Кафедра процесів і апаратів
харчових виробництв

Наукова школа В.М. Стабнікова

Сторінка про Стабнікова В.М. та його наукову школу

Кафедра процесів і апаратів харчових виробництв створена в Київському технологічному інституті харчової промисловості у вересні  1951 р. З часу створення і до 1988 р. кафедрою завідував Всеволод Миколайович Стабніков. З 1988 р. кафедру очолює учень В.М. Стабнікова Іван Федорович Малежик, з 2008 р. по 2015 рік – Олександр Юхимович Шевченко, а з 2015 р. — Володимир Леонідович Зав’ялов. Усі завідувачі кафедри – доктори технічних наук, професори, лауреати Державних  премій України, внесли значний вклад у розвиток і впровадження досягнень науки « Процеси і апарати харчових виробництв».

Для створення і становлення кафедри багато корисного зробив заступник директора інституту з навчальної і наукової роботи, завідувач кафедри спеціального обладнання харчових підприємств доктор технічних наук, професор  Гліб Михайлович Знаменський.

Першими викладачами кафедри були: кандидат технічних наук, доцент В.Д. Попов, старший викладач М.Г. Бойченко, асистент Ф.А. Редько. Згодом доцент В.Д. Попов захистив докторську дисертацію (в 1953 р.) і став професором кафедри, а потім перейшов завідувачем на іншу кафедру. М.Г. Бойченко захистив кандидатську дисертацію і став доцентом кафедри, а Ф.А. Редько перейшов на роботу  в інший навчальний заклад.

З самого початку свого існування кафедрою під керівництвом професора В.М. Стабнікова була розпочата підготовка наукових і викладацьких кадрів через аспірантуру не тільки для своїх потреб, а й для інших кафедр інституту. Аспірантуру при кафедрі процесів і апаратів закінчили М.О. Буренков, П.С. Циганков, О.П. Ніколаєв, І.Ф. Малежик, В.М. Таран, які через деякий час стали докторами наук, професорами кафедри процесів і апаратів: В.О Аністратенко – завідувач кафедри машин і апаратів, доктор технічних наук, професор; В.А Домарецький – завідувач кафедри біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв, доктор технічних наук, професор; А.П. Верхола – завідувач кафедри інженерної графіки, доктор педагогічних наук, професор; М.С Карпович – доктор технічних наук, професор, який згодом був проректором з наукової роботи УДУХТ; М.П. Гандзюк – доктор технічних наук, професор кафедри охорони праці; В.О. Маринченко – доктор технічних наук, професор кафедри продуктів бродіння, екстрактів і напоїв; П. Л. Шиян – доктор технічних наук, завідувач кафедри продуктів бродіння, екстрактів і напоїв, декан факультету технології бродильних і хлібопекарських виробництв.

На кафедрі процесів і апаратів у різні часи працювали доктор технічних наук, професор В.М. Лисянський, кандидати технічних наук, доценти О.Г. Муравська, М.І. Штромило, В.А. Задніпряний, Н.В. Погорєлова, Ю.В. Карлаш, О.В. Стратієнко, І.Г. Зеленюк, А.Д. Сергєєв, кандидат технічних наук, професор П.П. Лобода, професор П.М. Немирович, доц. М.М. Жеплінська, Г.М. Бандуренко та інші. Кафедра має навчальну та науково-дослідну лабораторії з процесів і апаратів харчових виробництв, лабораторію гідравліки, комп`ютерний клас.

У 1993р. навчальній лабораторії з процесів і апаратів присвоєно ім`я професора В.М. Стабнікова та визнано наукову школу професора В.М. Стабнікова «Теорія і практика процесів масообміну в харчових виробництвах».

У 1998 р. на кафедрі введено нову для університету спеціальність “Технологія зберігання, консервування та переробки плодів і овочів“, кафедра стала випусковою і з 2000 року по 2011 рік мала назву “Процеси і апарати харчових виробництв та технологія консервування“. У зв`язку з цим на кафедрі читалось 27 дисциплін. У 2011 р. кафедра технології консервування була виділена в окремий підрозділ.

Нині на кафедрі працюють викладачі: професори, доктори технічних наук: І.Ф. Малежик, В.Р. Кулінченко, О.С. Марценюк, Л.М. Мельник, професори, кандидати технічних наук, В.Л. Зав`ялов, В.С. Бодров, кандидати технічних наук, доценти Л.В. Зоткіна, А.В. Копиленко, І.В. Дубковецький, Ю.В. Запорожець, Т.Г. Мисюра, Н.А. Ткачук, М.М. Масліков.

