Rotter J.H. Per- болезни двенадцатиперстной кишки у подростков tic ulcer: new therapies, new diseases // Ann. Intern. // Врач-аспирант. 2010. Т. 43. № 6. С. 49-53. Med. 1981. V.95. № 5. P. 609-627 8. Смагин В.Г., Зверков И.В., Виноградов 15. Younan F., Pearson J., Allen A. Changes in В.А. Современные представления о неоднороднос- the structure of the mucous gel on the mucosal surface ти язвенной болезни двенадцатиперстной кишки // of the stomach in association with peptic ulcer disease Терапевтический архив. 1988. № 2. С. 134-142. // Gastroenterology. 1982. V. 82. № 5. P. 827-831. 9. Фишер А.А., Борисов Ю.Ю. Методика ис- следования реологических свойств желудочной
20 The scientific heritage No 9 (9),2017 Куандыкова А.К. Международный Казахско - Турецкий университет имени Х.А. Ясави, Казахстан, г. Туркестан, ме- дицинский факультет, доцент кафедры Профилактической медицины, доктор медицинских наук Кузьмина А.Р. Международный Казахско - Турецкий университет имени Х.А. Ясави, Казахстан, преподаватель кафедры Профилактической медицины медицинского факультета, главный специалист эпидемиологи- ческого отдела Республиканского государственного учреждения «Туркестанское городское управление по защите прав потребителей», г. Туркестан Шайхаттарова У.С. Международный Казахско - Турецкий университет имени Х.А. Ясави, Казахстан, г.Туркестан, ме- дицинский факультет, магистр-преподаватель кафедры Профилактической медицины Алимова Г.З. Международный Казахско - Турецкий университет имени Х.А. Ясави, Казахстан, г.Туркестан, сту- дент 3 курса медицинского факультета
ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВИРУСОВ КОНГО – КРЫМСКОЙ ГЕМОРРАГИЧЕСКОЙ ЛИХОРАДКИ В ПЕРЕНОСЧИКАХ ИНФЕКЦИИ НА ТЕРРИТОРИИ ТУРКЕСТАНСКОГО РЕГИОНА ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ
EPIDEMIOLOGICAL ASSESSMENT OF SPREAD OF VIRUSES OF CONGO – THE CRIMEAN HEMORRHAGIC FEVER IN INFECTION CARRIERS IN THE TERRITORY OF THE TURKESTAN REGION OF THE SOUTHERN KAZAKHSTAN AREA
Kuandykova A.K. The international Kazakh-Turkish university of name H.A. Yasawi, Kazakhstan, Turkestan, medical faculty, associate professor of Preventive medicine, doctor of medical sciences Kuzmina A.R. The international Kazakh Turkish university of name H.A. Yasawi, Kazakhstan, teacher of department of Preventive medicine of medical faculty, chief specialist of epidemiological department of Republican public in- stitution "Turkestan municipal government of consumer protection", Turkestan Shaykhattarova U.S. The international Kazakh Turkish university of name H.A. Yasawi Kazakhstan, Turkestan, medical faculty, master-teacher of department of Preventive medicine Alimova G.Z The 3rd year student of medical faculty of International Kazakh-Turkish university named after H.A. Yassa- vi, Turkestan, South Kazakhstan.
АННОТАЦИЯ В статье рассматривается эпидемиологическая ситуация заболеваемости Конго – Крымской гемор- рагической лихорадки на территории Туркестанского региона Южно-Казахстанской области, ретроспек- тивный анализ эпидемиологического надзора, энтомологический мониторинг численности и зараженно- сти основных носителей с проведением тестирования методов ИФА, ПЦР, РПГА, видового состава пере- носчиков инфекции, аналитическая оценка эпизоотологического наблюдения. ABSTRACT In article the epidemiological situation of incidence of Congo – Crimean hemorrhagic fever in the territory of the Turkestan region of the South Kazakhstan area, the retrospective analysis of epidemiological surveillance, entomological monitoring of number and contamination of the main carriers with conducting testing of the ELISA,PСR, RРНТ methods, specific structure of carriers of an infection, analytical assessment of epizoological observation is considered. Ключевые слова: Конго-Крымская геморрагическая лихорадка (ККГЛ), иксодовые клещи, вирус ККГЛ, крупный рогатый скот (КРС), мелкий рогатый скот (МРС), неблагополучные населенные пункты по ККГЛ, Южно-Казахстанская область (ЮКО), инфицированность клещей. Keywords: The Congo-Crimean Hemorrhagic Fever (CCHF), ixodic pincers, the CCHF virus, the cattle (C), the small cattle (SC), unsuccessful settlements on CCHF, the Southern Kazakhstan Area (SKA), contamina- tion of pincers.
Конго-Крымская геморрагическая лихорадка новным резервуаром и переносчиком вируса в (ККГЛ) – зоонозная высококонтагиозная природ- природе являются различные виды клещей, пре- но-очаговая арбовирусная инфекция с преимуще- имущественно из рода Hyalomma и рода Derma- ственно трансмиссивным механизмом передачи centor, передающих вирус потомству трансовари- возбудителя. Возбудителем инфекции является ально или по ходу метаморфоза. Основными хозя- РНК – содержащий вирус из семейства Bunyaviri- евами клещей служат сельскохозяйственные dae, рода Nairovirus из группы арбовирусов. Ос- животные (крупный и мелкий рогатый скот), а The scientific heritage No 9 (9),2017 21 прокормителями личинок и нимф клещей являют- Орангай - 20,53% зараженности клещей (160 экз.) ся мелкие млекопитающие (грызуны). Очаги ин- и третье место Бабай – Корган – 18,1% (141 экз.). фекции приурочены к пустынным, полупустын- Все три сельских округа расположены в разных ным и степным ландшафтам с теплым и жарким сторонах света и имеют абсолютно разные при- климатом. [1, с.18]. родно-климатические и рельефно-географические Эндемичная по ККГЛ территория занимает характеристики. южную часть равнинного Казахстана в пределах Подробно охарактеризуем каждый из назван- Кызылординской, Южно-Казахстанской и Жам- ных эпидемиологически значимых округов: былской областей. [3, с.168]. Из названных обла- 1) Ушкайык – сельский округ находится от стей в Южно-Казахстанской области (ЮКО) про- центра города Туркестан в юго-восточной стороне, слеживается расширение границы очага ККГЛ. имеет полупустынный ландшафт с типичной рас- Так, если до окончания прошлого века заболевае- тительностью (полынники, эфемеры и солеросы), мость людей регистрировалась в трех администра- почва песчаная с преобладанием солончака, име- тивных районах (Созак, Ордабасы и Шардара), то ются пересечения оросительных каналов и есть к концу первого десятилетия нынешнего века она небольшая река Карашик с мезофильной расти- зафиксирована уже в 11 из 12 районов, а также в тельностью. [6, с. 46] Характерная особенность городах Кентау, Туркестан и Шымкент. [2, с.5]. данного округа – наличие подземных термальных Неблагополучным по природной очаговости водоисточников. Основное занятие местного насе- ККГЛ является Туркестанский регион ЮКО по ления – скотоводство. Ушкайык является неблаго- причине циркуляции зараженных вирусом клещей. получным сельским округом по заболеваемости Активной циркуляции способствуют климатиче- ККГЛ о чем свидетельствуют следующие цифры: ские условия и особенности географического за период 2006 по 2016 года было зарегистрирова- ландшафта. Таким образом, с 2006 по 2016 года но 6 человек заболевших ККГЛ в поселке Усенова было зарегистрировано 23 случая ККГЛ, которые (Теке) (43013'34 с.ш. и 68007'34 в.ш.) – в 2007 году подтверждались клиническими и лабораторными - 1 случай, в 2009 году 2 трагических случая; посе- исследованиями, а с 2009-2016 года все диагнозы лок имени Султанбека Кожанова (43010'30 с.ш. и были подтверждены методами ИФА и ПЦР. Ре- 68004'14 в.ш.) – в 2014 году 1 случай; поселок зультаты рекогносцировочных обследований, се- Нуртас (43014'48 с.ш. и 68057'41 в.ш.) –2015-2016 зонных наблюдений и обследований очагов ККГЛ года – 2 случая ККГЛ. на территории Туркестанского региона показали 2) Орангай – сельский округ, расположенный тенденции распространения инфицированности в восточной части (43024'07 с.ш. и 68022'47 в.ш.), иксодовых клещей с расширением ареала природ- степная равнина с богатой растительностью, про- ного очага ККГЛ от южного направления в юго- текает река Карашик, которая берет начало с гор- западные и северные стороны. По ретроспектив- ных источников и богата подземными родниками. ному анализу за период 2006 по 2016 года в насе- Посевная земля орошается отводящими каналами ленных пунктах Туркестанского региона исследо- водохранилища Кос-Корган. Основное занятие вано 29452 экземпляра иксодовых клещей на местного населения - землеводство (выращивание определение видового состава и наличия антигена сельскохозяйственных культур и посадка плодо- ККГЛ исследованиями методов ИФА, ПЦР, РПГА. вых деревьев), а также каждый житель сельской Из общего числа исследованных клещей 83,31% местности содержит в домашнем хозяйстве скот (24537 экз.) составляют клещи, собранные в насе- как крупно-рогатый так и мелкорогатый (КРС, ленных пунктах сельской местности, 16,68% (4915 МРС). Орангай является неблагополучной зоной экз.) приходятся на территории города Туркестан. по заболеваемости ККГЛ с высокой летальностью: За период исследований в 779 экземплярах иксо- поселок Кос-Корган (43022'27 с.ш. и 68029'26 в.ш.) довых клещей обнаружен вирус ККГЛ, что соста- – 1 случай в 2006г и 1 случай ККГЛ в 2010 году. вил 2,64% пораженности. Административно- [4, с.52-53]. территориальные сельскохозяйственные округа 3) Бабай – Корган – самый отдаленный от (их всего 12 округов) преимущественно превали- города Туркестан сельский округ (43033'49 с.ш. и руют по зараженности клещей и их высокой чис- 68006'40 в.ш.), предгорная равнина, где климатиче- ленности (93,7%). Наиболее высокая инфициро- ские условия сильно отличаются от двух преды- ванность клещей отмечается в трех сельских окру- дущих округов. Большая часть населения занима- гах – это Ушкайык (17 кратно), Орангай (8 кратно) ется разведением домашних животных. Заболева- и Бабай-Корган (7 кратно), а также трехкратно в емость ККГЛ среди населения не населенных пунктах Старого Икана, Карашик и регистрировалась. города Туркестан. Одновременно инфицирован- На территории города Туркестан, включая ность клещей зарегистрировано за период иссле- близлежащие населенные пункты административ- дований в поселках Жуйнек, Шага, Шорнак и но относящиеся к городу, согласно проведенного Майдантал. От общего количества (779 экз.) зара- энтомологического мониторинга, определили ин- женных клещей возбудителем ККГЛ на сельский декс доминирования от общего числа исследован- округ Ушкайык приходится 37,61% (293 экз.) - это ных иксодовых клещей (29452 экз.). Так, по видо- поселки: Усенова (41экз.), Кожанова (110 экз.), вому составу род Hyalomma составил 79,85%, по Нуртас (60 экз.), Жалантос (72 экз.) и Кызылшаруа видовой принадлежности отмечено обитание и (10 экз.); второе место занимает сельский округ паразитирование 4 видов клещей: Hyalomma 22 The scientific heritage No 9 (9),2017 scupense, доля которых составила 48,16% и Hy- ственной структуры проявления эндемии ККГЛ на alomma anatolicum – 43,19%, а также встречаются территориях региона. Результаты исследований с виды Hyalomma marginatum - 8,04% и Hyalomma учетом экологии и биологии клещей может быть asiaticum – 0,59%. Род Dermacentor аналогично использованы для улучшения профилактики является переносчиком данной инфекции, состав- ККГЛ. ляет 2,86%, встречаются экзопаразиты КРС 2 ви- дов: Dermacentor marginatum – 12,82% и Dermacen- Список литературы tor daghestanicus (=niveus) – 8,71%. Клещи рода 1. Амиреев С.А., Т.А. Муминов, А.П.Сергиев, Rhipicephalus составили 14,56% от общего числа К.С. Оспанов «Стандарты и алгоритмы мероприя- исследованных иксод, преимущество вида несет тий при инфекционных и паразитарных болезнях», Rhipicephalus turanicus – 99,06%, единичные виды Том 2 Практическое руководство, 2008г, Алматы встречаются Rhipicephalus pumilio – 0,94%, а также ISBN 9965-826-73-0, стр18. в период активности клещей Dermacentor можно 2. Жандосов Ш.У., Акимбаев А.М., Шеянов параллельно наблюдать пик численности вида В.Н., Магай А.В., Тулеуов А.М., Омашева Т.М. Haemaphysalis punctata – экзопаразиты МРС со- «Оценка распространенности вирусов ККГЛ и ли- ставляют индекс доминирования – 2,71%. На тер- хорадка Западного Нила в потенциальных очагах ритории Туркестанского региона клещи Hyalomma Казахстана» Журнал №3 2014 года «Окружающая scupense и Hyalomma anatolicum доминируют на среда и здоровье», г.Алматы ISBN2224-0144, стр5. КРС, также на МРС наблюдается встречаемость 3. Каримов С.К., Деновой А.Г., Е.Е. Дурумбе- вида Hyalomma anatolicum. В скотных помещениях тов «Экологические и эпидемиологические аспек- в обилии наблюдаются Hyalomma scupense; в пе- ты ККГЛ» Изд-во НЦ ПФЗОЖ 2003 года, риоды ранне-весенней и осенней активности также г.Алматы, стр 168. можно встретить Dermacentor daghestanicus 4. Куандыкова А.К., Кузьмина А.Р. «Эпиде- (=niveus) как в скотных помещениях, так и на КРС. миологический надзор в эпидемический сезон [5, с.58]. ККГЛ в Туркестанском регионе ЮКО РК» Сбор- При обнаружении вируса ККГЛ в организме ник материалов Межрегиональной научно- переносчиков выше перечисленных видов лабора- практической конференции «Дифференциальная торными исследованиями (ИФА, ГПГА) в боль- диагностика, лечение и профилактика актуальных шинстве процентном соотношении зараженными инфекционных и паразитарных болезней» 2015 клещами являются виды Hyalomma scupense (ин- года, г.Ростов-на Дону, стр. 52-53. декс инфицирования И.И – 76,17%) и Hyalomma 5. Кузьмина А.Р., Куандыкова Р.К. «Энтомо- anatolicum (И.И. – 20,65%), а также Dermacentor логический монитаринг в эпидемический сезон daghestanicus (=niveus) – 3,18%. Именно данные ККГЛ в природной – очаговой зоне Туркестанско- виды иксодовых клещей являются основными пе- го региона ЮКО РК» Сборник материалов Межре- реносчиками и источниками инфекции. гиональной научно-практической конференции Заключение: при высокой численности пере- «Дифференциальная диагностика, лечение и про- носчиков и увеличении численности животных– филактика актуальных инфекционных и парази- доноров эпизоотический потенциал сильно возрас- тарных болезней» 2015 года, г.Ростов-на Дону, стр тает в природных очагах. Достижением совершен- 58. ствования эпидемиологического надзора при 6. Кулемин М.В., Р. Сайлаубек, А.К. Куанды- ККГЛ являются разработки прогнозирования ак- кова, А.Р. Кузьмина, Л.М. Атавуллаева, «Некото- тивности природных очагов, определение законо- рые особенности структуры антропургического мерности развития эпидемиологического процесса ачага ККГЛ» Журнал №2 2016 года «Окружающая в тесной зависимости экологических и биологиче- среда и здоровье», г.Алматы ISBN2224-0144, стр ских аспектов иксодовых клещей, в частности ро- 46. да Hyalomma, выявление поэтапной простран-
The scientific heritage No 9 (9),2017 23 Никонова Е.М. к.м.н., доцент кафедры анестезиологии, интенсивной терапии и экстренной медицинской помощи, ГУ «Луганский государственный медицинский университет», Луганск, Украина Шатохина Я.П. ассистент кафедры анестезиологии, интенсивной терапии и экстренной медицинской помощи, ГУ «Луганский государственный медицинский университет», Луганск, Украина
АНАЛИЗ КРИТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ ФОРМАМИ ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ У ДЕТЕЙ
ANALYSIS OF CRITICAL CONDITIONS DUE TO SEVERE INFECTIOUS DISEASES IN CHILDREN
Nikonova E.M. Assistant of professor, Ph. D, department of anesthesiology, intensive care and emergency medicine, SE «Lugansk State Medical University», Lugansk, Ukraine Shatokhina Y.P. Assistant, department of anesthesiology, intensive care and emergency medicine, SE «Lugansk State Medical University», Lugansk, Ukraine
АННОТАЦИЯ В статье приведена клинико-статистическая сводка о пациентах, находившихся на лечении в отде- лении интенсивной терапии детской инфекционной больницы. Исследование всех случаев развития кри- тического состояния у изучаемого контингента, обусловленных детскими инфекционными заболевания- ми, указывало на наличие в клинической картине больных детского возраста одних и тех же симптомов. ABSTRACT The article describes the clinical and statistical summary of the patients who were treated in the intensive care unit of children's infectious diseases hospital. Investigation of all cases of critical condition in the studied contingent due to childhood infectious diseases, was indicated the presence in the clinical picture of pediatric patients the same symptoms. Ключевые слова: критические состояния, дети, инфекционные заболевания, интенсивная терапия. Keywords: critical conditions, children, infectious diseases, intensive care.
Актуальность проблемы. Инфекционные бо- ми инфекционных заболеваний у детей, получав- лезни занимают ведущее место среди общей забо- ших лечение в условиях отделения интенсивной леваемости в педиатрии [2, 5, 6]. В общей структу- терапии. ре инфекционных заболеваний, острые кишечные Материал исследования: проведен ретроспек- инфекции (ОКИ) имеют наибольшее значение для тивный анализ 140 историй болезни детей в воз- детей грудного и младшего возраста и составляют расте от 2 месяцев до 12 лет, находившихся на 60-65% всех случаев заболеваемости [2]. Особен- лечении в отделении интенсивной терапии (ОИТ) ностями ОКИ у детей являются генерализация детской инфекционной больницы с признаками процесса с возможным возникновением вторич- нарушения витальных функций. В исследование ных осложнений, а также доминирование обще- были включены случаи критических состояний, инфекционного процесса над местными проявле- обусловленные детскими инфекциями, которые ниями [1, 7]. дают наибольший процент осложнений. Значи- Грипп и гриппоподобные заболевания по– тельная часть случаев критических состояний бы- прежнему остаются одной из актуальнейших ме- ла обусловлена острыми кишечными инфекциями дицинских и социальных проблем нашего обще- (ОКИ) (43%), острыми респираторно-вирусными ства в силу высокого удельного веса в инфекцион- инфекциями (ОРВИ) (26%), нейроинфекциями ной патологии, риска развития тяжелых осложне- (21%) и смешанными инфекциями (10%). ний, обострений хронических болезней [2-4]. Из исследования были исключены случаи не- Острые нейроинфекции у детей остаются од- своевременной диагностики заболевания, состоя- ной из актуальных проблем детской инфектологии ния иммунодефицита, врожденных пороков разви- ввиду тяжести их течения, трудностей диагности- тия. Пол, возраст, давность заболевания не явля- ки, высокого уровня летальности (10-20%) и раз- лись определяющим, группы формировались вития неврологических осложнений, являющихся методом случайного отбора. в последствии причиной инвалидизации и соци- Средний возраст пациентов составил 4,2±0,8 альной дезадаптации реконвалесцентов [4, 9]. В их лет. Дети до 1 года составили 29%, от 1 года до 5 структуре ведущее место занимают поражения лет - 53% и дети старше 5 лет составили 18% мозговых оболочек и вещества головного мозга, больных. При разделении больных по полу 62 % что проявляется в виде менингитов, менингоэнце- составили мальчики, 38% - девочки, причем сред- фалитов и энцефалитов [5, 8]. ний возраст в группе мальчиков составил 3,8 лет, а Цель исследования: провести анализ критиче- в группе девочек – 5,1 лет. ских состояний, обусловленных тяжелыми форма- 24 The scientific heritage No 9 (9),2017 Средняя продолжительность заболевания до Инфекционно-токсическая кардиомиопатия. СН поступления в отделение интенсивной терапии 2Б ст. Токсический гепатит, нефрит. составила 2-5 дней. При этом у мальчиков крити- Заболел ночью – появилась вялость, каприз- ческое состояние развилось ранее. Средняя про- ность, мелкоточечная сыпь на теле, повысилась должительность заболевания до поступления в температура. На 2 день участковым педиатром отделение интенсивной терапии у пациентов ран- заподозрено три заболевания: скарлатина, красну- него возраста составила 3,5 дня, что достоверно ха, аллергический дерматит, назначено амбула- выше по сравнению с группой пациентов до 1 года торное лечение. Гипертермия купировалась с тру- (2,3 дня). В группе пациентов школьного возраста дом, была рвота. На 3 день состояние больного период заболевания до поступления в отделение улучшилось, мальчик активизировался, темпера- интенсивной терапии составил 4,1 дня. тура не повышалась, играл. Вечером того же дня Не смотря на то, что клиническая симптома- состояние вновь ухудшилось – наблюдалась неод- тика каждого конкретного случая имела свои осо- нократная рвота, нарушилось поведение, стал бенности, можно выделить ряд характерных симп- очень вялым, спал. Поднялась температура тела до томов и синдромов у пациентов с разными нозоло- 380С. Родители всю ночь самостоятельно пытались гическими формами заболевания, с разным бороться с лихорадкой. Утром температура снизи- возрастом, давностью болезни и с разной тяже- лась, но мальчик был без сознания, имели место стью общего состояния. нарушение дыхания. В 10:00 развился приступ На момент поступления в ОИТ у маленьких тонико-клонических судорог, доставлен бригадой пациентов отмечалась различной выраженности скорой помощи в ОИТ. При поступлении состоя- температурная реакция. ние крайней степени тяжести, мозговая кома, оча- У 53% пациентов характер температурной ре- говая симптоматика, нарушение дыхания. Искус- акции позволял констатировать гипертермический ственная вентиляция легких и инотропная под- синдром. В 41% случаев гипертермия не носила держка проводились с момента поступления в злокачественного характера и адекватно купиро- отделение. валась использованием антипиретиков наряду с Обследования: биохимически компенсирован, физическими методами охлаждения. У 12% паци- имелся рост мочевины ко 2 суткам. В клиническом ентов отмечена гипотермия (температура тела ме- анализе крови отмечался нейтрофильный лейкоци- нее 360С). В остальных случаях имела место суб- тоз, токсическая анемия, коагулопатия потребле- фебрильная лихорадка. Гипертермический син- ния. В ликворе при поступлении – без особенно- дром наблюдался у большинства пациентов с стей, ко 2 суткам отмечен нейтрофильный цитоз - ОРВИ и нейроинфекцией, гипотермия чаще – у 92 клетки, уровень белка - 18 г/л. пациентов с ОКИ и смешанной инфекцией. Исследование на иммуноглобулины ТОRCH – Среди других клинических симптомов и син- отрицательно, кроме краснухи: IgG к краснухе – дромов наблюдались: нарушения сознания (61%), 57,6 МЕ/мл (норма до 25 МЕ/мл). нарушения микроциркуляции или синдром диссе- Посев из трахеобронхиального дерева дал минированного внутрисосудистого свертывания рост пиогенного стрептококка (умеренно чувстви- (ДВС) (64%), выраженные диспептические рас- тельного к левомицетину, устойчивого к азитро- стройства (55%), эксикоз (62%), недостаточности мицину, оксациллину, эритромицину). дыхательной и сердечно-сосудистой систем (98%), Ребенок получал лечение: цефтриаксон, ами- нарушения функции печени (72%) и почек (59%). кацин, циклоферон, гепарин, контрикал, предни- Разные по этиологии инфекционные заболе- золон, L-лизина эсцинат, витамины, инфузионная вания приводят к развитию критического состоя- терапия, симпатомиметическая поддержка. ния, клиническая картина которого неспецифична Интенсивная терапия продолжалась 3 суток. и обладает полиморфизмом. Однако характерной Динамика течения заболевания – отрицательная. особенностью является наличие однотипной кли- Наблюдалось прогрессирование воспалительного нической симптоматики и однотипных осложне- процесса в центральной нервной системе, развитие ний, которые можно выделить в определенные запредельной комы. Ребёнок погиб на 3 сутки ле- синдромы, отражающие полиорганную недоста- чения. точность и многосистемные поражения у изучае- Посмертный диагноз: Гнойный менингоэнце- мого контингента. фалит, развившийся на фоне острой респиратор- Эта особенность определялась в разных нозо- ной вирусной инфекции (бактериологически вы- логических формах инфекционных заболеваний, делен Enterococcus Faecаlis, E coli). Некротический когда этиология критического состояния станови- нефроз. Жировой гепатоз. Паренхиматозная дис- лась не актуальной и уходила на второй план. трофия миокарда. Диффузный альтеративный Особого внимания заслуживает случай лече- миокардит. Двухсторонняя дольковая пневмония. ния ребёнка Г., 1,5 лет. Отёк лёгких. Отёк-набухание ткани головного Клинический диагноз: ОРВИ. Острый вирус- мозга. ный энцефалит с преимущественным поражением В большинстве рассмотренных случаев стволовых структур. Отёк-набухание вещества наблюдали различные нарушения функции желу- головного мозга. Мозговая кома 3 степени. Двух- дочно-кишечного тракта (ЖКТ): анорексия, рвота, сторонняя полисегментарная пневмония. Острый диарея, запор, парез кишечника. В одних случаях респираторный дистресс синдром 2-3 степени. эти нарушения являлись отражением основного The scientific heritage No 9 (9),2017 25 заболевания с очагом инфекции в ЖКТ: пищевая новного заболевания, сколько свидетельствуют о токсикоинфекция, острый гастроэнтероколит. В тяжести общего состояния больного. То есть ис- других случаях они были проявлением вторичного следование всех случаев развития критического вовлечения желудочно-кишечного тракта в пато- состояния у изучаемого контингента, обусловлен- логический процесс. ных детскими инфекционными заболеваниями, Обращает на себя внимание тот факт, что указывало на наличие в клинической картине наряду с одинаковой частотой симптомов наруше- больных детского возраста одних и тех же симп- ния желудочно-кишечного тракта, очевидными томов. При этом у большинства больных отмеча- являются и отличия в характере этих нарушений. лись нарушения функции желудочно-кишечного Для критических состояний, развившихся в ре- тракта, которые часто регистрируются и в случаях, зультате заболеваний, не связанных с первичным не связанных с первичным поражением кишечни- очагом инфекции в ЖКТ, характерна необильная ка. Выраженность этих нарушений также зависит рвота, чаще не связанная с пероральной нагрузкой от тяжести общего состояния больного. объемом не приносящая облегчения больному. Рвота, развивающаяся при кишечном токсико- Список литературы эксикозе, является одним из первых и наиболее 1. Васильев Б.Я., Васильева Р.И., Лобзин постоянных симптомов заболевания. Также харак- Ю.В. Острые кишечные заболевания. Ротавирусы терно, что одновременно с рвотой возникала диа- и ротавирусная инфекция. — СПб.: Лань, 2000. — рея. Рвота, как правило, прекращалась с развитием 272 с. коматозного состояния. В период токсико- 2. Диагностика, дифференциальная диагно- инфекционного шока у большинства маленьких стика и лечение детских инфекций /Под ред. В. Н. пациентов развивается парез кишечника - живот Тимченко, В. В. Леванович, И. Б. Михайлова.- резко увеличивается в размерах, появляется Санкт-Петербург, «ЭЛБИ-СПб», 2007.-С.170 –178. напряжение передней брюшной стенки, аускульта- 3. Курек В.В. Руководство по неотложным тивно не выслушивается перистальтика кишечни- состояниям у детей / В.В. Курек, А.Е. Кулагин. — ка, прекращается отхождение газов и стула, из М.: Мед. лит. — 2008. — 464 с. назогастрального зонда удается получить значи- 4. Позднякова М.Г., Шелехова С.Е., Ерофее- тельное отделяемое с застойным содержимым. ва М.К. Эпидемиология ОРВИ и возможность их Параллельно прогрессирует дыхательная недоста- профилактики // РМЖ, 2011.- №23.-С. 1434. точность, которая, в свою очередь, также усугуб- 5. Сорокина М. Н., Скрипченко Н.В. Вирус- ляет парез кишечника. ные энцефалиты и менингиты у детей: руководст- Таким образом, анализ течения критических во для врачей / М., 2004. 416 с. состояний, развивающихся у больных детей и яв- 6. Справочник по инфекционным болезням у ляющихся показанием к лечению в условиях отде- детей /Под ред. И. В. Богодельникова, М. В. Ло- ления интенсивной терапии, показал, что незави- боды.- Симферополь – Киев, 2003.- С. 145 – 155. симо от конкретной нозологической формы ин- 7. Feigin and Cherry’s textbook of pediatric in- фекционного заболевания, общим для fectious diseases, 6-th Edition. Vol. 2 / [edited by] большинства больных являлось манифестирование R.D. Feigin [et al.]. 2009. P. 2077-2088. следующих клинических симптомов и синдромов: 8. The Management of Encephalitis: Clinical гипертермии, нарушения сознания, микроцирку- Practice Guidelines by the Infectious Diseases Society ляции, выраженных диспептических расстройств, of America / A. Tunkel, C. Glaser, K. Bloch [et al.] // эксикоза, признаков недостаточности дыхательной Clinical Infectious Diseases. — 2008. — Vol. 47. — и сердечно-сосудистой систем, нарушений функ- P. 303–327. ции печени и почек. Различные комбинации ука- 9. Vincent J.-L. Textbook of Сritical Сare. Ex- занных клинических симптомов и синдромов ха- pert Consult / J.–L. Vincent [et al.] — 6th ed. // рактеризуют не столько клиническую картину ос- ELSEVUER Saunders. — 2011. — 1744 p.
26 The scientific heritage No 9 (9),2017 PHARMACEUTICAL SCIENCES
Самборський О.С. Івано-Франківський національний медичний університет, кандидат фармацевтичних наук, доцент Слободянюк М.М. Національний фармацевтичний університет (м. Харків), доктор фармацевтичних наук, професор Євтушенко О.М. Національний фармацевтичний університет (м. Харків), доктор фармацевтичних наук, професор
ПИТАННЯ РИЗИКУ ТА УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСАМИ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ У ФАРМАЦЕВТИЧНІЙ СФЕРІ
THERE IS A QUESTION OF RISK AND MANAGEMENT OF VAGUENESS PROCESSES IN THE FIELD OF PHARMACEUTICAL
Samborskyi O.S. Candidate of Pharmacy (Ph. D.), associate professor of the Department of Organization and Economics of Pharmacy and Drug Technology, Ivano-Frankivsk National Medical University, Ivano-Frankivsk Slobodyanyuk M.M. Doctor of Pharmacy, Professor, Professor of the Department of Pharmaceutical Marketing and Manage- ment, National University of Pharmacy, Kharkiv Yevtushenko O.M. Doctor of Pharmacy, Professor, Professor of the Department of Pharmaceutical Marketing and Manage- ment, National University of Pharmacy, Kharkiv
АНОТАЦІЯ Статтю присвячено огляду науково-практичних підходів до визначення та класифікації ризиків. Особливу увагу приділено формуванню поняття «ризик», а також виявленню спільного і відмінного в підходах вітчизняних і зарубіжних авторів щодо класифікації ризиків. Наголошується на необхідності вивчення питань управління ризиками в фармацевтичній сфері в зв'язку з високим ступенем реалізації фінансових, технічних та інших видів ризиків. Особлива увага приділяється питанням управління ризи- ками, пов'язаними з інноваційною діяльністю в фармації, з питаннями якості лікарських засобів. Висвітлено деякі підходи до формування системи ризик-менеджменту на різних етапах розробки і розвитку інноваційного лікарського препарату. ABSTRACT This article is an overview of scientific approaches to the definition and classification of risk. Particular attention is paid to the formation of the concept of "risk" and identify common and different ap- proaches to domestic and foreign authors on risk classification. The necessity of studying risk management in the pharmaceutical field due to the high degree of implementation of financial, technical and other risks. Particular attention is paid to managing the risks associated with innovation activities in the pharmacy, the issues of quality medicines. The article deals with some approaches to the formation of risk management at various stages of design and development of innovative drug. Ключові слова: ризик, фармація, класифікація, невизначеність, інновації, лікарські препарати. Keywords: risk, pharmacy, classification, ambiguity, innovations, medicines.
One of the key priorities of state politics in Recently the subject of different trends of inves- Ukraine is to ensure health life of our nation, which tigation of the state of uncertainty and risks as a threat significantly depends on the level of provision, quali- for a permanent existence of a pharmaceutical compa- ty, efficiency and safety of medicines. Herein a signif- ny is more often discussed in literature. Pharmaceuti- icant role is given to native pharmaceutical compa- cal business also takes a risk consciously for adequate nies, which help to fulfill the tasks of social politics of benefit in the form of profit. Economic environment our country as to providing the population with vitally becomes more and more commercial, adds extra ele- important medicines. A guarantee of a successful ful- ments of uncertainty to entrepreneurial activity, and fillment of the tasks of this program is safety function- extends limits of risk and its level. As the practice ing of a pharmaceutical company and quality of its shows, any pharmaceutical company is a source of goods, which allow having regular profit and efficient danger from economic, ecological and social point of working process. view. Its activity is influenced by numerous factors, which require regular monitoring and management [4, The scientific heritage No 9 (9),2017 27 5, 17, 18]. Therefore, a risk management system is an of manufacturing, forecasting of sales and amount of integral part of the management system, which en- cash flow, development of construction projects and sures efficiency and safety of production economic business plans are based only on the expected calcula- activity in modern conditions. The pharmaceutical tions, but not on their actual amount. Therefore, in- company follows and ensures the risks on a regular stead of income a company may have losses, the basis, which allows it to respond to internal and exter- amount of which may even exceed the invested money nal changes on time, thus to reduce a probability of [17, 19, 20, 30-32]. financial, material, moral, human and other losses [1- One should take into account that the risk is typi- 3]. cal of all aspects of the company’s activity, for phar- State risk management is provided according to maceutical company its distribution is determined the Economic Code of Ukraine from 16.01.2003, prior to the development of a new drug, from market- which states the connection between the risk and busi- ing investigation of the market, and is completed at ness is the following: "Article 42. Entrepreneurship as the stage of the use of this drug, when there may be a a kind of entrepreneurial activity. Entrepreneurship is risk of the absence of the necessary therapeutic effect an individual, initiative, systematic, to its own risk or an adverse reaction may occur. economic activity, which is provided by the subject of Subjective and objective nature of risk is deter- economic activity (entrepreneurs) in order to achieve mined by the fact that it is caused by the subjective economic and social results and to get income». Other processes as well as processes, which exist despite of legislative documents such as the Law of Ukraine the will and consciousness of people. In reality finan- No.6/96 «On insurance» from 07.03.1996 and Decree cial economic activity of the company is provided of the President of Ukraine No. 293/94 «On compul- under the terms of uncertainty. The choice of one or sory insurance of property of state companies and or- another strategy of development may cause increase as ganizations» from 13.06.1994 can prevent risk situa- well as decrease of invested money. But under the tions. Legislative acts which regulate pharmaceutical conditions of uncertainty there always exists lots of activity are significantly focused on providing the alternative options of decision making. The probabil- appropriate level of pharmaceutical assistance, sani- ity of a successful distribution (maximum income and tary, technological, ethic and other norms and rules of minimum expenses) of any of them depends on a great manufacturing, goods promotion and distributions of number of internal and external factors which influ- medicines, which has a proximate influence on a fre- ence the company. These realities greatly determine quency and a degree of risks. The basic legislative act the essence and concept of risk [19, 20, 22]. in this branch is the Law of Ukraine 123/96 «On med- The theory of entrepreneurial risk has different icines» from 04.04.1996 and a decree of the Cabinet views as to the definition of the “risk” concept. Analy- of Ministers of Ukraine No.843 from 10.09.2008 «On sis of economic literature shows that among the scien- confirming a criterion according to which a degree of tists there isn’t a common interpretation of this term. risk is assessed as a result of activity in the sphere of Scientists are more likely to consider it as a classical health protection for safety of life and health of the or neoclassical theory. Then, Algin А.P. [1] deter- population, and a frequency of projected measures of mined risk as «…activity or measures to remove un- state monitoring (control) is determined. Some regula- certainty…», Ustenko О. L. [34] determines risk as «a tions deal with a system of risk management in the chance to lose by t he market subject part of income as sphere of pharmaceutical supervision – there’s a de- a result of a certain manufacturing or financial activi- cree of the Ministry of Health of Ukraine from ty, and characteristics of its activity, which is the con- 27.12.2006 No.898 «On confirming the order of su- sequence of uncertainty». G.V. Chernova gives simi- pervision the adverse reactions permitted to use». Ac- lar definition of a risk: «Economic risk is some oppor- cording to these documents manufacturing of medi- tunity to have losses, which is determined in monetary cines, wholesale and retail sale of medicines, use of value» [33]. medicines are subject to a high degree of risk. The Though, the consequences of risk are more likely above-mentioned facts concentrate our attention on to appear in the form of financial losses or impossibil- the necessity to study the problem of risk and devel- ity to get the expected income, however the risk is not opment of theory and practice of management the pro- only the undesirable results of decisions confirmed. cesses of uncertainty. There’s a danger not only to achieve the expected Based on the following, the purpose of our goal, but there’s a chance to exceed the expected in- work is to analyze sources of literature which deal come. This is the essence of entrepreneurial risk, with the problems of determination and classification which is characterized by the combination of an op- of risks in pharmaceutical companies. portunity to achieve undesirable as well as especially Materials and methods. With the help of a con- favorable deviations from the forecasted results. That tent analysis, the analysis of works dedicated to the is why, the more comprehensive, to our mind, are def- problem of risks in our country and abroad has been initions which characterize all sides of risk. Thus, made. Kynev Y.Y. [15] gives the following: «Risk is a con- Results. The investigation delivered shows that a sequence of the action or a lack of action as a result of risk is a complex phenomenon, which has lots of nu- which there’s a real chance to get uncertain results of merous, sometimes contradictive real components. different character, which have both negative and pos- The fact is that the basis of risk is a feasible theory of itive effects on financial and economic activity of the market activity and uncertainty of situation. Planning company». Balabanov І.T. [3] in the most general 28 The scientific heritage No 9 (9),2017 form gives a definition of a risk as a possible danger overwhelming majority of authors point out the fol- of losses, which come out from the peculiarity or other lowing risks: a business risk (business); a market risk; natural phenomena and kinds of human activity. At a credit risk; an operational risk. A few more numbers the same time, he underlines that from the economic are added to these basic elements, which exist in this point of view a risk is an opportunity to make an or that order: a business risk; a liquidity risk; a legal event, which may cause three basic economic results: risk; a regulatory risk. negative (loss), zero (absence of expected income) or There isn’t any well-developed risk classifica- positive (income). Similar, but the shortest and the tion. Moreover, there are over 40 different criteria of most precise definition of the risk are given by А.О. risks and over 220 kinds of risks, therefore there isn’t Starostyna and V.А. Kravchenko: «Risk is a possible the only definition of this issue in economic literature throwing of the results, their possible fluctuation [5, 8, 9, 11, 15, 17, 20, 30]. The reason for such uncer- around the expected result» [31, 32]. tainty is a close interrelation of risks and their inter- A precise and logical definition of a risk is given changeability. Different names of risks, different ap- in the suggestions of the working group of the Interna- proaches to their components and sources of origin tional standards organization (ISO), which deals with generate confusion and obscurity of definition. We the development of terms in the sphere of risk man- analyzed data from the literature, which allowed us agement: «Risk is a combination of feasibility of a study the most widely-spread and optimal approaches certain event and its consequences» [37, 40]. to classification. The authors usually suggest [3, 4, 5, Having realized the necessity to follow and man- 8, 34, 35] classification of risks according to the de- age the risks, it is appropriate to determine the number termined features (a chart). In the chart there’s an ex- and types of risks for a specific company. Classifica- ample of classification of risks with the elements, tion of risks means systematization of a large number which are more often used in the modern sources of of risks based on some features and criteria, which literature and create a logically developed system. allow their combination into more general concepts. Thus, the approaches of the above-mentioned authors One of the first classification of risk was given by are a little bit similar regarding classification of risks, J.M.Keins, who determined three kinds of risk: entre- but there are some divergences as to what group or preneurial risk; “creditor’s risk” – a risk that a credit sub-group belong commercial risks, transport risks or will not be paid off; a risk of change of a monetary force majeure risks. unit (market risk). Keins states that the above- There are also differences in the content of a mentioned risks are closely interrelated. Now, basical- more comprehensive classification, when we give a ly every book gives one of the definitions of risk clas- precise interpretation of a list of risks, which belong to sification. In most cases the selected criteria do not the structure of «a higher by the level» kind of risk. allow include numerous risks, although there’s a num- For example, Chernova G.V. [33] considers forecasted ber of key risks, which is widely used in economic and partially-forecasted risks to belong to the classifi- literature and in pharmaceutical activity. Thus, the cation of risks.
The scientific heritage No 9 (9),2017 29
30 The scientific heritage No 9 (9),2017 systematic By the degree of consistency non-systematic acceptable According to the acceptable limits critical catastrophic realized By the realization of risks unrealized individual By the extent of influence multi-personal forecasted By the possibility of forecasting partially forecasted negative By the degree of influence on the zero activity positive justified By the degree of validity non-justified insuring By the possibility of insurance non-insuring staticі By the possibility of losses dynamic pure By consequences speculative economic human being risks By the character of risk natural factors risks force majeure risks anthropogenic By the degree of danger natural mixed harm to health and life of population By the character of an object, property risks which is subject to risk civil responsibility
Some scientists refer classification «according to In economic literature there are two basic ap- the place of functioning of an economic subject» to proaches to market investigation. The integral microe- the sources of risk by dividing them into external and conomic risk-forming factors that influence the activi- internal. However, despite of some divergences, the ty of an economic subject including pharmaceutical above-mentioned approaches allow make a logically company are the following: motivated classification which does not contradict people’s behavior (who have to deal or do not theoretical principles of risk management. have to deal with the organization); A degree of risk depends on numerous factors, technologies and technical factors (both in- which are connected with the activity of the company ternal and external for the organization); as well as factors, which do not depend on it. Process- level of management (indicators of efficien- es or phenomena, which provide the formation of the cy, terms and work schedule, reputation, organization- risk and determine its character are called risk-forming al behavior). [26, 34]. The macroeconomic integral risk-forming factors As showed from the investigations, the number are usually the following: of risk-forming reasons for a pharmaceutical company economic factors (change of the currency ex- is big enough and as a result their classification is change rate; level of inflation; change of the price for much harder than the classification of risks. raw material, energy carriers; change of taxation rate); According to the sources of literature and foreign political circumstances; principles of risk management, all risks-forming fac- commercial and legal relations; tors can be divided into two groups: internal, which change of climatic conditions and the envi- appear in the process of the company activity; and ronment [8, 15, 20, 21, 35]. external, which appear outside of it [1, 3, 5, 8, 15, 22, There are sometimes other principles of risk 24]. sources based on the concept of “danger” or «tenden- Moreover, risks differ according to the level of cy to risk». These classifications usually present sub- their influence of the company on these factors. groups of the above-mentioned sources of risk. The scientific heritage No 9 (9),2017 31 The analysis of the trends of theoretical investi- searching and development of medicines, high cost of gations in the sphere of efficient risk management in their production (more than 2 billion USD), more and pharmaceutical market allows us to make a summary more attention of scientists and experts of the demand that in these investigations much attention is given to is given to the necessity to guarantee reimbursement risks, which have to deal with the quality of medicines of investments and to get an expected income, saving and their efficiency, but some problems connected of resources, risks forecasting and management of the with the risk-forming factors are underestimated. processes of uncertainty. The authors suggest and use A special attention should be given to risks con- determination of the number of investments required, nected with innovative activity of pharmaceutical terms of their contribution, and make а sales forecast companies [7, 9, 10, 12, 20, 21]. Nowadays there’s a in the optimistic, pessimistic and the best variants [10, great need to upgrade national economics on the basis 12-14, 16, 28, 29]. It allows determine the expected of innovations, pharmacy is a national leader in this income and profit, financial turnover in time and sphere. In Ukraine «A Concept of state politics in the terms of investments reimbursement. To implement innovative sphere for the period of 2015-2019» is be- the forecasted plans marketing and loyal programs are ing formed, the key goal of which is to create social developed. Based on the set of scientific researches economic, organizational and legal conditions for effi- and at the stages of distribution and use of medicines cient reproduction, development and use of scientific methodological and scientific practical principles of technical potential of the country, to ensure implemen- special risks management have been justified [12]. tation of up-to-date environmentally friendly, secure To prevent cross pollution, numerous technolog- technologies, manufacturing and distribution of new ical pollution, staff requirements, hygiene, a reliable kinds of compatible products, including development strategy of quality control and a system of control – and production of medicines. these are only a few trends of risk management. It is At the moment it is difficult to speak about inno- impossible to avoid risks in innovations because it is vative projects and their management in Ukraine, the very difficult to foresee a success of the innovation at dynamic of innovative development is insufficient, the market or whether there will be a demand on it Ukraine has got weak positions so far: in the index [10, 20, 28, 29]. Doing Business 2016 Ukraine occupies the 80th place; General conclusion of scientific literature allow in the global innovative index (GII), made up by the making a summary that in this sphere there’s an in- scale INSEAD, Ukraine took the 56th place out of 128. consistency of specialists’ opinions as to the classifi- However, tendencies of development has a positive cation of innovative risks in pharmacy. More often dynamic – by the index of innovations Ukraine in- medicines development risks are divided into regulat- creased by 7 points (from the 63rd place in 2014), and ed and unregulated or into «... those which action can- great results have been achieved by the state – by the not be limited and those which can be managed ...». index of innovative efficiency (the proportion of the At the existing classifications innovative risk is not results of the countries to their initial conditions) often regarded as an individual category, and it is Ukraine took the 12th place out of 128 [6, 23, 39, 40]. treated as a sub-type of an investment risk or internal Due to the above-mentioned, innovative activity and risks in the sphere of interaction with technology [20]. problems connected with it will be actual in the next As a result, the analysis and selection of methods of decade. The problems of risks definition and man- innovative risks management is taken place according agement in innovative activity of pharmaceutical to the commonly used methods of risk assessment, companies will be especially actual due to the fact that which doesn’t suit in case of assessment of pharmacy currently and in the future this branch is innovative projects. and open for investments, dynamic, compatible and The following classification is often used and it commercially attractive. At the same time, it is con- has its internal filling: nected with the life and health of our nation. There- 1. risks of the conditions of innovative activity fore, risks taken while making medicines should be which influence goal achievement; reduced to the lowest level with the help of the risk- 2. risks of the process of innovative activity; management program in each company. The devel- 3. risks of the product of innovative activity. opment of these programs, especially at the industrial Some authors within the frame of other approach pharmaceutical companies, gives a great economic [9, 11, 21, 24] point out: efficiency, ensures increase of the quality of medi- 1. risks of the stage of research investigations; cines, reduces the risk for the patient and ensures max- 2. risks of the stage of R&D; imum feedback from the innovations used by setting a 3. risks of the stage of implementation the re- certain level of control. sults of R&D; The researches pay attention to risks caused by 4. risks of promoting a new product made up on the product itself as well as by means of its develop- the basis of scientific research work to the mark. ment. The process of risks management is a source of Otherwise, risk may be characterized as a chance requirements. In pharmacy there have been lots of for the events to appear and the following types of events according to which summary has been made innovative risks are singled out: and which turned into the GxP rules. These rules are 1. technical risks of an innovative project; only the program of reducing well-known risks con- 2. commercial risks of an innovative project. nected with the production of medicines. Taking into account a long period of time (about 10-15 years) of 32 The scientific heritage No 9 (9),2017 Other authors single out similar types of risks, order to eliminate and compensate the risks, to form which can be subdivided into technical and commer- “a show-lock” network at the very beginning of the cial risks: project, thus reducing most financial and other ex- 1. risks of the wrong selection of an innovative penses. project; Summary: 2. risks of insufficient financing of an innova- Having analyzed risks theories, new approaches tive project; to risks classification, sources of their origin and the 3. risks of failure of economic agreements; interrelation of risks with the environment have been 4. risks of non-compliance with technical set- reviewed. tings; It is typical for pharmaceutical branch that risk- 5. marketing risks, connected with providing management should not only protect the cost, reliabil- goods and services for the population; ity and durability of the company as a whole, but to 6. risks ensuring the right for ownership (a li- ensure quality of medicines, a high level of medical cense, a copyright) [20, 21, 23, 35]. and pharmaceutical service, social standards of the In foreign literature authors [36, 37, 40] have country to protect the patient. their own view on this challenge. The non-standard The above-mentioned information allows focus approach is to choose the following risk categories on the necessity to further research and grouping of within scientific research and experimental construc- risks typical of a certain company under certain condi- tive works in pharmaceutical projects (Figure 1). tions in a certain period of time, to develop and im- Thus, studying basic approaches to definition and plement instruments of risk management at the most classification of risks may serve a basis for further dangerous work areas, in particular, at all stages of research, which is supposed to analyze risks of an in- searching, development, research, planning of produc- novative activity and factors of their appearance capa- tion and turnover of medicines especially in the in- ble to ensure production of management measures in vestment activity of the company.
The scientific heritage No 9 (9),2017 33
Список літератури 2. Ансофф, И. Стратегическое управление / 1. Альгин, А. П. Грани экономического рис- И. Ансофф. – М. : Экономика, 1999. – 483 с. ка / А. П. Альгин. – М. : Знание, 1991.– 342 с. 34 The scientific heritage No 9 (9),2017 3. Балабанов, И. Т. Риск-менеджмент / И. Т. // Менеджмент в России и за рубежом. – 2000. – Балабанов. – М. : Финансы и статистика, 1996. – №5. – [Електронний ресурс]. – Режим доступу до 192 с. журн. : www.riskmanage.ru/analyze/385850/ – Загол. 4. Бланк, И. А. Торговый менеджмент / И. з екрану. А. Бланк – К. : Украинско – Финский институт 16. Коваленко Св. М. Обґрунтування соціаль- менеджмента и бизнеса, 1997. – 408 с. но-медичної доцільності розробки та економічної 5. Вітлінський, В. В. Оцінка, моделювання та ефективності таблеток «Тіотарін» /Св. М. Кова- оптимізація управління економічним ризиком : ленко // Вісник фармації, 2015. – № 4 (84). – С. 47– автореф. дис. ... д-ра екон. наук: 08.03.02 / В. В. 51. Вітлінський; Київський державний економічний 17. Лапуста, М. Г. Риски в предприниматель- ін-т. – К., 1996. – 24 с. ской деятельности / М. Г. Лапуста, Л. Г. Шаршу- 6. Всесвітня організація інтелектуальної кова. – М. : ИНФРА-М, 1998. – 228 с. власності. – [Електронний ресурс]. – Режим досту- 18. Лебединець, В. О. Організація внутрішніх пу: ризик-орієнтованих аудитів фармацевтичної си- http://www.wipo.int/pressroom/ru/articles/2016/article стеми якості / В. О. Лебединець // Управління, _0008.html економіка та забезпечення якості в фармації. − 7. Горбунова, Е. Контрпродуктивная практи- 2012. − № 2(22). С.21-26. ка силовых структур может создать новые систем- 19. Лебединец, В. А. Управление качеством / ные риски для фарминдустрии. − Еженедельник В. А. Лебединец: моногр. − Х.: Вид-во НТМТ. «Аптека». − №996 (25). − 2015. − [Електронний 2015. – 280 с. ресурс]. – Режим доступу: 20. Марамохина, Е. В. Инновационный риск: http://www.apteka.ua/article/335745 понятие, этапы управления // Молодой ученый. − 8. Гранатуров, В. М. Ризики підприємниць- 2013. − №5. − С. 348–351. кої діяльності. Проблеми аналізу / В. М. Гранату- 21. Посилкіна, О. В. Інноваційно- ров, О. Б. Шевчук. – К. : Держ. вид.-інф. агенство інвестиційний розвиток фармацевтичного вироб- «Зв’язок», 2000. – 150 с. ництва: проблеми фінансового забезпечення : мо- 9. Грачева, М.В. Управление рисками в ин- ногр. / О. В. Посилкіна // М-во охорони здоров’я новационной деятельности: учебн. пособие для України; Нац. фармац. акад. України. – Х. : Вид-во студ. экон. спец. / М.В. Грачева, С.Ю. Ляпина − НФаУ : Золоті сторінки, 2002. – 528 с. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2012. − 351с. 22. Посилкіна, О. В. Побудова системи по- 10. Демкин И. В. Оценка риска инвестицион- казників для оцінки функціонування інтегрованої ных проектов фармацевтического предприятия / И. системи менеджменту на фармацевтичному В. Демкин, А.В. Стрельцов, И.Д. Галетов // Управ- підприємстві / О. В. Посилкіна, К. С. Світлична // ление риском. – 2004. – № 4. – С. 16–27. Управління, економіка та забезпечення якості в 11. Дудин М.Н. Риски в инновационной дея- фармації. – 2010. – № 3(11). – С. 40–46. тельности // Креативная экономика. – 2007. – №10 23. Романов, В. С. Механизм управления (10). –с. 65-73. − [Електронний ресурс]. – Режим рисками предприятия в современных условиях доступу: http://bgscience.ru/lib/3537/ хозяйствования : автореф. дис. на соис. ученой 12. Євтушенко О.М. Управління спеціальни- степ. канд. эконом. наук : специальность 08.00.05 – ми ризиками на етапах реалізації та споживання «Экономика, организация и управление народным лікарських засобів: дис. … докт. фарм. наук : хозяйством» / В. С. Романов. – Ульяновск., 2002. – 15.00.01 «Технологія ліків, організація фармацев- 21 с. тичної справи та судова фармація» / Євтушенко 24. Романов, В. Рискообразующие причины: О.М. – Х., 2011. – 397 с. черта и влияние на опасности / В. Романов, А. Бу- 13. Жадько С. В. Маркетингове й економічне туханов. − Ульяновский Государственный Инсти- обґрунтування доцільності та ефективності впро- тут: «Моделирование и Анализ Сохранности, Рис- вадження нових препаратів в товарний асортимент ка и Свойства в Сложных Системах». – СПб. : фармацевтичного підприємства / С. В. Жадько, М. НПО "Омега", 2011. – 345 с. М. Слободянюк // Ефективність використання 25. Світовий банк. Оцінка бізнес- маркетингу та логістики фармацевтичними ор- регулювання. – [Електронний ресурс]. – Режим ганізаціями : матеріали наук.-практ. конф., 21 доступу: жовт. 2008 р. – Х.: Вид-во НФаУ, 2008. – С. 147- http://www.doingbusiness.org/reports/global- 152. reports/doing-business-2016; 14. Жадько С. В. Оптимізація програми ро- http://russian.doingbusiness.org/rankings зробки лікарських препаратів на основі принципу 26. Самоволева, С.А. Институциональные реінвестування / С. В. Жадько // Працюємо, тво- факторы и риски инновационной деятельности римо, презентуємо : тез. доп. 78-ої міжвуз. наук. предприятий: автореферат дис. ... канд. экон. наук конф. студ. та молодих вчених з міжнар. участю, / С.А. Самоволева; ЦЭМИ РАН. – М., 2009. – 26 с. 2-3 квіт. 2009 р. – Івано-Франківськ, 2009. – С. 27. Тэпман, Л.Н. Риски в экономике: учеб. по- 140-141. собие для вузов / Под ред. проф. В.А. Швандара. – 15. Кинев, Ю. Ю. Оценка рисков финансово- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. – 380 с. хозяйственной деятельности предприятий на этапе 28. Слободянюк М. М. Оцінка привабливості принятия управленческого решения / Ю. Ю. Кинев сегменту ринку лікарських препаратів при фор- The scientific heritage No 9 (9),2017 35 муванні товарного асортименту фармацевтичного 35. Risk Management Applications in Pharma- підприємства : метод. рек. / М. М. Слободянюк, С. ceutical and Biopharmaceutical Manufacturing (Wiley В. Жадько. – Х., 2008. – 28 с. Series in Biotechnology and Bioengineering) / 29. Самборський О.С. Економічне та ко- by Hamid Mollah (Editor), Harold мерційне обґрунтування доцільності впро- Baseman (Editor), Mike Long (Editor) 1st Edition, вадження протиалергійного препарату левоцети- Hoboken, New Jersey : John Wiley & Sons, Inc., ризину // Самборський О.С., Слободянюк М.М. / 2013. − 414 p. Проблеми екологічної та медичної генетики і 36. Risk Management Guidelines (AS/NZS клінічної імунології: збірник наукових праць. - 4360:2004), issued by Standards Australia. – [Елек- Київ; Луганськ, 2013. - Випуск 6 (120). – с. 209 – тронний ресурс]. – Режим доступу: 215. bch.cbd.int/database/attachment/?id=12285 30. Старостіна, А. О. Ризик-менеджмент: тео- 37. CSA (2007) Risk Management: Guideline for рія та практика: навч. посібник для студ. вищих Decision-Makers – A National Standard of Canada / навч. закл. / А. О. Старостіна, В. А. Кравченко. – Canadian Standards Association CAN/CSA-Q850-97 К. : Національний технічний ун-т України − https://www.scc.ca/en/standardsdb/standards/6777. "Київський політехнічний ін-т", 2004. – 200 с. 38. The Global Innovation Index 2016 rankings. 31. Старостіна, А.О. Маркетингові до- – [Електронний ресурс]. – Режим доступу: слідження національних і міжнародних ринків: http://www.wipo.int/edocs/pubdocs/en/wipo_pub_gii_ Підручник. − К.: ТОВ «Лазарит-Поліграф», 2012. – 2016-intro5.pdf 480 с. 39. The Global Innovation Index. Who is leading 32. Старостіна, А. О. Сучасні проблеми innovation? – [Електронний ресурс]. – Режим дос- управління маркетинговими ризиками / А. О. Ста- тупу: ростіна, В. А. Кравченко // Вісн. Нац. ун-ту "Львів. http://www.wipo.int/econ_stat/en/infographics/global_ політехніка". − 2007. − № 580. − С. 141–148. innovation_leaders_2016/ 33. Чернова, Г. В. Практика управления рис- 40. Working Draft for ISO Guide Risk Manage- ками на уровне предприятия / Г. В. Чернова. – ment Terminology // ISO/TMB WG RMT №34, Se- СПб. : Ин-т страхования, 2000. – 170 с. critariat JISC, Japan, 2000. – p. 7. – [Електронний 34. Устенко, О. Л. Теория экономического ресурс]. – Режим доступу до журн. : риска : моног. / О. Л. Устенко. – К. : МАУП, 1997. http://www.garp.com/library/RMT-N34rev1.doc . – – 164 с. Загол. з екрану.
Унгурян Л.М. Доктор фармацевтичних наук, доцент, завідувач кафедри організації та економіки фармації Оде- ського національного медичного університету Бєляєва О.І. Кандидат фармацевтичних наук, старший викладач кафедри організації та економіки фармації Одеського національного медичного університету Прилипко Н.А. Кандидат фармацевтичних наук, доцент кафедри організації та економіки фармації Одеського на- ціонального медичного Вишницька І.В. Кандидат фармацевтичних наук, асистент кафедри організації та економіки фармації Одеського національного медичного
ВПРОВАДЖЕННЯ СТАНДАРТІВ НАЛЕЖНОЇ АПТЕЧНОЇ ПРАКТИКИ (GPP) В СВІТІ
INTRODUCTION OF STANDARDS OF GOOD PHARMACY PRACTICE (GPP) IN THE WORLD
Unhurian L.M. Sc.D., Associate Professor, the Head of the Department of organization and economics of pharmacy, Odes- sa National Medical University Bielyaieva O.I. PhD in pharmacy, senior teacher of the Department of organization and economics of pharmacy, Odessa National Medical University Prylypko N.A. PhD in pharmacy, Associate Professor of the Department of organization and economics of pharmacy, Odessa National Medical University Vyshnytska I.V. PhD in pharmacy, Professor Assistant of the department of organization and economics of pharmacy, Odessa National Medical University
36 The scientific heritage No 9 (9),2017 АНОТАЦІЯ Останніми роками в міжнародній аптечній практиці проходять активні процеси, що направлені на підвищення якості професійної діяльності, зокрема запроваджуються стандарти Належної аптечної прак- тики (GPP). Дослідження професійних стандартів аптечної практики розвинених країн світу виявляє різні підходи до нормування такої діяльності, однак незалежно від застосованої моделі стандарти розробля- ються фармацевтичними асоціаціями та використовуються регуляторними органами, власниками підп- риємств і фахівцями для контролю якості аптечних послуг, що надаються населенню. Проаналізовано історичні етапи становлення концепції Належної аптечної практики (GPP) у світі та роль Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) і Міжнародної фармацевтичної федерації (МФФ) у даному процесі. Розглянуто підходи до стандартизації діяльності аптечних закладів в світі, зокрема ви- значена провідна роль у розробці вимог Належної аптечної практики національних професійних органі- зацій, оскільки саме вони здатні врахувати всі особливості фармацевтичного обслуговування населення в їхніх державах. ABSTRACT In recent years there are active processes in the international pharmacy practice aimed on improving the quality of professional work, in particular, standards of the Good Pharmacy Practice (GPP) are being introduced. Researches of professional standards of pharmacy practice in developed countries reveals different approaches to the regulation of such activities, however, despite the applicable model standards are developed by the pharma- ceutical associations and are used by regulatory bodies, business owners and professionals to control the quality of pharmacy services that are provided to the population. Historical stages of the development of the concept of the GPP in the world and the role of the World Health Organization (WHO) and the International Pharmaceutical Federation (FIP) in the process were analyzed. The approaches to standardization activities of pharmaceutical institutions in the world were reviewed, in particular the lead role in the development of the requirements of good pharmacy practice of national professional organizations, as they are able to take into account all features of the pharmaceutical services of the population in their countries. Ключові слова: належна аптечна практика, настанова, Всесвітня організація охорони здоров’я, фа- рмацевтична практика, аптечні заклади. Keywords: the Good Pharmacy Practice, guideline, the World Health Organization, pharmaceutical prac- tice, pharmacies.
Фармацевтична практика надзвичайно відріз- За текстом усієї настанови особливе значення няється в різних країнах і континентах, включаю- надається професійним питанням і ставленню, а чи країни, що розвиваються, перехідні і розвинені благополуччя пацієнта і його добробут мають країни. Придатність оновленої в 2011 році спільної першорядне значення. Проте, слід зазначити, що настанови ВООЗ/МФФ з належної аптечної прак- вперше вводяться правові, економічні та трудові тики: Стандарт якості аптечних послуг має на основи в контексті структури GPP, і це своєчасно, меті врахувати ці зміни на практиці. беручи до уваги значні по всьому світу дебати з Професія фармацевта в даний час розвиваєть- економічних аспектів ліків, доступу до якісних ся значними темпами, і нові ролі пропонуються і лікарських засобів, можливості звернення до проголошуються не тільки самою професією, а й кваліфікованих медичних працівників, глобальної іншими медичними професіоналами і національ- недостатності робочої сили, збільшення вартості ними та міжнародними органами і установами. медичної допомоги та застосування нових моделей Настанова GPP далекосяжна і досить гнучка, вона аптечної практики [2]. повинна зберігати свою актуальність з появою ВООЗ і МФФ визначають GPP як аптечну нових ролей. Одним із основних способів управ- практику, яка відповідає потребам людей, які ко- ління якістю лікарських засобів і фармацевтичного ристуються послугами фармацевтів, щоб забезпе- обслуговування населення є стандартизація різних чити оптимальну медичну допомогу на засадах аспектів діяльності аптечних закладів. Керівницт- доказової медицини. Для підтримки цієї практики во з GPP – важливий крок у напрямку вдоскона- необхідно, щоб були створені національна система лення аптечних послуг [1]. стандартів якості та настанов. ВООЗ і МФФ підкреслюють, що настанова з Мета роботи – дослідження історичних етапів GPP призначена для використання національними розробки вимог GPP та розгляд сучасних нормати- професійними фармацевтичними асоціаціями, а вним документів, що рекомендовані ММФ до ви- також національними органами влади та іншими користання у світовій фармацевтичній практиці, а відповідними органами, відповідальними за скла- також вивчення сучасного стану даного питання в дання відповідних документів та пов'язаними з світі. ними законами та положеннями у своїх країнах. При проведенні дослідження використано ме- Вона не є встановленим національним стандартом, тоди узагальнення інформаційного матеріалу та але представляє собою керівництво з конкретних системного аналізу. досяжних ролей, функцій і видів діяльності, що З кінця вісімдесятих років Всесвітня організа- виконують місію фармацевтичної практики в но- ція охорони здоров'я (ВООЗ) і Міжнародна фарма- вому тисячолітті. цевтична федерація (МФФ) працюють над визна- ченням ролі і функцій фармацевтичних фахівців, а The scientific heritage No 9 (9),2017 37 також розробкою керівних принципів для належ- У 2007 році у Південно-Східній Азії була ної аптечної практики (GPP) як основи фармацев- прийнята "Бангкокська декларація з GPP в громад- тичної допомоги. ських аптеках" і були викладені зобов'язання асо- Стратегія з лікарських засобів, яка прийнята ціацій-членів щодо підвищення рівня аптечних Всесвітньою асамблеєю охорони здоров'я в 1986 послуг і професійної практики. [8]. році була переглянута Всесвітньою організацією Після прийняття настанови GPP у громадсь- охорони здоров'я (ВООЗ) і відповідно до неї було ких і лікарняних закладах відбулися значні зміни в організувала дві зустрічі з питання ролі фармацев- практиці, прикладній науці і техніці та фармацев- та у 1988 році в Делі, Індія. [3]. тичній політиці. Зважаючи на зміни, що відбулися У 1993 році на конгресі в Токіо, Японія, де з моменту прийняття попередньої настанови з були офіційно оприлюднені стандарти аптечних GPP, у фармацевтичній політиці, практиці та при- послуг під назвою "Належна аптечна практика у кладній науці у 2007 р ММФ виступила з ініціати- громадських та лікарняних аптеках" [4]. вою дослідити проблему оновлення керівних Потім, у травні 1994 року була прийнята ре- принципів GPP з урахування сучасних стандартів золюція Всесвітньої асамблеї охорони здоров'я сучасності та особливостей професійного мислен- WHA47.12 про роль фармацевта на підтримку пе- ня. Для цього у 2008 МФФ організувала консуль- реглянутої стратегії ВООЗ з лікарських засобів. тації експертів у Базелі, Швейцарія під час 68-го Текст належної аптечної практики був також Всесвітнього Конгресу. В зустрічі взяли участь 50 представлений в Комітет експертів ВООЗ з специ- учасників, в тому числі Робоча група (РГ) МФФ з фікації фармацевтичних препаратів у 1994 році в GPP, співробітники ВООЗ зі штаб-квартири, пред- Женеві. ставники регіонального бюро ВООЗ для країн Відповідно до рекомендацій Комітету експер- Східного Середземномор'я, радники з лікарських тів ВООЗ і схвалення їх Радою МФФ у 1997 році, засобів з Гани, Нігерії і Об'єднаної Республіки спільний документ МФФ/ВООЗ з належної аптеч- Танзанії, президенти та секретарі шести регіо- ної практики (GPP) був опублікований в 1999 році нальних Фармацевтичних Форумів, організації- в серії технічних звітів Комітету експертів ВООЗ з члени МФФ і кілька запрошених експертів [9,10]. питань специфікації фармацевтичних препаратів. Після цих консультацій робоча група МФФ з Це надало рекомендаціям GPP більш офіційного GPP провела масштабну перевірку існуючих наці- статусу і забезпечило широке розповсюдження у ональних стандартів з НАП принаймні в 37 краї- світі [5]. нах, і встановила часові межі, які можуть дозволи- Згодом ВООЗ організувала ще дві зустрічі, ти проведенню достатніх консультацій з усіма 120 присвячені ролі фармацевта, у 1997 році в Ванку- національними Асоціаціями - членами МФФ, від- вері, Канада і у 1998 році в Гаазі, Нідерланди. Ці повідними експертами і ВООЗ. Пропозиція щодо зустрічі підтвердили необхідність реформи нав- цієї ініціативи була представлена на сорок третьо- чальних фармацевтичних програм і відзначили му засіданні Комітету експертів ВООЗ з питань роль фармацевта в самодопомозі та самолікуванні. специфікації фармацевтичних препаратів у жовтні Фармацевтична група Європейського Союзу 2008 року, а оновлений звіт був представлений (ЄС) в 1998 р. розробила документ з GPP для Комітету експертів на його сорок четвертому засі- Європи, в якому особлива увага приділялася данні у жовтні 2009 року. країнам ЄС - «Належна аптечна практика в Водночас, в кінці 2008 р., Панамериканською Європі» [6]. організацією охорони здоров'я за підтримки групи У 2001 р ВООЗ розробила керівництво «На- експертів з різних фармацевтичних організацій лежна аптечна практика в нових незалежних дер- підготовлено «Керівництво з фармацевтичних по- жавах. Керівництво з розробки та впровадження слуг в первинній медико- санітарній допомозі» з стандартів». Рекомендації, викладені в керів- метою підкреслення ролі ФФ в системі охорони ництві, покликані допомогти регуляторним орга- здоров'я країн Латинської Америки. нам і керівникам аптек в їх роботі по впроваджен- З огляду на консультації із 120 національними ню стандартів НАП як на державному рівні, так і членами МФФ в 2011 р. та з урахуванням змін, що на рівні аптечних організацій. [7]. відбуваються на фармацевтичному ринку, були У співпраці МФФ і ВООЗ в 2006 р. був опуб- прийняті та оновлені положення GPP шляхом лікований посібник «Розробка аптечної практики прийняття спільної настанови МФФ/ВООЗ «Нале- - фокус на пацієнта". В даному посібнику викла- жна аптечна практика: Стандарти якості аптечних дається нова парадигма аптечної практики і пред- послуг». Цю спільну настанову було опубліковано ставляється підхід до фармацевтичної допомоги. в сорок п’ятому звіті Комітету експертів ВООЗ як З метою поліпшення стандартів і практики нові стандарти якості аптечних послуг. Також цей розподілу та використання лікарських засобів за документ закликає національні аптечні професійні допомогою настанови МФФ/ВООЗ з GPP в якості організації прийняти ці керівні принципи і розро- основи, МФФ запровадила ініціативу з вивчення бити деякі спеціальні правила щодо GPP [11]. можливостей для надання технічної допомоги сво- GPP встановлює стандарти, які частіше вищі їм організаціям-членам в Камбоджі, Молдові, Мо- ніж вимоги фармацевтичного законодавства конк- нголії, Парагваї, Таїланді, Уругваї і В'єтнамі в роз- ретної країни. В оновленій версії GPP виділяється робці національних стандартів з GPP в пілотному декілька ролей фармацевтів: 1. Виготовлення, дослідженні з 2005 по 2007 рік. отримання, зберігання, безпека, розповсюдження, 38 The scientific heritage No 9 (9),2017 застосування, відпуск і утилізація виробів медич- Процес розвитку й упровадження вимог GPP ного призначення. 2. Забезпечення ефективного у практичну діяльність аптечних закладів є довго- ведення медикаментозної терапії. 3. Підтримання тривалим та безперервним, зважаючи на зміни в та поліпшення професійної діяльності. 4. Спри- фармацевтичній науці та практиці. яння підвищенню ефективності системи медичної У керівництвах з GPP всіх років видання ве- допомоги та охорони здоров'я [9]. лика увага приділяється стандартизації роботи Ці ролі можуть змінюватися для кожного фа- фармацевтичних працівників із забезпечення насе- рмацевта в залежності від обов'язків, що вони ви- лення лікарськими засобами та виробами медич- конують. Конкретні стандарти GPP можуть бути ного призначення. Питання розробки стандартів розроблені тільки в рамках національних профе- GPP має вирішуватися на рівні громадських про- сійних аптечних організацій. фесійних організацій, оскільки національне регу- Ця настанова рекомендується у вигляді набо- лювання аптечної практики в різних країнах світу ру професійних цілей, які повинні відповідати ін- суттєво відрізняється. тересам пацієнтів та інших зацікавлених сторін у Перспективи подальших наукових пошуків фармацевтичному секторі. скеровані на використання результатів проведено- Таким чином, порівняно з прийнятою раніше го дослідження при розробці та впровадженні на- концепцією GPP, нинішня оновлена версія поси- ціональних стандартів Належної аптечної практи- лює вимоги до вже відомих основних елементів ки в світі. GPP, виділяючи в кожній ролі фармацевта окремі функції, для яких повинні бути встановлені міні- Список літератури мальні національні стандарти. 1. Наказ МОЗ України від 30.05.2013 р. В різних країнах правила Належної аптечної № 455 про затвердження настанови «Належна Ап- практики (GPP) існують в різному вигляді. У од- течна Практика: стандарти якості аптечних пос- них країнах існують цілісні документи, де сконце- луг». [Електронний ресурс]. – Режим доступу: нтровані як вимоги до матеріально-технічної бази, http://www.apteka.ua/article/240270 приміщень, персоналу, так і стандарти надання 2. Належна аптечна практика: Стандарти фармацевтичної допомоги. В інших країнах ці ви- якості аптечних послуг (Спільна настанова моги і стандарти викладені в різних документах. МФФ/ВООЗ з НАП). [Електронний ресурс]. – Так, наприклад, у Франції стандарти для фармаце- Режим доступу: втів викладені в численних посібниках. В Австрії, http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/897_009. навпаки, практично всі вимоги для фармацевтів 3. Good Pharmacy Practice in Spanish об'єднані в один закон. Також існує Положення Community Pharmacy. – Madrid: General про роботу аптек, в якому крім звичних вимог що- Pharmaceutical Council of Spain, July 2013. – 15 р. до приміщень, обладнання, персоналу, є і вимоги 4. Good Pharmacy Practice (GPP) in про систему менеджменту якості. В розвинених community and hospital pharmacy settings. – країнах світу стандарти GPP мають рекомендова- WHO/pharm/dap/96.1distr.:general. – 10 р. ний характер. Так, стандарти фармацевтичної 5. Good pharmacy practice: standards for практики Норвегії, розроблені Норвезькою фарма- quality of pharmacy services (joint FIP/WHO), 2011. цевтичною асоціацією у співпраці з іншими про- – р. 310-323. [Електронний ресурс]. – режим фесійними організаціями, містять вимоги до дія- доступу: http:// льності аптек, які використовуються власниками http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/44079/1/WH аптечного бізнесу для проведення внутрішнього O_TRS_961_eng.pdf контролю за якістю аптечних послуг. При цьому 6. Фокус на пациента. Стратегия реформы мінімальні вимоги, які висуваються до роботи ап- фармацевтического сектора в новых независимых тек, затверджені в нормативно-правових актах, що государствах//EUR/ICP/QCPH 06 22 02; прийняті керівництвом країни [12]. WHO/DAP/98/8, 1998. – 38с. Фармацевтичними товариством Ірландії вида- 7. Надлежащая аптечная практика в Новых но Методичний посібник з фармацевтичної прак- независимых Государствах. Руководство по разра- тики для надання допомоги фармацевтам у вико- ботке и внедрению стандартов // Провизор. – 2002. нанні законодавчих та нормативних вимог у галузі - № 17. – С. 3-8. - № 18. – С. 3-13. - № 21. – 8-14. забезпечення аптечних послуг [13]. 8. FIP reference guide on Good Pharmacy Також впроваджується GPP у країнах – чле- Practice in community and hospital settings. First нах СНД. Так, зокрема, в Білорусі введена катего- edition 2009 / Approved by FIP Council in Istanbul in рійність аптечних закладів. В Казахстані GPP було September 2009. – International Pharmaceutical прийнято ще в 2006 році, а в Російській Федерації Federation Internationale Pharmaceutique. The Hague, на даний момент прийняті Правила Належної ап- The Netherlands, 2009 – 62 р. течної практики Митного Союзу. 9. Forty-fifth report of the WNO Expert Висновки Committee on specifications for pharmaceutical Отже, стандарти GPP – це важливий крок до preparations (WHO technical report series; no 961), розширення та покращення діяльності аптечних 2011. – P. 310-323. закладів за рахунок підвищення вимог до забезпе- 10. Joint FIP/WHO guidelines on good pharmacy чення якості обслуговування населення. practice:standards for quality of pharmacy services (Workingdocument QAS/10.352). 2010 The scientific heritage No 9 (9),2017 39 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: 12. Standards of Pharmacy Practice, Norway, http://www.who.int/medicines/servicts/expertcommitt 2003 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: ees/pharmprep/CLEAN-Rev2Final-GPP-StandardsQ- http://www.apotek.no/home/standards-for-pharmacy- PharmacyServices-QAS10-352_Sep2010.pdf. practice.aspx?sessionstyleid=14733/ 11. Joint FIP/WHO guidelines on good pharmacy 13. Pharmacy Practice Guidance Manual, Ire- practice: standards for quality of pharmacy services land, 2008 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: from the WHO technical report series, No. 961, 45th http://www.thepsi.ie/Libraries/Publications/Pharmacy report of the WHO Expert Committee on _Practice_Guidance_Manual.sfld.ashx/ specifications for pharmaceutical preparations © World Health Organization 2011. – 20 р.
40 The scientific heritage No 9 (9),2017 PHYSICS AND MATHEMATICS
Барташевская Л.И. доцент, кафедра физики Зайцев А.С. доцент, кафедра физики Морозова Т.В. старший преподаватель, кафедра физики
УГЛЕВОДОРОДНОЕ ПЛАМЯ, ГОРЯЩЕЕ ПРИ НИЗКОМ ДАВЛЕНИИ, В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
HYDROCARBONIC FLAME, BURNING AT LOW PRESSURE, WITHIN ELECTRIC FIELD
Bartashevska L.I. Associate Professor, Department of Physics Zaicev A.S. Associate Professor, Department of Physics Morozova T.V. Senior Lecturer, Department of Physics
АННОТАЦИЯ Рассмотрены результаты экспериментов, приведенных с ацетилено-кислородными пламенами на встречных струях, горящими при давлении 250-300 Па без воздействия электрического поля и с наложе- нием электрического поля. Наложение электрического поля приводит к увеличению концентрации сво- бодных электронов в плазме пламени, не изменяя практически их среднюю энергию. Приведены зависи- мости концентрации свободных электронов от величины разрядного тока, от соотношения расходов окислителя и горючего в невозмущенном пламени, и в пламени с электрическим полем. ABSTRACT Results of experiments carried out with oxyacetylene flames within countercurrent flows at 250 to 300Pa without effect of electric field and with electric field imposition have been considered. Electric field imposition results in the increase of concentration of free electrons within flame plasma making practically no changes in their medium energy. Dependences of concentration of free electrons on discharge-current magnitude as well as on consumption of oxidizer and fuel within undisturbed flame and flame with electric field are demonstrated. Ключевые слова: плазма, горение, пламя. Keywords: plasma, combust, flame.
Электрические свойства углеводородных Электрические свойства плазмы пламени изу- пламен составляют неотъемлемую часть общих чались на основе экспериментальных данных о физико-химических свойств этого важного объек- функции распределения электронов по энергиям та, широко используемого в промышленности, (ФРЭЭ) измеренной зондовым методом, в основе особенно в топливной. Наличие в плазме пламени которого лежит работа Дрювестейна [1], устано- заряженных частиц, накладывает отпечаток на вившего, что независимо от вида функции распре- кинетику процессов, в том числе кинетику саже- деления электронов по энергиям f(eU) справедлива образования. формула Изучение свойств свободных электронов и 2 2mU d 2 I природы ионизации позволяют глубже проникнуть f (eU) 2 2 , (1) в процессы, протекающие в пламенах. e Sn e dU В настоящей работе исследовалось ацетилено- где е – элементарный заряд; m - масса элек- кислородное пламя, горящее на встречных струях трона; S - площадь рабочей поверхности зонда; n - при давлении р=0,25÷0,3 кПа и влияние электри- концентрация электронов; I - электронный ток ческого поля на это пламя. через зонд; U - потенциал зонда относительно не- Как и в пламенах, горящих с предварительно возмущенной плазмы. перемешанной смесью, реакционная зона пламени Описание экспериментальной установки, ис- на встречных струях представляла собой диск, пользуемой в данной работе приведено в [2,3]. диаметр которого больше диаметра горелки, а его На рис.1 приведены экспериментальные толщина составляла 30÷40 мм в зависимости от ФРЭЭ (1), полученные в ацетилено-кислородном давления, состава смеси и скорости потоков. пламени, горящем на встречных струях, при дав- Электрические измерения осуществлялись лении р=0,3 кПа с соотношением расхода кисло- цилиндрическими зондами, изготовленными из рода к расходу ацетилена 2,1:1 и одинаково нор- платиновой проволоки диаметром от 50 до 100 мированные функции Максвелла (2): а) - в реакци- мкм и длиной 5÷10 мм. The scientific heritage No 9 (9),2017 41 онной зоне, б) - ацетиленовой зоне и в) - кисло- тальные ФРЭЭ отличаются от ФРЭЭ Максвелла. В родной зоне. экспериментальных ФРЭЭ явно выражен дефицит Как в реакционной зоне, так и в зонах с пре- высокоэнергетических электронов. обладанием ацетилена и кислорода эксперимен-
Рис.1. Функция распределения электронов по энергии в пламени на встречных струях.
Основной причиной, вызывающей отклонения На основе экспериментально измеренных экспериментальной ФРЭЭ от Максвелловских, ФРЭЭ определялось и значение концентрации являются неупругие соударения электронов с мо- свободных электронов по формуле лекулами газов пламени. Из единого равновесного d 2 I ансамбля свободных электронов уходят высоко- n A U 1/ 2 dU (3) 2 энергетические электроны из-за потери энергии на dU возбуждение колебательных и электронных уров- где А – постоянная, определяемая предвари- ней молекул. тельной калибровкой измерительной системы. Вторая особенность экспериментальной Влияние электрического поля на углеводо- ФРЭЭ относится к низкоэнергетической области. родные пламена изучалось многими авторами Наблюдаемый недостаток электронов в этой обла- [4,5]. Подавляющее количество работ относится к сти количественно оценить трудно вследствие пламенам атмосферного давления. большой ошибки экспериментального определе- В данной работе приведены результаты ис- ния ФРЭЭ вблизи потенциалов зонда, мало отли- следований влияния электрического поля на аце- чающихся от потенциалов пространства. тилено-кислородное пламя низкого давления. При Так как экспериментальная ФРЭЭ отличает- этом напряженность поля была значительно сяот функции Максвелла, то для характеристики меньше напряженности, при которой возникает теплового движения свободных электронов следу- пробой. ет ограничиться их средней энергией, величину К матрицам горелок, которые были электри- которой можно найти из выражения чески изолированы, прикладывалось поле от ис- точника постоянного тока с регулируемым напря- eU f (eU)dU жением, максимальная величина которого состав- 0 ляла 120 В. (2) На рис. 2 представлены графики эксперимен- f (eU)dU тальных ФРЭЭ, полученные в пламени без воздей- ствия электрического поля и с наложением элек- 0 трического поля. 42 The scientific heritage No 9 (9),2017
Рис. 2. ФРЭЭ в пламени без электрического поля (1) и в пламени с наложением поля (2,3,4). а, б, в – середина, верхний и нижний край реакционной зоны.
Во всех случаях кривые 1 соответствуют ным электронам. Средняя энергия во всех случаях ФРЭЭ, полученной в невозмущенном пламени, так же не испытывает значительных изменений. кривые 2 – ФРЭЭ для пламени с наложением поля В таблице 1 представлены значения энергий (I=30 мкА), кривые 3 – ФРЭЭ пламени при I=45 max, на которые приходятся максимумы ФРЭЭ, мкА, 4 – ФРЭЭ пламени при I=20мкА. средние энергии электронов и концентрации Энергия, на которую приходится максимум во электронов n в различных зонах пламени (ацети- всех экспериментальных ФРЭЭ, почти одна и та леновой - h=20 мм; реакционной - h=40 мм и кис- же. Это может служить подтверждением того, что лородной - h=60 мм) без электрического поля и с внешнее поле в наших опытах не сообщает в за- электрическим полем. Давление поддерживалось метных размерах дополнительной энергии свобод- равным р=260 кПа, отношение расхода кислорода к расходу ацетилена составляло 2,3:1. Таблица 1. Энергия и концентрация свободных электронов в пламени без электрического поля и с электриче- ским полем Без электрического поля С электрическим полем
Высота, мм n max n max отн. ед. эВ эВ отн. ед. эВ эВ 20 14,3 0,26 0,33 22,0 0,28 0,36 40 14,5 0,26 0,31 22,2 0,28 0,35 60 16,8 0,22 0,29 9,3 0,28 0,29
В реакционной зоне энергия электронов max личных расходах окислителя и горючего без воз- больше, чем в кислородной зоне. Такое же поло- мущения электрическим полем и с наложением жение отмечается и в отношении средней энергии электрического поля. электронов. Охлаждение электронов в кислород- В последней колонке приведены значения ной зоне можно объяснить тем, что в процессе разрядных токов, соответствующие максимальным столкновения происходит перенос энергии элек- n тронов к молекулам сравнительно холодного газа значениям , где n - превышение концен- – кислорода, поступающего из верхней горелки. n Как видно из таблицы 1 положение электри- трации электронов в пламени, возмущенном по- ческого поля не даёт значительного увеличения лем, над концентрацией электронов в невозму- энергии электронов в реакционной зоне и остаётся щенном пламени. без изменения в кислородной зоне. Но неожидан- Как видно при увеличении расхода горючего ным результатом в рассматриваемых опытах явля- n максимальное значение , а также разрядный ется возрастание концентрации свободных элек- n тронов в реакционной зоне пламени при наложе- ток, на который приходится этот максимум, суще- нии электрического поля [4,5]. ственно увеличивается. Средняя энергия свобод- В таблице 2 собраны сведения о концентра- ных электронов при этом растёт, но в значительно ции свободных электронов и их средней энергии в меньшей степени. пламени на встречных струях, горящем при раз-
The scientific heritage No 9 (9),2017 43 Таблица 2 Средняя энергия, концентрация свободных электронов в пламени без электрического поля и с электрическим полем Без поля С наложением электрического поля Отношение максимальное расходов Зоны пла- концентрация средняя концентрация средняя значение разрядный окислителя и мени электронов энергия электронов энергия n ток горючего n, (отн. ед.) , эВ n, (отн. ед.) , эВ I, мкА n 1 реакц. з 11 0,37 85 0,49 7,7 125 1,3 ” 20 0,36 67 0,43 3,3 80 1,5 ” 12 0,36 40 0,38 3,3 40 1,6 ” 15 0,30 46 0,38 3,0 40 2,0 ” 17 0,33 35 0,37 2,0 35 2,1 ” 2,3 ” 13 0,32 23 0,36 1,8 10
Для стационарного состояния без учёта диф- их концентрации, по сравнению с их концентраци- фузии скорость ионизации q равна скорости ре- ей в невозмущенном пламени. комбинации Но опыты по изучению зависимости измене- q n2 (4) ния концентрации свободных электронов от вели- чины разрядного тока в пламени показали, что Если к пламени прикладывается внешнее несмотря на то, что энергия, на которую прихо- электрическое поле, то без учёта диффузии и с дится максимум ФРЭЭ, во всех опытах рассматри- учётом того, что часть носителей электрического ваемой серии сохраняется, а средняя энергия сво- поля уводится полем на электроды скорость иони- бодных электронов почти не изменяется, концен- зации q имеет вид трация свободных электронов при увеличении 2 I разрядного тока увеличивается, а по мере даль- q n , (5) nlS нейшего возрастания разрядного тока концентра- где I - сила тока; l - расстояние между элек- ция свободных электронов начинает убывать. тродами; S – площадь поверхности электродов; е – В таблице 3 приведены значения концентра- элементарный заряд; α - коэффициент рекомбина- ции свободных электронов в пламени в зависимо- ции; n - концентрация свободных электронов. сти от величины разрядного тока. Пламя горело Из (5) следует, что наложение внешнего элек- при давлении р=270 кПа с отношением расхода трического поля должно привести к уменьшению кислорода к расходу ацетилена 1,67:1. концентрации носителей тока, а, следовательно, и Таблица 3. Разрядный ток и концентрация свободных электронов Концентрация электронов Номер опыта Разрядный ток, мА n∙10-14 м-3 1 0 2 2 0,02 2,7 3 0,04 2,4 4 0,06 1,6 5 0,08 1,2
Искать объяснение явления увеличения кон- 4. Лаутон Дж., Вайтинберг Ф. Электриче- центрации свободных электронов в реакционной ские аспекты горения. – М.: Энергия, 1976. – 284 с. зоне пламени под действием электрического поля 5. Calcote H.P. Mechanism for formation of следует в особых свойствах плазмы углеводород- ions in flames // Combust and flame. - 1957. – V.1, ных пламен и возможно с предположением о су- №4. – P. 385-403. ществовании в них ридберговских молекул. 6. Барташевская Л.И., Зайцев А.С., Твердо- хлебов В.И., Твердохлебова Л.С. О механизме Список литературы ионообразования в углеводородных пламенах // 1. Druyvesteyn M.N. Der Nidervoltbogen // Тезисы докладов семинара по электрофизике го- Z.s.Phys. – 1930. – Bd. 64, № 11-12. – S. 781-797. рения, 20-23 мая 1980 г. – Караганда, 1980. – с. 17 2. Зайцев А.С., Китова С.В., Твердохлебов – 19. В.И. и др. // Теплофизические свойства низкотем- 7. Барташевская Л.И., Зайцев А.С., Твердо- пературной плазмы. – М.: Наука, 1976. хлебов В.И. Возмущение плазмы ацетилено- 3. Барташевская Л.И., Зайцев А.С., Твердо- кислородного пламени низкого давления электри- хлебов В.И. ТВТ, 1980, 18, 3, 638. ческим разрядом // Теплофизика высоких темпера- тур. – 1980. Т. 18. Вып. 3. – с. 638 – 639. 44 The scientific heritage No 9 (9),2017 8. Барташевская Л.И., Зайцев А.С. Явление научно-практического семинара по электрофизике увеличения концентрации электронов в ацетилено- горения, 11 – 15 мая 1987 г. – Караганда, 1987. с. кислородном пламени, вызванное электрическим 44 – 45. полем // Электрофизика горения: Тезисы докладов
Бунтова Е.В. канд. пед. наук, доцент кафедры «Физика, математика и информационные технологии» ФГБОУ ВО Самаркой государственной сельскохозяйственной академии, г.Самара
ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ МЕТОДАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ В ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ АГРОНОМА
A STUDY OF QUANTITATIVE INFORMATION, METHODS OF MATHEMATICAL STATISTICS IN PRACTICE AGRONOMIST
Buntova E.V. cand. ped. sciences, associate Professor of "Physics, mathematics and information technology" doctor of the Samarka state agricultural Academy, Samara
АННОТАЦИЯ В работе поставлена проблема применения современных методов математической статистики в про- цессе анализа данных научных исследований. Указаны основные причины возникшей проблемы. На примере анализа данных научных исследований агрономов показано применение некоторых методов математической статистики. В частности рассмотрены методы дисперсионного, корреляционного и ре- грессионного анализов, которые имеют место в практической деятельности специалиста - агронома при исследовании связи между случайными величинами. ABSTRACT In work the problem of application of modern mathematical statistics methods in data mining research. Are the main causes of the problem. By analyzing data of scientific research agronomists shows the use of some methods of mathematical statistics. In particular, the article considers methods of dispersion, correlation and regression analyses that take place in the practice of expert agronomist in the study of relationships between ran- dom variables. Ключевые слова: дисперсионный анализ, фактор, влияние, процесс, урожайность, взаимодействие, коэффициент корреляции, регрессионная модель. Keywords: analysis of variance, factor, influence, process, productivity, connectivity, correlation coeffi- cient, regression model.