За роки існування кафедрою підготовлено 18 докторів і більше 100 кандидатів технічних наук. Головним напрямом навчальної роботи кафедри є підготовка фахівців з високим професійним рівнем, виховання та закріплення у них активної життєвоі позиції.

Усі види занять із студентами стаціонарної та заочної форм навчання проводяться на рівні сучасних вимог з використанням ТЗН, застосуванням ЕОМ з пакетами прикладних програм та алгоритмів, демонстрацією навчальних фільмів. Усі студенти мають змогу брати участь у студентських наукових гуртах.

Перший у світовій практиці підручник «Процесссы и аппараты пищевых производств», який ознаменував створення нової однойменної науки, був написаний у 1959 р. колективом авторів кафедри процесів і апаратів КТІХП у складі професорів В.М. Стабнікова, В.Д. Попова, асистента Ф.А. Редько. Він перевидавався чотири рази. При цьому колектив авторів поповнився професором В.М. Лисянським. Третє видання підручника відмічено Державною премією України. Підручник перекладено і видано польською (двічі), німецькою і китайською мовами. Крім цього підручника, колективом кафедри за редакцією В.М. Стабнікова видано підручник українською мовою «Процеси і апарати харчових виробництв» (у 1975 р.), авторами якого стали доценти І.Ф. Малежик, М.Г. Бойченко, професор О.П. Ніколаєв, доценти О.Г. Муравська, П.П. Лобода, В.А Задніпряний, професор В.М. Лисянський, доцент О.М. Костенюк.

Для технікумів харчової промисловості підготовлено і видано підручник « Процесссы и аппараты пищевых производств», автори професор В.М. Стабніков і доцент В.І. Баранцев), який перевидавався тричі (третє видання -1983р.).

У 2003 р. колективом авторів НУХТ видано новий підручник «Процеси і апарати харчових виробництв» за редакцією професора І.Ф Малежика; у 2011р. – підручник для вузів першого-другого рівнів акредитації (автори О.С. Марценюк, Л.М. Мельник).

Із навчальних посібників, підготовлених колективом кафедри за редакцією В.М. Стабнікова, слід назвати лабораторний практикум «Процесссы и аппараты пищевых производств», збірник задач «Процеси і апарати харчових виробництв», посібник з проектування. Крім того, видані «Общая технология пищевых продуктов» (професори В.М. Стабніков, Н.В. Остапчук), «Процесссы и аппараты пищевых производств. Примеры и задачи» (за редакцією професора О.П. Ніколаєва), лабораторний практикум «Процеси і апарати харчових виробництв» (за редакцією професора І.Ф. Малежика).

З курсу гідравліки також є достатня кількість навчальних посібників. Так, професор В.Р. Кулінченко видав «Справочник по тепловым расчетам», навчальні посібники «Гідродинаміка», «Гідравліка та гідравлічні машини», підручник «Гідравліка, гідравлічні машини та гідропривід». Видані також навчальні посібники «Основи наукових досліджень з гідравліки та гідравлічних машин» (професор В.Р. Кулінченко, доцент І.Г. Зеленюк, інженер І.К. Мотуз) «Гідравліка та гідравлічні системи в розрахунках і конструюванні» (професор В.Р. Кулінченко, інженер І.К. Мотуз).

Отже, викладання всіх дисциплін за напрямом «Процеси і апарати харчових виробництв» повністю забезпечене навчальною та науково-методичною літературою, створеною викладачами кафедри. Підручниками і навчальними посібниками, підготовленими кафедрою, користуються студенти НУХТ та інших навчальних закладів України, Росії, Молдови і Білорусії.

Основними напрямами наукових розробок кафедри з перших років її створення стали дослідження масотеплообміну при ректифікації, абсорбції, кристалізації і сушінні, застосування вібрації і перемішування для інтенсифікації цих процесів, моделювання та оптимізація процесів з метою створення високоефективного обладнання для різних галузей харчових виробництв, які згодом переросли у всесвітньо відому наукову школу «Теорія та практика процесів масообміну в харчових виробництвах».

Дослідження в галузі ректифікації спирту проводились під керівництвом В.М. Стабнікова за активної участі професорів П.С. Циганкова, О.П. Ніколаєва, В.О. Аністратенка, І.Ф. Малежика, доцентів О.Г. Муравської, М.І. Штромило, В.А. Задніпряного, В.М. Тарана, П.М. Немировича, А.Д. Сергєєва, О.С. Марценюка, Л.М. Мельник та інших. Теоретичною базою досліджень у галузі ректифікації була запропонована М.В. Стабніковим у 1937 р. теорія оновлення поверхні контакту фаз, яка стала значним кроком уперед порівняно із загальноприйнятою на той час у світовій практиці масообміну плівковою теорією Льюіса та Уітмана.