В профессиональной деятельности экономи- статистическим методам, и разнобой в терминоло- ста, инженера, агронома постоянно возникает гии. необходимость получать информацию и извлекать Таким образом, возникает проблема более из нее ответы на многочисленные вопросы. тщательного подбора материала к преподаванию Любое решение, которое принимает специа- математической статистики для различных лист, требует применения методов обработки ре- направлений подготовки специалистов. Из боль- зультатов наблюдений. Например, приведет ли шого количества современных методов математи- внедряемое новшество к повышению качества ческой статистики следует выбрать те методы ис- продукции, зависит ли наблюдаемый процесс от следования количественной (качественной) ин- заданного фактора, существует ли связь между формации о процессе, объекте или явлении, исследуемыми величинами или насколько сильна которые имеют наибольшее значение в работе имеющаяся связь. специалиста определенного направления. В настоящее время, несмотря на неоспоримую Задача состояла в том, чтобы исходя из часто значимость математической статистики, многие решаемых задач практики специалистами направ- выпускники высшей школы, инженеры, ученые ления подготовки – «агрономия», рассмотреть ме- имеют достаточно смутное представление о со- тоды математической статистики, имеющие временных методах математической статистики. наибольшее значение в практической деятельно- Для аспирантов математическая статистика явля- сти агронома. ется чаще всего «красивой рамкой» для диссерта- Рассмотрим некоторые методы дисперсион- ции. ного, корреляционного и регрессионного анализов, Одна из причин возникшей проблемы – это которые имеют место в практической деятельно- ограниченное количество аудиторных часов, отве- сти специалиста - агронома при исследовании свя- денных учебными планами вузов на изучение ма- зи между случайными величинами. тематической статистки. Другая причина – огром- Методами дисперсионного анализа устанав- ное количество литературы по математической ливается наличие влияния заданного фактора на статистике, например, более миллиона работ по изучаемый процесс, отображаемый наблюдаемой The scientific heritage No 9 (9),2017 45 статистической совокупностью выборочных дан- парат для обработки семян. Таким образом, требу- ных [3,5]. ется провести двухфакторный дисперсионный Например, требуется проверить влияние анализ и проверить гипотезу о влиянии факторов удобрения и препарата для обработки семян на 퐴 и 퐵, их комбинаций на указанный признак – урожайность по данным приведенным в таблице 1. урожайность. Пусть фактор 퐴 - это удобрение, а фактор 퐵 - пре- Таблица 1 Данные о видах удобрений и препаратах для обработки семян Изучаемые факторы Урожайность зерна с 1 га в ц Азотные Обработка Повторность удобрения семян Среднее I II III (фактор B) (фактор A) без обработки 29,8 27,2 25,0 27,3 (퐴 ) Без удобрений 1 ЖУСС-1 (퐴2) 31,0 27,2 29,0 29,1 퐵1 ЖУСС-2 (퐴3) 30,3 36,4 32,0 32,9 ЖУСС-3 (퐴4) 32,5 32,6 33,1 32,7 без обработки 35,9 27,1 34,4 32,5 Аммонийная (퐴1) селитра ЖУСС-1 (퐴2) 32,0 36,3 32,9 33,7 퐵2 ЖУСС-2 (퐴3) 32,4 38,8 40,0 37,1 ЖУСС-3 (퐴4) 35,7 40,4 37,1 37,7 без обработки 33,5 34,2 28,7 32,1 (퐴 ) Мочевина 1 ЖУСС-1 (퐴2) 35,4 35,4 32,7 34,5 퐵3, ЖУСС-2 (퐴3) 37,4 37,3 39,0 37,9 ЖУСС-3 (퐴4) 39,5 30,3 35,6 35,1 без обработки 39,1 34,5 28,2 33,9 Сульфат ам- (퐴1) мония ЖУСС-1 (퐴2) 33,9 35,3 35,6 34,9 퐵4 ЖУСС-2 (퐴3) 35,0 36,4 37,0 36,1 ЖУСС-3 (퐴4) 39,5 36,1 36,5 37,4
По исходным данным составляется таблица 2. Таблица 2 Исходные данные A B 퐴1 퐴2 퐴3 퐴4 퐵1 29,8; 27,2; 25,0 31,0; 27,2; 29,0 30,3; 36,4; 32,0 32,5; 32,6; 33,1 퐵2 35,9; 27,1; 34,4 32,0; 36,3; 32,9 32,4; 38,8; 40,0 35,7; 40,4; 37,1 퐵3, 33,5; 34,2; 28,7 35,4; 35,4; 32,7 37,4; 37,3; 39,0 39,5; 30,3; 35,6 퐵4 39,1; 34,5; 28,2 33,9; 35,3; 35,6 35,0; 36,4; 37,0 39,5; 36,1; 36,5
Фактор 퐴 имеет четыре уровня 퐴1, 퐴2, 퐴3,퐴4, Заменяются серии значений их средними и фактор 퐵 имеет четыре уровня 퐵1, 퐵2, 퐵3,, 퐵4. результаты записываются в таблицу 3, где i – но- мер столбца, j – номер строки. Таблица 3 Средние значения результатов наблюдений A B 푋푗 = ∑ 푥푗 퐴1 퐴2 퐴3 퐴4 퐵1 27,3 29,1 32,9 32,7 122,0 퐵2 32,5 33,7 37,1 37,7 141,0 퐵3, 32,1 34,5 37,9 35,1 139,6 퐵4 33,9 34,9 36,1 37,4 142,3
푋푖 = ∑ 푥푖 125,8 132,2 144,0 142,9 544,9
푘 푚 푘 푚 Используя данные таблицы 3, вычисляются 1 1 суммы согласно формулам 푄 = ∑ ∑ 푥2 ; 푄 = ∑ 푋2 ; 푄 = ∑ 푋2 ; 1 푖푗 2 푚 푖 3 푘 푗 푖=1 푗=1 푖=1 푗=1 46 The scientific heritage No 9 (9),2017 2 2 푘 2 푚 푚 푘 1 1 1 2 1 푄 = (∑ 푋 ) = (∑ 푋 ) , 푄3 = ∑ 푋푗 = 18625,6125; 푄4 = (∑ 푋푖) 4 푚푘 푖 푚푘 푗 4 16 푖=1 푗=1 푗=1 푖=1 где 푘 – количество столбцов, 푚 – количество = 18557,25. строк. Вычисленные значения сумм используются Согласно данным таблицы 3, соответствую- для нахождения оценки дисперсий щие суммы принимают значения: 4 4 푘 1 푄 = ∑ ∑ 푥2 = 18691,71; 푄 = ∑ 푋2 1 푖푗 2 4 푖 푖=1 푗=1 푖=1 = 18614,7225; 푄 + 푄 − 푄 − 푄 8,625 푄 − 푄 57,473 푆2 = 1 4 2 3 = = 0,958; 푆2 = 2 4 = = 19,158; 0 (푘 − 1)(푚 − 1) 9 퐴 푘 − 1 3 푄 − 푄 68,3625 푆2 = 3 4 = = 22,788. 퐵 푚 − 1 3 Влияние фактора 퐴 с достоверностью 훼 при- 23,787 > 3,86. знается значимым, если выполняется условие Таким образом, влияние фактора 퐵 с досто- 2 푆퐴 верностью 훼 = 0,05 признается значимым. 2 > 퐹훼(푓1, 푓2), Приведенный анализ предполагал независи- 푆0 мость факторов 퐴 и 퐵. где 푓1 = 푘 − 1, 푓2 = (푘 − 1)(푚 − 1), 퐹훼(푓1, 푓2) критическое значение критерия Фишера. Для оценки влияния взаимодействия факторов Используются оценки дисперсий для провер- 퐴 и 퐵 вычисляется дополнительная сумма 푘 푚 푛 4 4 3 ки условия при уровне значимости 훼 = 0,05, 푓1 = 푄 = ∑ ∑ ∑ 푥2 = ∑ ∑ ∑ 푥2 = 56384,9, 3, 푓2 = 9 5 푖푗푣 푖푗푣 19,99 > 3,86. 푖=1 푗=1 푣=1 푖=1 푗=1 푣=1 Таким образом, влияние фактора 퐴 с досто- где 3 верностью 훼 = 0,05 признается значимым. 1 푥 = ∑ 푥 Влияние фактора 퐵 с достоверностью 훼 при- 푖푗 3 푖푗푣 знается значимым, если выполняется условие 푣=1 2 является средним из 푛 параллельных наблю- 푆퐵 2 > 퐹훼(푓1, 푓2), дений, т.е. при каждом сочетании факторов 퐴 и 퐵 푆0 на уровнях 퐴 , 퐵 соответственно необходима се- где 푓 = 푘 − 1, 푓 = (푘 − 1)(푚 − 1), 퐹 (푓 , 푓 ) 푗 푖 1 2 훼 1 2 рия наблюдений 푥 , 푥 , … , 푥 . критическое значение критерия Фишера. 푖푗1 푖푗2 푖푗푛 Для оценки влияния взаимодействия факторов Используются оценки дисперсий для провер- 퐴 и 퐵 вычисляется дисперсия ки условия при уровне значимости 훼 = 0,05, 푓1 = 3, 푓2 = 9 푄 − 푛푄 56384,9 − 3 ∙ 18691,71 푆2 = 5 1 = = 9,68, 퐴퐵 푚푘(푛 − 1) 16 ∙ 2 и проверяется значимость взаимодействия факторов 퐴 и 퐵 критерием 2 푛푆0 2 > 퐹훼(푓1, 푓2), 훼 = 0,05, 푓1 = (푘 − 1)(푚 − 1) = 9, 푓2 = 푚푘(푛 − 1) = 32. 푆퐴퐵 В исследуемом процессе выполняется условие влияния заданного фактора на изучаемый процесс 3 ∙ 0,958 [1,2,3]. = 0,2969 < 2,5. 9,68 Задача исследования состояла в том, чтобы Таким образом, можно сделать вывод, что выяснить, урожайность каких сельскохозяйствен- взаимодействие факторов 퐴 и 퐵 является факто- ных культур в Самарской области наиболее зави- ром незначимым для урожайности. сима от природных условий, т.е. от среднего зна- Немаловажную роль в исследованиях специа- чения температуры в вегетативный период и от листа – агронома имеет корреляционный анализ. среднего значения количества осадков в этот же Корреляционный анализ позволяет оценить силу период. Данные представлены в таблице 4.
The scientific heritage No 9 (9),2017 47 Таблица 4 Средняя урожайность культур, природные условия Год Средняя урожайность в ц/га Природные условия Яровая Подсол- Овощи Овес Среднее значе- Среднее значе- пшеница нечник ние температуры ние количества воздуха осадков (апрель/сентябрь) (апрель/сентябрь) 2005 8,7 8,9 272,39 10,5 16,1 29,3 2006 9,6 8,3 283,51 10,3 15,8 58,5 2007 11,4 8,2 273,20 12,6 16,4 57,2 2008 14,2 9,2 277,20 15,5 16,7 43,8 2009 13,1 8,6 271,90 17,2 16,6 32,9 2010 10,0 7,4 148,90 8,5 19,7 15,3 2011 16,3 12,0 230,30 19,6 16,1 75,6 2012 13,5 12,4 262,10 13,4 18,5 35,0 2013 16,1 14,9 255,40 14,2 17,2 58,2 2014 17,5 11,9 263,00 16,9 16,5 10,1 2015 14,5 11,1 257,40 17,6 17,0 11,5
Пусть 푌1 - средняя урожайность яровой пше- Выборочный коэффициент корреляции для ницы, 푌2 - средняя урожайность подсолнечника, 푌3 переменных 푌1 и 푋1 – средняя урожайность овощей, 푌 - средняя уро- −3,3708 4 푟 = = −0,099. жайность овса, 푋1 - среднее значение температуры √13,4856 ∙ 85,9819 воздуха, 푋2 - среднее значение количества осад- Оценка коэффициента корреляции ков. 1 − 0,009801 Анализ зависимости между случайными ве- 푟∗ = −0,099 [1 + ] = −0,105. 2(11 − 3) личинами 푌1 и 푋1, 푌1 и 푋2 с одновременной оцен- Проверяется нулевая гипотеза о равенстве ну- кой степени неслучайности их совместного изме- лю модуля коэффициента корреляции 퐻 : |𝜌| = 0 нения есть корреляционный анализ. Изменение 0 при альтернативной гипотезе 퐻1: |𝜌| ≠ 0. случайной величины 푌1, соответствующее измене- Корреляция между случайными величинами нию случайной величины 푋1 (или 푋2), разбивается признается значимой, если |푟| ≥ 푟훼, где 푟훼 - крити- на две составляющие – стохастическую, связан- ческое значение. ную с неслучайной зависимостью 푌 от 푋 (или 1 1 Критическое значение 푟 = 0,602. Таким 푋 ), и случайную, связанную со случайным харак- 0,05;11 2 образом, |−0,099| < 0,602, что говорит о том, что тером поведения 푌 и 푋 (или 푋 ). Стохастическая 1 1 2 гипотеза о значимости корреляции между случай- составляющая связи между 푌 и 푋 (или 푋 ) харак- 1 1 2 ными величинами 푌 и 푋 отклоняется. теризуется коэффициентом корреляции. Коэффи- 1 1 Выборочный коэффициент корреляции для циент корреляции показывает, насколько связь переменных 푌1 и 푋2 между случайными величинами близка к строго 29,8165 линейной. Следует помнить, что коэффициент 푟 = = 0,0467. корреляции не учитывает возможной криволиней- √4742,948 ∙ 85,9819 ной связи между случайными величинами. Оценка коэффициента корреляции Выборочной оценкой коэффициента корреля- 1 − 0,002180 푟∗ = 0,0467 [1 + ] = 0,0496. ции является случайная величина 2(11 − 3) ∑푛 (푥 − 푥̅)(푦 − 푦̅) Критическое значение 푟 = 0,602. Таким 푟 = 푖=1 푖 푖 , 0,05;11 푛 2 푛 2 образом, |0,0496| < 0,602, что говорит о том, что √∑푖=1(푥푖 − 푥̅) ∑푖=1(푦푖 − 푦̅) где гипотеза о значимости корреляции между случай- 푛 푛 ными величинами 푌1 и 푋2 отклоняется. 1 1 Используя множественную корреляцию, 푥̅ = ∑ 푥푖 ; 푦̅ = ∑ 푦푖 ; 푛 − объем выборки. 푛 푛 установим существенность взаимосвязи перемен- 푖=1 푖=1 При малых объемах выборки (푛 < 15) луч- ной 푌1 с совокупностью переменных 푋1, 푋2. Выбо- шей оценкой коэффициента корреляции является рочный множественный коэффициент корреляции оценка [5] определим через парные коэффициенты корреля- 1 − 푟2 ции 푟∗ = 푟 [1 + ]. 2(푛 − 3) 푟2 + 푟2 − 2 ∙ 푟 ∙ 푟 ∙ 푟 2 푦1,푥1 푦1,푥2 푦1,푥1 푥2,푦1 푥1,푥2 푟푦1,푥1,푥2 = 2 ; 1 − 푟푥1,푥2 0,009801 + 0,00218089 − 2 ∙ (−0,099) ∙ 0,0467 ∙ (−0,432) 푟2 = = 0,0098, 푦1,푥1,푥2 1 − 0,1868 с учетом того, что 48 The scientific heritage No 9 (9),2017 −109,288 푟푥 ,푥 = = −0,432. 1 2 √13,4856 ∙ 4742,948
Для проверки гипотезы 퐻0: |𝜌| = 0 при аль- По выборочным данным можно найти только тернативной гипотезе 퐻1: |𝜌| ≠ 0 используется оценку истинной регрессии, содержащую ошибку, статистика связанную со случайностью выборки. В основе 2 푟푦 ,푥 ,푥 푛 − 푘 регрессионного анализа лежит принцип наимень- 퐹 = 1 1 2 ∙ , 1 − 푟2 푘 − 1 ших квадратов, в соответствии с которым в каче- 푦1,푥1,푥2 стве уравнения регрессии выбирается функция, где 푘 - число переменных. доставляющая минимум сумме квадратов откло- Расчетное значение статистики 푛 2 0,0098 11 − 3 нений 푆 = ∑푖=1[푦푖 − 푓(푥푖)] . Вид функции 푓(푥) 퐹 = ∙ = 0,03968. определяется исходя из общего графического ана- 1 − 0,0098 3 − 1 лиза зависимости между Y и X . Критическое значение статистики Схема регрессионного анализа включает в се- 퐹 = 0,726. 0,05;8;3 бя: нахождение выборочной оценки истинной ре- Таким образом, 퐹 < 퐹0,05;8;3 и соответствую- грессии, оценки статистической значимости выбо- щая корреляция признается незначимой. рочной регрессии в сравнении с безусловным раз- Таким образом, делается вывод о том, что бросом значений 푦푖, характеризующимся между средней урожайностью яровой пшеницы и дисперсией, определение доверительных областей погодными факторами: температурой воздуха и с заданной вероятностью включающих в себя ис- количеством осадков, нет тесной линейной зави- тинную регрессию. симости. В качестве примера, рассмотрим построение Аналогично устанавливается корреляционная множественных регрессионных моделей, показы- зависимость между случайными величинами вающих зависимость урожайности сельскохозяй- 푌2, 푌3, 푌4 и 푋1, 푋2. ственных культур Самарской области от погодных Проведенный анализ дает возможность сде- условий в виде среднего значения температуры лать вывод, что линейная зависимость между по- воздуха и среднего значения количества осадков в годными факторами, которые определяет темпера- вегетативный период. тура воздуха и среднее количество осадков, и уро- Корреляционный анализ позволил сделать жайностью сельскохозяйственной культуры, вывод о том, что урожайность овощей имеет ли- наблюдается только у овощей. нейную зависимость от погодных условий. Таким Рассмотренные методы дисперсионного и образом, регрессионная модель примет вид 푦 = корреляционного анализа позволяют выявить 3 훽1 + 훽2푥1 + 훽3푥2 + 휀푖. Методом наименьших квад- наличие связи между случайными величинами и ратов получим оцененное уравнение множествен- оценить силу этой связи. Кроме решения перечис- ной линейной регрессии 푦̂ = 훽̂ + 훽̂ 푥 + 훽̂ 푥 . ленных задач, на практике часто представляет ин- 3 1 2 1 3 2 Согласно методу наименьших квадратов составля- терес функциональный вид связи между случай- ется система нормальных уравнений, которая поз- ными величинами. Следует помнить, что любая волят определить оценки параметров уравнения функция распределения полностью определяется регрессии, соответствующие минимальным откло- своими параметрами [3,5]. Изменение функции нениям 휀푖 распределения случайной величины Y от случай- 푛 푛 푛 ной величины X, заданной зависимостью ̂ ̂ ̂ 푛훽1 + 훽2 ∑ 푥1푖 + 훽3 ∑ 푥2푖 = ∑ 푦3푖 휇1푦 = 푓(푥), 푖=1 푖=1 푖=1 где 휇1푦 - среднее значение переменной Y, 푛 푛 푛 푛 называется регрессией Y по X. ̂ ̂ 2 ̂ 훽1 ∑ 푥1푖 + 훽2 ∑ 푥 + 훽3 ∑ 푥1푖푥2푖 = ∑ 푦3푖푥1푖 . Цель регрессионного анализа состоит в объ- 1푖 푖=1 푖=1 푖=1 푖=1 яснении поведения зависимой переменной 푌. Ме- 푛 푛 푛 푛
тоды регрессионного анализа позволяют выбрать ̂ ̂ ̂ 2 훽1 ∑ 푥2푖 + 훽2 ∑ 푥1푖푥2푖 + 훽3 ∑ 푥1푖 = ∑ 푦3푖푥2푖 математическую модель и оценить адекватность { 푖=1 푖=1 푖=1 푖=1 отражения моделью установленной взаимосвязи случайных величин.
Согласно данным таблицы 4 составляется система нормальных уравнений ̂ ̂ ̂ 11훽1 + 186,6훽2 + 427,4훽3 = 2795,30 ̂ ̂ ̂ { 186,6훽1 + 3178,9훽2 + 7140,97훽3 = 47086,39 ̂ ̂ ̂ 427,40훽1 + 7140,97훽2 + 3178,9훽3 = 110623,3 ̂ 훽1 = 663,476 ̂ { 훽2 = −24,24 ̂ 훽3 = 0,047.
The scientific heritage No 9 (9),2017 49 푛 Оцененное уравнение регрессии примет вид 1 푦̂ = 663,476 − 24,24푥 + 0,047푥 . 푉푎푟(푦 ) = ∑(푦 − 푦̅ )2, 푉푎푟(푦̂ ) 3 1 2 3 푛 3푖 3 3 Далее, следует выяснить какая часть диспер- 푖=1 푛 сии переменной 푦3, объясняется оцененным урав- 1 2 = ∑(푦̂ − 푦̅̂ ) . нением регрессии, т.е. определить коэффициент 푛 3푖 3 детерминации 푅2 푖=1 푉푎푟(푦̂ ) Учитывая данные таблицы 5, определяют ко- 푅2 = 3 , эффициент детерминации 푅2. 푉푎푟(푦3) где 푉푎푟(푦3) и 푉푎푟(푦̂3) - выборочные диспер- сии, которые вычисляются по формуле Таблица 5 Урожайность овощей согласно эмпирическим данным и согласно данным модели 푦3푖 272,39 283,51 273,2 277,2 271,9 148,9 230,3 262,1 255,4 263,0 257,4 푦̂3푖 274,59 283,23 268,63 260,73 262,64 186,67 276,76 216,68 249,3 263,9 251,9
Выборочные дисперсии равны Стандартная ошибка регрессии вычисляется 14204 8180,863 по формуле 푉푎푟(푦 ) = = 1291,27; 푉푎푟(푦̂ ) = 3 11 3 11 ∑푛 휀2 = 743,715. 푆퐸퐸 = √푆2 = √ 푖=1 푖 = 27,63. Тогда коэффициент детерминации 푅2 푛 − 푘 743,715 Стандартная ошибка регрессии измеряет 푅2 = = 0,576, 1291,27 среднюю величину ошибки модели. Данная харак- т.е. 57,6% дисперсии 푦3 объясняется оценен- теристика точности модели позволяет сравнивать ным уравнением регрессии. между собой разные модели. Чем меньше стан- Скорректированный коэффициент детерми- дартная ошибка регрессии, тем лучше модель, т.е. нации 푅2 рассчитывают по формуле модель точнее. 푘 − 1 Достоверность модели также оценивается по 푅2 = 푅2 − (1 − 푅2) 푎푑푗 푛 − 푘 средней ошибке аппроксимации 3 − 1 푛 = 0,576 − (1 − 0,576) 1 |푦3푖 − 푦̂3푖| 1 11 − 3 휀̅ = ∑ ∙ 100% = ∙ 0,78649 ∙ 100% 푛 푦3푖 11 = 0,47, 푖=1 где 푅2 - коэффициент детерминации, 푛 – чис- = 7,14 %. ло наблюдений, 푘 - число коэффициентов в моде- Модели, имеющие среднюю ошибку аппрок- ли. Уменьшение значения скорректированного симации менее 5%, считаются хорошими, менее коэффициента детерминации может указывать на 15% - удовлетворительными, а более 15% - неудо- то, что одна из переменных в модели незначимо влетворительными. Следует провести тестирование некоторых влияет на 푦3. Высокий скорректированный коэффициент гипотез о качестве модели. 2 Начинают с теста на значимость коэффициен- детерминации 푅푎푑푗 не говорит о том, что верно выявлена причинно – следственная связь между та регрессии. переменными и не гарантирует отсутствия смеще- Рассматриваемая модель ния оценок из-за некорректной спецификации. 푦3 = 훽1 + 훽2푥1 + 훽3푥2 + 휀푖. Поэтому стоить обращать внимание на другие Тестируемая гипотеза 퐻0: 훽2 = 0 - коэффици- характеристики качества уравнения регрессии. ент при переменной 푥1 равен нулю, т.е. перемен- Согласно предпосылкам модели, случайные ная 푥1 не оказывает значимого влияния на пере- ошибки характеризуются постоянным разбросом менную 푦3. или постоянной дисперсией, и данную дисперсию Альтернативная гипотеза 퐻1: 훽2 ≠ 0, т.е. пе- необходимо оценить, так как дисперсия – это ха- ременная 푥1 оказывает значимое влияние на пере- рактеристика влияния случайных факторов моде- менную 푦3. ли. На первом шаге тестирования значимости ко- Несмещенная оценка дисперсии случайных эффициента регрессии необходимо вычислить ошибок 𝜎2 имеет вид расчетное значение 푡 – статистики 푛 훽̂ 1 1 푡 = 푘 , 𝜎̂2 = 푆2 = ∑ 휀2 = ∙ 6099,163 расч ̂ 푛 − 푘 푖 11 − 3 푆퐸(훽푘) 푖=1 ̂ 훽2 −24,24 = 762,39, 푡расч = = = −3,23 푛 2 푆퐸(훽̂ ) 7,5 где ∑푖=1 휀푖 - сумма квадратов остатков, 푛 – 2 ̂ число наблюдений, 푘 - число коэффициентов в где 푆퐸(훽2) стандартная ошибка коэффициен- ̂ модели. та 훽2, которая определяется по формуле Несмещенная оценка дисперсии 푆2 использу- 푆2 762,39 ется для расчета стандартных ошибок коэффици- ̂ √ √ 푆퐸(훽2) = 2 . = = 7,5. ентов и стандартной ошибки регрессии. ∑(푥1푖 − 푥̅̅1̅) 13,4856 50 The scientific heritage No 9 (9),2017
На втором шаге выбирается уровень значимо- 푡кр, то гипотезу 퐻0 нет оснований отклонить. В сти, т.е. вероятность ошибки первого рода, веро- этом случае делают вывод о том, что переменная ятность отклонить гипотезу 퐻0, если на самом де- 푥1 не оказывает значимого влияния на перемен- ле она верна (훼 = 0,05). ную 푦3. Коэффициент при переменной 푥1, в дан- На третьем шаге определяют критическое ном случае, незначим. значение статистики из таблиц 푡 - распределения В рассматриваемом случае |푡расч| > 푡кр, сле- Стьюдента [4], которое зависит от уровня значи- довательно, переменная 푥 оказывает существен- мости 훼 и числа степеней свободы, которое равно 1 ное влияние на переменную 푦3. (푛 − 푘) Доверительный интервал для оценки коэффи- 푡кр = 2,37, 훼 = 0,05, 푛 − 푘 = 8. циента регрессии строится согласно формуле На четвертом шаге сравнивается расчетное и
критическое значение 푡 – статистик. Если |푡расч| < ̂ ̂ ̂ ̂ ̂ 훽푘 − 푡푛−푘 ∙ 푆퐸(훽푘) < 훽푘 < 훽푘 + 푡푛−푘 ∙ 푆퐸(훽푘), ̂ −24,24 − 2,37 ∙ 7,5 < 훽2 < −24,24 + 2,37 ∙ 7,5, ̂ −42,015 < 훽2 < −6,47,
̂ где 훽푘 - оценка коэффициента 훽푘, 푡푛−푘 - таб- На первом шаге вычисляется расчетное зна- ̂ чение 퐹 статистики личное значение статистики, 푆퐸(훽푘) - стандартная ̂ 푅2 푛 − 푘 ошибка коэффициента 훽푘. 퐹 = ∙ , Доверительный интервал – это интервал, расч 1 − 푅2 푘 − 1 внутри которого истинное значение оцениваемого 0,576 11 − 3 퐹расч = ∙ = 5,43, коэффициента 훽̂ находится с некоторой заданной 1 − 0,576 3 − 1 푘 2 вероятностью. где 푅 – коэффициент детерминации, 푛 - чис- ̂ ло наблюдений модели, 푘 - число коэффициентов Аналогично оценивается параметр 훽3. Тестируемая гипотеза 퐻 : 훽 = 0. Альтерна- модели. 0 3 На втором шаге выбирается уровень значимо- тивная гипотеза 퐻1: 훽3 ≠ 0. Расчетное значение критерия сти 훼 = 0,05. На третьем шаге находится критическое зна- 훽̂ 0,047 푡 = 3 = = 0,81, чение 퐹 – статистики из таблиц 퐹 - распределения расч ̂ 푆퐸(훽3) 0,0058 Фишера [4], которое зависит от уровня значимости где 훼 и числа степеней свободы, которые равны 푆2 762,39 (푛 − 푘) и (푘 − 1) 푆퐸(훽̂ ) = √ = √ = 0,0058. 퐹 = 4,46. 3 ∑(푥 − 푥̅̅̅)2 4742,948 кр 2푖 2 На четвертом шаге сравниваются расчетное и В рассматриваемом случае |푡расч| < 푡кр, сле- критическое значение 퐹 – статистик. Если 퐹расч < довательно, переменная 푥2 не оказывает суще- 퐹кр, то нулевая гипотеза 퐻0 не отклоняется, т.е. все ственное влияние на переменную 푦 . 3 переменные 푥1, 푥2 не оказывают значимого влия- Доверительный интервал для оценки коэффи- ния на переменную 푦3. В данном случае уравнение циента регрессии строится согласно формуле регрессии называется незначимым. 훽̂ − 푡 ∙ 푆퐸(훽̂ ) < 훽̂ < 훽̂ + 푡 ∙ 푆퐸(훽̂ ), 3 0,05;8 3 3 3 0,05;8 3 Так как 퐹расч > 퐹кр, то уравнение регрессии ̂ 0,047 − 2,37 ∙ 0,0058 < 훽3 называется значимым. < 0,047 + 2,37 ∙ 0,0058, Полученная модель удовлетворительная, что- ̂ 0,033 < 훽3 < 0,06, бы модель была хорошая, изменяются значения ̂ где 훽3 - оценка коэффициента 훽3, 푡0,05;8 - таб- параметров, стоящих при переменных 푥1, 푥2 в пре- ̂ ̂ ̂ личное значение статистики, 푆퐸(훽3) - стандартная делах найденных интервалов для 훽2 и 훽3 с целью ошибка коэффициента 훽̂ . улучшения качества модели. Особое внимание 3 ̂ В случае множественной регрессии недоста- уделяется изменению параметра 훽2, которое имеет точно тестировать гипотезу для отдельной пере- наибольшую значимость в построенной модели. менной. Возникает необходимость тестирование Аналогично строятся и оцениваются модели значимости уравнения в целом. регрессии, показывающие зависимости изменения Рассматриваемая модель средних значений переменных 푦1, 푦2, 푦4 от измене- ния значений регрессоров 푥 , 푥 . 푦3 = 훽1 + 훽2푥1 + 훽3푥2 + 휀푖. 1 2 Таким образом, в работе рассмотрены мето- Тестируемая гипотеза 퐻0: 훽2 = 훽3 = 0, т.е. ды математической статистики, имеющие переменные 푥1, 푥2 не оказывают значимого влия- наибольшее значение в практической деятельно- ния на переменную 푦3 или факторы, включенные в модель не существенны. сти агронома – это методы дисперсионного, кор- реляционного и регрессионного анализов. Альтернативная гипотеза 퐻1: хотя бы одна из
переменных 푥1, 푥2 оказывает значимое влияние на Список литературы переменную 푦3. Алгоритм проведения теста следующий. 1. Ван дер Варден Б.Л. Математическая ста- тистика / Пер. с нем.-М.: ИЛ, ИЛ, 1960.- 436 с. The scientific heritage No 9 (9),2017 51 2. Закс Л. Статистическое оценивание / Пер. с 4. Келли Т.Л. Статистические таблицы / Пер. нем.-М.: Статистика, 1976.- 598 с. с англ..-М.: ВЦ АН СССР, 1966.- 193 с. 3. Крамер Г. Математические методы стати- 5. Кобзарь А.И. Прикладная математическая стики / Пер. с англ.-М.: Мир, 1975.- 648 с. статистика. Для инженеров и научных работни- ков.-М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006.-816 с.
Кәдір М.Ф. магистрант Әсембаева Ә.Р. магистрант Алпысбаева Б.Е. доктор PhD Калкозова Ж.К. к.ф.-м.н. Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г.Алматы, Казахстан
ФОРМИРОВАНИЕ АНОДНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ И ИХ СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
FORMATION OF ANODIC ALUMINUM OXIDE AND THEIR STRUCTURAL FEATURES
Kadir M.F. undergraduate Assembayeva A.R. undergraduate Alpysbaeva B.E. Doctor PhD Kalkozova Zh. Candidate of Physical and Mathematical Sciences Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan
АННОТАЦИЯ Наноструктурные пленки на основе Al2O3 были получены методом электрохимического анодирова- ния, а так же исследованы их структурные свойства. В ходе экперимента были определены оптимальные параметры процесса анодирования. В результате изменения данных параметров были получены пленки наноструктурными порами различных величин. ABSTRACT Nanostructured films Al2O3 were obtained by different acids with using anodizing process and their struc- tural features were observed. Indicated the optimal parameteres of the anodizing process for nanostructured. Ключевые слова: процесс электрического анодирования, наноструктурные поры, электролит, по- ристый оксид алюминия. Keyword: electrochemical anodizing process, nanostructured pore, electrolyte, porous aluminum oxide.
Благодаря своим структурным особенностям датчиков путем вариации технологических пара- наноструктурные пористые пленки на основе ок- метров и определения оптимальных параметров сида алюминия используются в различных отрас- формирования пор. лях техники: в особенности в качестве чувстви- Чувствительный элемент датчика состоит из тельных слоев и покрытии для сенсорных подложки алюминия с нанопористым оксидным устройств [1-3]. Нанопористые пленки на основе слоем [7 - 9]. оксида алюминия формируются в результате элек- Пористые оксидные анодированные пленки трохимического травления подложки алюминия в могут формироваться на таких материалах (под- разных кислотах [4]. Нанопоры полученные таким ложках) как, кремний, фосфид индия, титан, нио- путем имеют такие качества как, высокая упоря- бий, тантал и т.д. Но самым перспективным мате- доченность пор, высокая пористость, самая про- риалом для формирования нанопористых структур стая технология получения [5,6]. А так же, благо- является алюминий [10]. По сравнению с сапфи- даря контролю электрофизических, механических, ром, Si3N4 , с оксидом кремния преимуществом температурных, коррозионных свойств и геомет- пористого оксида алюминия является высокая рических параметров (диаметр и длина) такие ма- технологичность и низкая стоимость [11]. Аноди- териалы широко преминяются в отраслях совре- рованный оксид алюминия обладает наноразмер- менной микроэлектроники: микробиологии, про- ной ячеисто – пористой структурой, высокой ме- изводстве датчиков газа, и используются в ханической прочностью, особенными диэлектри- качестве матрицы для осаждения частиц. Можно ческими и оптическими свойствами. Изменяя достичь самой высокой чувствительности данных условия анодирования можно получить пористый 52 The scientific heritage No 9 (9),2017
оксид алюминия с различными морфологическими лись щавелевая кислота (СООН)2 с концентрацией и электрофизическими свойствами. 0,4 М и ортофосфорная кислота (Н3РО4). Структурные особенности нанопор на основе Формирование нанострук-турных пор прово- оксида алюминия зависят от параметров процесса дилось при комнатной температуре в следующих электрохимического анодирования. Благодаря стадиях: первая стадия процесса анодирования; этой зависимости можно прогнозировать, а так же удаление оксидных слоев полученных в результате изменять такие параметры как диаметр пор мате- первой стадии процесса анодирования; вторая ста- риалов, расстояние между центрами пор, толщина дия процесса анодирования; удаление алюминия нанопористой пленки. Такие особенности нано- из нижней стороны наноструктурированной пори- структурных пористых материалов позволяют ис- стой пленки; раскрытие пор нижней стороны пользовать их в широком спектре отраслей техно- пленки. В каждом этапе образец промывался ди- логии [12]. стиллированной водой и просушивались с помо- щью специальных бумаг. Экспериментальная часть Первая стадия анодирования проводилась в В данной экспериментальной работе были по- ортофосфоной кислоте с концентрацией 0,4 М при лучены наноструктурные пористые пленки на ос- комнатной температуре, использовалось напряже- нове оксида алюминия процессом электрохимиче- ние 70В в интервале 20–30 мин. Формировавшиеся ского анодирования в различных электролитах. пористые оксидные слои удалялись в растворе 0 Процессы синтезирования проводились в специ- Н3РО4/CrO3/H2O при температуре 70-80 С в тече- альных ячейках сделанные из фторопласта. В ка- нии 1 часа. Вторая стадия процесса анодирования честве анода были использованы фольга алюми- проводилась при аналогичных условиях. Диаметр ния с чистотой в 99,99% и размерностью 20×15×1 полученных пор оксида алюминия - 10 мм. Для мм, а так же в качестве катода использовалась стабильности процесса анодирования в электроли- фольга из вольфрама не вступающая в реакцию с те использовалась магнитная мешалка. электролитом, в качестве электролита использова- Таблица 1 Условия процесса анодирования Время Электролит Напряжение, В Температура, 0С 1-я стадия, мин 2-я стадия, мин 0 0.4 М Н3РО4 70В 19-21 С 30 мин 90 мин 0 0.4 М (СООН)2 70В 19-21 С 15 мин 30 мин
Для осуществления процесса анодирования па Quanta 3D 200i (FEI) и оптического микроскопа использовался источник напряжения 70В, в зави- DM 6000 (Leica, Германия). симости от приложенного напряжения подбира- После каждой стадии процесса анодирования лось время анодирования. А при высоком значе- структурные параметры и формируемая морфоло- нии напряжения (˃100В) можно получать наново- гия пленок контролировались с помощью того же локна пористого оксида алюминия. микроскопа. На рисунке 1 (а, б) представлены РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ СЭМ картины образцов, полученные на различных Оптическая микрофотография и нанострук- электролитах. Здесь можно увидеть основные па- турные особенности ПОА были исследованы с раметры пористой пленки: диаметр пор (нм), помощью сканирующего электронного микроско- плотность расположения пор. Основные парамет- ры: U=70B, t=15-90 минут, Т= 19 - 210С.
а) б) 0 а – U=70B, t=30 минут, Т= 21 С, электролит: 0.4 М (СООН)2 0 б – U=70B, t=90 минут, Т= 19 С, электролит: 0.4 М Н3РО4 Рисунок 1 – CЭМ изображение пленок ПОА The scientific heritage No 9 (9),2017 53 Основной параметр определяющий структур- С увеличением величины напряжения увели- ные особенности пор это напряжение. На графиках чивается начальное значение анодного тока, но в 2 (а,б) показаны экспериментально полученные процессе анодирования анодный ток постепенно зависимости плотности тока от времени анодиро- уменьшается. вания в 0.4 М растворе Н3РО4 (2а) и 0.4 М растворе (СООН)2 (2б). Время анодирования 15 - 90 минут.
а) зависимость тока от процесса времени (90 минут, при Т= 19оС)
б) зависимость тока от процесса времени (30 минут, при Т= 21оС) Рисунок 2 - График зависимости анодного тока от времени анодирования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Радиоэлектроника. 2013. Т. 6. с. 54–64. В результате проведенных исследований 3. Травкин П. Г., Воронцова Н. В., Высоцкий определены: оптимальные параметры для получе- С. А., Леньшин А. С., Спивак Ю. М., Мошников В. ния качественных мембран из пористого оксида А. Исследование закономерностей формирования алюминия с толщиной от 3-25мкм. структуры пористого кремния при многостадий- Определенные параметры пор влияют на ных режимах электрохимического травления // свойства и структурные параметры пленки. Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2011. № 4. с. 3–9. Методом электронной микроскопии исследо- 4. Муратова, Е. Н., Спивак Ю. М., Мошни- ваны структурные особенности пор. ков В. А., Петров Д. В., Шемухин А. А., Шиманова Выявлено, что равномерность роста пор зави- В. В. Влияние технологических параметров полу- сят от химической чистоты исходного алюминия. чения слоев нанопористого Al2O3на их структур- ные характеристики // Физика и химия стекла. Список литературы 2013. Т. 39. № 3. с. 473–480. 1. Moshnikov V. A., Gracheva I. E., Lenshin A. 5. Спивак, Ю. М., Муратова Е. Н., Петенко S., Spivak Y. M., Anchkov M. G., Kuznetsov V. V., О. С., Травкин П. Г Определение параметров по- Olchowik J. M. Porous silicon with embedded metal ристой структуры в por-Si и por-Al2O3 путем ком- oxides for gas sensing applications // Journal of non- пьютерной обработки данных растровой и атомно- crystalline solids. 2012. Т. 358. № 3. с. 590–595 силовой микроскопии // Молодой ученый. 2012. № 2. Спивак Ю. М. Нано структурированные 5. с. 1–4. материалы. Особенности получения и диагностики 6. Основы водородной энергетики / под ред. // Известия высших учебных заведений России. В. А. Мошникова и Е. И. Терукова. 2-е изд. СПб: 54 The scientific heritage No 9 (9),2017 изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011. 288 с. люминесцентных структур, полученных методом 7. Zimina, Т. М., Luchinin V. V., Mukhurov N. испарения коллоидного раствора. // Нано- и мик- I. et al. Functional Elements of Laboratory-on-a-Chip росистемная техника. 2013. № 2. с. 19–23. for Express Identification and Antimicrobial Suscepti- 10. Муратова, Е. Н., Шпаковский А. И Ком- bility Testing of Bacterial Respiratory Tract Infections пьютерное моделирование роста перколяционного // Proc. 2010 Lab-on-a-Chip European Congr., Ab- кластера на пористой поверхности. // Известия stract 116. Dublin, 24–27 May, 2010. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2013. Т. 5. с. 28–35. 8. Васильев, А. А., Гогиш-Клушин С. Ю., 11. Nucleation and growth of the nanostructured Гогиш-Клушина О. С., Харитонов Д. Ю. Газовые anodic oxides on tantalum and niobium under the po- датчики с тонкими мембранами из нанокристалли- rous alumina film / A. Mozalev [et al.] // Electro- ческого оксида алюминия в качестве чувствитель- chimica Acta. – 2003. – № 48. – P. 3155–3170. ных элементов // Датчики и Системы. 2006. № 10. 12. Sulka, G. D. Highly Ordered Anodic Porous с. 4–9 Alumina Formation by Self_Organized Anodizing / G. 9. Александрова, О. А., Максимов А. И., Ма- D. Sulka // Nanostructured Materials in Electrochem- раева Е. В., Матюшкин Л. Б., Мошников В. А., istry/ Edited by Ali Eftekhari. – Weinheim. : WILEY Мусихин С. Ф., Тарасов С. А Синтез и самоорга- _VCH, 2008. – P. 1–116. низация квантовых точек сульфида свинца для
SYNTHESIS AND STUDY OF PHOTODEGRADATION PROCESSES OF NANOSTRUCTURED MATERIALS BASED ON ELEMENTS OF AII BVI GROUP
Nurbolat SH.T. undergraduate Assembayeva A.R. undergraduate Kadir М.F. undergraduate Yskak M.T. bachelor Kalkozova ZH. Candidate of Physical and Mathematical Sciences Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan
ABSTRACT TiO2 and ZnO powders were prepared by hydrothermal synthesis of nanostructured materials. Their photo- catalytic activity and structure were examined. There were also compared the photocatalytic properties of the synthesized nanopowders and ready. photodegradation rate was measured for the organic compound TiO2 and ZnO - dye Rhodamine B. It was confirmed that originally not transparent solution of Rhodamine B becomes transparent as a result of irradiation for 3 hours. These changes can be seen from the change in absorbance spectra of constructing through the irradiation solution of Rhodamine B with the addition of TiO2 and ZnO powders. Keywords: hydrothermal synthesis, photocatalysis, photodegradation, ultraviolet irradiation, organic dyes, optical density.
Introduction as above the high strength, high ability for redox In our days, one of the most debated topics is the reactions, price affordability promote its use as a pollution of water and its cleaning path. The most im- catalyst [5-7]. portant pollutants of freshwater are a variety of chem- Reduction of ZnO nano particle size to the ical dyes [1]. appropriate area of excitons leads to the appearance of The heterogeneous photocatalysis used as a defects at the quantum level and thus changing its cheap technology of water purification from heavy photophysical and photochemical properties. For this metals and organic impurities and various dyes. Using reason, zinc oxide is attributed to a number of sunlight and ultraviolet radiation makes photocatalysis particularly promising photocatalysts [8-10]. technology cheap, environmentally friendly, and are allowed to be available for use worldwide. Experimental part: Photocatalysis has been successfully used in many Synthesis of ZnO and TiO2 particles developing countries during bleaching and freshwater In the synthesis of ZnO nanopowders disinfection [2-4]. Use of ZnO and TiO2 as a catalyst hydrothermal synthesis we used next reagents: copper in FC processes does not require sophisticated nitrate hexahydrate (Zn (NO3) 2 ∙ 6H2O) and equipment and it is advantageous for the settlements methenamine (C6H12N4). After weighing the desired without electricity [3,4]. amount of the reactants are dissolved separately in a ZnO and TiO2 AII BVI compounds belonging to the sealed container with a magnetic stirrer. After group have unique properties. Such properties of TiO2 dissolution, they are heated at a temperature of 90°C The scientific heritage No 9 (9),2017 55 for 2 hours in the water. After cooling, the solution °C. By this method by varying the concentration of the was precipitated, rinsed 2-3 times in distilled water reactants and the amount of water nanopowders we and dried in an oven preheated to a temperature of 100 obtain the following:
Table 1 characteristics of synthesized ZnO powders № Amount of zinc Amount of Amount of Synthesis time , Synthesis tem- nitrate, М water, ml methenamine, М hour perature,°C 2 0,15 100 0,15 2 4 0,25 200 0,25 2 90 6 0,35 200 0,35 2
Results and discussion In the course of the structure of the synthesized The study of the structural properties of the samples was investigated. Also, the sizes of zinc oxide synthesized powders powder were examined by a scanning electron micro- scope (SEM).
а) b)
c) d) The structures of ZnO which synthesized at а) purchased ZnO ; b) 0,15М ( Zn(NO3)2∙6H2O ) and ( C6H12N4 )/100ml water; c) 0,25М( Zn(NO3)2∙6H2O ) and ( C6H12N4 )/200ml water; d) 0,35М ( Zn(NO3)2∙6H2O ) and ( C6H12N4 )/200ml water concentrations Figure 1 –SEM pictures of purchased and synthesized by hydrothermal synthesis at 90°С ZnO powders
In an experiment it was shown that by adding the reagents a synthesized powders dimensions also reactants in 0.1 M available minimum size of the decrease. And their photocatalytic activity increases powders, and that at lower concentrations of the with decreasing size of the powders. 56 The scientific heritage No 9 (9),2017 The electron microscope pictures of synthesized microscope microscope Quanta 200i 3D (FEI titanium dioxide were made on a scanning electron Company, USA, 2008).
а) purchased TiO2 powder b) synthesized TiO2 powder
Figure 2 – SEM pictures of purchased and synthesized TiO2 powders
Research of photocatalytic activity of zinc this case, a solution of 112.5 ml was enough to oxide and titanium oxide complete the filling of dishes. This solution was To study the photocatalytic activity of ZnO and poured into glassware, introducing top veiled xenon TiO2 powder was used a solution-dye rhodamine B. lamp quartz tube. Glassware with the solution is Research of photocatalytic activity was carried out on placed on a magnetic stirrer. The light comes on, and the installation shown in the figure. For the the solution is irradiated for a certain time. Every 10 experiment we use a certain amount of dissolved in minutes we take a solution of the sample in the dishes. water rhodamine B. To explore the spectrometer The sample is poured into a quartz optical cell and we Perkin Elmer Lambda-35 optical density of rhodamine record its spectrum absorbance at Perkin Elmer B should not raise 3.5. To achieve this we dissolved Lambda-35 spectrometer. The spectra obtained are 0.016 g of Rhodamine B in 1 liter of distilled water. In shown in the figure below.
Figure 3 – The change in optical density range of Rhodamine B as a function of exposure time
Conclusion seen from the absorbance spectrum changes Was created an installation of the depending on the irradiation time Rhodamine B photodegradation processes of organic compounds, as solution with the addition of ZnO and TiO2 powders. well as during the operation were used research materials for installing the photocatalytic activity, also References we used reactor for carrying out a hydrothermal 1. Y.K. Chae, J.W. Park, S. Mori, M. Suzuki, synthesis at high pressure and temperature. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 18 Photodegradation rate was investigated TiO2 and ZnO (2012) 1237. on an example of an organic compound - Rhodamine 2. Blake, D.M. Bibliography of work on the B. It has been shown that the opaque solution by heterogeneous photocatalytic removal of hazardous adding an organic dye Rhodamine B becomes clear compounds from water and air / D.M. Blake. - after about 3 hours of exposure. These changes can be The scientific heritage No 9 (9),2017 57 Colorado: NationalRenewableEnergyLaboratory, 7. Tanaka K., Mario F.V. Capule, Hisanaga T. 2001. – 272 p Effect of crystallinity of TiO2 on its photocatalytic 3. Al-Rasheed R., Cardin D.J. Photocatalytic action // Chemical Physics Letters. – 1991. – Vol.187, degradation of humic acid in saline waters. Part 2. №1. – P.73-76. Effect of various photocatalytic materials // Applied 8. Munuera G., Gonzalez-Elipe A.R., Rives- Catalysis A: General. – 2003. Vol.246. – P.39-48. Arnau V., Navio A., Malet P., Sokia J., Conesa J.C., 4. A. Fujishima, K. Honda. Electrochemical Sanz J. Photo-adsorption of oxygen on acid and basic Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode // TiO2 surfaces // Adsorption and Catalysis on Oxide Nature. – n1972. – Vol.238. – P.37-38. Surfaces. – 1985. – V.21. – P.113-126. 5. Water Treatment by Heterogeneous 9. Ohno T., Sarukawa K., Tokieda K., Photocatalysis: An Review / Saline Water Matsumura M. Morphology of a TiO2 Photocatalyst Desalination Research Institute; Al-Rasheed R.A. (Degussa, P-25) Consisting of Anatase and Rutile Jeddah, Saudi Arabia, 2005. – 14 р. Crystalline Phases // Journal of Catalysis. – 2001. – 6. Ángel-Sanchez K. Del., Vázquez-Cuchillo Vol.203, №1. – P.82-86. O., Aguilar-Elguezabal A., CruzLópez A., Herrera- 10. UNEP, UNICEF and WHO: United Nations Gómez A. Photocatalytic degradation of 2,4- Environment Programme, United Nations Childrens dichlorophenoxyacetic acid under visible light: Effect Fund and World Health Organization (2002a). of synthesis route // Materials Chemistry and Physics. Children in the New Millenium: Environmental – 2013. – Vol.139, №2-3. – P. 423-430. Threats to Children [Internet]. Accessed April 2012. Available: http://www.unep.org/ceh/main01.html
58 The scientific heritage No 9 (9),2017 TECHNICAL SCIENCES
Андреев Ю.П. Независимый исследователь.
ДЕМОН АНДРЕЕВА – ДЕЙСТВУЮЩИЙ АНАЛОГ ДЕМОНА МАКСВЕЛЛА
ANDREEV'S DEMON: A FUNCTIONAL ANALOGUE OF THE MAXWELL'S DEMON
Andreev U.P. Independent researcher.
АННОТАЦИЯ В 1867 году английский физик Д.К. Максвелл придумал мысленный эксперимент с мифическими демонами с целью проиллюстрировать кажущийся парадокс второго начала термодинамики. В 1929 году Л. Сциллард предложил вариант двигателя с одной молекулой, который как бы мог нарушить второе начало. В "Фейнмановских лекциях по физике" Р.Ф. Фейнманом также был предложен вариант двигате- ля в виде храповика с собачкой, как вариант устройства, как бы нарушающего второе начало. Но все эти предложенные варианты так и не были созданы в виде реальных устройств. В данной статье рассматри- вается устройство - "демон Андреева". Это устройство является полным аналогом множества демонов Максвеллы. То есть, это устройство пропускает отдельные молекулы с одной стороны стенки и не про- пускает с другой. И конструкция этого устройства настолько проста, что его несложно изготовить в наше время. В результате появиться реальная возможность подтвердить или опровергнуть второе начало тер- модинамики. ABSTRACT In 1867, English physicist D.K.Maxwell devised a thought experiment using mythical demons to demon- strate an apparent paradox of the second law of thermodynamics. In 1929, L.Scilard offered a one-molecule en- gine version that could supposedly break the second law. In "The Feynman Lectures on Physics", R.P.Feynman offered a ratchet-and-pawl engine version that could also hypothetically break the second law. However, all of these versions were not real, created devices. This article discusses a device - "Andreev's Demon". This device is a complete analogue of the Maxwell's Demons; that is, this device allows separate molecules to pass through a wall from one side without allowing them to pass through from the other side. The design of this device is so simple that it is now easy to construct. As a result, we will have a genuine opportunity to confirm or disprove the second law of thermodynamics. Ключевые слова: демон Андреева, демон Максвелла, второе начало термодинамики, вечный двига- тель второго рода. Keywords: Andreev's Demon, Maxwell's Demon, the second law of thermodynamics, perpetual motion machine of the second kind.
У Максвелла демон сидел у закрытой дверцы пускают молекулы только с левой стороны. Если и сортировал молекулы по скоростям. В результа- пластина с такими демонами будет находиться в те в одной половине сосуда собирались «горячие» открытом газовом пространстве, то сила давление молекулы, а в другой половине – «холодные». Но газа с левой стороны пластины будет меньше, так можно немного изменить алгоритм работы демона как площадь пластины для молекул с этой стороны Максвелла. Пусть демон сидит у дверцы и откры- будет меньше на суммарную площадь отверстий в вает ее, когда с одной стороны к ней подлетает пластине. Часть молекул, попадающих в створ любая молекула, независимо от того, «горячая» отверстий, будут пролетать на противоположную она или «холодная». Когда к дверце подлетает мо- сторону, так как демоны будут открывать дверцы лекула с другой стороны, то демон дверцу не от- перед молекулами с этой стороны. То есть, моле- крывает и молекула не может пролететь через от- кулы будут ударяться только в саму пластину, но верстие. То есть, молекулы с одной стороны будут не в дверцы отверстий. Сила давления слева FЛ = пролетать через отверстие с дверцей, которой P(SП – SО). Сила давление с правой стороны будет управляет демон, а молекулы с другой стороны больше, так как демоны не открывают дверцы пе- пролетать не будут. В результате давление в одной ред молекулами с этой стороны и все молекулы половине сосуда увеличится, а в другой половине - ударяются и отскакивают как от самой пластины, уменьшится. Получившуюся разность давлений так и от закрытых дверок на отверстиях. FП = PSП. также можно использовать для совершения полез- Поэтому на пластину будет действовать «демони- ной работы. И это также будет нарушать второе ческая» сила FД = PSП - P(SП – SО) = PSО. То есть, начало термодинамики. «демоническая» сила зависит только от давления и Допустим, что есть пластина с отверстиями и суммарной площади отверстий в пластине. дверцами у отверстий. И этими дверцами управ- Допустим, что в каждом отверстии установ- ляют демоны Максвелла таким образом, что про- лены приборы, которые фиксируют разницу меж- The scientific heritage No 9 (9),2017 59 ду пролетающими в разных направлениях молеку- Эффузионный поток из Б в А останется неизмен- лами. Когда демоны не работают, то дверцы за- ный. Поэтому N ≠ 0. Например, когда давления крыты и молекулы не могут пролетать через от- были равны, то пролетало по 10 молекул с каждой верстия. N = 0. То есть, все молекулы, летевшие в стороны. N = 10 – 10 = 0. После увеличения давле- створ отверстий, ударились и отскочили от закры- ния в А, из А стало вылетать 12 молекул. N = 12 - тых дверок на отверстиях. Когда же демоны зара- 10 = 2. То есть, можно считать, что из А в Б было ботают, то картина изменится. Молекулы будут перемещено только 2 молекулы. Эффузионные пролетать только с одной стороны и поэтому N ≠ потоки по 10 молекул из каждой части компенси- 0. руются. Для лучшего понимания конструкции «демо- Тут надо различать эффузионный поток моле- на Андреева» необходимо разобраться с эффузией кул и газодинамический поток газа. Отверстие в разреженном газе [1, стр. 353]. Стенка разделяет мало по сравнению с длиной свободного пробега однородный разреженный газ на 2 части А и Б. В молекул. Внутри и снаружи разреженный газ. Че- стенке есть отверстия. Размер отверстий и толщи- рез такое отверстие могут пролетать только оди- на стенки малы по сравнению с длиной свободно- ночные молекулы, которые попадают в отверстия. го пробега молекул. В этом случае через отверстия Молекулы, движущиеся параллельно стенке не возникают 2 эффузионных потока молекул: из А в могут пролететь через отверстие. Молекулы, дви- Б и из Б в А. Эти потоки совершенно независимы гающиеся от стенки, также не могут пролететь друг от друга. Если давления и температуры в через отверстие. И, это самое главное, молекулы обеих частях равны, то равны и эффузионные по- вылетают через отверстие поодиночке. В газоди- токи. Равное количество молекул пролетает из А в намическом потоке газа, выходящем через боль- Б и из Б в А. Поэтому N = 0. Хотя молекулы и шое отверстие, множество молекул двигаются по пролетают через отверстия в обе стороны, но мож- всем возможным направлениям. И скорость этого но считать, что стенка без отверстий, так как нет потока равна векторной скорости всех молекул переноса молекул из одной части в другую. Ре- этого потока. В этом случае говорить об какой-то зультат аналогичен тому, когда дверцы закрыты, отдельной молекуле бессмысленно. демоны Максвелла не работают и не пропускают А вот конструкция устройства «демон Андре- молекулы. Если давление в части А увеличится, то ева». См. рис. 1. и эффузионный поток из А в Б также увеличиться.
Рис. 1.
1 - сосуд. 2 – непроницаемая стенка, разделя- мембраны как бы непроницаемыми. Что аналогич- ющая сосуд на две части Г и Д. 3 - мембрана с но тому случаю, когда демоны Максвелла не рабо- микроскопическими отверстиями. 4 - вакуумный тают и не пропускают молекулы через отверстия. насос. В - газовая среда вокруг сосуда. Площади и Включим вакуумный насос 4, который будет количество отверстий в обеих мембранах равны. откачивать газ из части Г в часть Д. В результате Толщина мембран и размер отверстий в них малы давление в части Г уменьшится относительно по сравнению с длиной свободного пробега моле- внешнего давления В. Так как газ из части Г отка- кул. Это и есть «демон Андреева». Как видно из чивается в часть Д, то давление в части Д увели- рисунка, его конструкция очень проста и вполне чится относительно внешнего давления В. По- может быть создана в современных условиях. Как скольку давление в Г уменьшилось, то уменьшает- же работает этот демон? ся и эффузионный поток из Г в В. Эффузионный Пусть этот демон находится в разреженном поток из В в Г остаётся неизменным, так как газе. Предположим, что в отверстиях находятся внешнее давление не изменилось. В результате приборы, фиксирующие разницу между эффузи- приборы в отверстиях верхней мембраны зафик- онными потоками молекул. Первоначально давле- сируют разницу между влетающими и вылетаю- ния и температура газа внутри сосуда и снаружи щими молекулами. N ≠ 0. Результат, аналогичный равны. Эффузионные потоки: из В в Г, из Г в В, из показаниям приборов в отверстиях пластины, с В в Д, из Д в В – равны. Поэтому NВ = 0 и Nн = 0. работающими, мифическими демонами Максвел- Индексы в, н – это верхняя и нижняя мембраны. ла, когда они пропускают молекулы с одной сто- То есть, когда давления в частях Г, Д и В равны, то роны. приборы зафиксируют тот факт, что между Г, Д и Так как в части Д давление увеличилось, то В переноса молекул нет. То есть, можно считать увеличился и эффузионный поток из Д в В. Эффу- 60 The scientific heritage No 9 (9),2017 зионный поток из В в Д не изменился, так как молекул из В в сосуд нет. Наружную поверхность внешнее давление не изменилось. В результате верхней мембраны можно представить левой сто- приборы в отверстиях нижней мембраны также роной пластины с демонами Максвелла. Наруж- зафиксируют разницу в эффузионных потоках. N ≠ ную поверхность нижней мембраны можно пред- 0. Результат также аналогичный показаниям при- ставить правой стороной пластины с демонами боров в отверстиях пластины с работающими де- Максвелла. То есть, эти 2 влетевшие молекулы и 2 монами Максвелла. В результате работы вакуум- вылетевшие молекулы можно представить как 2 ного насоса установится динамическое равнове- молекулы, которые пролетели через отверстия в сие. Насколько больше молекул станет влетать пластине, дверцы которых открыли демоны Макс- через верхнюю мембрану, настолько же больше велла. В результате эти пролетевшие молекулы не молекул будет вылетать через нижнюю мембрану. оказали воздействие на пластину. Результаты ана- Например, до включения вакуумного насоса все логичны. И поэтому внешнее давление на сосуд эффузионные потоки через каждое отверстие были сверху уменьшится. А давление на сосуд снизу не равны 10 молекулам, так как давления в В, Г и Д изменится. В результате на сосуд снизу будет дей- были равны. После включения насоса потоки ста- ствовать «демоническая» сила, как на пластину с ли примерно такими. Из В в Г – 10 молекул, так мифическими демонами. как внешнее давление не изменилось. Из Г в В – 8 Допустим, есть сосуд, в котором одна стенка молекул, так как давление в части Г уменьшилось. – это стенка с демонами Максвелла. Когда демоны NВ = 10 – 8 = 2. Из Д в В – 12 молекул, так как пропускают молекулы внутрь сосуда, то давление давление в части Д увеличилось. Из В в Д – 10 внутри растёт и газ через большое отверстие вы- молекул, так как внешнее давление не изменилось. ходит наружу. Когда же демоны пропускают мо- NН = 12 – 10 = 2. Через верхнюю мембрану в часть лекулы из сосуда наружу, то давление внутри па- Г влетает 2 молекулы. Но и через нижнюю мем- дает и окружающий газ через большое отверстие брану из части Д вылетает также 2 молекулы. Ко- попадает в сосуд. Оба этих варианта также не- личество внутренних молекул внутри сосуда не сложно сделать. См. рис. 2. изменилось. То есть, можно считать, что переноса
Рис. 2.
Вариант Е эквивалентен тому варианту, когда F1 = F2 = F/2. Сосуды на рис. 2 позволяют разде- демоны Максвелла пропускают молекулы внутрь лить взаимодействие молекулы со стенкой на 2 сосуда. В этом варианте вакуумный насос 4 отка- отдельных этапа. Рассмотрим вариант Ж на рис. 2. чивает газ из сосуда наружу. В сосуде с демонами Когда насос не работает, то эффузионные потоки больше молекул пролетает внутрь - здесь тоже молекул через отверстия мембраны равны. N = 0. больше молекул пролетает внутрь. В сосуде с де- Все силы компенсируются. Если включить насос, монами газ выходит из сосуда – здесь тоже газ который закачивает внутрь сосуда газ, то давление выходит из сосуда. Если насос спрятать внутри внутри сосуда увеличивается относительно внеш- сосуда, то внешне не отличить – где сосуд с демо- него давления. Соответственно, эффузионный по- нами, а где его работающий аналог. Вариант Ж ток молекул из сосуда также увеличивается. соответствует варианту, когда демоны пропускают Например, когда насос не работал, то вылетало и молекулы из сосуда наружу. В этом варианте влетало по 10 молекул через каждое отверстие. насос 4 закачивает внешний газ внутрь сосуда и Насос заработал. Вылетать стало 12 молекул, а поэтому больше молекул вылетает из сосуда через влетать также 10 молекул. N = 12 – 10 = 2. Можно мембрану. И этот вариант является полным анало- считать, что через каждое отверстие стало выле- гом сосуда с демонами. тать по 2 молекулы. Сила, действующая на сосуд, Как пишет Сивухин Д.В. [1, стр. 188], взаимо- от каждой вылетающей молекулы = F/2. Поэтому действие молекулы со стенкой можно мысленно сила от двух вылетающих молекул F/2 + F/2 = F. разделить на 2 этапа. На первом этапе молекула Две вылетевшие молекулы эквивалентны одной тормозится стенкой, останавливается и как бы дополнительной внешней молекуле, которая уда- прилипает к стенке. При этом на стенку действует рилась в мембрану и отскочила. То есть, увеличив сила F1. На втором этапе молекула отталкивается внутренне давление в сосуде, мы как бы увеличи- стенкой, ускоряется и отскакивает от стенки. При ваем и внешнее давление на мембрану. Но если этом на стенку действует сила F2. Эта сила подоб- сила при отскоке молекулы действует на стенку, на силе отдачи при выстреле из орудия, где роль то при вылете молекулы, сила действует не на снаряда играет отскочившая молекула. На самом мембрану, а на внутреннюю поверхность противо- деле эти 2 этапа происходят одновременно и со- положной мембране стенки. Но это не важно, так здают результирующую силу F = F1 + F2. Но так как мембрана и сосуд – это единое целое. как массы и средние скорости молекул равны, то и The scientific heritage No 9 (9),2017 61 С точностью до наоборот, всё происходит и в Если соединить эти 2 сосуда стенками, а варианте Е на рис. 2. Например, первоначально насос будет перекачивать газ из одного сосуда в через каждое отверстие влетало и вылетало по 10 другой, то получится устройство, как на рис. 1. молекул. N = 0. Когда насос работает и откачивает Если при ударе и отскоке молекулы от стенки си- газ из сосуда, то давление внутри уменьшается и лы F1 и F2 складываются, то в данном случае силы только 8 молекул вылетает из сосуда. N = 10 – 8 = вычитаются. Сила F1, от влетающей в верхнюю 2. То есть, можно считать, что в сосуд влетает часть сосуда молекулы, действует на непроницае- только 2 молекулы. Эти 2 влетевшие молекулу мую стенку 2 вниз. Сила F2, от вылетающей из также можно представить в виде 2-х прилипших к нижней части сосуда молекулы, действует на мембране молекул, как на первом этапе. Они не непроницаемую стенку 2 вверх. Результирующая отскочили и стали частью сосуда. Поэтому и сила, сила F = F1 – F2 = 0. То есть, влетающую и выле- действующая на сосуд от двух влетевших молекул тающую молекулы можно представить одной мо- F/2 + F/2 = F. Если бы эти две молекулы ударились лекулой, которая как бы пролетела через сосуд и и отскочили, то на сосуд действовала бы сила F + не оказала на него воздействие. F = 2F. Поэтому можно считать, что в результате Если есть демон, то можно на его основе по- понижения давления в сосуде, одна внешняя моле- пробовать сделать "вечный" двигатель второго кула как бы не ударилась в мембрану. То есть, рода. Это не сложно. Для начала выясним, какие внешнее давление со стороны мембраны как бы силы действуют на сосуд при вылете молекул. уменьшилось. Таким образом, увеличивая или Возьмём сосуд, как на рис. 2Ж и рассмотрим силы, уменьшая внутреннее давление в сосуде, мы уве- действующие на сосуд. См. рис. 3. личиваем или уменьшаем внешнее давление на сосуд со стороны мембраны.
Рис. 3.
При нагнетании газа внутрь сосуда, внутри Эти силы противодействуют. В результате на со- создаётся избыточное давление PИ. Это давление суд действует результирующая сила FР = FС - FМ = оказывает силу давления на мембрану и противо- PИSС - PИ(SС - SО) = PИSО. Молекулы, ударяющиеся положную стенку. Площади мембраны и противо- и отскакивающие от стенки, создают силу F = F1 + положной стенки равны SМ = SС. Сила давления на F2. Но как было описано выше, вылетающая моле- стенку FС = PИSС. Сила давления на мембрану FМ = кула создаёт только силу F2 = F/2. Поэтому FР = PИ(SМ - SО), так как площадь мембраны, в которую PИSО/2. Эту силу создают вылетающие молекулы. ударяются молекулы, меньше общей площади Если же насос откачивает газ из сосуда, как на мембраны на суммарную площадь отверстий в рис. 2Е, то силы действуют на внешние поверхно- мембране. Но так как SМ = SС, то FМ = PИ(SС - SО), сти сосуда и мембраны. См. рис. 4.
Рис. 4
Так как внутреннее давление меньше наруж- водействуют. В результате на сосуд действует ре- ного, то можно считать наружное давление избы- зультирующая сила FР = FС - FМ = PИSС - PИ(SС - точным PИ. Это давление оказывает силу давления SО) = PИSО. Но как было описано выше, влетающая на мембрану и противоположную стенку. Площа- молекула создаёт силу F1 = F/2. В результате на ди мембраны и противоположной стенки также внешнюю поверхность стенки действует результи- равны SМ = SС. Сила давления на стенку FС = PИSС. рующая сила FР = PИSО/2. Эта сила возникает за Сила давления на мембрану FМ = PИ(SМ - SО), так счёт уменьшения внешнего давление со стороны как площадь мембраны, в которую ударяются мо- мембраны за счёт влетающих в сосуд внешних лекулы, меньше общей площади мембраны на молекул. А теперь рассмотрим конструкцию дви- суммарную площадь отверстий в мембране. Но так гателя на основе данного "демона Андреева". См. как SМ = SС, то FМ = PИ(SС - SО), Эти силы проти- рис. 5. 62 The scientific heritage No 9 (9),2017
Рис. 5.
5 - малый цилиндр. 6 - торцевые стенки мало- движется в сторону мембрану по ординате, распо- го цилиндра. 7 - поршень. 8 большой цилиндр, ложенной перпендикулярно к мембране. В цилин- коаксиально закреплённый на малом цилиндре. 9 - дре с открытым торцом поршень при движении мембрана с микроскопическими отверстиями. 10 - вытесняет все 6/6 молекул, летящих по трём орди- опора, в которой закреплён шток поршня. Шток натам. Чтобы через мембрану вылетало столько же проходит через отверстие в правой торцевой стен- молекул, необходима суммарная площадь отвер- ке. Место прохода герметично. Внутренний объём стий должна быть в 6 раз больше площади торца малого цилиндра через боковые отверстия в малом или поршня. SТ = SП. В этом случае FСУМ = PИ(6SТ - цилиндре соединяется с внутренним объёмом 2SТ) = 4PИSТ. При неизменном SТ суммарная сила больших цилиндров. Поршень делит малый ци- зависит от PИ. При небольшой скорости переме- линдр на две части Г и Д. Часть Г малого цилин- щения цилиндров, вытесняться небольшое количе- дра и большой левый цилиндр представляют как ство газа в единицу времени из малого цилиндра в бы часть Г сосуда на рис. 1. Часть Д малого ци- большой. Поэтому небольшое количество молекул линдра и правый большой цилиндр как бы пред- будут успевать вылетать через мембрану при не- ставляют часть Д сосуда на рис. 1. Поршень вы- большом PИ. При увеличении скорости перемеще- полняет роль насоса. При движении цилиндров в ния цилиндров, увеличивается количество газа, какую-либо сторону, в одной части давление уве- вытесняемого из малого цилиндра в большой ци- личивается. Газ из малого цилиндра вытесняется в линдр. Соответственно. увеличивается и PИ, при большой цилиндр и через мембрану молекулы вы- котором молекулы смогут влететь и вылететь че- летают наружу. В другой части давление умень- рез мембрану. Чем больше скорость перемещения шается. Больше молекул влетает в большой сосуд цилиндров - тем больше PИ и тем больше FСУМ. через мембрану. А из большого цилиндра газ пе- Этот процесс можно рассмотреть и с другой реходит в малый цилиндр. Как работает данный точки зрения. Чем больше влетает и вылетает мо- двигатель? лекул - тем большую силу они создают. Чем выше Допустим, что цилиндры движутся вправо. В скорость цилиндров - тем больше молекул вытес- результате давление в части Г повышается, а в няется и засасывается. Поэтому FСУМ увеличивает- части Д понижается. В части Г действуют проти- ся с увеличением скорости перемещения цилин- водействующие силы FР и FТ. Принцип создания дров. силы FР рассмотрен выше на примерах с рис. 3 и 4. Остаётся выяснить, за счёт какой энергии Чтобы двигатель заработал, необходимое условие двигаются цилиндры. Рассмотрим сосуд на рис. 3, FР > FТ. FР = PИSО/2. FТ = PИSТ. Сила, действующая когда в сосуде избыточное давление и больше мо- на левую часть двигателя равна F = FР - FТ = лекул вылетает из сосуда. Эти молекулы создают PИSО/2 - PИSТ = PИ(SО/2 - SТ). На правую часть дей- силу FР, двигающую сосуд. Молекулы внутри со- ствуют такая же сила, только на внешнюю поверх- суда движутся со средней тепловой скоростью как ность большого цилиндра. F = PИ(SО/2 - SТ). А и внешние молекулы. И вылетают молекулы из суммарная сила действующая на двигатель FСУМ = сосуда с той средней тепловой скоростью. Но так PИ(SО/2 - SТ) + PИ(SО/2 - SТ) = PИ(SО - 2SТ). Отсюда как сосуд движется в противоположном от вылета следует, что для работы двигателя необходимо молекул направлении, то средняя скорость выле- условие SО > 2SТ. При движении цилиндров влево тевших молекул будет меньше относительно сред- силы поменяются с точностью до наоборот. На ней скорости внешних молекул. То есть, вылета- цилиндры также будет действовать сила FСУМ = ющие молекулы часть своей кинетической энергии PИ(SО - 2SТ). отдают сосуду. В результате температура наруж- Молекулы движутся хаотично по всем ного газа у внешней поверхности мембраны лево- направлениям. Но можно представить, что моле- го большого цилиндра уменьшается. кулы движутся строго по ординатам. Расположим Рассмотрим сосуд на рис. 4. Сила FР действу- систему координат так, чтобы одна ордината была ет на внешнюю поверхность большого цилиндра, перпендикулярна к мембране. Тогда 2 другие ор- так как со стороны мембраны внешнее давление динаты будут параллельны мембране. В этом слу- уменьшилось из-за влетающих в цилиндр молекул. чае вылетать через мембрану могут только 1/6 Под действием этой силы сосуд движется. Это часть всех молекул. Эта 1/6 часть молекул, которая аналогично случаю движения поршня в цилиндре, The scientific heritage No 9 (9),2017 63 когда давление с одной стороны выше. Расширя- может снова совершать работу. Получился клас- ющийся газ, двигая поршень, совершает работу и сический вечный двигатель, работающий только за охлаждается. Поэтому, при движении цилиндров счёт охлаждения окружающей среды. Причём этот вправо, внешний газ у наружной поверхности пра- двигатель, как и "демон Андреева", не нарушают вого большого цилиндра будет охлаждаться, со- ни один физический закон. вершая работу по перемещению цилиндров. То есть, работа по перемещению цилиндров была со- Список литературы вершена только за счёт внутренней энергии газа. 1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 2. Этот охлаждённый газ восстановит свою внутрен- ФИЗМАТЛИТ. 2005 г. нюю энергию за счёт тепла окружающего газа и
Дешко В.І. д.т.н., проф, завідуючий кафедрою теплотехніки та енергозбереження Інститут енергозбереження та енергоменеджменту КПІ ім. Ігоря Сікорського Гончарук С.М. к.т.н., провідний науковий співробітник, Національна академія наук України, Інститут технічної теплофізики Білоус І.Ю. асистент, Інститут енергозбереження та енергоменеджменту, КПІ ім. Ігоря Сікорського Гурська Ю.В. магістрант, Інститут енергозбереження та енергоменеджменту, КПІ ім. Ігоря Сікорського
КОМПЛЕКСНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК БУДІВЛІ
BUILDINGS ENERGY PERFORMANCE INTEGRATED RESEARCH
Deshko V. Prof., Head of Heat Engineering and Energy Saving, Institute of Energy Saving and Energy Management, Igor Sikorsky KPI; Goncharuk S. Senior Researcher, Ph.D., National Academy of Sciences, Institute of Engineering Thermophysics; Bilous I. Assistant, Institute of Energy Saving and Energy Management, Igor Sikorsky KPI; Gurska Y. Master student, Institute of Energy Saving and Energy Management, Igor Sikorsky KPI
АНОТАЦІЯ В статті представлено особливості застосування комплексного підходу для визначення енергетичних характеристик будівлі. Авторами запропонована регресійна модель для визначення температури повітря в будівлі, що була побудована на базі результатів імітаційного моделювання за допомогою математичної моделі, створеної в програмному середовищі EnergyPlus. Регресійна модель враховує динамічні особли- вості розглянутої будівлі та використана для розрахунку впливу факторів на прикладі кратності повітро- обміну, який складно виміряти експериментально. ABSTRACT In the article the features of an integrated approach to determine the energy performance of the building. The authors proposed regression model to determine the temperature in the building, which was based on the results of simulation modeling mathematical model created in the software environment EnergyPlus. Regression model takes into account the dynamic features of the building considered and used to calculate the impact factors on the example of the multiplicity of air that is difficult to measure experimentally. Ключові слова: енергетичні характеристики будівлі, погодні умови, фактори впливу, повітрообмін, температура повітря, сонячні теплонадходження. Keywords: energy performance of building, weather conditions, influence of factors, air change, air tem- perature, solar heat gains.
Необхідність дослідження теплових режимів Традиційні підходи полягають у використанні будівель обумовлена потребами проектування, моделей на базі теплофізичних та геометричних експлуатації, реконструкції або модернізації. Ос- характеристик будівлі. Основна увага приділяється новою поглибленого аналізу теплового стану та побудові теоретичних моделей енергетичного нестаціонарних енергетичних балансів будівель є споживання будівель, вплив різних факторів на математичне моделювання. 64 The scientific heritage No 9 (9),2017 зміну та характеристики розподілу внутрішньої північ та південь. Система опалення незалежна температури в приміщеннях вивчається мало. однотрубна радіаторна (радіатори М-140) з верх- Альтернативні - у використанні виміряних нім розведенням по 53 контурах опалювальних значень параметрів теплових режимів будівлі. Во- приладів підключена до теплових мереж через ни дозволяють аналізувати та передбачати різні пластинчатий теплообмінник. Вентиляція природ- аспекти поведінки будівлі як енергетичної системи на [8]. [1, 2, 7]. Хоча моделі на основі фактичних даних З 2003 року 1-2 рази за опалювальний період представляють інтерес при оцінці ефективності (ОП) проводились вимірювання температурних введення локального регулювання, зміні конструк- карт з фіксуванням температури радіаторів. Зага- тивних особливостей будівлі. лом дані вимірювання охопили понад 40% примі- Поєднання зазначених підходів для визначен- щень різного призначення, що дає можливість го- ня енергетичних характеристик будівлі дозволить ворити про середні показники для груп приміщень поєднати їх переваги максимально близько про- розглянутої будівлі. На базі температурних карт гнозувати температурні режими приміщень в реа- визначалися репрезентативні приміщення, де для льних умовах. детального аналізу середньодобових коливань Метою роботи є комплексний підхід до дос- встановлювалися термохромні датчики типу DS лідження аналізу показників енергетичного стану 1921 (дискретність 0,5°С) та DS1922 (дискретніс- будівлі на базі моделювання та експериментальних тю вимірів температури до 0,0625°С). Температу- досліджень. Для досягнення мети в рамках даної рні датчики були запрограмовані на фіксування статті необхідно виконати наступні завдання: значень температур з інтервалом в одну годину. 1) провести аналіз експериментальним даних Інформація з датчиків зчитувалась за допомогою теплових характеристик та вибір репрезентатив- спеціального програмного забезпечення, зберіга- них кімнат для розглянутої будівлі; лася та оброблялася на комп'ютері. Термохромні 2) на базі результатів імітаційного моделю- датчики в кількості 10 одиниць перевірялася на вання розробити регресійну модель для визначен- однаковість показів термостатичним методом. ня внутрішньої температури повітря; Експериментальні дані визначення внутріш- 3) використати регресійну модель для визна- ньої температури повітря отримані на основі тем- чення кратності повітрообміну на основі отрима- пературних карт та термохронів для навчального них експериментальних даних. корпусу КПІ ім. Ігоря Сікорського проаналізовані в статті [8]. Було виділено п'яти найбільш впливо- Об'єктом дослідження обрано приміщення на- вих факторів на внутрішню температуру повітря: вчального корпусу університету. Це - 7 поверхова зовнішня температура, сонячні теплонадходження, будівля з технічним поверхом, збудована в 1974 р., внутрішні теплонадходження, швидкість та на- загальною площею 16030 м2. В будівлі знаходять- прям вітру. ся адміністративні приміщення - 8%, навчальні На базі даних температурних карт запропоно- аудиторії - 38,5%, комп’ютерні класи - 5%, науко- вано підхід для розподілу теплового споживання во-дослідні лабораторії - 19%, буфет, підсобні будівлі між кімнатами. Створена регресійна мо- приміщення - 15%, НДІ та навчальні центри - дель для визначення температури поверхні радіа- тора в нормалізованому вигляді в залежності від 14,5%. Площа засклення – 4055 м2 (близько 45% зовнішньої температури, поверху та різниці тем- площі зовнішніх стін). Будівля має форму витяг- ператур в первинному контурі. нутого прямокутника зорієнтованого фасадами на
,
де
Отримані значення середньої температури по- температура теплоносія в первин- верхонь радіаторів з нормалізованого вигляді при- ному контурі у подавальному та зворотному тру- водились до абсолютних значень. бопроводі системи опалення. Отримані значення температури радіатора на відповідному поверсі використовуємо при розпо- ділі теплоспоживання навчального корпусу.
The scientific heritage No 9 (9),2017 65 де – середньодобове значення теплового потоку від радіаторів в j-тій кімнаті, Вт;
– площа радіатора в j-тій кімнаті, м2;
– температура радіатора на m-му поверсі, °С;
– внутрішня температура повітря в j-тій кімнаті, °С;
– площа радіаторів на m-му поверсі відповідної орієнтації, м2; – загальне середньодобове теплове навантаження будівлі, Вт.
При аналізі просторово-часових розподілів характеристик приміщення, щоб визначити почер- температур приміщень будівлі були використані говий вплив виділених факторів [4]. метеодані по температурах зовнішнього повітря, Репрезентативне приміщення моделювалось напряму та швидкості вітру [8, 11-12], а також дані для південної та північної орієнтації на різних по- інтенсивності сонячної радіації виміряні створе- верхах, за винятком приміщень першого та остан- ним в Інституті технічної теплофізики НАН Укра- нього поверху. їни пристроєм піранометром «СР-У1», що нале- Розміри кімнати 5,5×6,1 м, висота приміщен- жить до актинометричної групи приладів і слу- ня 3,2 м. Кімната має одну зовнішню стіну (5,5×3,2 жить для вирішення завдань, пов’язаних з м) з вікном (5×2,5 м). Конструкція будівлі відпові- довгостроковим безперервним моніторингом раді- дає вимогам забудови 70-х років. Зовнішня масив- аційних властивостей атмосфери і накопиченням на стіна з термічним опором 1 м2оС/Вт (цегляна даних вимірювань надходження сонячної радіації кладка в одну цеглу). Вікно з подвійним засклен- на похилу поверхню. Він вимірює густину сумар- ням у дерев'яних спарених плетіннях. Внутрішні ної сонячної радіації у Вт/м2, що надходить на стіни середньої масивності – цегляна кладка в пів- площину з кутом нахилу до горизонту від 0о до 90о цегли. Перекриття над опалювальними приміщен- з кроком в 10о[6-7]. нями залізобетонні –20 см. Вентиляція природна. Загалом для зимового періоду м. Києва мак- Вихідними параметрами моделі є кліматичні пого- симальні міждобові зміни зовнішньої температури динні значення з IWEC (International Weather for становлять 6...10 °С. В середньому між добові змі- Energy Calculations), які включають в себе темпе- ни температури становлять 3-4 °С [3]. Швидкість ратуру сухого термометру, відносну вологість, вітру для опалювального періоду в середньому швидкість та напрям вітру, барометричний тиск, становила 2,7 м/с з переважним західним та півні- пряму та розсіяну сонячну радіацію, тощо [3]. чно-західним напрямом вітру [10]. Крім того задаються графік опалення, кратність Метеорологічні дані відмінні від типового но- повітрообміну, орієнтація приміщення по сторонах рмативного року. Зазвичай, при аналізі впливу світу, номер поверху та інші [4, 9]. зовнішніх погодних умов на тепловий стан будівлі В статті [9] розглянуто регресійну залежність використовують фактичні метеорологічні дані. для визначення середньодобової температури по- Метеодані щодо швидкості та напряму вітру, зов- вітря в залежності від рівня опалення та зовніш- нішньої температури були взяті з метеосайтів [11- ньої температури. Аналіз отриманих результатів 12]. показує, що для коректного визначення внутріш- Зовнішня температура знаходилась в діапазо- ньої температури повітря потрібно враховувати ні -3....+7 °С. Середньодобові значення сонячних передісторію збурення факторів. теплонадходжень, які потрапляють в кімнату через Для побудови залежності внутрішньої темпе- світлопрозорі елементи конструкції знаходились в ратури від факторів впливу в інтервалі середньо- діапазоні від 15 Вт/м2 , для орієнтації вікон на пів- добових значень обрано багатофакторну лінійну нічну сторону, до 200 Вт/м2 в залежності від умов регресію, що побудована на базі методу наймен- хмарності для південної орієнтації. ших квадратів. Динаміку впливу враховано пред- Накопичені фактичні дані внутрішньої темпе- ставленням залежності від зміни факторів для різ- ратури повітря несуть в собі одночасний вплив них діб з врахуванням передісторії впливу за три ряду факторів, що не дозволяє відокремити вплив попередні дні. Нормалізацію значень для рівнянь кожного фактору окремо при побудові регресійної регресії проводили в діапазоні середньодобової моделі. Для дослідження рівня температури внут- зміни: зовнішня температура ∆tзв= 13 °С, внутріш- рішнього повітря була створена динамічна модель ня температура ∆tвн = 12 °С, кратність повітрооб- кімнати за допомогою програмного продукту міну ∆n = 1,5 год-1, тепловий потік від радіаторів EnergyPlus, яка дозволяє моделювати зміну темпе- ∆Q= 900 Вт, сонячні теплонадходженя до кімнати ратури повітря в приміщені в залежності від клі- ∆Qsol=1000 Вт. матичних умов, рівня опалення та теплотехнічних
66 The scientific heritage No 9 (9),2017
,
де і - порядковій номер доби, вплив амплітуди коливань, перш за все сонячної tвн - середньодобова внутрішня температура радіації. повітря; Багатофакторна лінійна регресійна модель кі- tзв - середньодобова зовнішня температура по- мнати може бути використана для оцінки кратнос- вітря; ті повітрообміну, так як даний показник найбільш Qsol - сонячні теплонадходження до кімнати; складно експериментально визначати. На базі Q - тепловий потік від радіаторів; отриманих експериментальних значень внутріш- n - кратність повітрообміну. ньої температури приміщень, рівня опалення та зовнішніх погодних умов визначено фактичний Дана регресійна залежність враховує серед- повітрообмін обраних приміщень. ньодобові зміни опалення, зовнішньої температури Уточнення кратності повітрообміну проводи- повітря, сонячної активності, швидкість та напрям лись для осіннього періоду (жовтень-листопад вітру (виражена через кратність повітрообміну). 2014 р.), коли опалення ще не було ввімкнене, та Для аналізу загальної якості рівняння лінійної при наявності централізованого опалення. багатофакторної регресії використовується коефі- Розрахунок кратності повітрообміну проводи- цієнт детермінації. Дана величина характеризує вся для репрезентативних кімнат різного призна- якість отриманої лінійної регресії. Обробка ре- чення (рівень природної вентиляції яких залежить зультатів розрахунку почергового впливу виділе- від їх розташування, призначення, стану вікон і них факторів дає , середньок- таке інше): адміністративні, навчальні лабораторні та комп'ютерні аудиторії. Добові погодинні зна- вадратичне відхилення між результатами розраху- чення внутрішньої температури повітря з термох- нку за допомогою рівняння регресії та в ронів усереднювались. Аналогічно визначались середовищі EnergyPlus з кліматичними погодними середньодобові значення для погодних умов (тем- даними IWEC становить 0,106. пература, швидкість, напрям вітру, сонячна радіа- Інші характеристики оцінки адекватності рів- ція). няння регресії: середньої помилки апроксимації В умовах невизначеності початкового значен- стандартна помилка ня кратності повітрообміну за попередні дні прий- малось в першому наближені нормативне значен- Також, при трактуванні рівняння ня. Для обраного розрахункового діапазону повто- регресії широко використовують коефіцієнти ела- рювали розрахунки з уточненням початкового стичності. Значення приведених коефіцієнтів рів- значення кратності повітрообміну для середнього няння регресії являються коефіцієнтами еластич- значення. Даний підхід коригував отримані зна- ності. чення кратності після першої ітерації на 0,2-0,3 год-1. Для розглянутого інтервалу часу кратність , , повітрообміну знаходилась в діапазоні 0,2....2 год-1 , . для обраних приміщень. Для прикладу на рис. 1 наведено розраховану за допомогою регресійного З цих даних видно, найбільший вплив на нор- рівняння зміну кратності повітрообміну в залеж- малізовану температуру повітря в кімнаті має кра- ності від кліматичних умов в нормалізованих оди- тність повітрообміну. При переході від нормалізо- ницях для навчальних приміщень південної та пів- ваних до натуральних значень треба враховувати і нічної орієнтації розташовані на середніх поверхах будівлі ( 3 та 4 поверх).
а) б) Рис. 1. Розрахункове нормалізоване значення кратності повітрообміну для навчальних аудиторій розташованих на південній (а) та північній (б) стороні будівлі в залежності від кліматичних умов The scientific heritage No 9 (9),2017 67 Розглянуті кімнати орієнтовані на південну та при розрахунках простежувалась при аналізі всіх північну сторону та знаходяться на середньому репрезентативних приміщень. На рис. 2 наведено поверсі в середині будівлі. Зважаючи на те, що середньодобова зміна кратності повітрообміну в профіль розподілу швидкості вітру вздовж зовні- порівнянні зі зміною характеру вітру та темпера- шньої огороджувальної поверхні збільшується з турного перепаду. збільшенням висоти (етажністю) дана особливість
а) б) Рис. 2. Порівняння величини кратності повітрообміну на південній (а) та північній (б) стороні будівлі і характеристик вітру та різниці температур повітря всередині та ззовні будівлі
Як раніше згадувалось, типова швидкість віт- commercial building. Building Simulation 200, p. ру для розглянутої місцевості становить 2,7 м/с. За 1601-1609. фактичними показниками швидкість вітру знахо- 3. International Weather for Energy Calculations: дилась в діапазоні 0-4 м/с. За умови навітряної https://energyplus.net/weather- зовнішньої стінки та швидкості вітру біля 4 м/с location/europe_wmo_region_6/UKR. кратність повітрообміну становить 2 год-1 (рис.2). 4. The official website EnergyPlus Energy Невизначеність початкового значення кратності Simulation Software [Електронний ресурс]. – Ре- повітрообміну вносить свій вплив на наступні три жим доступу: дні розрахунку, далі цей вплив затухає. https://app1.eere.energy.gov/bildings/energyplus. Висновки 5. Басок Б.І. Прилад для досліджен- В роботі використаний комплексний підхід, ня надходження сонячної енергії на похилий гелі- що базується на використанні математичних моде- околектор / Басок Б.І., Воробйов Л.Й., Гончарук лей та експериментальних даних. На базі експери- С.М., Декуша Л.В., Чорна Н.О. // Промышленная ментальних даних було визначено фактори, які теплотехника. - 2013. - Т. 35, № 5. - С. 8-8 найбільш суттєво впливають на внутрішню темпе- 6. Басок Б.И., Накорчевский А.И. Теплофизи- ратуру повітря. На основі імітаційного моделю- ка влияния солнечного излучения на здания. Киев. вання в програмному продукті EnergyPlus дослі- Наукова думка. 2016. – 224 с. джено відокремлений вплив кожного фактору та 7. Дешко В.І. Математичні моделі будівель побудована регресійна модель для визначення для оцінки енергоспоживання / В.І. Дешко, І.Ю. внутрішньої температури повітря. На базі створе- Білоус // Будівельні конструкції: Міжвідомчий ної регресійної залежності проведено уточнення науково-технічний збірник наукових праць. Ви- кратності повітрообміну відповідно до експериме- пуск 80, Київ 2014. 68 – 2 с. нтальних даних. Кратність повітрообміну є залеж- 8. Дешко В.І. Моніторинг температурного ною величиною від ряду факторів: різниці темпе- стану навчального корпусу / В.І. Дешко, І.Ю. Бі- ратур повітря всередині та ззовні будівлі, швидко- лоус // Науковий журнал «Енергетика: економіка, сті і напряму вітру, вітрового тиску. Для технології, екологія». Випуск №2 Київ 2015. С. 24- розглянутого інтервалу часу кратність повітрооб- 32. міну коливалась в діапазоні 0,2....2 год-1. 9. Дешко В.І. Моделювання режимів опалення приміщень / В.І. Дешко, І.Ю. Білоус // Науковий Список літератури журнал «Енергетика: економіка, технології, еколо- 1. D. Popescu, F. Ungureanu, E. Serban гія». Випуск №3 Київ 2016. С 9-104. Simulationof Consumptionin District Heating 10. ДСТУ-Н Б В.1.1-2:2010. БУДВЕЛЬНА Systems. ENVIRONMENTAL PROBLEMS and КЛІМАТОЛОГІЯ. К.: Мінрегіон України. 2010. DEVELOPMENT. p. 50-55. 11. Сайт метеорологічних даних: 2. Fangting Song, Yi Jiang, Anne Le Mouel, http://meteo.ua Jean-Jacques Roux Development of a datamodel for 12. Сайт метеорологічних даних: http://rp5.ua consumption analys is and prediction of larse-scale 68 The scientific heritage No 9 (9),2017 Бойко Г.А. к.т.н., докторант Чурсіна Л.А. д.т.н., проф. Кутасов А.В. аспірант кафедри товарознавство, стандартизація та сертифікація Херсонського національного технічного університету
РОЗВИТОК УКРАЇНСЬКОЇ ЛЕГКОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ ЗА РАХУНОК ВИКОРИСТАННЯ КОНОПЛЯНОЇ СИРОВИНИ
DEVELOPMENT OF UKRAINIAN LIGHT INDUSTRY BY USING RAW HEMP
Boyko G.A. Candidate of Technical Sciences, doctoral student Chursina L.A. Doctor of Technical Sciences, Professor Kutasov A.V postgraduate student Department of commodity research, standardization and certification, Kherson National Technical University.