В.М. Стабніков вважав, що подібні умови контакту у міжтарілковій зоні ректифікаційних колон досягаються лише тоді, коли створені умови подібності для оновлення поверхні міжфазного контакту. Він писав «Саме ця, заново утворювана поверхня має вирішальну роль у процесі дифузії, а не загальна поверхня контакту між фазами, як це вважається звичайно.Це стане зрозумілим, якщо ми врахуємо, що при оголенні нових шарів рідини приводимо в контакт свіжі, які ще не приймали участі в дифузії, елементи». Ця нова поверхня у запропонованому критеріальному рівнянні була виражена в м2/(с·кг), тобто кількістю нової поверхні, яка утворюється за секунду на кожний кілограм взаємодіючої парової фази і враховувала часову характеристику процесу.

У той час у світовій науці відбувався перехід від статики де вивчення кінетики процесів. Введення часової характеристики оновлення поверхні стосувалось уже подальших ідей розвитку технологічної науки від кінетики до динаміки, випереджаючи на півстоліття перехід до активного вивчення динаміки процесів у 1970-1980р.р.

Новий часовий параметр «оновлення »  в сучасних поняттях динаміки процесів, це обернений час релаксації процесів, або, іншими словами, питома швидкість поверхні – часова характеристика, яка широко використовується в хімічній кінетиці (об’ємний коефіцієнт масопередачі ), хімії (швидкість реакції першого порядку), біохімії (питома швидкість росту мікроорганізмів), механіці (кутова швидкість) та в інших галузях науки.

Перехід вивчення процесів від кінетики до динаміки у хімічній і харчовій технологіях відбувається через осмислення часових характеристик процесу, макро- і мікрорівнів перемішування, амплітудно-частотних характеристик коливань, часово-просторової ієрархії окремих стадій процесу тощо. Розуміючи, що просторово–часові співвідношення можуть стати основою об’єднання і узагальнення досягнень різних наук, В.М. Стабніков всіляко підтримував роботи у цьому напрямі, прогнозував і спрямовував їх виконання з залученням фахівців різних спеціальностей.

Важливим науковим аспектом теорії «оновлення» було введення в характеристику процесу масообміну коефіцієнта поверхневого натягу на границі між рідкою і газовою фазами, а також фактора «стійкості піни». На статику процесів ці величини не впливали і тому раніше не враховувались. При вивченні кінетики на поверхневий натяг зверталося мало уваги, оскільки більшість науковців досліджували свою конкретну систему у межах мало відчутної зміни величини коефіцієнта поверхневого натягу.

Лише в 1960-1970 р.р. при узагальненні значень кінетичних коефіцієнтів масопередачі в системах з різним поверхневим натягом зіткнулись з необхідністю врахувати цю величину. Площа поверхні контакту фаз під час барботажу безпосередньо залежить від величини поверхневого натягу: при постійній витраті газової фази чим менша величина поверхневого натягу, тим менше енергії витрачається на створення одиниці поверхні, тим більша площа поверхні контакту і тим більша частина цієї поверхні оновлюється в одиницю часу. У разі ректифікації системи етанол-вода поверхневий натяг на верхніх тарілках зменшується, внаслідок чого площа поверхні контакту фаз і ефективність роботи верхніх тарілок зростає.

Виявилось, що на роботу ректифікаційних колон впливає не тільки значення коефіцієнтів поверхневого натягу σ, але й напрямок зміни цього коефіцієнта при зміні концентрації, тобто graddσ/dc. Вплив напрямку зміни і інтенсивності зміни поверхневого натягу в процесах масообміну (ефект Марангоні) приводить до збільшення ефективності масообміну в позитивних системах (graddσ/dc<0) та зменшення її в негативних системах (graddσ/dc>0) порівняно з нейтральними. Система етанол-вода є типовою позитивною сумішшю і напрямок зміни  dσ/dc сприяє підвищенню ефективності масообміну в ній у два рази, порівняно з нейтральними системами.

З питаннями оновлення поверхні контакту та впливу на оновлення величини поверхневого натягу в газорідинних системах тісно зв`язана теорія міжфазної турбулентності, яка розвивається у випадку взаємодії рухомих фаз без фіксованої поверхні контактування.