АНОТАЦІЯ У роботі науково обґрунтовано етапи розвитку вітчизняних сировинних ресурсів з технічних ненар- котичних конопель для виготовлення з них товарів широкого спектру застосування. Визначено, основні недоліки коноплярства в Україні з метою покращення всього циклу виробництва від вирощування до реалізації продукції. Впровадження наукових досягнень в технологіях з переробки технічних конопель та у виготовленні інноваційної продукції, дозволить відновити діяльність легкої промисловості, що значно поліпшить економічний стан країни. ABSTRACT In this paper, scientifically grounded steps of domestic raw materials for technical non-narcotic hemp for the manufacture of these products a wide range of applications. Determined to major shortcomings hemp pro- duction Ukraine to improve the entire production cycle from cultivation to sales. The introduction of scientific advances in technologies for the processing of technical hemp in manufacturing and product innovation, will reactivate the light industry that will significantly improve the economic situation of the country. Ключові слова: ненаркотичні коноплі, динаміка посівів, інноваційні товари, легка промисловість. Keywords: Non-narcotic hemp, cultivation dynamics, innovative products, light industry.
Сьогодні легка промисловість України пере- нованої програми дій із боку держави та науков- живає нелегкі часи. Ситуація, коли український ців. ринок продукції легкої промисловості є надзви- У сучасних умовах підвищення ефективності чайно переповненим дешевими іноземними това- виробництва можна досягти переважно за рахунок рами не першої якості, призводить до занепаду розвитку інноваційних процесів, які отримують текстильних виробництв. Не витримуючи великої кінцеве вираження в нових технологіях і конку- конкуренції, вітчизняні заводи і фабрики легкої рентоспроможній продукції. Коноплі є одним із промисловості банкрутують і закриваються. А це, найцінніших видів текстильної сировини, тради- як результат, призводить до зменшення товарів ційної для нашої держави, яка зараз майже не ви- вітчизняного виробництва на внутрішньому ринку. користовується вітчизняними виробниками. Адже, Вітчизняні виробники не можуть конкурувати з з 36 українських заводів з переробки коноплі дію- імпортованою продукцією, тому що їх ціна вища чих залишилося лише три, і ті працюють за тради- за ціну продукції країн-імпортерів. Галузь втрачає ційною технологією на застарілому обладнанні. У свої позиції на вітчизняному ринку, що робить її результаті цього процесу той продукт, який вітчи- реформування все більш необхідним [1]. зняні підприємства з переробки коноплеволокна Розвиток легкої промисловості України мож- можуть запропонувати сучасному споживачу, не ливий за умови використання, вітчизняної сирови- відповідає більшості параметрам європейського ни (конопель та льону), інноваційних науково об- ринку. Сировина після цієї обробки придатна лише ґрунтованих технологій з вирощування та переро- для виготовлення кручених виробів – канатів і мо- бки натуральної лубоволокнистої сировини, тузок. підвищення інвестиційної привабливості промис- У розвинутих країнах світу, навпаки, останнім лових сегментів, які будуть використовувати в часом спостерігається зростання попиту на еколо- своїй продукції натуральну сировину та скоорди- гічно чисті вироби, виготовлені з натуральної си- ровини – конопляного волокна, незважаючи на The scientific heritage No 9 (9),2017 69 велику різноманітність виробів із синтетичних і Sarafpour, Donna Karan International, Isabel Toledo. штучних волокон. Слід зазначити, що завдяки Провідними корпораціями з виготовлення якісних специфічним природним властивостями натураль- сумішевих конопляних тканин є: Clothing Matters, них волокон, у тому числі й конопляних, вони не Dash Hemp, Hemp Elegance, Hemp Traders, можуть бути замінені іншими видами волокон при Hempy’s, Livity Outernational, Mountains of the виготовленні певного асортименту виробів. Крім Moon, Satori Movement, Sweetgrass и Two Jupiters того, волокно конопель може замінити навіть лля- [5]. не волокно в найрізноманітніших сферах застосу- Целюлозна промисловість – це виготовлення вання. Адже тільки це волокно характеризується із конопель широкого спектру паперу у залежності оздоровчою та тонізуючою дією на організм лю- від його призначення, а саме: високоякісного офі- дини. Мало хто знає, що волокна конопель прекра- сного паперу, картону, паперу для цигарок, банк- сно підходять для людей з чутливою шкірою, а нотного паперу, тощо. також для людей, які страждають на ревматизм. У Попит на целюлозу з волокна у Європі та результаті досліджень було доведено, що коноплі, США вже сягає більше 6 млн.т за рік. Для задово- випромінюють електромагнітні хвилі, повністю лення цього попиту площі посіву конопель повин- відповідні електромагнітним хвилям шкіри люди- ні становити 1 млн. гектарів. В Америці, як і в Єв- ни, тоді як штучні волокна здатні до електризу- ропі, існують обмеження на вирубку лісу. А коно- вання [2]. плі є альтернативою дереву для виробництва Тому, сьогодні коноплі привертають до себе целюлози, паперу та меблів. велику увагу як дослідників, так і виробників. Конопля в будівництві – будівництво екологі- Адже, по-перше, це технічна культура, яка здатна чно чистих будинків із конопель поширюється накопичувати величезну біологічну масу порівня- всією Європою. Конопляна сировина в будівництві но з іншими культурами, по-друге, вона може ви- представлена, як основа для створення фундамен- користовуватися для виготовлення необмеженого тних, стінових і покрівельних технологій: утеп- асортименту виробів у різних галузях промислово- люючи та ізолюючі матеріали різного функціона- сті, і по-третє, здатна очищувати забруднені тери- льного призначення; наповнювачі для будівельних торії, що сприяє збереженню навколишнього сере- виробів, тощо. Властивості конопель дозволяють довища [3]. Підвищений інтерес до конопель у ефективно їх використовувати для звуко-, паро- та всьому світі пояснюється в основному можливос- теплоізоляційних матеріалів, що створює особли- тями виробництва з цієї культури багатьох видів вий мікроклімат у приміщенні, пригнічуючи хво- екологобезпечних товарів, попит на які постійно роботворні мікроорганізми, грибки та бактерії, зростає. водночас сприятливо впливаючи на організм лю- Можна виділити кілька основних напрямів дини. Низька собівартість і можливість повної виробництва продукції з конопель. утилізації без шкоди для навколишнього середо- Харчовий напрям – виробництво олії та супу- вища дають додаткові переваги будівельним мате- тніх їй продуктів. Конопляне насіння й олія міс- ріалам на основі конопель. тять бактерицидні речовини, цінні ненасичені кис- Композиційні матеріали з коноплесировини лоти, гліцериди, амінокислоти, мікроелементи. придатні для виготовлення окремих вузлів в авто- і Насіння конопель містить 30-39% олії. Високий літакобудуванні. вміст ненасичених жирних кислот Omega-6 (56%) і З відходів первинної переробки конопель – Omega-3 (19%) в ідеальному для організму люди- костриці виготовляють брикети для палива, які ни співвідношенні 3:1 вигідно відрізняють її з по- використовуються як енергетичний засіб, який між інших видів олій. Виділяючи олію з насіння актуальний в усьому світі. конопель отримують ще один цінний продукт – Сьогоднішній український ринок конопляного макуху, до складу якої входить понад 30% сирого волокна й виробів із них не має великої ємкості, протеїну, 30% білків, 25% клітковини, 3% жирів й проте саме на цьому сучасному та інноваційному інших елементів [4]. сегменті Україна зможе зайняти тверді позиції. Олія конопель використовується і як консер- Україна вже досягла певних успіхів в коноп- вант для харчових продуктів, і як самостійний ляному виробництві. В результаті кропіткої робо- продукт харчування в натуральному вигляді. Вона ти вітчизняними науковцями створено сорти ко- є сировиною для виготовлення лаків, фарб, оліфи, нопель з повною відсутністю наркотичних власти- лінолеуму, маргарину, мила дитячого й антиалер- востей та елітні сорти текстильного призначення: генного, медичних препаратів (для лікування аст- Вікторія, Гляна та Ніка [6]. Вони занесені до Ре- ми, склерозу, епілепсії), азбестотехнічних виробів, єстру сортів рослин України, Росії, країн Європей- гальмівних стрічок автомобільних, накладок і дис- ського союзу і Канади. Ці коноплі не можуть бути ків. використані як сировина для виготовлення нарко- Текстильний напрямок – це текстильні виро- тичних препаратів, вирощування їх не становить би, одяг, взуття, постільна білизна, галантерея із жодної соціальної небезпеки. Хіба що умовно, бо тканин з високим вмістом конопляного волокна, вони зберегли назву «коноплі», тож їх відносять до матраци, тощо. Той факт, що конопля стає одним з категорії рослин, що містять наркотичні засоби. головних елементів моди у світі, підтверджують і Також, стрімко рік за роком в Україні зроста- різні колекції одягу та взуття з конопель в таких ють і посівні площі під технічні коноплі. В 2016 будинках моди, як H&M, Donatella Versace, Behnaz році вони складають вже 5 тис.га [7]. 70 The scientific heritage No 9 (9),2017
5
4
3
2 Площа посівівПлоща
1 технічнихконопель, тис.га
0 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 201 201 201 201 201 201 201 Рік 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 Коноплі 0 1,8 1,5 1,1 0,9 1,2 1,8 2,2 0,5 0,8 0,3 0,4 0,4 0,7 1,2 2,7 3,6 5,0
Рік посівів технічних конопель Рис. 1. Динаміка посівів технічних конопель на Україні
Аналізуючи рис. 1. можна зробити висновки, Список літератури що при врожайності соломи в середньому 7 т/га, в 1. Максименко І. О., Бокій В. І. Легка промис- результаті буде отримано 35000 т. соломи по всій ловість України: сучасний стан та перспективи Україні, яка майже не використовується. Адже, розвитку / І. О. Максименко, В. І. Бокій // Вісник коноплі є тією технічною сировиною, потреба в Хмельницького національного університету. – якій з боку зацікавлених переробних підприємств 2009. - № 3. – Т. 2. – с. 77-80. може і повинна бути повністю задоволена внаслі- 2. Ляліна Н.П. Особливості якісних характе- док її вирощування на території України. ристик та технологічних властивостей наркотич- На сьогодні, Україна не може задовольняти в них і безнаркотичних конопель / Н.П. Ляліна, Г.А. повному обсязі сучасного споживача еко-товарами Тіхосова, Е.Е. Бабанов: матеріали міжнародної з коноплі, хоча у Дніпропетровській області виро- науково-практичної конференції [«Якість, станда- бляють масло з конопель, в Полтавській – ковдри і ртизація, сертифікація та метрологія: сучасний килимки, в Харкові – канати і мотузки, але це – стан і перспективи розвитку»], (Херсон,10-12 ве- мінімальне наповнення вітчизняного ринку. За ресня 2014 р.). – Херсонський національний техні- словами коноплярів, ця рослина може зберегти ліс, чний університет, 2014. – С. 37-42. якщо його будуть використовувати в паперовому 3. Голобородько П.А. Коноплі підкорюють виробництві, з нього можна виготовляти тканини і світ/ П.А. Голобородько, В.Г. Вировець // Пропо- будівельні блоки, харчову продукцію та косметич- зиція. – 1999 – № 5 – С. 26-27. ні засоби, використовувати в медицині та автомо- 4. Выровец В.Г. Селекция и семеноводство білебудуванні. конопли в Украине / В.Г. Выровец, В.П. Ситник, Серед ключових завдань національної еконо- Н.М. Орлов // Селекция, технология производства мічної і екологічної політики у галузі коноплярст- и первичной переработки льна и конопли: сб. нау- ва, невідкладного вирішення вимагає створення та чн. трудов – Глухов: Институт лубяных культур впровадження в практику ефективних економіч- УААН, 2000. – 192 с. них механізмів відродження переробної галузі ко- 5. Органическая одежда: выбор современного нопель в Україні та їх застосування у виробництві человека. Часть II [Электронний ресурс]. – Режим широкого асортименту товарів масового викорис- доступу: http://www. zelife.ru/ekoplanet/ тання. Тільки створивши в галузі замкнений цикл humanenvironment/10341-organicfabric.html, (сентя- виробництва (вирощування → переробка → реалі- брь 2011). зація продукції), можна досягти максимального 7. Каталог української колекції конопель / розвитку вітчизняного коноплярства. [В.Г. Вировець, Г.І. Кириченко, І.М. Лайко, І.І. З огляду на все сказане можна зробити висно- Щербань]; за ред. П.А. Голобородька.– Глухів: вок, що ненаркотичні коноплі є досить перспекти- Інститут луб’яних культур УААН, Нота бене, вною сільськогосподарською культурою. Одноча- 2007. – 22 с. сний розвиток технологій вирощування, збирання 8. Державна служба статистики України [Еле- та переробки конопель дозволить динамічно та ктронний ресурс]: ЛАЗ. – Режим доступу: планомірно розвивати галузь, що дасть поштовх http://www.ukrstat.gov.ua/. для додаткового розвитку сумісних переробних галузей.
The scientific heritage No 9 (9),2017 71 Братішко В.В. кандидат технічних наук, завідувач відділу Кузьменко В.Ф. кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник Ткач В.В. кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник Національний науковий центр «Інститут механізації та електрифікації сільського господарства», Україна
КЕРОВАНІ БІОТЕХНІЧНІ СИСТЕМИ У ТВАРИННИЦТВІ ТА КОРМОВИРОБНИЦТВІ
MANAGED BIOTECHNICAL SYSTEMS IN ANIMAL HUSBANDRY AND FODDER PRODUCTION
Bratishko V.V. candidate of technical science, head of department Kuzmenko V.F. candidate of technical science, leading researcher Tkach V.V. candidate of technical science, leading researcher National Scientific Center “Institute for agricultural engineering and electrification”, Ukraine
АНОТАЦІЯ Стаття спрямована на пошук шляхів підвищення ефективності виробництва продукції тваринництва та кормовиробництва на основі використанні системного підходу в аналізі біотехнічної системи вироб- ництва продукції як цілісної багаторівневої взаємопов’язаної множини елементів з визначеною цільовою функцією – собівартістю кінцевої продукції. Запропоновано алгоритм реалізації цільової функції біотех- нічної системи з урахуванням процесного підходу та технологічного рівня системи. Встановлено, що найбільш перспективним шляхом підвищення ефективності функціонування біо- технічної системи виробництва продукції тваринництва та кормовиробництва при застосуванні цільової функції зменшення собівартості кінцевої продукції є підвищення ефективності операцій гранулювання повнораціонних комбікормів та заготівлі стеблових (основних) кормів. ABSTRACT The article is aimed at finding ways to improve livestock production and feed processing on the basis of a systematic approach to analyze the biotechnical production system as an integrated multiinterconnected set of elements defined objective function – the cost of the product. The algorithm of realization of the objective func- tion biotechnical system based on the process approach and process level system is offered. Found that the most promising way to improve the efficiency of biotechnical system of livestock production and fodder production in the application of the objective function reduce the cost of production is to improve the operations of compound feed pelletizing and harvesting main fodder (silage and haylage). Ключові слова: алгоритм, біотехнічна система, кормовиробництво, процесний підхід, собівартість, тваринництво, цільова функція Keywords: algorithm, animal husbandry, biotechnical system, cost, fodder production, process approach, target function
Проблема. На сучасному етапі розвитку ма- взаємопов’язані ланки, де вхідними параметрами шин і технологій, актуальним є створення керова- виступають чинники (x1, x2, x3, …, xi), функціо- них технологічних систем, коли біотехнічна си- нально пов’язані з деякою цільовою функцією біо- стема (БТС) є об’єктом оперативного управління, технічної системи F{ x1…xi}. що передбачає наявність інформаційної системи Цільова функція БТС визначається для кож- (програмно-апаратного комплексу), яка є її ного окремого випадку оцінювання БТС. Для умов невід’ємною складовою. Управління здійснюється БТС виробництва продукції тваринництва шляхом оперативного моніторингу стану складо- цільовими функціями можуть виступати – вих БТС та вчинення управляючих дій з урахуван- мінімізація капіталовкладень або енергетичних ням закономірностей взаємозв’язків між ними. витрат при виробництві продукції, мінімізація Таким чином досягається максимальна ефек- негативного впливу на довкілля, органічність ви- тивність функціонування БТС шляхом забезпечен- робництва (наближення до умов природного ут- ня реалізації генетичного потенціалу продуктив- римування тварин), максимізація якості або кіль- ності тварини за умови мінімально необхідних кості продукції, мінімізація земельної площі капіталовкладень та експлуатаційних затрат. об’єкту виробництва тощо. Множина вхідних па- Аналіз останніх досліджень і публікацій. В раметрів обумовлюється цільовою функцією і є загальному вигляді біотехнічну систему [1, 2, 3, 4] відмінною в кожному окремому випадку аналізу виробництва продукції тваринництва можна пред- системи. ставити у вигляді структурної схеми, що містить Серед цільових функцій оцінювання ефектив- 72 The scientific heritage No 9 (9),2017 ності функціонування БТС виробництва продукції забезпечення режимних характеристик тваринництва, що набули найбільшого поширення, функціонування комплексу машин, кваліфікації можна узагальнено виділити такі: сукупні або пи- кадрів. Перевагою названого підходу є застосу- томі енергетичні витрати [5], якість вання придатних до практичного використання функціонування БТС, техніко-економічні показни- економічних методів оцінювання ефективності ки [6], серед яких визначальним є собівартість кін- функціонування БТС, яка базується на створенні цевої продукції. сприятливих комфортних умов праці з викори- При цьому, порівняльна енергетична оцінка, станням машин та обладнання, які враховують на жаль, не дозволяє достовірно оцінити ефек- фізіологічні принципи взаємодії біотехнічної си- тивність функціонування БТС, оскільки, вартість стеми виробництва молока «корм – корова – ком- енергетичних еквівалентів, наприклад, для рідкого форт утримання – комплекс машин - кадри» [11, палива та грубих кормів, буде різнитися в декілька 12, 13]. разів, а спроби їх взаємоузгодження зазвичай Слід зазначити що структура БТС вироб- ґрунтуються на експертному оцінюванні та мають ництва молока має низку суттєвих відмінностей низьку емпіричну достовірність. На думку Гарька- від інших тваринницьких БТС, зумовлених тим, вого А.Д. [7] аналіз ефективності функціонування що одержання продукту виробництва є результа- БТС за приведеними енергетичними витратами є том щоденної інтенсивної взаємодії біотехнічної доцільним при довгостроковому плануванні, тобто ланки «машина-тварина», яка в свою чергу є окре- у випадку застосування перспективних техніко- мим об’єктом управління з власним закінченим технологічних рішень, що поки не знайшли прак- циклом одержання продукту. тичного застосування у виробництві. Отже, в умовах сучасного виробництва як Фундаментальні погляди на функціонування цільову функцію біотехнічної системи вироб- БТС виробництва продукції тваринництва містять- ництва продукції тваринництві доцільно розгляда- ся в працях Шацького В.В. [8, 9], який як цільову ти собівартість кінцевого продукту виробництва функцію БТС пропонує використовувати інте- певної якості. гральний показник якості її функціонування. До Мета досліджень полягає в обґрунтуванні переваг запропонованого методу можна віднести шляхів та підвищенні ефективності функціонуван- системний погляд на виробництво, яке розгля- ня біотехнічних систем виробництва продукції дається як замкнутий цикл виробництва продукції тваринництва та кормовиробництва в сільськогос- тваринництва та кормів з урахуванням забезпе- подарських підприємствах України. чення родючості ґрунтів, що є одним з актуальних Методи. Дослідження базувалися на викори- питань сьогодення. Проте, рисами згаданого мето- станні системного підходу в аналізі біотехнічної ду є складність практичного застосування пропо- системи виробництва продукції тваринництва та нованих моделей, зокрема, встановлення значень кормовиробництва як цілісної багаторівневої коефіцієнтів – складових цільової функції, які у взаємопов’язаної множини елементів, для вста- свою чергу базуються на енергетичних еквівален- новлення взаємозв’язку між якими використо- тах, а також обмеження її застосування сферою вується метод системного аналізу. виробництва молока. Автор пропонує оцінювати Результати досліджень. На наш погляд, в за- біотехнічну систему за комплексним показником гальному вигляді цільова функція БТС вироб- якості, що об’єднує якість функціонування твари- ництва продукції тваринництва полягає у забезпе- ни, ґрунту, працівника, а також якість корму. ченні мінімальної собівартості продукції тварин- Системний підхід до оцінювання ефектив- ництва S при забезпеченні нормативних вимог ності функціонування біотехнічної системи виро- щодо якості YN (як продукції, так і виконання тех- бництва молока пропонує також Фененко А.І. [10], нологічних операцій, фізіологічно безпечного розкриваючи вплив на собівартість виробленого впливу на тварин, екологічності виробництва, молока таких чинників, як створення кормової тощо) та максимально можливої за таких умов бази, придбання і лікування корів, забезпечення продуктивності P і може бути записана у вигляді нормативних параметрів комфорту утримання, системи рівнянь:
Y{x1, x2...xi} YN , F{x1, x2...xi} S{x1, x2...xi} Smin , (1) (P1...Pi ) Pmax.
Алгоритм розв’язання системи рівнянь (1) можна представити у вигляді: The scientific heritage No 9 (9),2017 73
Рисунок 1 – Алгоритм реалізації цільової функції БТС виробництва продукції тваринництва
Як бачимо, цільова функція (1) та алгоритм її лодіють такими ознаками, як взаємопов’язаність, реалізації (рис. 1) можуть бути використані при необхідність та контрольованість. аналізі БТС виробництва продукції тваринництва З урахуванням положень ДСТУ ISO 9001 [19] на рівні окремого регіону, сільськогосподарського можна визначити процес як сукупність взаємо- підприємства, тваринницької або птахівничої фер- пов’язаних робіт (дій, операцій) для яких викори- ми та окремого виробничого модуля. стовують ресурси і які перетворюють входи на При цьому встановлення низки вхідних пара- виходи, тобто забезпечують якісну та/або кіль- метрів БТС виробництва продукції тваринництва, кісну зміну деяких параметрів. З наведеного що залежать від показників якості буде відбувати- визначення можна зробити висновок, що при ся на основі забезпечення технологічних чинників оцінюванні функціонування БТС виробництва фізіологічного функціонування машин та ме- продукції тваринництва аналізованими процесами ханізмів, застосування положень зоотехнічних мають бути «технологічні процеси створення тва- вимог, відомчих норм технологічного проектуван- ринницької продукції» [20], зокрема, заготівлі ня (ВНТП-АПК), норм національних та міждер- кормів та годівлі, напування, забезпечення жавних стандартів класу 13 «Захист довкілля та мікроклімату, видалення та переробляння гною чи здоров’я. Безпека» згідно з класифікатором ДК посліду тощо, які пов’язані між собою згаданими 004:2008 [14], а також вимог нормативних доку- показниками якості та відповідають наведеним ментів до якості продукції тваринництва та ознакам. птахівництва [15, 16, 17, 18]. При цьому, людина-оператор може виступати Однак, при аналізі ефективності БТС було б і як об’єкт, що формує вхідні параметри до вико- помилкою не враховувати світовий досвід щодо нання технологічних процесів БТС згідно вимог забезпечення ефективності функціонування склад- стандартів класу 13 за ДК 004:2008 нарівні з пара- них виробничих та організаційних структур на метрами середовища, так і як виконавець окремої основі забезпечення якості їх управління, прикла- технологічної операції (при виконанні операцій дом реалізації яких є вимоги міжнародних стан- штучного осіменіння чи підгортання корму на дартів груп ISO 9000 та ISO 10000. Очевидно, що кормовому столі тощо), витрати на виконання якої виробництво продукції тваринництва потрібно впливають на собівартість продукції. розглядати не лише як біотехнічну, а й як складну Тварину, в свою чергу, можна розглядати і як організаційну структуру, якісне управління якою є кінцевий продукт виробництва, так і як засіб виро- важливим елементом забезпечення ефективності її бництва кінцевого продукту, наприклад, щодобо- функціонування, зокрема, шляхом регламентуван- вого приросту живої ваги при виробництві м’яса. ня дій персоналу (кадрового забезпечення) з ме- Таким чином, можемо розглядати БТС вироб- тою досягнення заданих результатів виробництва. ництва продукції тваринництва як триланкову си- Одним із головних принципів, покладених в стему: сукупність взаємопов’язаних технологічних основу системи управління якістю є застосування процесів тварина продукція, представлену на процесного підходу до аналізу виробництва [19], рис. 2. згідно з яким діяльність виробництва можна розглядати як сукупність, набір процесів, які во-
74 The scientific heritage No 9 (9),2017
Рисунок 2 – Структурна схема біотехнічної системи виробництва продукції тваринництва з урахуванням процесного підходу
Відповідно до загальних уявлень про науково- тись за кількістю технологічних операцій, що ви- технічний прогрес, порівняльна ефективність ви- конуються на відповідному (вищому) рівні техно- конання технологічних процесів KT та логічного устрою з урахуванням їх вагомості, функціонування БТС виробництва продукції тва- наприклад, ринництва KS при цьому також може здійснюва-
a1n1 ... a5n5 , (2) KT 5 ni i1
Де KT – показник технологічного рівня техно- функціонування БТС виробництва продукції тва- логічного процесу; ринництва в умовах України є відносно низький i – технологічний рівень: і = 1 – ручна праця, і рівень оплати праці робітників ферми, що може = 2 – механізовані операції, і = 3 – автоматизовані призводити до економічної доцільності викори- операції, і = 4 – автоматичні операції, стання ручної праці замість спеціалізованих тех- і = 5 – роботизовані операції; нічних засобів при виконанні деяких техно- ni – кількість технологічних операцій i-го тех- логічних операцій, наприклад підгортанні нологічного рівня; об’ємистого корму на кормовому столі та розда- ai – коефіцієнт вагомості операції i-го техно- ванні підстилки тощо. логічного рівня, наприклад, Таким чином, при аналізі БТС необхідно вра- a1 = 1, a2 = 2, a3 = 3, a4 = 4, a5 = 5; ховувати показник технологічного рівня. При цьому цільова функція БТС полягає у забезпеченні TN мінімальної собівартості продукції тваринництва S 1 j K a K , при забезпеченні нормативних вимог щодо якості (3) S j T Y та максимально можливої за таких умов про- TN j1 N дуктивності P та показника технологічного рівня
БТС KS. Де KS – показник технологічного рівня БТС; З урахуванням наведено можемо записати TN – загальна кількість j-их технологічних уточнені цільову функцію та алгоритм реалізації процесів БТС; цільової функції БТС виробництва продукції тва- aj – коефіцієнт вагомості j-го технологічного ринництва з урахуванням процесного підходу процесу в БТС. (рис. 3). Слід зауважити, що особливістю
The scientific heritage No 9 (9),2017 75
Y{x1, x2...xi} YN , S{x1, x2...xi} Smin , F{x1, x2...xi} (4) (P1...Pi ) Pmax , (KS1...KSi ) KS max.
Рисунок 3 – Алгоритм реалізації цільової функції БТС виробництва продукції тваринництва
Отже, поставлена мета щодо підвищення на цільову функцію. ефективності функціонування БТС виробництва Як множину вхідних параметрів розглянемо продукції тваринництва відповідно до визначеної наведену в праці К.Д. Самойлика [21] узагальнену цільової функції, головною складовою якої є структуру витрат на виробництво продукції тва- мінімізація собівартості продукції заданої якості ринництва на прикладі сільськогосподарських вимагає здійснення аналізу та відповідного ран- підприємств окремої області , що безпосередньо жування вхідних параметрів БТС, що чинять вплив впливають на її собівартість (рис. 4).
Рисунок 4 – Структура собівартості продукції тваринництва (на прикладі сільськогосподарських підприємств Миколаївської обл.) 76 The scientific heritage No 9 (9),2017 Очевидно, що співвідношення наведених на за вагою параметром. Разом з тим, частина таких рис. 4 параметрів буде різнитися в залежності від складових собівартості продукції тваринництва, як спрямованості тваринницької галузі на вироб- нафтопродукти та електроенергія, також увійде до ництво того чи іншого виду продукції, динаміки частки собівартості продукції тваринництва, що цін тощо, проте, вплив вартості кормів на залежить від ефективності процесу годівлі. собівартість продукції тваринництва залишається Очевидно, що зменшення впливу кормів на найвагомішим – підвищення ефективності вироб- цільову функцію БТС можливе за рахунок як ництва, приготування та використання кормів за- підвищення ефективності їх використання, так і безпечує на порядок більший вплив на виробництва й приготування (рис. 5). собівартість продукції, у порівнянні з наступним
ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИРОБНИЦТВА, ВИКОРИСТАННЯ ТА ПРИГОТУВАННЯ КОРМІВ
Ефективність виробництва Ефективність викори- Ефективність приготуван- кормів: стання кормів: ня кормів: - зменшення собівартості - підвищення поживності - зниження питомої - мінімізація площ під кор- - зменшення витрат на енергоємності приготуван- мовими культурами одиницю продукції ня - мінімізація капітальних - зменшення втрат при - збільшення продуктив- вкладень згодовуванні ності - збільшення продуктив- - покращення техно- - зменшення втрат при ності логічних властивостей приготуванні - ... - ... - покращення техно- логічних властивостей - ...
Рисунок 5 – Складові ефективності виробництва, використання та приготування кормів
Оскільки технології приготування концентро- тивності, наведемо дані щодо витрати кормів ху- ваних кормів, зокрема, комбікормів та соковитих добі та птиці в сільськогосподарських підприєм- кормів істотно різняться між собою та вимагають ствах України (рис. 6) [22]. застосування різних підходів при оцінці їх ефек-
Рисунок 6 – Витрати кормів худобі та птиці в сільськогосподарських підприємствах України (групи кормів наведено за [23])
Результати аналізу даних рис. 6, свідчать, що ступовий перехід до фізіологічно обґрунтованих протягом останніх десятиліть кількість соковитих раціонів при виробництві продукції інших галузей, кормів відносно загальних витрат кормів знизи- оскільки проблеми дефіциту білка у раціонах лась з 34 до 14%, натомість частка концкормів у годівлі та недостатнього рівня споживання раціонах годівлі зросла з 35 до 73%. комбікормів були причиною низької продуктив- Ці тенденції відображають як і кращий еко- ності вітчизняного тваринництва початку 1990 номічний стан галузей птахівництва та свинарства років та не подолані і до сьогодні. у порівнянні з молочним тваринництвом, так і по- The scientific heritage No 9 (9),2017 77 Отже, можемо стверджувати, що ефективне комбікормових підприємствах, тоді як 15-25 років функціонування біотехнічної системи виробництва тому визначальними були технологічні процеси продукції тваринництва в головній мірі залежить заготівлі соковитих кормів (рис. 7). від ефективного виробництва комбікормів на
Рисунок 7 – Структура витрат кормів у сільськогосподарських підприємствах України у 2015 році
Звісно, в годівлі жуйних тварин, при вироб- Co.KG (Німеччина), які дозволяють отримувати ництві молока, ефективність виробництва та за- екструдат у вигляді повнораціонних гранул, що готівлі соковитих кормів, зокрема, силосу, чинить дозволяє уникнути наступного гранулювання значущих вплив на собівартість продукції, проте обробленого комбікорму [28, 29]. спрямованість галузі на підвищення рівня ре- Застосування такої технологічної схеми [28] алізації генетичного потенціалу поголів’я та дозволяє достовірно підвищити ефективність кон- збільшення продуктивності корів викликають і версії корму з 2,86 до 2,72 кг на кілограм приросту відповідне істотне зростання частки комбікормів у живої маси у свиней при їх відгодівлі з 59 до 111 раціонах годівлі молочного поголів’я. кг [30] та знизити витрати енергії на приготування В Україні, відповідно до світових тенденцій повнораціонних гранул на третину [31]. До того ж, розвитку кормовиробництва, частка комбікормів експандування кормів у порівнянні з гранулюван- які виробляються у вигляді гранул постійно зрос- ням вальцево-матричними грануляторами сприяє тає. Причому першими здійснили техніко- зростанню денних приростів живої маси свиней та технологічне переоснащення виробництв лідери забезпечує вищу залишкову активність вітамінів галузі ПАТ «Миронівський Хлібопродукт», ТОВ кормів [32, 33]. «Завод гранульованих комбікормів», Отже, сучасні тенденції розвитку технічних ТОВ «Голландський корм», ПрАТ «Київ-Атлантик засобів для гранулювання кормів свідчать, що за- Україна» тощо [24, 25]. Провідні українські агро- стосування гвинтових грануляторів дозволяє холдинги (Корпорація «Агро Овен», ПАТ «АПК- виключити з технологічного процесу операцію Інвест») також здійснили перехід на гранульовані екструдування зернових кормів, що, у свою чергу, комбікорми при виробництві продукції тваринни- також веде до зростання питомої ваги операції цтва [26]. гранулювання в загальній структурі витрат енергії Проведений аналіз комбікормових вироб- комбікормового виробництва. Причому операція ництв, організованих за найбільш сучасним пря- гранулювання повинна відбуватися за раціональ- моточним методом реалізації технологічного про- них параметрів тиску та температури, що забезпе- цесу дозволив встановити, що в структурі питомих чують якісні перетворення у кормосуміші, вла- витрат енергії за основними технологічними опе- стиві операції експандування. раціями чільне місце посідає операція гранулю- Висновки. Досліджено біотехнічну систему вання комбікорму, сягаючи 50% питомих витрат виробництва продукції тваринництва та кормови- енергії. робництва й запропоновано цільову функцію біо- При цьому, за даними член-кор. НААН Єго- технічної системи, яка полягає у мінімізації рова Б.В. [27], однією з головних тенденцій у га- собівартості продукції при забезпеченні норма- лузі удосконалення та розробки нових технологій і тивних вимог щодо якості та максимально можли- обладнання для виробництва комбікормів є оп- вих за таких умов значень продуктивності й по- тимізація прес-екструдерів і суміщення багатьох казника технологічного рівня біотехнічної систе- технологічних операцій на їх основі, а однією з ми. найбільш інноваційних розробок останніх років є Встановлено, що найбільш перспективними експандери компанії Amandus Kahl GmbH & шляхами підвищення ефективності функціонуван- 78 The scientific heritage No 9 (9),2017 ня біотехнічної системи виробництва продукції 11. Фененко А.І. Раціональні параметри та тваринництва та кормовиробництва при застосу- режимні характеристики функціонування складо- ванні цільової функції зменшення собівартості вих біотехнічної системи виробництва молока / кінцевої продукції є підвищення ефективності А.І. Фененко, С.П.Москаленко, В.В.Ткач, приготування комбікормів, зокрема, операції гра- О.В.Пономаренко // Молочное дело. – 2013. – №3. нулювання повнораціонних комбікормів, а також – С. 16-18. заготівлі соковитих (основних стеблових) кормів. 12. Адамчук В.В. Концептуальные аспекты раз вития ферм по производству молока / В.В. Список літератури Адамчук, А.И. Фененко // Молочное дело. – 2010. 1. Погорелый Л.В. Биотехнические системы в – № 12. – С. 14-17. животноводстве / Л.В. Погорелый, М.М. Луценко. 13. Фененко А.І. Техніко-технологічна кон- – К.: Урожай, 1992. – 344 с. цепція розвитку механізації молочного тваринни- 2. Ахутин В.М. Биотехнические системы: тео- цтва / А.І. Фененко // Техніка АПК. – 1996. – № 1. рия и проектирование Учебное пособие / В.М. – С. 6-7. Ахутин, А.П. Немирко, Н.Н. Першин, А.В. Пожа- 14. Державний класифікатор 004:2008 Україн- ров, Е.П. Попечителев, С.В Романов. – ГОУ ОГУ, ський класифікатор нормативних документів. – 2008. – 204 с. Наказ Держспоживстандарту України від 3. Мустецов Т. М. Теорія біотехнічних систем 26.08.2008 р. № 301. : навчальний посібник / Т.М. Мустецов, А.С. 15. ДСТУ 7158: 2010. М’ясо. Свинина в тушах Нечипоренко. – Х.: ХНУ імені В. Н. Каразіна, і півтушах. Технічні умови. – [Чинний від 2011-07- 2015. ‒ 188 с. 01] – К.: Держспоживстандарт України, 2011. – 14 4. Лапин А.П. Обоснование биотехнической с. системы для повышения безопасности работ в жи- 16. ДСТУ 6030:2008. М’ясо. Яловичина та те- вотноводстве / А.П. Лапин, Ю.Н. Баранов, О.В. лятина в тушах, півтушах і четвертинах. Технічні Тимохин // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ Техника и умови. – [Чинний від 2011-07-01] – К.: Держспо- технологии агропромышленного комплекса. – живстандарт України, 2011. – 18 с. Орел, 2009. – № 2. – С. 21-24. 17. ДСТУ 3662:2015. Молоко-сировина ко- 5. Шацький В.В. Теоретико-методологические ров’яче. Технічні умови. – [Чинний від 2018-01-01] принципы анализа функционально-качественного – К.: Держспоживстандарт України, 2015. наполнения технико-технологического обеспече- 18. ДСТУ 5028:2008. Яйця курячі харчові. ния свиноводства / В.В. Шацький, С.М. Коломієць Технічні умови. – [Чинний від 2010-06-01] – К.: // Вісник Харківського національного технічного Держспоживстандарт України, 2010. – 27 с. університету сільського господарства ім. Петра 19. ДСТУ ISO 9001:2009. Системи управління Василенка. – Харків, 2013. – Вип. 132. – С. 130- якістю. Вимоги. – [Чинний від 2009-09-01] – К.: 138. Держспоживстандарт України, 2009. – 26 с. 6. Мусин А.М. Методы технико- 20. Мусин А.М. Эффективность биотехниче- экономической оценки биотехнических систем ских систем животноводства. – М.: ГНУ ВИЭСХ, животноводства / А. М. Мусин ; Рос. акад. с.-х. 2010. – 88 с. наук, Всерос. науч.-исслед. ин-т электрификации 21. Самойлик К.Д. Структура виробничих сел. хоз-ва. – Москва : [б. и.], 2005. – 81 с. витрат та фактори собівартості продукції тварин- 7. Гарькавий А.Д. Технолого-експлуатаційні ництва в сільськогосподарських підприємствах основи розробки комплексів машин для зибрання Миколаївщини // К.Д. Самойлик / Вісник аграрної трав : автореф. дис. ... докт. техн. наук. : 05.20.03, науки Причорномор’я. – Вип. 4. – 2006. – С. 111- 05.20.01./ А.Д. Гарькавий. – НАУ. – К., 1995. – 50 114. с. 22. Тваринництво України. 2015: Статистич- 8. Шацкий В.В. Концепция и методология со- ний збірник. / Відп. за випуск О.М. Прокопенко. – вершенствования биотехнической системы живот- К.: Державний комітет статистики України, 2016. новодства / В.В. Шацкий // Вісник Харківського – 211 с. національного технічного університету сільського 23. Методичні рекомендації щодо проведення господарства ім. Петра Василенка. – Харків, 2016. розрахунків витрат кормів худобі та птиці у госпо- – Вип. 157. – С. 111–118. дарствах усіх категорій. – Наказ Держкомстату 9. Шацький В.В. Методология совершенство- України від 24.01.2008 р. № 18. вания технологического обеспечения животновод- 24. Дичаковська В. Ринок кормів: відкладена ства / В.В. Шацький // Науковий вісник НУБіП перспектива / Вікторія Дичаковська // Наше України. Серія: техніка та енергетика АПК / Ред- птахівництво. – 2014. – № 6. – С. 68-70. кол. : C. М. Ніколаєнко (відп. ред.) та ін. – К., 25. Кулаковська Т.А. Огляд ринку комбікор- 2016. – Вип. 254. – С. 334-344. мової промисловості України / Т.А. Кулаковська, 10. Фененко А.І. Напрями технологічного і Е.В. Колесник // Економіка харчової промисло- технічного відтворення індустріальних ферм з ви- вості. – 2015. – № 2. – С. 25-30. робництва молока / А.І. Фененко, С.П. Москален- 26. АПК-Инвест: через наши продукты мы со- ко, Р.Б. Кудринецький, П.М. Михайленко, В.В. здаем благополучие Украины // Корми і факти. – Ткач // Вісник аграрної науки. – 2012. – № 5. – С. 2016. – №3(67). – С. 4-5. 48-52. 27. Єгоров Б.В. Нові напрямки удосконалення The scientific heritage No 9 (9),2017 79 та розвитку комбікормових технологій / Б.В. Єго- Swine Day 2000, Kansas State University, USA ров // Зернові продукти і комбікорми. – 2011. – № 31. Reduction of environmental emissions due to 2 (42). – С. 21-23. the use of expanded pig feed : Description of the pro- 28. Kahl crown expander for the flexible produc- duction process and the product properties // Про- tion of shaped products and preconditioning of pellet спект компанії Amandus Kahl GmbH & Co. KG mixtures // Проспект компанії Amandus Kahl GmbH [Внутрішній код Digi-AK-28-E 11/06]. – [Елек- & Co. KG [Внутрішній код AK-72-E 06/15]. – тронний ресурс]. – Режим доступу: [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://www.akahl.de/fileadmin/media/akahl/downloa https://www.akahl.de/fileadmin/media/akahl/downloa ds/Prospekte/Prospekte_englisch/AK28- ds/Prospekte/ Prospekte_englisch/AK72- RedUmwExp-6e.pdf CrownExpander-15e.pdf 32. Єгоров Б.В. Сучасні тенденції вироб- 29. The crown expander: pelleting without a pel- ництва комбікормів для свиней / Б.В. Єгоров, О.Є. leting press // Прес-реліз компанії Amandus Kahl Воєцька, А.П. Лапінська // Наукові праці ОНАХТ. GmbH & Co. KG. – [Електронний ресурс]. – 2014. – 2011. – Вип. 40, Том. 1 – С. 76-80. – Режим доступу: 33. Єгоров Б.В. Аналіз технологічних спо- https://www.akahl.de/en/news/press- собів виробництва комбікормів для свиней / Б.В. release/detail/datum/ 2014/07/07/der-kronen- Єгоров, О.Є. Воєцька, А.П. Лапінська // Зернові expander-formgebung-ohne-pelletpresse/ продукти і комбікорми. – 2011. – № 2 (42). – С. 25- 30. Hancock, J.D., et al., (2000), Proceedings 29.
Головенко Т.М. докторант, к.т.н. Тіхосова Г.А. професор, д.т.н. Бартків Л.Г. здобувач Кафедра товарознавства, стандартизації та сертифікації, Факультет інтегрованих технологій та товарознавства, Херсонський національний технічний університет
НАУКОВЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ВИХІДНИХ ПАРАМЕТРІВ ДЛЯ ОЦІНКИ ЯКОСТІ СОЛОМИ ЛЬОНУ ОЛІЙНОГО
SCIENTIFIC SUBSTANTIATION OF OUTPUT PARAMETERS FOR ASSESSING THE QUALITY OF OILSEED FLAX STRAW
Golovenko Т. doctoral, Ph.D., Bartkіv L. applicant Tihocova A. professor, doctor of technical sciences Department of Commodity Science, Standardization and Certification Faculty of Integrated Technologies and Commodity Science Kherson National Technical University
АНОТАЦІЯ У роботі науково обґрунтовано вибір фізико-механічних властивостей соломи льону олійного, які характеризують її якість. Запропоновано оцінювати сировину за показниками вологості та номеру соло- ми. На основі методики ранжування визначено значимі характеристики якості соломи для встановлення її номеру, а саме: засміченість, група кольору та вихід лубу зі стебел, а відносні значення цих характери- стик обчислено диференційним методом. ABSTRACT In this work scientifically substantiated choice of physical and mechanical properties of linseed straw that characterize its quality. A raw evaluate by the indexes of humidity and number straw. Based on the methodology of ranging important characteristics of straw quality for identifying its number according to values of impurity, color group and blast yield from stems were determined, and relative values of these characteristics were calcu- lated by means of the differential method. Ключові слова: льон олійний, солома, ранжування, диференційний метод. Keywords: oilseed flax, straw, a ranging, a differential method.
На сьогодні одним з важливих завдань, які вищення якості виготовленої продукції, її надійно- стоять перед вітчизняною промисловістю, є під- сті, довговічності та покращення естетичних влас- 80 The scientific heritage No 9 (9),2017 тивостей, тобто зовнішнього вигляду виробів. То- користовувати товарознавчі методи, що дасть мо- му промислові підприємства повинні постійно жливість максимально розкрити всі характеристи- удосконалювати виробництво товарів народного ки сировини для її раціонального використання та споживання – розширювати асортимент і покра- забезпечити незмінність властивостей готових ви- щувати їх якість [1]. робів в процесі їх виготовлення [3]. Відомо той факт, що якісний конкурентосп- Наука про оцінку якості об'єктів, яка вивчає роможний товар може бути виготовлений тільки з та реалізує методи та засоби кількісної оцінки яко- якісної сировини. В умовах відсутності сировини, сті продукції, називається кваліметрією (лат. виробництва України стали імпортозалежними. А Quales - якість, грец. Μετρέω - міряю). Термін за- це, як наслідок, призводить до погіршення якості пропоновано групою радянських вчених в 1968 готової продукції та зниження її конкурентоспро- році. Сьогодні в кваліметрії розроблено багато можності. методів визначення якості продукції та її рівня [4]. В Україні є потенційні можливості викорис- Згідно з ДСТУ 2925-94 передбачено такі методи тання власних сировинних ресурсів – льону олій- оцінки рівня якості продукції: диференційний, ного для виробництва промислових товарів широ- вимірювальний, експертний, органолептичний, кого асортименту. На базі вітчизняного промисло- комплексний, соціологічний. вого устаткування вченими кафедри Оскільки у нашому випадку досліджуваний товарознавства, стандартизації та сертифікації об’єкт, солома льону олійного, не має базових Херсонського національного технічного універси- (стандартизованих) значень прийнято рішення у тету розроблено ресурсозберігаючі технології пе- подальших дослідженнях використовувати експер- реробки соломи льону олійного. За результатами тний метод з математично-статистичним обчис- експериментальних і теоретичних досліджень в ленням одержаних експертних оцінок. Загальний лабораторних та виробничих умовах було отрима- алгоритм проведення експертних операцій вклю- но зразки інноваційної продукції: целюлоза, філь- чає три етапи: трувальний папір, композиційні та неткані матері- 1. Етап підготовчий: формування експерт- али типу льоноватин, меблеве та неткане полотно і ної групи та визначення основних показників яко- змішана пряжа. Але стандартів для визначення сті досліджуваного об’єкту. рівня якості як сировини, так і готової продукції зі 2. Етап одержання експертних оцінок: ви- стебел льону олійного, не існує. Це унеможливлює бір процедури призначення оцінок експертами та промислове виробництво даної продукції, як на опитування експертів. вітчизняний, так і на світовий ринки та вихід її за 3. Етап математично-статистичної обро- рамки лабораторних досліджень [2]. бки отриманих даних: узагальнення індивідуаль- Тому, актуальним завданням сьогодення є ро- них експертних оцінок, визначення узгодженості зробка нормативних документів, які будуть регла- індивідуальних експертних оцінок, визначення ментувати якість сировини (соломи, трести, воло- об'єктивності колективних експертних оцінок [5, кон) зі стебел льону олійного для виготовлення 6]. інноваційної продукції, а також розроблення мето- Для виконання першого етапу було здійснено дики визначення її фізико-механічних властивос- критичний аналіз світових переробних комплексів тей. соломи льону олійного та науково-дослідних цен- Для вирішення поставленої задачі необхідно трів, які займаються вивченням якісних властивос- дослідити і встановити технологічні та фізико- тей сировини зі стебел льону олійного [7]. Визна- механічні властивості стебел соломи льону олій- чено їх критерії вибору сировини для первинної ного, які прогнозують доцільність їх первинної обробки стебел. Результати досліджень наведено в переробки. За таких умов найбільш доцільно ви- табл. 1. Таблиця 1 Світові науково-дослідні центри та комплекси з переробки стебел соломи льону олійного № Застосовувані основні Країна Назва фірм і науко-дослідних центрів з/п якісні показники стебел - вихід лубу зі стебел; - 6 фірм первинної переробки стебел: - ступінь розгалуженості «FlaxStalk/SWM» (Манітоба), «Biolin» (Саскачеван), стебла; «Stemergy» (Онтаріо), «Crailar Flax Fibre» (Британська - колір стебел; Колумбія), «Stemia» та «Vegreville Decortication» - вологість; 1. Канада (Альберта); - засміченість; - 14 фірм з переробки волокон для виготовлення това- - середній діаметр; рів широкого асортименту; - технічна довжина; - 3 фірми з переробки костриці для виготовлення біо- - ступінь вилежаності енергетичної продукції. трести. - переробка стебел та виробництво продукції в штатах - вихід лубу зі стебел; 2. США Міннесоти, Монтани та Півн. Дакоти; - колір стебел; - доктор Денні Е. Акін науково-дослідного центру - вологість; The scientific heritage No 9 (9),2017 81 Russell (Афіни, штат Джорджія). - засміченість;
- вчені Б. Смедер та С. Лільедаль факультету Натура- - вихід лубу зі стебел; 3. Швеції льних волокон університету Карлстад. - колір стебел. Німеч- - професор, доктор Д. ван Дам науково-дослідного - вихід лубу зі стебел; 4. чина університету Вагенінген. - довжина стебел. - фірми з переробки стебел та вторинної переробки - вихід лубу зі стебел; 5. Польща волокон «Madex», «Ekotex». - колір стебел. - ПП «ЛёнТекмаш» (Новосибірська обл., Московська - вихід лубу зі стебел; - 6. Росія обл. м. Волоколамськ); колір стебел; - ВНІІМЛ (м. Твер) і КДТУ (м. Кострома). - засміченість. - вихід лубу зі стебел; - - ПП«РадаЛён» (Мінська обл.), ПП на ВАТ «Шкловс- колір стебел; кий льонозавод» (Могилевська обл.) та ВАТ «Орехов- 7. Білорусь - засміченість; ский льонозавод» (Вітебська обл.); - вологість; - РНдУП «Інститут льону» (Вітебська обл.). - довжина. - вихід лубу зі стебел; - Фінлян- - вчений Х. Санкарі сільськогосподарського науково- колір стебел; 8. дія дослідного центру Фінляндії (MTT). - вологість; - засміченість.
Науковцями Херсонського національного те- На основі отриманих результатів досліджень хнічного університету здійснено оцінку якості со- та враховуючи світовий досвід провідних вчених і ломи льону олійного за показниками вологості, промислових виробництв, встановлено допустимі засміченості, виходу лубу зі стебел, діаметру та значення фізико-механічних показників стебел довжині стебел, використовуючи чинні стандарти льону олійного, які свідчать про доцільність їх на солому льону-довгунця: ГОСТ 28285-89 та первинної переробки. Узагальнені результати на- ГОСТ 14897-69 «Солома льняная. Технические ведено в табл. 2. условия», ДСТУ 4149:2003 «Треста лляна. Техніч- ні вимоги» [8]. Таблиця 2 Фізико-механічні показники стебел соломи льону олійного та їх допустимі значення № Якісні характеристики Допустимі значення з/п 1. Вихід лубу зі стебел 11-26 % 2. Засміченість соломи 5-20 % 3. Колір стебел (розрізняють за групами) І, ІІ та ІІІ групи 4. Вологість стебел 19-25 % 5. Загальна довжина стебел 50-60 см 6. Технічна довжина стебел 20-25 см 7. Середній діаметр стебел 1,0-2, 4 мм зменшена або збільшена кількість 8. Ступінь розгалуженості стебла (визначається органолептично) 9. Ступінь вилежаності трести 3,0- 4,1 і більше
Під час теоретичних досліджень особливостей центрів. Досліджуваними показниками якості со- експертного методу визначено, що кількість екс- ломи льону олійного обрано 8 перших позицій за пертів впливає на точність і надійність його ре- табл. 2, окрім 9-ої, оскільки цей показник врахову- зультатів. Очевидно, що чим більша кількість чле- ється при оцінюванні трести льону олійного. нів експертної комісії, тим точніші і надійніші йо- Для виконання другого етапу досліджень, а го результати [6]. саме, обробки інформаційних даних, було обрано Таким чином, глибокий аналіз табл. 1 свід- метод ранжування. Даний метод базується на роз- чить, що в подальших дослідженнях для визначен- міщенні експертом показників якості продукції в ня вагомості показників якості стебел доцільним є порядку їх переваги за вагомістю. Місце, зайняте підбір експертів з країн Канади, США, Швеції, після ранжування, називають рангом. Найбільш Німеччини, Польщі, Росії, Білорусії та Фінляндії, значущій характеристиці присвоюється найбільше якими виступають спеціалісти відомих світових значення рангу. Наступній за важливістю – менше комплексів з переробки соломи льону олійного та значення рангу і так далі до останнього показника. досвідчені вчені провідних науково-дослідних Якщо кілька характеристик, на думку експерта 82 The scientific heritage No 9 (9),2017 рівноцінні, то їм присвоюються однакові ранги. Отже, ранжування здійснюється вісьма експе- Ранжування проводиться висококваліфікованими ртами восьми об’єктів експертизи, тобто показни- експертами – провідними виробниками та досвід- ків якості соломи льону олійного, після чого, об- ченими вченими країн світу, які є компетентними числюється сума рангів Ri. Результати експериме- спеціалістами у даній сфері [5, 6]. нту наведено в табл. 3. Таблиця 3 Ранжування показників якості соломи льону олійного Оцінка експертів (виробників та вчених країн світу)
№ Якісні характеристики R з/п стебел соломи i
Росія
США
Канада
Швеція
Польща
Білорусія
Фінляндія
Німеччина 1 2 3 4 5 6 7 8 1. Вихід лубу зі стебел 8 8 8 8 8 8 8 8 64 2. Засміченість соломи 4 5 5 3 5 6 6 5 39 3. Колір стебел 6 7 7 5 7 7 7 7 53 4. Вологість стебел 5 6 6 4 6 5 5 6 43 5. Загальна довжина стебел 1 4 3 6 2 2 4 2 24 6. Технічна довжина стебел 3 2 4 7 3 3 2 3 27 7. Середній діаметр стебел 2 3 2 1 4 4 3 4 23 8. Ступінь розгалуженості стебла 7 1 1 2 1 1 1 1 15 Разом 36 36 36 36 36 36 36 36 288 Середня сума рангів (Т): 36 36 Контрольна сума рангів xij
Завданням експертів було ранжування у по- Для визначення достовірності одержаних екс- рядку зменшення значимості 8 найбільш значущих пертних оцінок, тобто результатів ранжування якісних характеристик соломи льону олійного. В показників якості соломи льону олійного та надій- результаті обчислення суми рангів кожного показ- ності їх застосування, у подальших розрахунках ника якості встановлено, що для більшості експер- вагомості показників якості соломи льону олійно- тів основним критерієм придатності соломи для її го застосовували математично-статистичний ме- промислового застосування є вихід лубу зі стебел, тод, який використовують на третьому етапі до- колір стебел, засміченість соломи та вологість. сліджень. Суму рангів кожного показника якості Точність експертних оцінок визначається за Ri,обчислювали за формулою: узгодженістю думок експертів. Ступінь збігу оці- n нок експертів, що входять до складу комісії, хара- ктеризує якість експертизи й виражається коефіці- Rmi ij , (1) j1 єнтом конкордації Êu : де mij – ранг i-го показника якості, встановле- 12 S ний j-м експертом; К u n 2 (m3 m) n – кількість експертів. , (4) Перевірку правильності складання матриці Де S – сума квадратів відхилень суми рангів здійснювали на основі обчислення контрольної кожного об’єкта експертизи від середньої суми суми та середньої суми (Т) рангів: рангів. Квадрат відхилень за кожним параметром ( 2 i ) та загальну суму квадратів відхилень (S) об- (1mm ) (1 8) 8 числювали за формулою: , (2) xij 36 m 22 2 Де m – кількість об’єктів експертизи (показ- S i , (5) ників). i1 R Відхилення суми рангів кожного показника i 288 якості (Ri) від середньої суми рангів (Т) обчислю- Ò 36 , (3) m 8 вали за формулою: Суми у стовпчиках матриці дорівнюють одна ii RT , (6) одній та контрольній сумі рангів, а отже, матриця складена правильно [9]. The scientific heritage No 9 (9),2017 83 Результати математично-статистичної оброб- експертними оцінками доцільна лише в тому ви- ки даних ранжування показників якості соломи падку, коли коефіцієнт конкордації більший або льону олійного узагальнено та наведено в табл. 4. дорівнює 0,4. Якщо коефіцієнт конкордації дорівнює нулю У нашому випадку коефіцієнт конкордації по- або близький до нього – це означає повну неузго- казників якості соломи льону олійного Кu = 0,734, дженість думок експертів. З наближенням коефіці- що свідчить про наявність високого ступеня узго- єнта конкордації до одиниці можна говорити про дженості думок експертів і дозволяє оцінити узго- єдність думок експертів [10]. Подальша робота з дження рішень експертів на «задовільно». Таблиця 4 Результати математично-статистичної обробки даних ранжування показників якості соломи льону олійного № 2 Якісні характеристики стебел соломи Ri з/п i i 1. Вихід лубу зі стебел 64 28 784 2. Засміченість соломи 39 4 16 3. Колір стебел 53 17 289 4. Вологість стебел 43 7 49 5. Загальна довжина стебел 24 12 144 6. Технічна довжина стебел 27 9 81 7. Середній діаметр стебел 23 13 169 8. Ступінь розгалуженості стебла 15 21 441 Разом: 288 Загальна сума квадратів відхилень S 1973
Коефіцієнт конкордації Êu 0,734
Для оцінювання значущості коефіцієнта кон- ність, яких доведено математично-статистичною кордації було обчислено критерій узгодження обробкою, визначали коефіцієнти вагомості кож- Пірсона: ного показника якості. Це дало можливість обрати значимі якісні характеристики стебел соломи, які 2 12 S (7) засвідчують доцільність їх первинної переробки. n m ( m 1) Коефіцієнти вагомості кожного показника ви- значали за формулою [6]: 2 12 1973 41,10 (7) Ri 8 8 (8 1) qi , (8) Обчислений χ2 порівнювали з табличним зна- Ri ченням для числа ступенів свободи K = m – 1 = 8 – Експерти оцінювали вагомість кожного пока- 1 = 7 і при заданому рівні значущості α = 0,05. зника за шкалою відносної значущості. Сукупність 2 Оскільки розрахунковий χ перевищує табли- усіх властивостей приймали за 1. Вагомість показ- чний (41,10 > 14,067), то Кu = 0,734 – величина ника обчислювали як середнє значення вагомості невипадкова, тому отримані результати є достові- даного показника за оцінками всіх експертів. Ре- рними й можуть використовуватися під час пода- зультати математичних розрахунків наведено в льших досліджень [11]. табл. 5 та узагальнено на рис. 1 у вигляді діаграми. Таким чином, на основі одержаних експерт- них оцінок (рангів), високу достовірність та надій- Таблиця 5 Коефіцієнти вагомості показників якості соломи льону олійного № Якісні характеристики стебел соломи q з/п i 1. Вихід лубу зі стебел 0,222 2. Засміченість соломи 0,135 3. Колір стебел 0,184 4. Вологість стебел 0,149 5. Загальна довжина стебел 0,083 6. Технічна довжина стебел 0,094 7. Середній діаметр стебел 0,080 8. Ступінь розгалуженості стебла 0,052 Разом: 1,000
84 The scientific heritage No 9 (9),2017
Рис. 1. Діаграма розподілу якісних показників соломи льону олійного за вагомістю коефіцієнтів
Результати розрахунків, здійснених за експер- рівнів якості: 5, 4, 3, 2, 1, тобто солома № 5 харак- тним методом, свідчать, що найбільш значимими з теризується найкращими значеннями показників перелічених показників є ті, які мають найбільші якості, а солома № 1 – найгіршими. коефіцієнти вагомості q1 = 0,222, q2 = 0,184, q3= Колір є важливим технологічним показником 0,149, q4 = 0,135 тобто, вихід лубу зі стебел, засмі- якості лляної сировини: соломи, трести та волокна. ченість соломи, колір стебел та вологість відповід- Згідно показника кольору можна характеризувати но. Саме ці показники будуть враховані при роз- строки збирання, спосіб обробки, наявність уражень і робленні технічної документації для визначення спосіб приготування сировини [12]. Як відомо, льон якості соломи льону олійного з метою її промис- олійний першочергово вирощується для збирання лового застосування. насіння та скошується в період жовтої стиглості. У На основі проведених досліджень було запро- зв’язку з цим, доцільно розрізняти колір стебел со- поновано солому льону олійного оцінювати за ви- ломи льону олійного за трьома групами: І – жовта та щевказаними показниками та їх значеннями. Отже, жовто-зелена, ІІ – темно-жовта та жовто-бура, ІІІ – при прийманні сировини на промислове виробни- бура та темно-сіра. цтво буде враховуватися вологість та номер соло- Таким чином, в результаті теоретичних та ми, який необхідно встановлювати за обчисленими експериментальних досліджень визначено показ- значеннями показників виходу лубу зі стебел, за- ники якості соломи льону олійного, що прогнозу- сміченості соломи та кольору стебел. Вперше но- ють доцільність її промислової переробки та їх мер соломи льону олійного розподілено на п’ять допустимі значення, які наведено в табл. 6. Таблиця 6 Якісні показники соломи льону олійного та їх допустимі значення № Якісні характеристики Допустимі значення з/п Для визначення номера соломи 1. Вихід лубу зі стебел 11-26 % 2. Засміченість соломи 5-20 % 3. Група соломи за кольором І, ІІ та ІІІ групи При прийманні сировини - унормована – 19 %; 4. Вологість стебел - фактична: в рулонах – не більше 20 %, в тюках – не більше 25 %. Додаткові 5. Загальна довжина стебел 50-60 см 6. Технічна довжина стебел 20-25 см 7. Середній діаметр стебел 1,0-2, 4 мм нського національного технічного університету, Світовий та вітчизняний досвід свідчать, що було запропоновано кожне значення цих показни- вихід лубу зі стебел даної групи льону може коли- ків соломи обчислити диференційним методом та ватися в межах від 11 % до 26 %, а засміченість встановити їх відносні значення у балах [13, 14]. соломи – від 5 % до 20 %. Тому, для більш точного Диференційний метод базується на послідов- та якісного оцінювання сировини вченими Херсо- ному, роздільному порівнюванні всіх одиничних The scientific heritage No 9 (9),2017 85 показників якості, що оцінюються та найкращого P - значення найкращого показника якості показника. Завдяки цьому методу одиничні показ- iv ники у сталих величинах можна виразити віднос- з наявних одиничних показників, що оцінюються. ними значеннями у балах [15]. Відносні значення i = 1, 2, ..., n — кількість одиничних показни- показників якості за допомогою диференційного ків якості. методу розраховуються за формулами: Формулу (9) застосовують для оцінювання показників, збільшення числового значення яких, P свідчить, про поліпшення якості. Формулу (10) W i 100 (9) i P використовують для порівняння показників, зме- iv ншення числового значення яких, забезпечує під- вищення якості виробів. Диференційоване оціню- Piv Wi 100 (10) вання відображає лінійну залежність між власти- Pi востями, що аналізуються. Інакше кажучи, будь- якій зміні одиничного показника відповідає про- де - значення одиночного показника яко- Pi порційна зміна відносного показника якості [16]. сті, що оцінюється; Результати математичної обробки показників за- сміченості та виходу лубу наведено в табл. 7. Таблиця 7 Відносні значення якості за засміченістю та виходом лубу зі стебел соломи льону олійного
№ Засміченість соломи Вихід лубу зі стебел з/п 3с, % 3с, бали Вл, % Вл, бали 1. 5 100 11 42 2. 6 83 12 46 3. 7 71 13 50 4. 8 63 14 54 5. 9 56 15 58 6. 10 50 16 62 7. 11 45 17 65 8. 12 42 18 69 9. 13 38 19 73 10. 14 36 20 77 11. 15 33 21 81 12. 16 31 22 85 13. 17 29 23 88 14. 18 28 24 92 15. 19 26 25 96 16. 20 25 26 100
Потім, підсумовуючи бали за значеннями, групи кольору, встановлюється номер соломи льо- отриманими у результаті досліджень виходу лубу ну олійного (табл. 8). в стеблах та засміченості соломи, з врахуванням Таблиця 8 Відносні значення якості за засміченістю та виходом лубу Показник якості для Показник якості для Показник якості для со- № Номер соломи соломи І групи за ко- соломи ІІ групи за ко- ломи ІІІ групи за кольо- з/п льором в балах льором в балах ром в балах 1. 5 200-167 - - 2. 4 166-135 200-160 - 3. 3 134-107 159-121 200-143 4. 2 106-92 120-97 142-107 5. 1 91-67 96-67 106-67
Отже, одержані результати досліджень свід- робіт було розроблення та затвердження в ДП чать, що за даним методом можливо надійно та «Херсонстандартметрологія» технічних умов ТУ У достовірно встановити вагомі показники якості 01.1-2303511525 – 001:2016 «Солома льону олій- соломи льону олійного, які точно передбачають ного. Технічні умови». доцільність її первинної переробки. Підсумком проведених теоретичних та експериментальних 86 The scientific heritage No 9 (9),2017 Список літератури 9. Путінцева С.В. Властивості фільтруваль- 1. Асоціація «Укрлегпром» // Мінстат [Елек- ного паперу на основі целюлози з волокон льону тронний ресурс]. – Режим доступу: олійного: автореф. дис. на здоб. наук. ступеня http://ukrlegprom.org.ua. канд. техн. наук: спец. 05.18.08 / С.В. Путінцева. – 2. Наукові основи комплексної переробки Луцьк, 2015. – 20 с. стебел та насіння льону олійного: [монографія] / 10. Байцар Р.І. Оцінювання пріоритетності Л.А. Чурсіна, Тіхосова Г.А., О.О. Горач, Т.І. Янюк. коефіцієнтів вагомості для визначення комплекс- – Херсон: Олді-плюс, 2011. – 356 с. ної оцінки компетентності персоналу / Р.І. Байцар, 3. Борухсон Б.В. Товароведение лубяных во- М.М. Сколоздра // НУЛП. – 2013. – № 4. – С. 100- локон [Учеб. пособ. для сред. спец. учеб. заведе- 104. ний легкой пром-сти] / Б.В. Борухсон, В.В. Горо- 11. Аналитическая группа «СтатЭксперт» / дов, А.Г. Скворцов. – М.: «Легкая индустрия», Таблицы критических значений статистических 1974 – 183 с. критериев / Критические значения критерия Пир- 4. Азгальдов Г.Г. О квалиметрии / Г.Г. Аз- сона [Електронний ресурс]. – Режим доступу: гальдов, Э.П. Райхман. - М.: Изд-во стандартов, http://statexpert.org/articles/. 1973. – 172с. [Електронний ресурс]. – Режим до- 12. Цвет как показатель качества льняного сту- сырья [Електронний ресурс]. – Режим доступу: пу:http://www.labrate.ru/azgaldov/what_qualimetry.ht http://artlife.rv.ua/?area=news/220. m. 13. Товарознавство непродовольчих товарів: 5. С.В. Лунькова Измерение качества (ква- [підручник] / Л.Г. Войнаш, Л.І. Байдакова, М.М. лиметрия) текстильных материалов и товаров и Діаніч та ін.. – К.: НМЦ «Укоопосвіта», 2004. – 337 с. товаров.: [метод. указ. к лаб. раб.] / С.В. Лунькова, 14. Чайковская А. Е. Комплексная оценка ка- А.Ю. Матрохин. – Иваново: ИГТА, 2004. – 41 с. чества текстильных материалов / А. Е.Чайковская, 6. Боженко Л.І. Управління якістю, основи Л. В. Полищук, И. С. Галык и др.. – К.: Техника, стандартизації та сертифікації продукції: [навч. 1989. – 254 с. пос.] / Л.І. Боженко, О.Й. Гутта. – Львів, 2001. – 15. Поняття якості продукції та методи її с.176. оцінки. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: 7. Головенко Т. Н. Промышленное исполь- http://ekotex.com.pl.http://pidruchniki.com/16631116/ek зование соломы льна масличного, как в мире, так и onomika/ в Украине / Т. Н. Головенко, Г. А. Бойко, А. С. ponyattya_yakosti_produktsiyi_metodi_otsinki. Дягилев, А. В. Шовкомуд // Молодий вчений: зб. 16. Кардаш В. Я. Товарна інноваційна політи- наук. пр. – Херсон, 2017. – №1 (41). – С. 118-128. ка. Економічний зміст визначення рівня якості 8. Головенко Т.М. Загальна характеристика продукції: [підручник] / В. Я. Кардаш, І. А. Пав- показників льону олійного з метою виготовлення ленко, О. К. Шафалюк. — К.: КНЕУ, 2002. — с. інноваційних товарів / Т.М. Головенко, Г.А.Бойко, 266. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: О.О. Іваненко, О.В. Шовкомуд // Молодий вчений: http://studentbooks.com.ua/content/view/94/54/1/10/. зб. наук. праць. – Херсон: 2016. - № 5(32). – С. 218- 222. Чурсіна Л.А. доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри товарознавства, стандартизації та серти- фікації Херсонського національного технічного університету, м. Херсон, Горач О.О. кандидат технічних наук, докторант кафедри товарознавства, стандартизації та сертифікації Херсонського національного технічного університету, м. Херсон. Бартків Л.Г. заступник генерального директора Державне підприємство «Херсонський науково-виробничий центр стандартизації, метрології та сертифікації», м. Херсон,
АНАЛІЗ НОРМАТИВНИХ ДОКУМЕНТІВ НА ЛЬОН-ДОВГУНЕЦЬ З МЕТОЮ РОЗРОБКИ НОРМАТИВНИХ ДОКУМЕНТІВ НА СТЕБЛА СОЛОМИ ТА ВОЛОКНО ЛЬОНУ ОЛІЙНОГО
ANALYSIS OF REGULATORY DOCUMENTS FOR THE PURPOSE OF LINEN DEVELOPMENT OF NORMATIVE DOCUMENTS ON THE STEM WITH STRAW AND FLAX FIBERS OIL FLAX
Chursyna L.A. doctor of technical sciences, professor, Head of the department tovarovedenyya, standardization and certi- fication of Kherson national technical university, t. Kherson, Gorach O.O. candidate of technical sciences, of the department tovarovedenyya, standardization and certification of the Kherson national technical university, t. Kherson, Bartkiv L.G. Deputy general director State enterprise «Kherson scientific-production center of standardization, metrolo- gy and certification», t. Kherson, The scientific heritage No 9 (9),2017 87 АНОТАЦІЯ У даній роботі обґрунтовано необхідність створення нормативних документів на стебла соломи та волок- но льону олійного. Проведено аналіз нормативних стандартів на льон-довгунець з метою розробки норматив- них документів на стебла соломи та волокно льону олійного. У результаті проведеного аналізу визначені критеріальні показники якості окремо на стебела соломи та окремо на волокно льону олійного з метою розробки нормативних документів. ABSTRACT In this paper the necessity of creating regulations to stem straw and fiber flax oil. The analysis of regulatory standards for flax to develop regulations to stem straw and fiber flax oil. The analysis determined quality criteri- on separately on separate stalks and straw for fiber flax oil to develop regulations. Ключові слова: стебла соломи, льон олійний, солома лляна, волокно, фізико-механічні показники, оцінка, якість, нормативні документи. Keywords: straw stalks, flax oil, flax straw, fiber, physical and mechanical properties, evaluation, quality regulations.
З кожним роком посіви льону олійного в го є Дніпропетровська, Запорізька, Миколаївська Україні мають тенденцію до зростання. Незважа- та Херсонська області. За останні роки різко ючи на те, що в країні існує експортний попит на змінилися кліматичні умови у бік потепління, зав- насіння льону країн ЄС, США, Канади, який ста- дяки чому вирощування льону олійного стає акту- новить близько 40 тис. т щорічно. У 2014 році під альним, особливо у південних і східних областях посівами цієї культури було задіяно 34,4 тис. га. України. На рис. 1 зображена динаміка виро- Основними регіонами вирощування льону олійно- щування льону олійного в Україні в 2006-2014 рр.
1000000 15 12 10.9 100000 8.7 10 8.3 7.8 8.7 10000 8,0 4.7 6.7 5 1000 500 464.8 513.3 376 413.4 295.8 207.1 254.6 112.8 0 ц/га 100 51 56 59 53 47 38 34
24 19 тис. га/тис.тис. ц -5 10
1 -10 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Роки Площа, тис. га Виробництво насіння, тис. ц
Рис. 1. Динаміка вирощування льону олійного в Україні в 2006-2014 рр.
За обсягом виробництва олійних культур льон В Україні, існує визначена перепона з викори- олійний посідає п’яте місце, поступаючись ріпаку, стання стебел соломи та волокна льону олійного – сої, соняшнику та гірчиці. За дотримання техно- це відсутність нормативних документів, які б доз- логії вирощування культури урожайність олійного волили провести оцінку якості цього виду сирови- льону може перевищувати 20 ц/га. Але на преве- ни. Створення нормативних документів дозволили ликий жаль, солома льону олійного в промисло- б об’єктивно дати оцінку якості соломи та волокну вості України практично не використовується, не льону олійного, а також дозволило б розширити зважаючи на те, що на даний час в світі сфера за- сфери застосування волокна льону олійного в стосування не тільки насіння та олії з кожним ро- промисловості з метою створення нових видів ком постійно зростає, а також стебла соломи та продукції народного споживання з цієї сировини. одержуване з нього волокно має широкий спектр Крім того, відсутність стандартизації на цю сиро- застосування у промисловості [1]. вину не дає можливості проводити розрахунки з 88 The scientific heritage No 9 (9),2017 промисловцями та сільгоспвиробниками цієї про- стадії жовтої стиглості) прямим скошуванням сте- дукції. Тому, відсутність параметрів, за якими бел та обмолотом насіння. Збір здійснюють тими можна було б оцінити якість стебел соломи льону ж машинами, які застосовуються для зернових олійного це є визначений бар’єр широкого впро- культур. У результаті виконання таких дій одер- вадження та комплексного використання льону жують сплутану неорієнтовану масу стебел, олійного в Україні. оцінку якості якої провести за цілим рядом показ- Вважається, що стебла льону олійного перер- ників для соломи льону-довгунця неможливо. Це обляти нерентабельно через недостатню технічну такі показники, як: довжина снопа, довжина довжину та низький вміст волокна в них. Однак жмені, розтягнутість снопів або стрічки в рулоні, науковими дослідженнями вчених [2, 3] і снопова довжини, тому що як відомо, солому сте- аспірантів кафедри товарознавства, стандартизації бел льону олійного після комбайнового збирання та сертифікації ХНТУ під керівництвом професора не зв’язують у снопи. Л.А. Чурсіної було доведено, що в неоднорідній Оскільки в результаті комбайнового збирання стебловій масі льону олійного, яка залишається на одержують сплутану неорієнтовану масу, яка має полі після збирання насіння, міститься значна різний діаметр стебел та довжину, то включення кількість волокна – у середньому 19 %, а середній цих показників до нових технічних умов для вміст целюлози становить приблизно 70 %, залеж- оцінки якості стебел соломи льону олійного є но від способу обробки [4-7]. необхідним і обґрунтованим. На даний час в лабораторіях ХНТУ оцінку Вченими Херсонського національного техніч- якості стебла соломи льону олійного та одержува- ного університету виконано дослідження техно- ного з нього волокна проводять за діючими стан- логічних властивостей стебел льону олійного різ- дартами СРСР та чинних ДСТУ льону-довгунця: них сортів, вирощених у південному регіоні ГОСТ 28285-89 «Солома льняная. Требования при України [2, 3]. Дослідження показали, що залежно заготовках», ГОСТ 9394-76 «Волокно льняное ко- від способу збирання врожаю одержують волокна роткое. Технические условия» та ДСТУ 5015:2008 з різною довжиною та тониною. «Волокно лляне коротке. Технічні умови», а також З метою визначення придатності волокнистої за діючими стандартами СРСР на бавовняне во- частини соломи льону олійного після комбайново- локно, що є не виправданим [2-4]. го збирання проводилися дослідження для розши- Метою статті є порівняння фізико- рення рекомендацій щодо використання волокна механічних показників соломи та волокна льону- льону олійного в промисловості. Для цього було довгунця з метою визначення оптимальних, за детально вивчено розподіл волокон льону олійно- якими б можливо було проводити оцінку якості го за довжиною після комбайнового збирання. стебел соломи та волокна льону олійного. Для проведення випробування була відібрана Відповідно до ГОСТ 28285-89 «Солома льня- проба волокон льону олійного сорт «Віра». Після ная. Требования при заготовках», оцінку якості промірювання окремих волокон у розпрямленому солому льону-довгунця проводять в залежності від вигляді та визначення маси волокон було розрахо- наступних її властивостей за номерами. вано тонину волокон. Аналізуючи одержані ре- - вологість; зультати, можна сказати, що волокна нерівномірні - довжина снопа; за довжиною і їх довжина змінюється в межах від - довжина жмені; 5 мм до 100 мм. Залежно від довжини та кількості - засміченість; волокон у групі змінюється їх маса, яка знаходить- - розтягнутість снопів або стрічки в рулоні, ся в межах від 0,087 г до 0,288 г. Найбільша кіль- снопової довжини і довжини жмені; кість волокон знаходиться в межах від 20 до 70 - масова частка лубу в льоносоломі; мм. Таким чином, ці дані дають можливість зроби- - діаметр стебел; ти висновок, що стебла соломи льону олійного - номер льоносоломи; містять достатньо довгі волокна, які можна реко- - розривне навантаження льоносоломи. мендувати до використання в паперовій та тек- Враховуючи анатомічні й морфологічні озна- стильній промисловості. Крім того, в роботі було ки, а також фізико-механічні та фізико-хімічні розраховано лінійну щільність волокна льону властивості стебел соломи льону олійного, можна олійного, яка практично однакова за всією довжи- стверджувати, що порядок відбору проб стебел ною, і становить 0,80 текс. Відомо, що чим тонше соломи льону олійного можливо проводити так волокно тим більша міцність одержуваної з неї само, як і льону-довгунця, але необхідно врахо- пряжі. вувати відмінність у збиранні врожаю та порядку На основі результатів дослідження була побу- оцінки його якості. дована діаграма розподілу волокон льону олійного На сьогоднішній день відомо, що збирання залежно від їх загальної маси у відсотковому стебел соломи льону олійного здійснюють ком- співвідношенні (рис. 2). байновим способом після дозрівання насіння (у The scientific heritage No 9 (9),2017 89
Довжина Довжина волокна від 90- волокна від100 Довжина 100 мм; 4% та вище мм; 8%волокна від 0-10 Довжина Довжина мм; 5% волокна від 10- волокна від 80- 20 мм; 8% 90 мм; 5% Довжина Довжина волокна від 20- волокна від 70- 30 мм; 13% 80 мм; 7% Довжина Довжина волокна від 30- волокна від 60- 40 мм; 14% Довжина 70 мм; 9% Довжина волокна від 50- волокна від 40- 60 мм; 14% 50 мм; 13%
Рис. 2. Діаграма розподілу волокон льону олійного сорт Віра за довжиною залежно від загальної маси
Аналіз діаграми на рис. 2 показує, що волок- до державного стандарту, оцінку якості волокна на, одержані зі стебел льону олійного, мають здійснюють у відповідності до таких показників: лінійну щільність, практично рівномірну за всією - міцність скрученої стрічки; довжиною. Теоретичні розрахунки та дослідні дані - масова частка костриці та сміттєвих показують, що чим тонше волокно, тим більша домішок; міцність одержуваної пряжі. Таким чином, на ос- - фактична вологість; нові проведеного аналізу можна сказати, що в Згідно з цими нормативними документами стеблах льону олійного після комбайнового спосо- сировина за якістю поділяється на п’ять сортів бу збирання містяться волокна, які можна реко- (номерів): 8, 6, 4, 3, 2. Залежно від номера волокна, мендувати для використання в целюлозно- виробники тої чи іншої продукції зможуть спро- паперовій та текстильній промисловості [5]. гнозувати поведінку та визначити показники Враховуючи вищевикладене, можна ствер- якості готової продукції та його функціональне джувати що оскільки стебла соломи льону- призначення. олійного збирають прямим скошуванням стебел та Враховуючи особливості збирання льону обмолотом насіння за допомогою зернових машин, олійного, а також вище вказані показники якості, в результаті чого, одержують сплутану неорієнто- за якими здійснюється оцінка якості стебел соло- вану масу стебел, тому оцінку якості такої сирови- ми, можна зробити висновок, що волокно одер- ни можна проводити з урахуванням таких власти- жуване зі стебел соломи льону олійного потрібно востей, які на нашу думку можуть бути покладені оцінювати зважаючи на його номер, який у свою в розробку нових нормативних документів на чергу, залежить від міцності волокон та його зако- стебла соломи льону олійного: стриченості. Отже, чим вище номер, тим - довжина стебел, якіснішим буде готова продукції виготовлена з - діаметр стебел; цього волокна і відповідно придатність його до - розривне навантаження льоносоломи; використання у промисловості для виготовлення - вологість. товарів народного вжитку. Наступним етапом проведених досліджень Таким чином, проведений аналіз, державного було визначення фізико-механічних показників стандарту на льон-довгунець ДСТУ 5015:2008 волокна льону олійного, одержуваного зі стебел «Волокно лляне коротке. Технічні умови» показав, соломи льону олійного. Як зазначалося вище, що найбільш значимими показниками з оцінки оцінка якості волокна одержуваного зі стебел со- якості стебел соломи льону олійного і які необ- ломи льону олійного здійснюється у відповідності хідно ввести, як критеріальні, до нового норма- до чинних стандартів на волокно льону-довгунця тивного документу на волокно льону олійного є: та бавовняне волокно. З метою визначення кри- - фактична вологість; теріальних показників якості волокна льону - закостриченість, олійного в роботі було проведено аналіз показ- - міцність. ників якості волокна льону-довгунця відповідно до Таким чином, узагальнюючи вищевикладене, ГОСТ 9394-76 «Волокно льняное короткое. Тех- можна зробити висновок, що оцінку якості стебел нические условия» та ДСТУ 5015:2008 «Волокно соломи льону олійного можна здійснювати у лляне коротке. Технічні умови» [8-10]. Відповідно відповідності з такими показниками якості, як за- 90 The scientific heritage No 9 (9),2017 костриченість та міцність за якими можливо буде ник Херсонський національний технічний універ- визначити номер волокна льону олійного, що доз- ситет. – № u201101567; заявл. 11.02.2011; опубл. волить визначити сферу його промислового при- 25.10.2011, Бюл. № 20. значення. 4. Тіхосова Г.А. Наукові основи комплексної Висновки. На основі проведених досліджень переробки стебел та насіння льону олійного: [мо- було встановлено основні фізико-механічні показ- нографія] / Л.А. Чурсіна, Г.А. Тіхосова, О.О. Го- ники, які необхідно ввести для оцінки якості сте- рач, Т.І. Янюк. – Херсон: Олді-плюс, 2011. – 356 с. бел соломи та волокна льону олійного до нових 5. Тіхосова Г.А. Розвиток наукових основ те- нормативних документів. Узагальнюючи вище- хнологій первинної переробки стебел льону олій- викладене, можна зробити висновок, що на ного: [монографія] / Г.А. Тіхосова. – Херсон, 2011. сьогоднішній день створення нормативних доку- – 324 с. ментів на стебла соломи та волокно льону олійно- 6. Головенко Т.М. Порівняльний аналіз внут- го дозволить організувати в нашій державі проми- рішньої будови стебел льону олійного та льону- слове виробництво конкурентоспроможної висо- довгунця / Т.М. Головенко, І.О. Мєняйло, Г.А. коякісної продукції на основі порівняно дешевої, Бойко // Праці Таврійського держ. агротехнолог. щорічно відновлюваної лляної сировини, яка може ун-ту. – Мелітополь. – Вип. 11. – Т. 6. – 2011. – С. стати прикладом комплексного вирішення еко- 246-255. номічних і соціальних проблем. Впровадження 7. Головенко Т.М. Особливості анатомічної нових нормативних документів на стебла соломи будови стебел льону олійного / Г.А. Тіхосова, Т.М. та волокно льону олійного в Україні – це перший Головенко, І.О. Мєняйло // Нові наукові дослі- крок до виходу вітчизняних виробників на євро- дження в селекції, технології вирощування та пе- пейський ринок з інноваційною продукцією, яка реробки технічних культур: наук.-практ. конф. може повністю конкурувати з імпортними товара- молодих вчених, 8-10 грудня 2010 р.: тези доп. – ми. Суми: «СОД», 2010. – С. 84-89. 8. ГОСТ-28285-89. Солома льняная. Требова- Список літератури ния при заготовках; введ. – М.: Изд-во стандартов, 1. http://www.agro-business.com.ua/ 1990. – 16 с. 2. Тіхосова Г.А. Розвиток наукових основ те- 9. Волокно льняное короткое. Технические хнології первинної переробки стебел льону олій- условия: ГОСТ 9394-76. – [Введен 1977-01-07]. – ного: дис. доктора техн. наук: 05.18.01 / Тіхосова М.: Изд-во стандартов, 1978. – 7 с. (Государствен- Ганна Анатоліївна. – Херсон, 2011. – 387 с. ный стандарт СССР). 3. Пат. 63770 U Україна, МПК А01D 45/06. 10. Волокно лляне коротке. Технічні умови: Спосіб отримання волокна з трести льону олійного ДСТУ 5015:2008. – [Чинний від 2008-12-06]. – К.: / Тіхосова Г.А., Головенко Т.М., Мєняйло І.О., Держспоживстандарт України, 2009. – 10 с. (Наці- Литвин З.Л., Князєв О.В.; заявник та патентовлас- ональний стандарт України).
Кагарманов А.Н. магистрант Шагров А.А. магистрант Дерябин П.П. Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, доцент, кандидат технических наук
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСИ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПЕНОБЕТОНА
INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF MIXING ON THE RHEOLOGICAL AND BASIC PROPERTIES OF FOAM CONCRETE
Kagarmanov A.N. undergraduate Shagrov A.A. undergraduate Deryabin P.P. Siberian state automobile and highway academy, associate professor, candidate of technical sciences
АННОТАЦИЯ Приводится влияние температуры и текучести смеси на реологические и основные свойства пенобетона, а также кинетика набора пластической прочности вязкопластичной массой. ABSTRACT Given the influence of the temperature and fluidity of the mixture on the rheological and basic properties of foam concrete, as well as kinetics of a set of plastic strength of the viscoelastic mass. The scientific heritage No 9 (9),2017 91 Ключевые слова: ячеистый бетон, пенобетон, текучесть, водотвердое отношение, плотность, прочность, пластическая прочность. Keywords: cellular concrete, foam concrete, the fluidity, water-solids ratio, density, strength, plastic strength.
Общей задачей теории и производства являе- Для получения пенобетона на основе зол ТЭЦ тся определение наиболее эффективных путей раз- и шлаков необходима их дополнительная подгото- вития технологии ячеистых бетонов с разработкой вка из-за нестабильности химического состава и новых видов кремнеземистых компонентов и спо- свойств. собов порообразования, методов формования и В технологии пенобетонных изделий стадия условий вызревания ячеистобетонной смеси. перемешивания технической пены с растворной Основы теории и технологии производства смесью является весьма ответственной технологи- ячеистых бетонов были разработаны В.А. Китай- ческой операцией, предопределяющей формиро- цевым (1970 г.), К.Э. Горяйновым (1972 – 82 гг.) и вание пористой структуры материала. Важными в дальнейшем развиты Ю.М. Баженовым, Ю.П. моментами являются: предотвращение гашения Горловым, А.П. Меркиным, К.В. Гладких и дру- пены на стадии перемешивания; равномерное рас- гими. пределение пены по объему; относительно На современном этапе развития технологии быстрый набор пластической прочности, предо- ячеистых бетонов заслу-живают внимания работы твращающий осадку пеномассы [1, 3, 5]. Х.С. Воробьева, А.А. Ахундова, И.Б. Удачкина, Выбор оптимальных технологических пара- У.Х. Магдеева, Ю.П. Трифонова, В.Г. Сухова, Е.В. метров приготовления пенобетона осуществлялся Силаенкова, Г.Я. Ахманицкого, Ю.Д. Чистова, из смеси кремнеземистых компонентов при В.Ф. Завадского, А.Н. Чернова, Л.А. Сулеймано- следующих соотношениях: диабазовый порошок – вой и других, а также исследования, проводимые в 75% и немолотый кварцевый песок – 25% по ма- ОАО ВНИИстроме им. П.П. Будникова. ссе. Применение попутного не используемого Для обеспечения требуемой прочности и низ- продукта (отхода) при дроблении альбитофировых кой средней плотности обязательной в технологии и диабазовых горных пород на щебень впервые ячеистых бетонов является энергозатратная опера- было предложено В.Ф. Завадским и Г.Н. Фоми- ция помола кремнеземистого компонента. Для га- чевой. Исследования, которых в основном бази- рантированного обеспечения получения пенобето- руются на приготовлении неавтоклавных газобе- на с величиной средней плотности 600 кг/м3 и ме- тонов на основе этих пород [4, 7]. нее необходимо использование кварцевого песка с Основные физические свойства кремнеземи- удельной поверхностью 250 – 300 м2/кг (удельная стых компонентов приведены в табл. 1. поверхность немолотого песка – 0,3…19 м2/кг) [2, 3, 4]. Таблица 1 Физические свойства кремнеземистых компонентов Вид кремнеземистого компонента Свойства диабазовый порошок кварцевый песок Влажность при отборе проб, % 0,3 3,1 Модуль крупности --- 1,6 Содержание отмучиваемых примесей, % --- 3,5 Содержание органических примесей --- светлее эталона Насыпная плотность, кг/м3 1500 1490 Истинная плотность, кг/м3 2400 2310 Удельная поверхность, см2/г 2800 106 Остаток на сите № 008, % 1 ---
Расплыв диаметра смеси по прибору Суттарда составил 12; 15; 19; 23 и 30 см. Оптимальный для пенобетонных смесей на основе диабазового диаметр расплыва смеси находится в диапазоне от порошка при водотвердом отношении (В/Т) 18 до 24 см, которому соответствует В/Т = 0,58 – равном 0,54; 0,56; 0,58; 0,6 и 0,62 соответственно 0,6 (рис. 1).
92 The scientific heritage No 9 (9),2017
35 800
30 750 3
25 700
20 650
Раплыв см смеси, 15 600
Средняя плотность,Средняя кг/м
10 550 0,54 0,56 0,58 0,6 0,62 В/Т расплыв сме- си; средняя плотность
Рис. 1. Влияние водотвердого отношения на диаметр расплыва смеси и среднюю плотность пенобетона на диабазовом порошке
При В/Т = 0,6 получен пенобетон с величиной увеличение средней плотности материала на 10% средней плотности равной 580 кг/м3 и пределом и снижение предела прочности при сжатии до 1,7 прочности при сжатии – 1,95 МПа. При В/Т менее МПа, так как присутствие большого количество 0,58 плотность диабазпенобетона резко увеличи- жидкой фазы препятствует набору необходимой вается на 19 – 24%, что связано с высокой нехват- пластической прочности для поддержания массы в кой воды затворения в системе, в результате сырь- поризованном состоянии и в результате коалес- евые компоненты забирают пленочную воду из ценции образуются крупные сообщающиеся поры, пены, тем самым разрушая пористую структуру. что приводит к значительной осадке и уплотнению При увеличении В/Т до 0,62 также наблюдается смеси (рис. 2).
800 3
3 750 2.7
700 2.4
650 2.1
600 1.8
Средняя плотность,Средняя кг/м
Прочность при сжатии, МПа 550 1.5 0.54 0.56 0.58 0.6 0.62 В/Т средняя плотность; прочность Рис. 2. Зависимость средней плотности и предела прочности при сжатии пенобетона на диабазовом порошке от водотвердого отношения
Температура смеси в период перемешивания структуры пенобетона. Оптимальной для приго- и предварительной выдержки также оказывает товления диабазпенобетонной массы является существенное влияние на формирование пористой температура 15 – 20 ºС, при которой получен пе- The scientific heritage No 9 (9),2017 93 нобетон со средней плотностью 520 кг/м3 и преде- этом практически не наблюдается осадка пенобе- лом прочности при сжатии Rсж = 1,61 МПа, при тонной массы (рис. 3 и 4).
900 1,8 850 3 1,6 800
750 1,4 700 650 1,2 600 1
Средняя плотность,Средняя кг/м
550 Прочность при сжатии, МПа 500 0,8 10 20 30 40 t, ºС средняя плотность; прочность
Рис. 3. Зависимость средней плотности и прочности диабазпенобетона от температуры смеси
При снижении температуры до 10ºС происхо- что при повышении температуры резко снижается дит незначительное увеличение средней плотности стойкость пены на воздухе и в большей степени в и прочности изделий вследствие образования не- цементном тесте, что приводит к эффекту коалес- достаточного объема пены (рис. 3). При приготов- ценции и самопроизвольному разрушению пенных лении смеси с температурой выше 20ºС происхо- ячеек. Это явление подтверждается значительной дит значительное увеличение средней плотности осадкой смеси в момент вызревания вязкопла- на 20 – 34 % и снижение прочностных показателей стичной массы, которая к 120 мин составляет от до 0,9 МПа. Это явление можно объяснить тем, 14, 5 до 23% от общей высоты формы (рис. 4). 94 The scientific heritage No 9 (9),2017
5
0
-5
-10
-15
-20
Осадка, % от высотыОсадка, % формы
-25 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Время, мин Температура смеси, ºС: 10; 30; 20; 40
Рис. 4. Влияние температуры пенобетонной смеси на ее осадку в период вызревания
Пластическая прочность кремнеземвяжущей Набор пластической прочности смеси определялась с помощью резинового шари- диабазпенобетонной массы происходит ка, который вдавливался в вязкопластичную массу интенсивнее по сравнению с пенобетонной смесью с одинаковым усилием, скоростью и через одина- на кварцевом песке, что доказывает коэффициент, ковые промежутки времени. Коэффициент набора который к 75 мин равен 0,8, а к 150 мин уже 0,12. пластической прочности поризованной массой У пенобетона на кварцевом песке через те же определялся, как отношение диаметра отпечатка временные интервалы коэффициент набора на поверхности образца к диаметру резинового пластической прочности соответственно равен шарика. Измерения проводились от 50 до 200 мин 0,88 и 0,25. На всем промежутке времени от 50 до с шагом 50 мин. Пластическая прочность опреде- 200 мин диабазвяжущая поризованная масса лялась на пенобетонных массах, приготовленных быстрее набирает пластическую прочность на 10 – на основе диабазового порошка, кварцевого песка 15% по сравнению с массой на кварцевом песке соответственно в количестве 75% и 25% и кварце- (рис. 5). вого песка – 100% по массе. The scientific heritage No 9 (9),2017 95
1,2
1
0,8
0,6
0,4
кшарика диаметру 0,2
Отношение отпечатка диаметра 0 50 100 150 200 Время, мин диабазовый порошок; кварцевый песок
Рис. 5. Кинетика набора пластической прочности пенобетона на основе диабазового порошка и кварцевого песка
Список литературы материалы и технологии в строительстве: Сб. 1. Ахметгареева А.К. Пенообразователь для науч. трудов. – Новосибирск: НГАСУ, 2003. – С. получения пенобетонов неавтоклавного твердения 57 – 60. / А.К. Ахметгареева, В.А. Никонов, Г.Ф. Разумова 5. Иванова С.М. Композиционный цемент- // Строительные материалы. – 2003. – № 10. – С. ный пеностеклобетон / С.М. Иванова, И.Л. Чулко- 18. ва // Строительные материалы. – 2005. – № 10. – С. 2. Гончарик В.Н. Теплоизоляционный ячеи- 22 – 28. стый бетон / В.Н. Гончарик, И.А. Белов, Н.П. Бог- 6. Федорова Н.К. Технология приготовления данова, Г.С. Гарнашевич // Строительные матери- пенобетонов на основе пенообразователя «Синте- алы. – 2004. – № 3. – С. 24 – 25. пор» / Н.К. Федорова, А.С. Буланов // Строитель- 3. Дерябин П.П. Теория и технология строи- ные материалы. – 2005. – № 1. – С. 30 – 31. тельных изделий из ячеистых бетонов: моногра- 7. Фомичева Г.Н. Технологические парамет- фия. – Омск: СибАДИ, 2015. – 275 с. ры получения неавтоклавного альбитофирового 4. Завадский В.Ф. Попутные продукты от газобетона / Г.Н. Фомичева, В.Ф. Завадский, О.В. дробления альбитофировых горных пород – сырье Котельникова // Изв. вузов. Строительство. – 2004. для получения растворов и ячеистых бетонов / –№ 12. – С. 26 – 30. В.Ф. Завадский, Г.Н. Фомичева // Современный 96 The scientific heritage No 9 (9),2017 Дзюба Н.А. Валевская Л.А. Одесская национальная академия пищевых технологий, Украина, г. Одесса
КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА КИСЛОРОДНОГО КОКТЕЙЛЯ «ГЛОТОК ЗДОРОВЬЯ»
COMPREHENSIVE ASSESSMENT OF OXYGEN COCKTAILS «SIP OF HEALTH»
Dzyuba N. phD, Associate Professor, Department of the restaurant and health food Valevskaya L. phD, Senior Lecturer, Department of the Major grain storage technology Odessa National Academy of Food Technologies, Ukraine
АННОТАЦИЯ В статье на основе методов теоретической квалиметрии проведена комплексная оценка качества кислородного коктейля «Глоток здоровья». Представлена иерархическая структура свойств готовой про- дукции, включающая органолептические (внешний вид, цвет, вкус, аромат, консистенция, однородность, стойкость) и физико-химические показатели (массовая доля углеводов, сухих веществ и активная кис- лотность), а также показатели пищевой и биологической ценности. Показано, что улучшение консистен- ции, однородности и стойкости коктейля объясняется наличием глютина, который выступает в качестве гидроколоида, а именно по этим показателям потребители определяют качество напитка. Исследовано общее содержание углеводов, состав и сбалансированность незаменимых аминокислот, пищевых воло- кон, витаминов-антиоксидантов, основных микро- и макроэлементов. Представлены профили витамин- ного и минерального состава кислородного коктейля «Глоток здоровья». Представлены расчеты конку- рентоспособности полученного коктейля по методике моделирования, которая включает показатели ка- чества продуктов, информацию аналогов разработанных товаров, принцип ведения инноваций. Полученные результаты расчетов показали, что кислородный коктейль «Глоток здоровья» повышенной пищевой и биологической ценности будет конкурентоспособным на потребительском рынке Украины за счет улучшения органолептических показателей, повышением содержания в нем пищевых волокон, ви- таминов и минеральных веществ, а также наличием профилактических свойств. ABSTRACT A comprehensive assessment of the quality of the oxygen cocktail «SIP OF HEALTH» is carried out on the basis of theoretical methods of quality control. The hierarchical structure of the properties of the finished prod- uct, including organoleptic properties (appearance, color, taste, aroma, consistency, uniformity, durability) and physico-chemical parameters (mass fraction of carbohydrates, solids and active acidity), as well as indicators of nutritional and biological value areare presented. It is shown that the improvement in the consistency, uniformity and stability of the cocktail due to the presence of glutin, which acts as hydrocolloid, namely on these parameters consumers define the quality of the beverage. There have been studied the total carbohydrate content, the com- position and balance of essential amino acids, dietary fiber, antioxidants, vitamins, micro-and macro key. Pro- files of vitamin and mineral composition of the oxygen cocktail «SIP OF HEALTH» are also presented. Calcula- tions for the competitiveness of the resulting cocktail modeling methodology, which includes indicators of quali- ty products, unique information of developed products, the principle of doing innovation are shown. The obtained results of the calculations have shown that the oxygen cocktail «SIP OF HEALTH» having raised food and biological value will be competitive in the consumer market of Ukraine by improving the organoleptic char- acteristics, by the increasing contained dietary fiber, vitamins and minerals, as well as the availability of preven- tive properties. Ключевые слова: квалиметрия; комплексная оценка качества, кислородный коктейль, глютин, кон- курентоспособность. Keywords: qualimetry; comprehensive quality assessment, oxygen cocktail, glutin, competitiveness.
Введение. Питание является одним из важ- Вместе с тем, в последнее десятилетие состо- нейших факторов, определяющих здоровье насе- яние здоровья населения характеризуется негатив- ления. Согласно последним данным, для полного ными тенденциями: возросла заболеваемость и удовлетворения жизненных потребностей пища смертность вследствие сердечно-сосудистых и человека должна содержать более 6000 групп раз- онкологических заболеваний, остро стоит пробле- личных макро- и микронутриентов, включающих ма недостаточности витаминов и микронутриентов более 20 тысяч разных пищевых соединений рас- (йода, железа, фтора, селена) и роста связанных с тительного и животного происхождения. этим неинфекционных заболеваний. The scientific heritage No 9 (9),2017 97 В значительной степени нарушения питания Целью работы стало проведение комплексной среди населения страны обусловлены кризисным оценки кислородного коктейля «Глоток здоровья» состоянием в производстве и переработке продо- с учетом наиболее важных макро- и микронутри- вольственного сырья и пищевых продуктов, ухуд- ентов, а также товароведных характеристик. шением экономического положения большей ча- Объекты и методы исследований. Глютин сти населения страны, ее низкой покупательной получали методом многостадийного щелочного способностью. Питание большинства взрослого гидролиза, как описано в [4]. Молекулярную массу населения не соответствует принципам здорового и гомогенность глютина определяли методом питания из-за потребления пищевых продуктов, электрофореза в 15% полиакриламидном геле. содержащих большое количество жира животного Аминокислотный состав макромолекулы глютина происхождения и простых углеводов, недостатка в определяли на аминокислотном анализаторе рационе овощей и фруктов, рыбы и морепродук- Hitachi 835. тов, что приводит к росту избыточной массы тела Для моделирования рецептуры коктейля ис- и ожирения, распространенность которых за по- пользовали вкладку «Поиск решения» в MS Excel следние 8-9 лет выросла с 19 до 23%, увеличивая [5]. риск развития сахарного диабета, заболеваний На качество влияют разные факторы на всех сердечно-сосудистой системы и других заболева- основных стадиях жизненного цикла продукции. ний [1]. Было разработано иерархическую структуру Анализ структуры питания населения Украи- свойств кислородного коктейля, которые необхо- ны на современном этапе показывает, что рацион димы для достоверной оценки их качества (рис. 1). рядового украинца характеризуется дефицитом Основными, целесообразно выделить группы белка в количестве 10 ... 26% от потребности [2]. свойств функционального назначения (свойства Известно, что в результате дефицита данного нут- продукции как продукта), специфические (органо- риента в организме человека развивается белковая лептические) свойства и свойства надежности недостаточность, сопровождающаяся нарушения- (микробиологические) [6, 7-9, 10]. ми синтеза ферментов, функций поджелудочной Алгоритм вычисления комплексной оценки железы и кишечника, отрицательным азотистым качества (К0) включал следующие этапы: балансом, атонией мышц, снижением сопротивля- – построение иерархической структуры емости организма к возбудителям заболеваний [3]. свойств готовой продукции. Разработка пищевой продукции характеризуется – назначение интервала изменений значений биологической полноценностью, и обладает рядом показателей Рi (от Рmin к Pmax или от Рбр к Рэт) и вы- функциональных свойств способствовать реше- бор базовых показателей Рбаз. нию существующей проблемы питания. – выбор и построение шкалы размерности С целью получения характеристики уровня оценок качества (для приведения единиц измере- качества нового вида кислородного коктейля по- ния отдельных свойств к одному виду). вышенной пищевой и биологической ценности, – определение относительных показателей который представлял бы собой функцию единич- qi. ных показателей качества, нами проведена его – вычисление оценок качества отдельных комплексная оценка, которая учитывает все требо- свойств Кi и относительных показателей qi. вания к органолептическим, физико-химическим – определение способа нахождения коэф- показателям, показателей пищевой и биологиче- фициента весомости Мi. ской ценности и показателям безопасности. Каче- – выбор метода сведения воедино оценок ство продуктов питания охватывает их различные качества отдельных свойств Кi и относительных потребительские предпочтения, обусловливающие показателей qi для получения комплексной оценки пищевую и энергетическую ценности, биологиче- качества К0. скую полноценность состава, усвояемость, пище- – вычисление комплексной оценки качества вую безвредность, цену и эффективность потреб- К0. ления. – анализ исчисленной комплексной оценки качества и принятия решения.
98 The scientific heritage No 9 (9),2017
Рис. 1 – Иерархическая структура свойств готовой продукции
Результаты и их обсуждение. флавин; Р4.1.5 – ниацин); Р4.2 – содержание мине- Для квалиметрической оценки качества был ральных веществ (Р4.2.1 – натрий; Р4.2.2 – кальций; выбран контрольный образец и образец кислород- Р4.2.3 – магний; Р4.2.4 – фосфор; Р4.2.5 –железо); Р4.3 – ного коктейля «Глоток здоровья». Комплексный содержание незаменимых аминокислот (Р4.3.1 – показатель качества К0 вычисляли в общем как валин; Р4.3.2 – изолейцин; Р4.3.3 – лейцин; Р4.3.4 – ли- функцию одиночных показателей качества про- зин; Р4.3.5 – метионин; Р4.3.6 – треонин; Р4.3.7 – трип- дукции: тофан. Интервалы изменений значений органолепти- К0 f (K1, K2 , K3...K B ) [1] ческих показателей Р1 назначали равным от 0 до 5 С учетом важности отдельных показателей баллов: 0-1 – очень плохое качество, 1-2 – плохое математическая модель комплексного показателя качество; 2-3 – среднее качество; 3-4 – хорошее качества имеет следующий вид: качество; 4-5 – отличное качество (рис. 2). К0 f (М і Кі ) , [2] Общая оценка коктейля «Глоток здоровья» по
где Mi – коэффициент весомости одиночных органолептическим показателям составляет 24,5 показателей; Ki – оценки этих показателей. баллов по сравнению с контролем, общая оценка Для построения иерархической структуры которого – 21,2 баллов. То есть, коктейля «Глоток свойств готовой продукции выделяли следующие здоровья», который изготовлен с введением глю- группы: тина, превышает контроль на 13,5 %. Группа Р1 – органолептические показатели: Анализ органолептических показателей сви- Р1.1 – внешний вид; Р1.2 – цвет, Р1.3– вкус, Р1.4 – детельствует о высоких качественных характери- аромат, Р1.5 – консистенция, Р1.6 – однородность, стиках кислородного коктейля. Следует отметить, Р1.7 – стойкость. что улучшение консистенции, однородности и Группа Р2 – физико-химические показатели: стойкости коктейля объясняется наличием глюти- Р2.1 – массовая доля углеводов; Р2.2 – массовая доля на, который выступает в качестве гидроколоида, а сухих веществ; Р2.3 – активная кислотность; именно по этим показателям потребители опреде- Группа Р3 – показатели пищевой ценности: ляют качество напитка. Р3.1 – массовая доля пищевых волокон; Р3.2 – энер- По микробиологическим показателям разра- гетическая ценность. ботанный коктейля «Глоток здоровья» соответ- Группа Р4 – показатели биологической ценно- ствует требованиям действующего санитарного сти: Р4.1 – содержание витаминов (Р4.1.1 – витамин законодательства Украины. А; Р4.1.2 – β-каротин; Р4.1.3 – тиамин; Р4.1.4 – рибо- The scientific heritage No 9 (9),2017 99
Рис.2 – Органолептический профиль кислородного коктейля «Глоток здоровья»
В качестве базовых показателей (Рбаз) для раз- – плохо – 0,37 ... 0,20; личных видов мучных кондитерских изделий счи- – очень плохо – 0,20 ... 0,00. тали те, которые отвечают требованиям норматив- Полученные данные приведены в таблице 1. ной документации либо встречаются в литератур- Определение относительных показателей Рi про- ных и патентных источниках. Получение оценок водили по формуле: качества К0 отдельных свойств было проведено с Pi использованием графика функции желательности qі , [3] P Харрингтона для свойств групп Р1, Р2, Р3. На гра- ібаз фике функции желательности Харрингтона по оси P q ібаз [4] абсцисс, которая является безразмерной шкалой, і P разделенной на отдельные неравномерные участ- і ки, откладывали количество баллов, присвоенных де Рі – значение і-го показателя (і=1, 2, 3…n) в рамках выбранных значений по отдельным пока- качества продукции, которое оценивается; Рібаз – зателя. По оси ординат находили безразмерные базовое значение і-го показателя; n – количество оценки показателей качества единичных свойств. оцениваемых показателей. Шкала желательности Харрингтона [11, 12] преду- Значение (3) выбирали в том случае, если по- сматривает пять интервалов оценки с соответ- вышение значения показателя приводило к повы- ствующими кодированными значениями: шению качества продукции в целом; и наоборот, – очень хорошо (отлично) – 1,00 ... 0,80; формулу (4) использовали, когда снижение приво- – хорошо – 0,80 ... 0,63; дило к повышению качества. – удовлетворительно – 0,63 ... 0,37; Таблица 1 Определение относительных показателей качества коктейля Единицы изме- Показатели качества Относительные показатели качества рения Контроль Коктейль Контроль Коктейль Р1.1 4,2 4,9 КР1.1 0,84 0,98 Р1.2 4,3 4,9 КР1.2 0,86 0,98 Р 4,2 4,9 КР 0,84 0,98 Баллы 1.3 1.3 Р1.4 4,2 4,9 КР1.4 0,84 0,98 Р1.5 4,3 4,9 КР1.5 0,86 0,98 Р1.6 4,3 4,9 КР1.6 0,86 0,98 Р1.7 4,4 4,9 КР1.7 0,88 0,98 % Р2.1 1,5 2,5 КР2.1 0,51 0,96 % Р2.2 3,0 5,0 КР2.2 0,58 0,98 Р2.3 2,0 4,5 КР2.3 0,44 0,98 г Р3.1 0,2 0,46 КР3.1 0,4 0,92 ккал Р3.2 60,4 104,6 КР3.2 0,58 0,99 мг Р4.1.1 0,05 0,1 КР4.1.1 0,46 0,91 мг Р4.1.2 0,02 0,1 КР4.1.2 0,20 0,91 мг Р4.1.3 0,04 0,25 КР4.1.3 0,15 0,96 мг Р4.1.4 0,11 0,28 КР4.1.4 0,37 0,93 мг Р4.1.5 0,05 1,0 КР4.1.5 0,05 0,91 мг Р4.2.1 1,5 6,0 КР4.2.1 0,25 0,98 мг Р4.2.2 0,6 2,4 КР4.2.2 2,4 0,96 100 The scientific heritage No 9 (9),2017
мг Р4.2.3 1,5 9,0 КР4.2.3 0,05 0,9 мг Р4.2.4 2,0 12,0 КР4.2.4 0,15 0,92 мг Р4.2.5 1,2 5,0 КР4.2.5 0,23 0,96 мг Р4.3.1 0,2 0,75 КР4.3.1 0,25 0,94 мг Р4.3.2 0,11 0,25 КР4.3.2 0,42 0,96 мг Р4.3.3 0,1 0,5 КР4.3.3 0,20 0,98 мг Р4.3.4 0,2 1,4 КР4.3.4 0,13 0,93 мг Р4.3.5 0,02 0,1 КР4.3.5 0,18 0,91 мг Р4.3.6 0,12 0,47 КР4.3.6 0,24 0,94 мг Р4.3.7 0,01 0,05 КР4.3.7 0,17 0,83
Для оценки качества по комплексному пока- Коктейль «Глоток здоровья» изготовлен из зателю К0 необходимо знать коэффициенты весо- композиции яблочного сока, пюре банана, меда и мости, которые определяли экспертным методом, подготовленного раствора, при следующем содер- по условию, что: жании компонентов на 100 см3 готовой смеси: яб- n лочный сок 60 см3, пюре банана 20 г, мед 5 г, рас- 3 M i 1,0 твор глютина 15 см . i1 Использование соков положительно влияет на где Мі – коэффициент весомости і-го показа- организм человека, так как они являются источни- теля (Мі>0); n – число показателей качества про- ком витаминов, макро- и микроэлементов, а также дукции. пищевых волокон, которые положительно влияют 1 N на работу желудочно-кишечного тракта, содержат М і M ij ,i 1,2,3...n ,[4] много витамина С. Поэтому было исследовано N j1 общее содержание углеводов, пищевых волокон, где Мі – среднее арифметическое значение ко- витаминов-антиоксидантов, основных микро- и эффициента важности і-го показателя качества; N макроэлементов. – число экспертов; Мij – коэффициент важности і- Профили витаминного и минерального соста- го показателя, который предоставлен j-м экспер- ва разработанного кислородного коктейля «Глоток том (j=1,2,3…N). здоровья» представлены на рис. 2-3.
Рис. 2 – Профиль состава основных элементов Рис. 3 – Профиль витаминного состава коктейля коктейля (мг/100г) (мг/100г)
Исследование витаминного состава коктейля коктейля показал, что использование выбранных (рис. 3) показали высокое содержание витамина- компонентов в оптимальном соотношении дает антиоксиданта С в количестве 3,4 мг/100г готовой возможность получить продукт с высокими пище- смеси, что покрывает суточную потребность для выми свойствами. женщин на 4,5 %, а для мужчин на 3,8 %. Введе- Исследование состава и сбалансированности ние бананового пюре способствует обогащению незаменимых аминокислот показало, что разрабо- коктейля как пищевыми волокнами (0,5 г/100г) так танный коктейль содержит все незаменимые ами- и калием (236 мг/100г), что покрывает суточную нокислоты (рис. 4). Отсутствие в глютине трипто- потребность на 1,15% и 9,44 % соответственно. фана приводит к несбалансированности по амино- Использование в качестве гидроколоида глютина кислотному скору, однако введение в композицию позволяет получить коктейль с содержанием белка меда дает возможность суммарно повысить его 11,1 г в порции (100 г), что удовлетворяет потреб- содержание до 0,03 мг/100г, а также значительно ность человека на 12,4 %. повысить содержание фенилаланина (48,6 Анализ нутриентного состава разработанного мг/100г). The scientific heritage No 9 (9),2017 101
Рис. 4. Профиль содержания незаменимых аминокислот в коктейле (мг/100 г)
Для оценки готовой продукции и способов ее комплексного КПК разработанного кислородного обработки пользуются понятием качества как со- коктейля «Глоток здоровья» проводим по данным вокупности всех качеств, характеризующих про- фактически установленных единичных показате- дукцию или технологический процесс. Разнообра- лей, которые переводятся в безразмерные. Опре- зие способов создания кулинарной продукции деление КПК дает возможность графически по- имеет целевое назначение, вызывает необходи- строить модели качества разработанной кулинар- мость ее оценки и ранжирования с целью выявле- ной продукции. ния наиболее эффективных и перспективных [13, Важность показателей в границах каждой 14, 15, 16]. группы и между групповых показателей давали Оценка качества кулинарной продукции ха- эксперты. По их данным рассчитывали коэффици- рактеризуется обобщенным показателем, который енты важности каждого показателя и межгруппо- исчисляется математическим комплексным мето- вые. Рассчитав коэффициенты весомости, прове- дом, где в качестве критерия оптимизации принято ряли их соответствие условиям. По данным таблиц комплексный показатель качества (КПК). Расчет 1 были рассчитаны коэффициенты важности: 7
MP1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,1 1 i1 3
MP2 0,35 0,3 0,35 1 i1 2
MP3 0,5 0,5 1 i1 17 MР4 0,06 0,06 0,05 0,06 0,05 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 i1 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 1
Для сведения воедино оценок качества от- n , дельных свойств принимали аддитивную модель К0 M i Ki комплексной оценки в виде средневзвешенных i 1 арифметических величин: где Мi – коэффициент важности i-го показате- ля; Кi – относительный показатель качества. Для группы органолептических показателей:
КР1 (МР1.1 КР1.1 ) (МР1.2 КР1.2 ) (МР1.3 КР1.3 ) (МР1.4 КР1.4 ) (МР1.5 КР1.5 )
(МР1.6 КР1.6 ) (МР1.7 КР1.7 ) Для группы физико-химических показателей:
Для контроля КР1 0,852 , для исследуемого
образца КР1 0,98 .
КР2 (МР2.1 КР2.1) (МР2.2 КР2.2 ) (МР2.3 КР2.3) Для группы показателей пищевой ценности: Для контроля КР2 0,507, для исследуемого КР3 (МР3.1 КР3.1 ) (МР3.2 КР3.2 ) образца КР2 0,973.
102 The scientific heritage No 9 (9),2017 Для контроля КР 0,490, для исследуемого Для группы показателей биологической цен- 3 ности: образца КР3 0,955 .
КР4 (МР4.1.1 КР4.1.1 ) (МР4.1.2 КР4.1.2 ) (МР4.1.3 КР4.1.3 ) (МР4.1.4 КР4.1.4 ) (МР КР ) (МР КР ) (МР КР ) (МР КР ) (МР КР ) 4.1.5 4.1.5 4.2.1 4.2.1 4.2.2 4.2.2 4.2.3 4.2.3 4.2.4 4.2.4 (МР4.2.5 КР4.2.5 ) (МР4.3.1 КР4.3.1 ) (МР4.3.2 КР4.3.2 ) (МР4.3.3 КР4.3.3 ) (МР4.3.4 КР4.3.4 )
(МР4.3.5 КР4.3.5 ) (МР4.3.6 КР4.3.6 ) (МР4.3.7 КР4.3.7 ) Для контроля КР4=0,352, для исследуемого Расчет комплексной оценки качества кисло- образца КР4=0,931. родного коктейля «Глоток здоровья»:
КР0 (МР1 КР1 ) (МР2 КР2 ) (МР3 КР3 ) (МР4 КР4 ) Полученные данные комплексной оценки ка- чества кислородного коктейля «Глоток здоровья» представлены на рис. 5 и табл. 2. Таблица 2 Комплексная оценка качества коктейля «Глоток здоровья» Оценка качества Образцы Свойства Комплексная оценка МР1·КР1 МР2·КР2 МР3·КР3 МР4·КР4 К0 Контроль 0,25·0,852 0,20·0,507 0,20·0,490 0,35·0,352 0,54 Исследуемый об- 0,25·0,98 0,20·0,973 0,20·0,955 0,35·0,931 0,96 разец коктейля
К0 исследуемый образец контроль 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 органолептические физико-химические показатели показатели показатели показатели пищевой ценности биологической ценности
Рис. 5. Модель качества кислородного коктейля: контроль, К0=0,54, исследуемый образец, К0= 0,96.
Комплексная оценка качества кислородного качества продуктов, информацию аналогов разра- коктейля показала, что образец коктейля «Глоток ботанных товаров, принцип ведения инноваций. В здоровья» характеризуется повышенной пищевой соответствии данной методике существует шкала, и биологической ценностью по сравнению с кон- которая учитывает следующие элементы: трольным образцом. – уровень качества; Таким образом, предложенный метод оценки – коэффициент весомости; качества кислородного коктейля, состоящий из – показатели качества; единичных показателей, а именно энергетической – характеристики уровня качества; и биологической ценности, органолептических и – выведение суммарного комплексного по- микробиологических свойств дает возможность казателя уровня качества и использование его для объективно с использованием методов квалимет- расчета перспективной конкурентоспособности рии определить его качество. Полученный ком- моделируемого инновационного товара; плексный показатель качества кислородного кок- – введение в формулу расчетов значений тейля «Глоток здоровья», подтверждает высокое для приведения особенностей создаваемых инно- качество разработанного коктейля и целесообраз- вационных товаров и аналогов к общей условной ность его производства для предприятий ресто- единице; ранного хозяйства. – составление электронной таблицы для В Одесской национальной академии пищевых оперативности подсчетов с помощью компьютер- технологий была разработана рецептура кисло- ной техники. родного коктейля [19]. Конкурентоспособность При расчете перспективной конкурентоспо- полученного коктейля оценивали по методике мо- собности кислородного коктейля принимается во делирования [17, 18], которая включает показатели The scientific heritage No 9 (9),2017 103 внимание цена и безопасность продукта. Формула – удовлетворительная (3 балла) – продук- конкурентоспособности может выглядеть так: ция, которая может некоторое время конкуриро- вать с лучшими образцами, но не долго; mi gi K Б [5] – плохая продукция (2 балла) – продукция, Ц которая может быть конкурентоспособной только
где Σmigi – суммарный комплексный показа- в ближайшее время, но не в будущем. тель уровня качества, выраженный в баллах (mi – В связи с тем, что одни показатели качества коэффициент весомости и gi – показатель качества считаются основополагающими, а другие можно і-го свойства); Ц – цена за единицу продукта; Б – отнести к второстепенным, использовали коэффи- безопасность продукта. циент весомости, в итоге суммирования который Безопасность продукта при расчете конкурен- должен быть кратным 10 для удобства при расче- тоспособности учитывает наличие или отсутствие те. в нем вредных для организма человека пищевых Поскольку потребитель в первую очередь об- добавок. В результате дробь умножается на 0 ращает внимание на органолептические показате- (продукт не является конкурентоспособным) или ли и пищевую ценность, поэтому данным крите- на 1 (продукт имеет высокую конкурентоспособ- риям конкурентоспособности было присвоено ность). наибольший коэффициент весомости (табл. 3). В Шкала оценки за качеством учитывает три качестве объекта исследования был выбран обра- уровня [2, 17]: зец кислородного коктейля «Глоток здоровья» – хорошая продукция (4 балла) – конкурен- повышенной пищевой и биологической ценностью тоспособная продукция с самыми высокими зна- и контрольный образец, без добавок. Результаты чениями; расчета конкурентоспособности исследуемых об- разцов приведены в таблице 4.
Таблица 3 Шкала оценки конкурентоспособности кислородного коктейля Уровень каче- Наимено- Характеристики уровня качества ства, баллы вание показа- К весом. Удовлетворительно Неудовлетво- теля 4 3 2 Хорошо (4) (3) рительно (2) 1 2 3 4 5 6 7 8 Органолептические показатели Внешний вид Однородный, рав- Однородный, без Наличие посто- номерный, без по- посторонних ронних вкрапле- 4 16 12 8 сторонних вкрап- вкраплений ний, не видно лений добавок Цвет Равномерный по Равномерный Невыраженный 3 12 9 6 всей поверхности Вкус Интенсивно выра- Слабо выраженный Невыраженный 4 16 12 8 женный Аромат Интенсивно выра- Слабо выраженный Невыраженный 3 12 9 6 женный Консистенция Однородная, по- Однородная, по- Неоднородная верхность запол- верхность заполне- 3 12 9 6 нена равномерно на бульбашками бульбашками Однородность 3 12 9 6 Однородная Слабо однородная Неоднородная Стойкость 3 12 9 6 Стойкая Слабая стойкость Не стойкая Физико-химические показатели Массовая до- ля угле-водов, 10 40 30 20 не меньше 2,5 1…2 меньше 1 % Массовая до- ля сухих ве- 5 20 15 10 не меньше 5 2…5 меньше 2 ществ, г/100 г продукта Активная 10 40 30 20 не меньше 4,5 3…4,5 меньше 3 кислот-ность Показатели пищевой ценности Массовая до- ля пищевых 9 36 27 18 не меньше 0,46 0,35…0,45 меньше 0,3 волокон, г 104 The scientific heritage No 9 (9),2017 Энерге- тическая цен- 10 40 30 20 не больше 105 90…104 меньше 90 ность, ккал Профилак- тические 8 32 24 16 много направлений 3-4 направления 1-2 направления свойства Показатели инновационной деятельности Новизна ре- Защищено патен- Не защищено па- 10 40 30 20 Отсутствует цептуры том тентом Показатели маркетинговых исследований Реклама Телевидение, газе- Газеты, журналы, 7 28 21 14 ты, журналы, Отсутствует внешняя реклама внешняя реклама Анализ рын- Сильная конку- Нет конкурентов, Слабая конкурен- ка, спрос 8 32 24 16 ренция, слабый высокий спрос ция, высокий спрос спрос Коплекс-ный пока-затель 100 400 300 200 кон-курентос- пособнос-ти
Результаты расчета конкурентоспособности исследуемых образцов приведены в таблице 4. Таблица 4 Конкурентоспособность нового вида кислородного коктейля повышенной пищевой и биологиче- ской ценности Уровень качества, Оценка образцов баллы Наименование показателя Квесом. Коктейль Контрольный 4 3 2 «Глоток здо- образец коктейля ровья» Органолептические показатели Внешний вид 4 16 12 8 8 16 Цвет 3 12 9 6 9 12 Вкус 4 16 12 8 8 16 Аромат 3 12 9 6 6 12 Консистенция 3 12 9 6 6 12 Однородность 3 12 9 6 6 12 Стойкость 3 12 9 6 6 12 Физико-химические показатели Массовая доля углеводов, % 10 40 30 20 20 40 Массовая доля сухих ве-ществ, 5 20 15 10 15 20 г/100г продукта Активная кислотность 10 40 30 20 20 40 Показатели пищевой ценности Массовая доля пищевых воло- 9 36 27 18 18 36 кон, г Энергетическая ценность, ккал 10 40 30 20 20 40 Профилактические свойства 8 32 24 16 16 32 Показатели инновационной деятельности Новизна рецептуры 10 40 30 20 20 40 Показатели маркетинговых исследований Реклама 7 28 21 14 14 21 Анализ рынка, спрос 8 32 24 16 16 32 Комплексный показатель кон- 100 400 300 200 208 393 курентоспособности Цена за 100 г 5,5 7,0 Конкурентоспособность 37,8 56,1
Таким образом, кислородный коктейль «Гло- ской ценности будет конкурентоспособным на ток здоровья» повышенной пищевой и биологиче- потребительском рынке Украины за счет улучше- The scientific heritage No 9 (9),2017 105 ния органолептических показателей, повышением якості [Текст] / І.М. Байдакова // Зб. наук.праць. – содержания в нем пищевых волокон, витаминов и Випуск 2. – Луцьк: ЛНТУ, 2010. – с. 24-30. минеральных веществ, наличием профилактиче- 10. Мардар М.Р. Комплексна товарознавча ских свойств, что является очень важным в дет- оцінка якості нових видів екструдованих зернових ском и геродиетическом питании. продуктів підвищеної харчової цінності [Текст] / М.Р. Мардар, Л.О. Валевська // Зернові продукти і Список литературы комбікорми. – 2010. – № 1. – с. 19-22. 1. Липовий, Д.В. Створення функціональних 11. Жарков Ю. Системи управління якістю: продуктів харчування [Текст] / Д.В. Липовий // Збі- моніторингу роботи органів оцінки з використан- рник матеріалів IХ Всеукраїнської науково- ням методу Харінгтона [Текст] / Ю. Жарков, О. практичної конференції молодих учених та студе- Цициліано // Стандартизація, сертифікація, якість. нтів з міжнародною участю «Проблеми формуван- – 2005. – № 1. – с. 24-27. ня здорового способу життя у молоді» / Міністерс- 12. Галичев А.В. Прикладные вопросы квали- тво освіти і науки України. – Одеса: 2016. ––296 с. метрии [Текст] / А.В. Галичев, Г.О.Рабинович, 2. Лищенко, В. Ф. Мировые ресурсы пищево- М.И. Примаков, М.М. Синицин. – М.: Изд-во го белка [Текст] / В. Ф. Лищенко // Пищевые ин- стандартов, 1983. – 136 с. гредиенты. Сырье и добавки. – 2003. – № 1. – С.12- 13. Омельченко Н.В. Розробка програми для 15. визначення комплексного показника якості товарів 3. Рогов, И. А. Химия пищи [Текст]: в 2 кн. - [Текст] / Н.В. Омельченко, Л.М. Губа // Збірник Кн. 1: Белки: структура, функции, роль в питании / наукових праць Товарознавство та інновації. – До- И. А. Рогов, Л. В. Антипова, Н. И. Дунченко и др. нецьк: ДонНУЕТ, 2009. – с. 4-9. – М.: Колос, 2000.– 384 с. 14. Кардаш В.Я. Маркетингова товарна 4. Патент України на корисну модель № політика: навч. посіб. / В.Я. Кардаш. – К.: КНЕУ, 79357. МПК А23 J 1/04 (2006.01.01). Спосіб одер- 1997. – 156 с. жання колагенового препарату [Текст] – № 15. Лифиц И.М. Формирование и оценка кон- u201209751; Заявл. 13.08.2012; Опубл. 25.04.2013, курентоспособности товаров и услуг / И.М. Ли- Бюл. № 8. фиц. – М.: Юрайиздат, 2004. – 335 с. 5. Тележенко Л.М. Основи наукових до- 16. Тавер Е. Основы осознанного управления сліджень: навч. Посіб.: [для вищ. Навч. зал.] / Л.М. качеством продукции / Е. Тавер // Стандарты и Тележенко, Н.А. Дзюба, М.А. Кашкано, Л.О. Ва- качество. – 2004. – № 2. – с. 86-92. левська. – Херсон: Грінь Д.С., 2016. – 192 с. 17. Лебедев Е.В. Конкурентоспособность ин- 6. Байдакова І.М. Оцінка конкурентоспро- новационных товаров [Текст] / Е.В. Лебедев, Е.В. можності товарів на Україні [Текст] / І.М. Байда- Саватеев // Пищевая промышленность. – 2002. – № кова, О.В. Кощій // Вимірювальна та обчислю- 1. – с. 16-17. вальна техніка в технологічних процесах. – 2000. – 18. Лебедев Е.В. Конкурентоспособность ин- № 4. – с. 174-178. новационных товаров [Текст] / Е.В. Лебедев, Е.В. 7. Roberfroid M. Inulin-Type Fructans: Func- Саватеев // Пищевая промышленность. – 2002. – № tional Food Ingredients / Marcel Roberfroid. – CRC 2. – с. 36-38. Press, 2005. – 402 s. 19. Патент України на корисну модель № 8. Benders’ dictionary of nutrition and food tech- 94322. МПК (2014.01) А23 L 2/00, Композиція інг- nology / [уклад. David A. Bender]. – 8-е видан., редієнтів для приготування кисневого коктейлю оновл. – Woodhead Publishing Limited., 2006 – «Ковток здоров’я» [Текст] – № u201405457; Заявл. 552c. 22.05.2014; Опубл. 10.11.2014, Бюл. № 21. 9. Байдакова І.М. Формування конкурентос- проможності продукції на основі підвищення
Рибалова О.В. Національний університет цивільного захисту України, доцент, канд. техн. наук, доцент Бажура В.П. Національний університет цивільного захисту України Курсант
ВИЗНАЧЕННЯ РІВНЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ НЕБЕЗПЕКИ ТИПОВОГО ХЛІБОЗАВОДУ
THE DEFINITION OF ENVIRONMENTAL HAZARDS TYPICAL BAKERY
Rybalova O.V. National University of Civil Defense of Ukraine, PhD, Associate Professor Bazhura V.P. National University of Civil Defense of Ukraine, cadet
106 The scientific heritage No 9 (9),2017 АНОТАЦІЯ В статті проаналізовано екологічні показники і визначено рівень екологічної небезпеки типового хлібозаводу. Дана оцінка ризику для здоров’я населення при впливі викидів забруднюючих речовин. В роботі визначено рівень небезпеки сучасного стану поводження з відходами та проаналізовано їх вплив на навколишнє природне середовище і здоров’я населення. Застосування запропонованого підходу до визначення рівня екологічної небезпеки промислового підприємства дасть змогу прийняти науково об- ґрунтовані управлінські рішення щодо покращення екологічної ситуації та зменшення антропогенного тиску. ABSTRACT The article analyzes the ecological indicators and determine the level of environmental hazards of a typical bakery. The authors assess the health risk when exposed to pollutant emissions. The paper defines the level of danger of the current state of waste management and analyzes their impact on the environment and public health. The use of the proposed approach to the definition of environmental hazard industrial enterprise will allow to adopt science-based management decisions to improve the environmental situation and reduce anthropogenic pressure. Ключові слова: екологічна небезпека, викиди забруднюючих речовин, поводження з відходами, здоров’я населення, хлібозавод. Keywords: environmental hazards, pollutant emissions, waste management, public health, bakery.
Екологічна безпека є невід'ємним елементом оцінки ризику для здоров’я населення при забруд- стійкого відтворного розвитку суспільства, який ненні навколишнього природного середовища. реалізується в довготривалих інтересах людей і Оцінка ризику для здоров'я населення здійс- забезпечує сприятливі умови для існування і роз- нюється окремо для канцерогенних і неканцеро- витку, як людського суспільства, так і всього рос- генних ефектів линного і тваринного світу. Для оцінки канцерогенного ризику для кожної Поняття „екологічна безпека” має декілька забруднюючої речовини розраховуються показни- визначень. Одне з них наведено в словнику- ки ризику [6-9]: довіднику Н.Ф.Реймерса: це „сукупність дій, ста- нів і процесів, що безпосередньо або опосередко- CR SF LADI, (1) вано не приводять до життєво важливих збитків (або погроз таких збитків), заподіюваним природ- де CR – ймовірність занедужати раком, безро- ному середовищу, окремим людям і людству” [1]. змірна величина (звичайно виражається в одини- Наприкінці 90-х років минулого сторіччя еко- цях 1:1000000); логічна безпека була включена в концепцію націо- SF – ймовірність одержання ракового захво- нальної безпеки США. У січні 1997 року Верховна рювання у випадку прийому одиничної дози LADІ, Рада України прийняла Концепцію національної 1/мг/(кг·доба). безпеки України, що включає екологічні аспекти в LADІ – середня довічна щоденна доза, якості її компонента. У нашій країні, як і в усьому мг/(кг·добу), яка розраховується за формулою [6– світі, активно формується відповідний методичний 9]: апарат щодо визначення рівня екологічної небез- Ca Tout Vout EF ED пеки. LADDI ,(2) Проблемі визначення рівня техногенно- BW AT 365 екологічної небезпеки регіонів України присвяче- но чимало наукових праць [2–5]. Але практичне де LADDІ – середня добова доза речовини, застосування деяких методик оцінки екологічного мг/кг-доба; стану компонентів навколишнього природного Ca – концентрація речовини в атмосферному середовища показало, що нажаль не всі показники, повітрі, мг/м3; що входять до їх складу, можуть бути забезпечені Tout – час, що проводиться поза приміщен- офіційними даними моніторингових досліджень. ням, год/доба; Таким чином, в Україні надзвичайно актуальним є Vout – швидкість дихання поза приміщенням, розробка нових підходів до оцінки ступеня еколо- м3/год; гічної небезпеки на державному, регіональному і EF – частота впливу, днів/рік; місцевому рівнях з метою прийняття науково - ED – тривалість впливу, років; обґрунтованих управлінських рішень щодо пріо- BW – маса тіла, кг; ритетності впровадження природоохоронних захо- AT – період осереднення експозиції, років. дів та попереджувальних заходів цивільного захи- 365 – число днів у році. сту населення. Індивідуальний і популяційний канцерогенні В більшості країн світу вважається, що ризик ризики характеризують верхню границю можливо- для здоров’я населення є головним показником го канцерогенного ризику протягом періоду, що небезпеки [6,7]. В Україні діють методичні реко- відповідає середньої тривалості життя людини (70 мендації щодо оцінки ризику для здоров’я насе- років). Значення канцерогенних ризиків відбива- лення від забруднення атмосферного повітря [8]. В ють, головним чином, довгострокову тенденцію до роботі [9] удосконалено методику комплексної зміни онкологічного фону, що сформувався на The scientific heritage No 9 (9),2017 107 відповідній території. Низький рівень канцероген- HI HQi , (4) ного ризику вважається прийнятним при його зна-
ченнях 10-4 - 10-6. де HQ – коефіцієнти небезпеки для окремих і- Ризик розвитку неканцерогенних ефектів для i их забруднюючих речовин. окремих речовин проводиться на основі розрахун- В роботах [5,13] приводиться наступна града- ку коефіцієнта небезпеки по формулі [6–9]: ція границь розвитку неканцерогенних ефектів за AD AC HQ або HQ , (3) величиною коефіцієнта небезпеки: надзвичайно RfD RfC високий (> 10), високий (5–10), середній (1–5), низький (0,1–1,0), мінімальний (менш 0,1). де HQ – коефіцієнт небезпеки, безрозмірна Основні джерела забруднення атмосферного величина; повітря викидами забруднюючих речовин хлібоза- AD – середня доза, мг/кг; воду відбуваються при збереженні, вивантаженні і AC – середня концентрація, мг/м3; навантаженні сировини на всіх етапах технологіч- Rf D – референтна (безпечна) доза, мг/кг; ного процесу, від роботи котельні, при роботі ав- RfC – референтна (безпечна) концентрація, тотранспорту на промисловому майданчику підп- мг/м3. риємства. Характеристика ризику розвитку неканцеро- Розрахунки канцерогенних ризиків для здо- генних ефектів при комбінованому й комплексно- ров’я населення від викидів бензапирену та свин- му впливі хімічних сполук проводиться на основі цю показали, що рівень небезпеки низький, бо розрахунку індексу небезпеки (HI). значення сумарного канцерогенного ризику скла- Індекс небезпеки для умов одночасного над- дає 3,7 10-8. ходження декількох речовин тим самим шляхом Розрахунок індексу небезпеки збільшення за- (наприклад, інгаляційним або пероральним) розра- хворюваності населення від впливу викидів забру- ховується за формулою [6–9]: днюючих речовин хлібозаводу показало також низький рівень небезпеки (табл. 1). Таблиця 1 Визначення індексу небезпеки від викидів забруднюючих речовин хлібозаводу
Середня кон- Референтна Коефіцієнт небе- Органи та системи лю- Назва речовини центрація, концентрація, зпеки, HQ дини, які найбільше мг/м3 RfС, мг/м3 піддаються негативно- му впливу Пил борошняний органи дихання, очі, 0,00096 0,075 0,013 шкіра Манган 1,7E-05 0,001 0,017 органи дихання Свинець кров, серц.-суд. сист., 1,3E-05 0,0005 0,026 розвиток, ЦНС, нирки кров, серц.-суд. сист., Окис вуглецю 0,0447 3 0,015 розвиток, ЦНС Азоту діоксид 0,00212 0,04 0,053 органи дихання, кров Ангідрид сірчистий 0,00029 0,05 0,006 ЦНС, органи дихання Альдегід масляний 0,00017 0,015 0,011 ЦНС, органи дихання Зварювальна аерозоль 0,00015 0,015 0,010 органи дихання Бенз(а)пирен онкологічні захворю- 3E-09 0,000001 0,003 вання. Сумарний індекс небезпеки, НІ 0,15 Органи дихання НІ 0,11 Смертність НІ 0,04 Система крові НІ 0,03 Серцево - судинна система, ЦНС НІ 0,02 Нирки, печінка НІ 0,67
Найбільша кількість викидається вуглецю ок- но-захисної зони хлібозаводу по всіх інгредієнтах сиду і азоту діоксиду при роботі печей для випічки менше 0,5 ГДК. хлібобулочних виробів і роботі котельні. Система водопостачання і водовідведення на Максимальні концентрації забруднюючих ре- хлібозаводі також є безпечною, бо водопостачання човин у повітрі житлової зони й на границі санітар- здійснюється з підземних джерел і діє система зворотного водопостачання, а скид господарсько – 108 The scientific heritage No 9 (9),2017 побутових стічних вод здійснюється в міську ка- ля. Пропонуємо удосконалену формулу для визна- налізаційну систему. чення потенційного впливу відходів промислових В роботі [10] запропоновано визначати показ- підприємств на стан довкілля: ник впливу промислових відходів на стан довкіл-
M M M M v 4 1 3 2 2 3 4(5) EPV å n L1 n L2 n L3 n L4
де EPV – показник впливу промислових відхо- L2 – нормативно допустимий обсяг утворення дів на стан довкілля, безрозмірна величина. відходів 2 класу небезпеки, т/рік; V е - коефіцієнт ефективності природоохорон- L3 – нормативно допустимий обсяг утворення них заходів зберігання відходів, визначається за відходів 3 класу небезпеки, т/рік; даними табл. 2, безрозмірна величина; L4 – нормативно допустимий обсяг утворення n – кількість відходів, що прийнято для розра- відходів 4 класу небезпеки, т/рік. хунку При розміщенні промислових відходів необ- М1 – обсяг накопичення відходів 1 класу не- хідно вживати заходи по захисту атмосферного безпеки, т/рік; повітря, підземних вод, ґрунтів та поверхневих вод М2 – обсяг накопичення відходів 2 класу не- з врахуванням природної захищеності компонентів безпеки, т/рік; навколишнього природного середовища та умов М3 – обсяг накопичення відходів 3 класу не- розташування промислового підприємства і спо- безпеки, т/рік; руджень по зберіганню відходів. При визначенні М4 – обсяг накопичення відходів 4 класу не- коефіцієнту ефективності природоохоронних за- безпеки, т/рік; ходів зберігання відходів необхідно користуватися L1 – нормативно допустимий обсяг утворення табл. 2, причому з перелічених показників вибира- відходів 1 класу небезпеки, т/рік; ється той, що відповідає найбільшому значенню коефіцієнта е V .
Таблиця 2 Показники ефективності природоохоронних заходів по зберіганню відходів Високий сту- Середній ступень Низький ступень пень впливу Показники ефективності природо- впливу промисло- впливу промислових промислових охоронних заходів вих відходів відходів відходів е V-= 1,25 е V-= 1,0 е V-= 1,5 Термін перевищення експлуатації більше ніж в 2 більш ніж в 1,1 - 2 не перевищено споруди зберігання відходів рази рази Заповнення сховища, % Більше 90 50 – 90 Менш 50 Термін безаварійної експлуатації Менш 1 року 1 – 5 років Більше 5 років Проводяться техно- Створено штучні ек- логічні заходи щодо рани, покриття або Заходи, спрямовані на запобігання зниження пилу (по- споруди, що запобі- Відсутні забруднення атмосферного повітря лив, засипання ма- гають забрудненню теріалами, що не атмосферного повітря порошать, та ін.) Ефективність сис- Ефективність системи теми збору й очи- збору й очищення щення поталих і Заходи, спрямовані на запобігання поталих і дощових Відсутні дощових вод з по- забруднення поверхневих вод вод з поверхні схови- верхні сховища від- ща відходів складає ходів складає менш більше 75% 75% Двошаровий екран, Одношаровий екран асфальтобетонний або Заходи, спрямовані на запобігання ґрунтовий або бе- Відсутні бетонний з полімер- забруднення підземних вод тонний потужністю ним покриттям поту- більше 0,3 - 0,8 м жністю більше 0,8 м Створено штучні ек- Проводяться техно- Заходи, спрямовані на запобігання рани, покриття або Відсутні логічні заходи щодо забруднення ґрунтів споруди, що запобі- зниження пилу гають забрудненню The scientific heritage No 9 (9),2017 109 Високий сту- Середній ступень Низький ступень пень впливу Показники ефективності природо- впливу промисло- впливу промислових промислових охоронних заходів вих відходів відходів відходів е V-= 1,25 е V-= 1,0 е V-= 1,5 ґрунтів
На території промислової площадки хлібоза- Список літератури воду утворюються 16 видів відходів, в тому числі 1. Реймерс Н. Ф. Природопользование. Сло- ІІ класу небезпеки 3 види обсягом 0,075 т/рік і 13 варь-справочник. - М., Мысль, 1990.- 637 с. видів IV класу небезпеки обсягом1,415 т/рік. Від- 2. Лисиченко Г.В. Методологія оцінювання ходи зберігаються в підсобних приміщеннях з бе- екологічних ризиків [монографія] /Г.В. Лисиченко, тонованою підлогою, металевих ємностях з криш- Г.А. Хміль, С.В. Барабанов. – Одеса: Астропринт, кою, на відгородженій бетонованій ділянці, в стіч- 2011. – 368 с ній ямі біля побутових приміщень. Нажаль, 3. Шахраманьян, М.А. Комплексная оценка заходи, що спрямовані на запобігання забруднення риска от чрезвычайных ситуаций природного и атмосферного повітря, поверхневих і підземних техногенного характера / М.А. Шахраманьян, В.И. вод та ґрунтів відсутні. Перевищення нормативно Ларионов, Г.М. Нигметов и др. // Безопасность допустимого обсягу утворення відходів не спосте- жизнедеятельности. – 2001. – № 12. – С. 8–14 рігається. 4. Васенко А.Г. Разработка методологии Таким чином, значення показника впливу комплексной оценки состояния окружающей сре- промислових відходів хлібозаводу на стан довкіл- ды и качества жизни населения / А.Г. Васенко, ля дорівнює (EPV =33), що відповідає середньому О.В. Рыбалова, С.В. Белан // Научно - методиче- рівню небезпеки. ские и прикладные аспекты экологизации – Сим- Промислові відходи негативно впливають не ферополь: «ДИАИПИ», 2013. – С.72 – 138 тільки на навколишнє середовище, але також ма- 5. Інтегральні та комплексні оцінки стану ють дуже шкідливу дію на здоров’я людей. навколишнього природного середовища: моногра- Наприклад, залишки очищення резервуарів фія /О.Г. Васенко, О.В. Рибалова, С.Р. Артем’єв і для зберігання нафтопродуктів відносяться до ІІ др. – Х.: НУГЗУ, 2015. – 419 с класу небезпеки. Можливе забруднення ґрунту та 6. Integrated Risk Information System (IRIS) : води відпрацьованими нафтопродуктами. Забруд- [Електронний ресурс] / U. S. Environmental нення ґрунту нафтопродуктами може призвести до Protection Agency (EPA). – Режим доступу : http: глибоких незворотних змін, що приводять до змін //www.epa.gov/iris ґрунтового профілю та до втрати родючості. При 7. Киселев А.Ф. Оценка риска здоровью попаданні в водну середу порушуються процеси [Текст] / А. Ф. Киселев, К. Б. Фридман. – СПб. : газообміну та фотосинтезу, що призводить до за- Питер, 1997. – 100 с гибелі флори та фауни. Нафтопродукти також 8. Методичні рекомендації МР 2.2.12-142- уражають центральну нервову та кровотворну сис- 2007. Оцінка ризику для здоров’я населення від теми. При вдиханні пара вуглеводних можлива забруднення атмосферного повітря. Затв. Наказом головна біль, головокружіння, нудота, роздраж- МОЗ України від 13.04.07 № 184. Київ,2007. - 40 с нення верхніх дихальних шляхів 9. Рибалова О.В. Новий підхід до комплекс- Матеріали обтиральні, зіпсовані, відпрацьова- ної оцінки ризику для здоров’я населення при за- ні чи забруднені відносяться до ІІ класу небезпеки. брудненні навколишнього природного середовища Можливе забруднення ґрунту та води мінеральни- / О.В. Рибалова, С.В. Бєлан // Актуальные дости- ми маслами від матеріалів обтиральних промасле- жения европейской науки: тези між. наук.-практ. них. Токсичність обумовлюється наявністю міне- конф. (17-25.06.2014) – Болгарія, 2014– С.76–82 ральних масел. Деякі низькомолекулярні вуглево- 10. Рибалова О.В. Новий підхід до комплекс- дні мають канцерогенний характер. При вдиханні ної оцінки впливу промислового підприємства на пара вуглеводних можлива головна біль, голово- стан навколишнього природного середовища / кружіння, нудота, роздражнення верхніх дихаль- О.В. Рибалова, С.В. Бєлан // Science without borders них шляхів. -2015 : materials of the xi international scientific and Відходи IV класу небезпеки шкідливого впли- practical conference (March 30 – April 7, 2015 ву на людину не оказують. В навколишньому се- Volume 19), Biological sciences Geography and редовищі шкідливих речовин на утворюють, але geology- Sheffield Science and education ltd –2015, – можливе забруднення території підприємства. С. 69-75 Запропонована в статті методика може засто- совуватись при визначенні рівня екологічної небе- зпеки промислових підприємств.
110 The scientific heritage No 9 (9),2017 Чупринка В.И. Киевский национальный университет технологий и дизайну, профессор кафедры информационных технологий проектирования, доктор технических наук Зелинский Г.Ю. Киевский национальный университет технологий и дизайну, аспирант Чупринка Н.В. Киевский национальный университет технологий и дизайну, ассистент кафедры информационных технологий проектирования, кандидат технических наук
МЕТОД АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕШЕТЧАТЫХ СХЕМ ПЛОТНОГО СОВМЕЩЕНИЯ В ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ОБЛАСТИ ПЛОСКИХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ДВУМЯ РАЗЛИЧНЫМИ КОНФИГУРАЦИЯМИ ВНЕШНЕГО КОНТУРА
METHOD FOR AUTOMATIC DESIGN OF RATIONAL LATTICE SCHEMES DENSE COMBINED IN A RECTANGULAR REGION OF PLANE GEOMETRIC OBJECT WITH TWO DIFFERENT CONFIGURATIONS OF OUTER CONTOURS
Chuprynka V.I. Kiev National University of Technology and Design, Professor, Department of Information Design Technologies, Doctor of Technical Sciences Zelinsky G.Y. Kiev National University of Technology and Design, a graduate student Chuprynka N.V. Kiev National University of Technology and Design, Assistant, Department of Information Design Technologies, Ph.D.
АННОТАЦИЯ В работе рассматривается метод автоматического проектирования рациональных решетчатых схем плотного совмещения в прямоугольной области заданных размеров плоских геометрических объектов с двумя различными конфигурациями внешнего контура. Для этого представлена математическая поста- новка задачи, выделены ее структурные компоненты и дано их аналитическое описание. Предложен ме- тод проектирования рациональных решетчатых схем плотного совмещения. Этот метод проектирования схем плотного размещения был реализован в программный продукт для автоматического проектирования рациональных решетчатых схем плотного совмещения в прямоуголь- ной области заданных размеров плоских геометрических объектов с двумя различными конфигурациями внешнего контура. ABSTRACT In this paper the method of automatic design of rational schemes dense lattice matching in a rectangular ar- ea of specified sizes of flat geometric objects in two different configurations of outer contours. To do this, the mathematical formulation of the problem, highlighted in its structural components, and given their analytical description. The method of planning of the rational latticed schemes of dense combination offers. This method of design schemes dense placement has been implemented in software for automatic design of rational schemes dense lattice matching in a rectangular area of specified sizes of flat geometric objects in two different configurations of outer contours. Ключевые слова: укладка, годограф, плотное совмещение, функция цели, оптимизация, схема рас- кроя, решетка, программное обеспечение. Keywords: styling, hodograph, dense combination, the objective function, the optimization, cutting scheme, grille, software.
Одним из направлений повышения эффектив- больших затрат времени квалифицированного ра- ности производства является экономия материа- бочего. лов. Сегодня успешное завершение этой задачи Современное развитие компьютерной техники невозможно без автоматизации процесса раскроя. позволяет автоматизировать этот процесс. Кроме Для использования новых методов автоматизиро- того, автоматизированная подготовка информации ванного раскроя с помощью водяной струи, гибко- о раскройных схемах позволит избавиться от вли- го ножа, луча лазера и прессов - автоматов с ре- яния субъективных факторов при подготовке ин- вольверной головкой необходимы дополнитель- формации о схемах раскроя. ные сведения о геометрии плоских Математическая постановка задачи. В геометрических объектов и их местоположение на прямоугольной области заданных размеров ( Dl материале. А подготовка такой информации вруч- -длина, Sh -ширина) найти такое решетчатое ную очень рутинная работа, которая требует плотное размещения плоских геометрических объ- The scientific heritage No 9 (9),2017 111 ектов S и S площадью S и S соответственно, Эта задача может быть сформулирована также 1 2 1 2 следующим образом: где плоский геометрический объект S1 повернутый Среди множества допустимых двойных реше- і і і i на угол α (α1≤α≤α2), а S2 - на угол β ( β1≤β≤ β2 ) от- ток W =W(a 1, a 2, g ) , і=1,2..q для плоских геомет- носительно своего исходного положения, для ко- рических объектов S1 и S2 площадью и торого коэффициент плотного заполнения P этой области был бы максимальным, то есть соответственно, где плоский геометрический объ- ект S1 повернутый на угол α (α1≤α≤α2), а S2 - на k1 S1 k2 S2 P max угол β ( β1≤β≤ β2 ) относительно своего исходного , (1) положения, найти такую двойную решетку Dl *Sh * * * * W =W(a 1, a 2, g ), для которой коэффициент плот- где k1- количество размещенных плоских гео- ного заполнения P* прямоугольной области за- метрических объектов S1 в прямоугольной области , k2- количество размещенных плоских геомет- данных размеров ( Dl -длина, Sh -ширина) был бы рических объектов S2 в прямоугольной области . максимальным, то есть
* k1i S1 k2i S2 k1 S1 k2 S2 P max Pi max , (2) i1,2..r i1,2..r Dl Sh Dl *Sh
где k1і- количество плоских геометрических количество плоских геометрических объектов S2 в объектов S1 в i-й схеме плотного совмещения, k2і- i-й схеме плотного заполнения.
Рис. 1. Решетчатое плотное размещение плоских геометрических объектов S1 (α) и S2() в прямоугольной области
Математическая модель проектирования между плоскими геометрическими объектами S1 и решетчатых схем плотного размещения плос- S2. ких геометрических объектов S1 и S2 в прямо- Для формализации задачи автоматического угольной области .. Математическая модель проектирования плотного решетчатого размеще- поставленной задачи должна отражать форму ма- ния плоских геометрических объектов S1 и S2 в териала, геометрическую форму плоских геомет- области и разработки ее математической модели рических объектов S1 и S2, их систему размещения необходимо произвести декомпозицию этой зада- на плоскости, условия их взаимного не пересече- чи на структурные компоненты, а именно: ния в области и с границей области , зазор 112 The scientific heritage No 9 (9),2017 1) Аналитическое представление информации Аналитическое описание условий не пересе- о внешних контурах плоских геометрических объ- чения плоских геометрических объектов S1 и S2 ектов S1 и S2; с прямоугольной областью . Будем считать, что 2) Определение параметров, определяющих плоский геометрический объект S полностью раз- положение плоских геометрических объектов S1 и мещается в прямоугольной области Ω, если S на плоскости; 2 S S или S . Условия размеще- 3) Аналитическое описание условий взаимно- го не пересечения плоских геометрических объек- ния плоских геометрических объектов S1 и S2 в тов S1 и S2 ; области должны исключать те из их, которые 5) Аналитическое описание системы совме- выходят за пределы области . Для этого необхо- щения плоских геометрических объектов S1 и S2 в дима информация, на каком расстоянии от края области ; области может размещаться полюс (любая фик- 6) Аналитическое описание конфигурации сированная точка внутри плоского геометрическо- прямоугольной области заданных размеров; го объекта) плоского геометрического объекта, 7) Аналитическое описание условий не пере- чтобы он не выходил за пределы материала. Это сечения плоских геометрических объектов S1 и S2 с можно сделать с помощью опорных прямых[2-3]. областью ; Прямая h называется опорной прямой для 8) Аналитическое представление постоянного плоского геометрического объекта S, если она зазора между плоских геометрических объектов S1 проходит хотя бы через одну точку на его внеш- и S2 в прямоугольной области при их плотном нем контуре и весь плоский геометрического объ- размещении; ект находится по одну сторону от этой прямой 9) Определение площади плоских геометри- (рис. 2). ческих объектов S1 и S2; Свяжем с полюсом О1 плоского геометриче- 10) Математическое описание множества до- ского объекта S систему координат X1O1Y1. Прове- пустимых решений задачи; дем из полюса О1 прямую, перпендикулярную 11) Аналитическое представление функции опорной прямой h до пересечения с ней. Длина цели. этого отрезка от полюса до точки пересечения с Структурные компоненты 1-5 были детально опорной прямой будет значением опорной функ- описаны в работе [5]. Поэтому на них мы останав- ции H(φ) для угла φ, который образован перпенди- ливаться не будем. Более детально остановимся на куляром к опорной прямой с осью O1X1 (рис. 2). То структурных компонентах 6-11 задачи плотного есть, опорная функция H(φ) ставит в соответствие совмещения геометрических объектов S1 и S2 в расстояние от опорной прямой до полюса плоско- прямоугольной области . го геометрического объекта S углу φ, который об- Аналитическое описание конфигурации разует нормаль к опорной прямой с осью прямоугольной области заданных размеров. O1X1.Опорная функция H(φ) для любого плоского Выберем на плоскости прямоугольную коорди- геометрического объекта совпадает с опорной натную систему XOY. В начало координат поме- функцией для выпуклой оболочки этого плоского стим левый нижний угол прямоугольной области геометрического объекта [2]. Это свойство исполь- . Пусть она имеет длину Dl и ширину Sh. Тогда зуется при построении опорной функции. То есть опорная функция несет в себе инфор- конфигурация прямоугольной области будет мацию о том, на какой минимальном расстоянии описываться следующей системой неравенств: от границы области в направлении угла φ может 0 x Dl находиться полюс, чтобы можно было гарантиро- Ω: . (3) 0 y Sh вать ее размещения в области. The scientific heritage No 9 (9),2017 113
Рис.2. Опорная функция
Построим внутри прямоугольной области : деляются соответствующими значениями опорных прямых: ABCD прямоугольники A1B1C1D1 и
A2 B2C2 D2 , координаты вершин которых опре-
3 A (H (); H ( )); B (H (); Sh H ( )); 1 1 1 2 1 1 1 2
3 C (Dl H ( ); Sh H ( )); D (Dl H ( ); H ( )); 1 1 1 2 1 1 1 2 3 A (H (); H ( )); B (H (); Sh H ( )); 2 2 2 2 2 2 2 2
3 C (Dl H ( ); Sh H ( )); D (Dl H ( ); H ( )); 2 2 2 2 2 2 2 2
где H () ( H () ) - значение опорной k 1 2 H() Xp Dl H(0) функции для плоского геометрического объекта S1 k 3 , (4) H( ) Yp Sh H( ) (α) ( S2()) в направлении луча под углом α (β) до 2 2 горизонтальной оси координат (рис 3-4). k k В терминах опорной функции мы можем за- где ( Xp ,Yp ) - координаты полюсов плос- писать условия не пересечения плоского геомет- кого геометрического объекта S. рического объекта с прямоугольной областью . Они имеют следующий вид 114 The scientific heritage No 9 (9),2017
Рис. 3. Опорная прямая для плоского геометрического объекта S1 (α)
Если на плоскости создана двойная укладка ектов и есть условие распо- (S1 ()nm S2 ()nm), n,m 0, 1, 2, , n,m ложения их полюсов Onm в прямоугольнике состоящая из плоских геометрических объектов O1B1C1D1 и Onm в прямоугольнике O2B2C2D2 S () и S () с полюсами соответственно 1 nm 2 nm . То есть координаты полюсов и в точках O (x , y ) и O (x , y ) , то nm nm nm nm nm nm должны удовлетворять следую- условием не пересечения размещенных в прямо- щим системам неравенств: угольной области плоских геометрических объ-
H ( ) x Dl H () 1 nm 1 S1 : 3 (5) H ( ) y Sh H ( ) 1 2 nm 1 2 H ( ) x Dl H () 2 nm 2 S2 : 3 (6) H ( ) y Sh H ( ) 2 2 nm 2 2
The scientific heritage No 9 (9),2017 115
Рис. 4. Опорная прямая для плоского геометрического объекта S2 (α)
Плоские геометрические объекты S1 и S2 бу- нутой относительно основной на вектор g). Тогда дут размещаться в узлах двойной решетки W: условия не пересечения плоскими геометрически- na1+ma2+kg. Пусть плоские геометрические объек- ми объектами S1 и S2 границы прямоугольной об- ты S1(S2) повернуты на угол α() относительно ласти (5-6) можно представить следующим обра- своего базового положения и их полюса находится зом: в узлах основной решетки (в узлах решетки, сдви-
H ( ) na ma Dl H () 1 1x 2x 1 S1 : 3 (7) H ( ) na ma Sh H ( ) 1 2 1y 2 y 1 2 H ( ) na ma g Dl H () 2 1x 2x x 2 S2: 3 , ( 8) H ( ) na ma g Sh H ( ) 2 2 1y 2 y y 2 2 где a1(a1x, a1y) , a2(a2x, a2y) и g(gx, gy). В случаи, когда плоские геометрические объ- условия не пересечения плоскими геометрически- екты S2(S1) повернуты на угол (α) относительно ми объектами S1 и S2 границы прямоугольной об- своего базового положения и их полюса находится ласти (5-6) можно представить следующим об- в узлах основной решетки (в узлах решетки, сдви- разом: нутой относительно основной на вектор g), то S2 : H ( ) na ma Dl H () 2 1x 2x 2 3 ( 9) H ( ) na ma Sh H ( ) 2 2 1y 2 y 2 2 H ( ) na ma g Dl H () 1 1x 2x x 1 S1 : 3 , (10) H ( ) na ma g Sh H ( ) 1 2 1y 2 y y 1 2 где a1(a1x, a1y) , a2(a2x, a2y) и g(gx, gy). 116 The scientific heritage No 9 (9),2017 Аналитическое представление постоянного системы координат. Тогда внешний контур этого зазора (технологический зазор) между плоских объекта может быть представлен координатами геометрических объектов S1 и S2 при их плотном вершин аппроксимирующего многоугольника S{ размещении в прямоугольной области . При рас- X ,Y }, i=1..n.. Будем считать, что обход кон- крое многих материалов в местах стыков плоских i i геометрических объектов необходимо оставлять тура аппроксимирующего многоугольника выпол- небольшие расстояния величиной 2Δ, которые няется против часовой стрелки. Если обход конту- назовем технологическим зазором. Ширина техно- ра аппроксимирующего многоугольника выполня- логического зазора зависит от способа раскроя и ется по часовой стрелке, то необходимо толщины материала, а при многослойном раскрое преобразовать информацию таким образом, чтобы материала - от числа слоев. Эти факторы необхо- обход его контура был против часовой стрелки. димо учитывать при построении раскройных схем. Для определения направления обхода контура Чтобы обеспечить постоянство технологического аппроксимирующего многоугольника воспользу- зазора между плоскими геометрическими объек- емся следующим алгоритмом: тами при проектировании раскройных схем, пред- - циклически переставим вершины аппрокси- лагается в модели задачи заменить детали их обра- мирующего многоугольника таким образом, чтобы зами. Внешний контур образа детали есть эквиди- вершина NminX с минимальным значением коор- станта, построенная снаружи контура детали на динаты Х была начальной, то есть NminX = 1; расстоянии Δ. - определим порядковые номера вершин ап- Для корректного построения эквидистанты проксимирующего многоугольника в которых ко- необходимо решить следующие задачи: ордината X принимает максимальное значение, - выбор представления информации о внеш- координата Y принимает минимальное и макси- них контурах плоских геометрических объектов мальное значение. Пусть это соответственно будут произвольной формы; вершины NmaxX, NminY, NmaxY; - построение эквидистанта для внешнего кон- - если выполняется условие NminX ≤NminY тура плоского геометрического объекта. ≤NmaxX ≤NmaxY, то обход контура будет против Рассмотрим отдельно решение каждой из этих часовой стрелки, иначе - по часовой стрелке. задач. Плоские геометрические объекты могут Для построения эквидистанта к внешнему иметь сложную конфигурацию внешних контуров, контуру плоского геометрического объекта, то которые в большинстве случаев невозможно опи- есть для ломаной линии А1А2 ... Аq с координатами сать аналитически. Поэтому для их представления вершин Аk (Xаk, Yаk), k = 1,2..n необходимо выпол- применим кусочно-линейную аппроксимацию. нить следующие действия: Тогда плоские геометрические объекты мы с за- - построить векторы bi={bi_x, bi_y} длиной Δ данной точностью аппроксимации ε будем пред- (расстояние, на котором от выделенного участка ставлять многоугольниками. Выберем внутри внешнего контура плоского геометрического объ- плоского геометрического объекта S точку О (по- екта строится эквидистанта), которые есть перпен- люс), в которую поместим начало прямоугольной дикулярными векторам ai, i=1,2..n.(рис. 5).
Рис. 5. Построение векторов bi для внешнего плоского геометрического объекта
The scientific heritage No 9 (9),2017 117 Тогда очевидно, что координаты вектора bi a _ x b _ x a _ x b _ y 0 должны удовлетворять следующей системе урав- i i i i . 2 2 2 нений [1]: bi _ x bi _ y Решив эту систему уравнений, получим сле- дующие выражения для bi_y и bi_x:
ai _ x ai _ y bi _ y bi _ y ; bi _ x . 2 2 a _ x ai _ x ai _ y i
Направление вектора bi определяем таким об- разом, чтобы bi _ x bi _ y bi ai bi _ x ai _ y bi _ y ai _ x 0, i 1,2...n 1; ai _ x ai _ y
- определяем координаты точек Ві (Xbi, Ybi) и Сі(Xci, Yci):
Xbi Xai bi _ x, Ybi Yai bi _ y , i 1,2..n 1 Xci Xai1 bi _ x, Yci Yai1 bi _ y
-определяем углы і между векторами ci=-ai=-{Xai+1-Xai, Yai+1-Yai}= ={-ai_x, -ai_y} и ai+1={Xai+2- Xai+1, Yai+2-Yai+1}={ai+1_x, ai+1_y}, где i=1,2…n-2 [1]: (ci ai1 ) (ai _ x ai1 _ x ai _ y ai1 _ y) cos i c a 2 2 2 2 , i i1 ai _ x ai _ y ai1 _ x ai1 _ y ci ai1 ai _ y ai1 _ x ai _ x ai1 _ y sin i c a 2 2 2 2 ; i i1 ai _ x ai _ y ai1 _ x ai1 _ y
- в зависимости от значения величины угла і Ветвь_1 – 0<і<π. Между точками Сі-1 та Ві алгоритм построения эквидистанты пойдет по од- добавляем дугу круга с центром в точке Аі (Хаі, ной из двух ветвей (рис. 6): Yаі) радиуса Δ. Угол Сі-1 Аі Ві определяем из сле- дующих условий[1]: (b b ) (b _ x b _ x b _ y b _ y) cosC A B cos cos i1 i i1 i i1 i i1 i i i 2 bi1 bi , bi1 bi (b _ x b _ y b _ y b _ x) sin C A B sin i1 i i1 i i1 i i i 2 . bi1 bi
Так как дугу окружности Сі-1Ві (рис. 6.а) бу- наты ее вершин Fj (Xfj, Yfj), j = 0,1 , 2..q. Координа- дем аппроксимировать с заданной точностью ты вершин Fi (Xfi, Yfi) определим следующим обра- ломаной линией F1F2 ... Fn, то для однозначного зом [1]: определения этой линии достаточно знать коорди- Xf Xa b _ xcos b _ y sin j i i1 j i1 j i j , где j , j 0,1...q. Yf j Yai bi1 _ xsin j bi1 _ y cos j n 118 The scientific heritage No 9 (9),2017
a) б) Рис. 6. Построение участка эквидистанты для угла і : а) 0<і<π; б) π<і<2π.
Количество точок апроксимації q для дуги Ветвь_2 – π<і<2π. Заменяем на участке эк- окружности Сі-1Ві должно удовлетворять следую- видистанты точки Сі-1 и Ві точкой Di (рис. 6.б). щему неравенству [4]: Рассмотрим алгоритм нахождения координат точ- ки Di (рис.7). i q 1 . arccos(1 / )
Рис. 7. Определение координат точки Di
Δ/cos =׀fi ׀ :Для определения координат точки Di(Xdi,Ydi) - определение длины вектора fi необходимо выполнить следующие этапы: ψi, де ψi=i/2; - определение координат вектора - определение координат вектора fi =AiDi={ ei=AiЕi={ei_x, ei_y} и его длину Dei: fi_x, fi_y}[1]: ei_x=bi-1_x+ bi_x, ei_y=bi-1_y+ bi_y, Dei= 2 2 ei _ x ei _ y ; ei _ x fi ei _ y fi fi _ x , fi _ y ; 2 2 2 2 ei _ x ei _ y ei _ x ei _ y
- определение координат точки Di[1]: станту к внешнему контуру этого объекта будем Xdi=Xai+fi_x, Ydi=Yai+fi_y. представлять в виде многоугольника. С алгоритма Так как плоский геометрический объект про- очевидно, что эквидистанта для плоского геомет- извольной формы мы аппроксимируем много- рического объекта произвольной формы состоит угольником с заданной точностью, то и эквиди- из дуг окружностей между точками Сі-1 и Ві с цен- The scientific heritage No 9 (9),2017 119
тром в точке Аі (Хаі, Yаі) радиуса Δ (Ветвь_1) и с вершинами Ai(Xi,Yi), i=1,2..n, где X1= вершин Di, которые являются точками пересече- Xn,Y1=Yn (рис.8). Тогда площадь S многоугольника ния прямых Ві-1Сі-1 и ВіСі, алгоритмы нахождения A1A2…Ai…An можно представить в виде алгебраи- которых мы рассмотрели. ческой суммы площадей Si треугольников Определение площади плоских геометри- ΔAiCAi+1, где i=1,2..n-1, де С(Xc,Yc) – точка, кото- ческих объектов S1 и S2 Так как при аппроксима- рая находится в средине аппроксимирующего ции внешнего контура плоских геометрических многоугольника. Площадь ΔAiCAi+1 равна поло- объектов мы применяем кусочно-линейную ап- вине модуля векторного произведения векторов проксимацию, то внешний контур плоского гео- CAi и CAi+1 [1], т.е. S =(|[CAi x CAi+1]|/2. метрического объекта будет представлять много- угольник
Отсюда имеем: n1 n1 1 X i1 X c Yi1 Yc 1 S (X i1 X c )(Yi Yc ) (X i X c )(Yi1 Yc ) 2 i1 X i X c Yi Yc 2 i1 1 n1 n1 (X i1Yi1 X iYi1 ) (X i1Yc Yi X c X iYc Yi1 X c ) . 2 i1 i1 Рассмотрим n1 n1 n1 (X i1Yc Yi X c X iYc Yi1 X c ) (X i1Yc Yi1 X c ) (X iYc Yi X c ) i1 i1 i1 n n1 n1 n1 (X iYc Yi X c ) (X iYc Yi X c ) (X iYc Yi X c ) (X iYc Yi X c ) (X nYc Yn X c ) i2 i1 i2 i2
(X1Yc Y1 X c ) (X nYc Yn X c ) (X1Yc Y1 X c )
Рис. 8. Определение площади многоугольника как алгебраической суммы треугольников, образованных соединением фиксированной точки внутри многоугольника с его вершинами
120 The scientific heritage No 9 (9),2017
Так как X1= Xn,Y1=Yn, то имеем (X nYc Yn X c ) (X1Yc Y1 X c ) 0 .
Отсюда очевидно, что площадь многоугольника A1A2…Ai…An с вершинами Ai(Xi,Yi), i=1,2..n, где X1= 1 n1 Xn, Y1=Yn можно определить следующим образом: S (X i1Yi1 X iYi1 ) , 2 i1
Математическое описание множества допу- Ѕ2 | есть величины постоянные, то можно сказать, стимых решений задачи плотного решетчатого что функция цели Pi есть функция от количества размещения плоских геометрических объектов S1 и плоских геометрических объектов k1i первого и S2 в прямоугольной области . Очевидно, что второго вида k2i в раскройной схеме, то есть Рi = f множеством допустимых решений этой задачи (k1i, k2i). В функции цели знаменатель является будет множество допустимых двойных решеток постоянной величиной. Тогда за функцию цели і і і i W =W(a 1, a 2, g ), где і=1,2..q. Определив область можно взять числитель |ЅΣі|=Ψ(k1i ,k2i)= і і i изменения параметров a 1, a 2, g двойных решеток k S k S , который является суммарной Wі, мы однозначно определим множество допу- 1i 1 2i 2 стимых решений. Это множество допустимых площадью плоских геометрических объектов S1 и двойных решеток совпадает с множеством допу- S2, плотно размещенных в прямоугольной области стимых решеток задачи построения укладок для . плоских геометрических объектов S1 и S2. Мы не Пусть на плоскости с помощью двойной ре- будем останавливаться на этом вопросе. Он де- шетки созданы укладки фигур Ѕ1(α) и Ѕ2(β). Сум- тально рассмотрен в работе [5]. марная площадь |ЅΣі| плоских геометрических объ- Аналитическое представление функции ектов S1 и S2 плотно размещенных в прямоуголь- цели. Функцией цели задачи является коэффици- ной области , характеризует качество схемы: чем ент плотного заполнения Pi прямоугольной обла- больше суммарная площадь их, тем больше плот- сти , который определяется как отношение сум- ность размещения. марной площади размещенных плоских геометри- Суммарная площадь деталей |ЅΣі|, что полно- ческих объектов S1 и S2 на материале до площади стью разместились в области , является функци- прямоугольной области : оналом, зависит от параметров решетки W, по ко- k S k S торой выполнена укладка и углов поворота α и β 1i 1 2i 2 деталей Ѕ1(α) и Ѕ2 (β) относительно исходного по- P . i Dl Sh ложения, если считать размеры области постоян- ными . Тогда Так как длина Dl, ширина материала Sh и площади плоских геометрических объектов | Ѕ1 | и | (1) (2) ЅΣ max(N (a1,a2 , g,) S1 N (a1,a2 , g, ) S2 ) , (11)
(1) (2) где N (a ,a , g,), N (a ,a , g,)) - Для любой решетки W=W(a1, a2, g) значение 1 2 1 2 функционалов равны количеству пар целых чисел функционалы, значения которых равны соответ- из совокупности , удовлетворяю- ственно количеству плоских геометрических объ- 0, 1, 2, ектов Ѕ1(α) и Ѕ2(β), расположенных в прямоуголь- щих неравенствам (7-8(9-10)). Используем функ- ной области .. цию sign (x) По определению N (1) (a ,a , g,) и 1, якщо x 0 1 2 sign(x) , (2) N (a1,a2 , g,) являются целочисленными 1, якщо x 0 кусочно-постоянными функциями. Рассмотрим переменные компоненты функции цели мож- процедуру подсчета значений |ЅΣі|, а также запи- но записать в таком виде: шем в аналитическом виде функцию цели.
(1) 1 N (a , a , g,) 1 sign(x H ( ))1 sign(Dl H () x ) 1 2 16 nm 1 1 nm n, m (12) 3 1 sign(ynm H1 ( ))1 sign(Sh H1 ( ) ynm ) 2 2
(2) 1 N (a , a , g, ) 1 sign(x H ( )) 1 sign(Dl H () x ) 1 2 16 nm 2 2 nm n, m (13) 3 1 sign(ynm H 2 ( )) 1 sign(Sh H 2 ( ) ynm ) 2 2
The scientific heritage No 9 (9),2017 121 Подставив выражения (12) и (13) в (11) полу- na1+ma2+kg. В случае, когда плоский геометриче- чим аналитическое выражение для функции цели ский объект S1(α) находится в узлах основной ре- оптимизационной задачи плотного заполнения шетки, а плоский геометрический объект S2(β) прямоугольной области плоскими геометриче- находится в узлах сдвинутой решетки относитель- скими объектами S1(α) и S2(β). но основной на вектор g, значение функционалов Плоские геометрические объекты S1(α) и S2(β) можно представить следующим образом: будут размещаться в узлах двойной решетки W:
(1) 1 N (a1 , a2 , g,) 1 sign(na1x ma2x H1 ( )) 16 n, m
1 sign(Dl H1 () na1x ma2x ) 3 ( 14) 1 sign(na1y ma2 y H1 ( )) 2 1 sign(Sh H1 ( ) na1y ma2 y ) 2
(2) 1 N (a1, a2 , g, ) 1 sign(na1x ma2x g x H 2 ( )) 16 n, m
1 sign(Dl H 2 () na1x ma2x g x ) 3 ( 15) 1 sign(na1y ma2 y g y H 2 ( )) 2 1 sign(Sh H 2 ( ) na1y ma2 y g y ) 2 В случае, когда плоский геометрический объ- ект S1 повернутый на угол α и находится в узлах ект S2 повернутый на угол β и находится в узлах сдвинутой решетки относительно основной на основной решетки, а плоский геометрический объ- вектор g, имеем:
(1) 1 N (a1 , a2 , g,) 1 sign(na1x ma2x g x H1 ( )) 16 n, m
1 sign(Dl H1 () na1x ma2x g x ) 3 ( 16) 1 sign(na1y ma2 y g y H1 ( )) 2 1 sign(Sh H1 ( ) na1y ma2 y g y ) 2
(2) 1 N (a1 , a2 , g, ) 1 sign(na1x ma2x H 2 ( )) 16 n, m
1 sign(Dl H 2 () na1x ma2x ) 3 (17) 1 sign(na1y ma2 y H 2 ( )) 2 1 sign(Sh H 2 ( ) na1y ma2 y ) 2 Подставив выражения (14) и (15) в (11) полу- Подставив выражения (16) и (17) в (11) полу- чим аналитическое выражение для функции цели чим аналитическое выражение для функции цели оптимизационной задачи плотного заполнения оптимизационной задачи плотного заполнения прямоугольной области плоскими геометриче- прямоугольной области плоскими геометриче- скими объектами S1(α) и S2(β). В этом случае плос- скими объектами S1(α) и S2(β). В этом случае плос- кий геометрический объект S1(α) находится в уз- кий геометрический объект S2(β находится в узлах лах основной решетки, а плоский геометрический основной решетки, а плоский геометрический объ- объект S2(β) находится в узлах сдвинутой решетки ект S1(α) находится в узлах сдвинутой решетки относительно основной на вектор g. относительно основной на вектор g. 122 The scientific heritage No 9 (9),2017 Предложенный метод расчета параметров позволяет рассчитать параметры схемы совмеще- схем плотных совмещений плоских геометриче- ния с наиболее эффективным заполнением прямо- ских объектов был реализован в программный угольной области для заданных размеров этой продукт для автоматического поиска плотных области и технологических зазоров между объек- совмещений плоских геометрических объектов тами. А так же он обеспечивает визуализацию вы- S1(α) и S2(β) из самым плотным заполнением пря- бранной схемы и сохранение ее параметров у фай- моугольной области . Программный продукт ле. Структурная схема его представлена на рис. 9.
Рис. 9. Структурная схема программного продукту для расчета параметров схемы совмещения с наибольшей плотностью заполнения прямоугольной области для плоских геометрических объектов S1 и S2
Программный продукт, реализованный в сре- объектов S1 и S2 в прямоугольной области пред- де программирования Delphi для операционной ставлены на рис. 10-12. системы Windows. Примеры рассчитанных схем плотного совмещения плоских геометрических
The scientific heritage No 9 (9),2017 123
Рис. 10. Схемы плотного совмещения для различных величин технологического мостика
124 The scientific heritage No 9 (9),2017
Рис. 11. Схемы плотного совмещения в прямоугольной области для плоских геометрических объектов S1 и S2 различной конфигурации внешнего контура
The scientific heritage No 9 (9),2017 125
Рис. 12. Схемы плотного совмещения в прямоугольной области для плоских геометрических объектов S1 повернутых на углы α и относительно их исходного положения
Анализ полученных результатов расчетов па- 3. Стоян Ю.Г. Методы и алгоритмы разме- раметров плотных совмещений в прямоугольной щения плоских геометрических объектов/ Ю.Г. области для плоских геометрических объектов Стоян, Н.И. Гиль.– Киев: Наукова думка, –1976,– S1 и S2 показал, что в большинстве случаев наибо- 242 c. лее эффективные плотные совмещения получают- 4. Утина Л.С. Построение годографа функ- ся, когда плоский геометрический объект S1 по- ции плотного размещения двух выпукло- вернутый на угол α, а S2 есть плоским геометриче- ввогнутых многоугольников / Л.С. Утина. // Изве- ским объектом S1, повернутым на угол стия высших учебных заведений. Технолог. легкой относительно своего исходного положения. промышленности. – 1979. – №1. – С. 51-55. – №3. – С. 62-66 Список литературы 5. Чупринка В.І. Побудова еквідистанти для 1. Ильин В.А. Аналитическая геометрия / плоского геометричного об’єкта / В.І. Чупринка, В.А. Ильин, Э.Г. Позняк. – М.: Издательство К.А. Шлімович // Вісник ДАЛПУ. – 2000. – №1. – “Наука”, Главная редакция физико- С. 83-85. математической литературы., 1975, – 243 с. 6. Chuprynka V.I. Metod of construction of lat- 2. Стоян Ю.Г. Размещение геометрических tice pilings of two plane geometric object with differ- объектов. / Ю.Г. Стоян – Киев: Наукова думка, – ent configurations of outer contours/ V.I. Chuprynka, 1975, – 175 с. G.Y. Zelinsky, N.V. Chuprynka // The scientific herit- age – 2017, – №8, Vol. 1, P. 100-109
No 9 (9) (2017)
Р.1 The scientific heritage
(Budapest, Hungary)
The journal is registered and published in Hungary. The journal publishes scientific studies, reports and reports about achievements in different scientific fields. Journal is published in English, Hungarian, Polish, Russian, Ukrainian, German and French. Articles are accepted each month. Frequency: 12 issues per year. Format - A4 ISSN 9215 — 0365
All articles are reviewed Free access to the electronic version of journal
Edition of journal does not carry responsibility for the materials published in a journal. Sending the article to the editorial the author confirms it’s uniqueness and takes full responsibility for possible consequences for breaking copyright laws
Chief editor: Biro Krisztian Managing editor: Khavash Bernat
Gridchina Olga - Ph.D., Head of the Department of Industrial Management and Logistics (Moscow, Russian Federation) Singula Aleksandra - Professor, Department of Organization and Management at the University of Zagreb (Zagreb, Croatia) Bogdanov Dmitrij - Ph.D., candidate of pedagogical sciences, managing the laboratory (Kiev, Ukraine) Chukurov Valeriy - Doctor of Biological Sciences, Head of the Department of Biochemistry of the Faculty of Physics, Mathematics and Natural Sciences (Minsk, Republic of Belarus) Torok Dezso - Doctor of Chemistry, professor, Head of the Department of Organic Chemistry (Budapest, Hungary) Filipiak Pawel - doctor of political sciences, pro-rector on a management by a property complex and to the public relations (Gdansk, Poland) Flater Karl - Doctor of legal sciences, managing the department of theory and history of the state and legal (Koln, Germany) Yakushev Vasiliy - Candidate of engineering sciences, associate professor of department of high- er mathematics (Moscow, Russian Federation) Bence Orban - Doctor of sociological sciences, professor of department of philosophy of religion and religious studies (Miskolc, Hungary) Feld Ella - Doctor of historical sciences, managing the department of historical informatics, scientific leader of Center of economic history historical faculty (Dresden, Germany) Owczarek Zbigniew - Doctor of philological sciences (Warsaw, Poland) Shashkov Oleg - Сandidate of economic sciences, associate professor of department (St. Peters- burg, Russian Federation)
«The scientific heritage» Editorial board address: Budapest, Kossuth Lajos utca 84,1204 E-mail: [email protected] Web: www.tsh-journal.com