Інтенсифікація процесу в масообмінних колонах вимагала підвищення у кілька разів навантажень щодо рідини і газу, для чого були потрібні контактні пристрої нового типу з інтенсивним оновленням міжфазної поверхні. Вдалими виявились прямотечійні, решітчасті та клапанні тарілки. Використання нових контактних пристроїв дало можливість зменшити габаритні розміри ректифікаційних колон, їхню металомісткість, скоротити виробничі площі, підвищити продуктивність брагоректифікаційних установок, знизити витрати на виготовлення одиниці готового продукту – етанолу. Професори В.О. Аністратенко і В.М. Таран дослідили і впровадили у виробництво бражні колони з прямотечійними лускатими тарілками. Професор І.Ф. Малежик і доцент П.М Немирович разом із співробітниками кафедри дослідили роботу клапанних тарілок, використання яких найбільш доцільне у спиртових та епюраційних колонах. Вперше досліджено вплив потоку структури рідини на ефективність тарілок в умовах спиртового виробництва. Запропоновані методи розрахунку відкрили дорогу широкому застосуванні клапанних тарілок у спиртовій промисловості.

Професором В.М. Стабніковим вперше у світовій практиці були запропоновані і під його керівництвом дослідженні, виготовлені і впроваджені доцентами М.М. Штромило і А.Д.Сергєєвим правильні тарілки для переробки у бражних колонах біохімічних і спиртових заводів зернових і мелясних бражок, які містять тверді частинки і швидко забивають осадами тарілки інших типів.

Були дослідженні гідродинамічні режими міжфазної взаємодії на барботажних тарілках ректифікаційних колон і встановленні межі їх існування. Найвища інтенсивність взаємодії фаз реалізується при роботі тарілок у режимі високо рухливої турбулізації піни. Підтримання такого режиму вимагає чіткого регулювання витрат рідини і пари, тому практично працюють при дещо нижчих витратах продуктів.

Для створення методів розрахунку брагоректифікаційних установок, колони яких з метою повторного використання теплоти нагрівної пари працюють під різним тиском,  О.Г. Муравською, Т.Б. Процюк, та Н.М. Ющенко під керівництвом В.М. Стабнікова були вперше експериментально встановленні дані рівноважного складу системи етанол-вода при кипінні за атмосферного та за інших тисків. 

Вперше у промисловій практиці ректифікації етанолу в 1973 році на Лужанському спиртовому заводі застосовано дослідженні І.Ф.Малежиком, П.М. Нимировичем, П.В.Наришковим, клапанні тарілки, які поєднують переваги ситчастих і ковпачкових тарілок. Клапанні тарілки забезпечують високу ефективність масопередачі в широкому діапазоні навантажень парою і рідиною і підвищену, порівняно з ковпачковими тарілками, продуктивність при відносній простоті конструкції і нижчій вартості виготовлення.

Доцільність роботи ректифікаційних колон у контрольованих циклічних режимах під керівництвом професора В.М. Тарана досліджували А.В. Копиленко і В.М. Малета. Контактні пристрої, розроблені в останні роки В.М Малетою, запатентовані в Європі і США. Впроваджена вперше у світовій практиці у 2012 р. у промисловість бражна колона з такими контактними пристроями, які забезпечують ідеальне перемішування рідини на тарілках і ідеальне витіснення рідини при перетіканні з тарілки на тарілку, має вдвічі меншу кількість тарілок і на чверть меншу витрату пари.

Результати дослідження контактних пристроїв, були узагальнені в монографіях професора В.М. Стабнікова «Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов», «Ректификационные аппараты (конструирование и расчет)» професора В.О Аністратенка «Прямоточные контактные устройства брагоректификационных установок», доцента О.С. Марценюка і професора В.М.Стабнікова «Пленочные тепло- и массообменные аппараты в пищевой промышлености», професора І.Ф. Малежика «Клапанные тарелки ректификационных и абсорбционных аппаратов», а також у ряді наукових видань.

Дослідження в напрямі моделювання та оптимізації процесу ректифікації плідно проводили професори П.С. Циганков, О.П. Ніколаєв, І.Ф. Малежик, доцент В.С. Бодров. Розвиток цього напряму пов`язаний з появою можливості використання сучасної обчислювальної техніки.

Під керівництвом професора П.С. Циганкова виконано ряд робіт з регенерації етанолу в пектиновому виробництві, де він використовується у великій кількості. В них брали участь професори О.П. Ніколаєв, І.Ф. Малежик, доценти О.С. Марценюк, Л.М. Мельник. Зроблено ряд доповідей, у тому числі професором І.Ф. Малежиком і доцентом Л.М.Мельник на міжнародній конференції м. Дрезден (Німеччина, 1996р.).

Досліджувані школою В.М. Стабнікова контактні пристрої для проведення процесів тепломасообміну можуть бути використані як у процесах ректифікації так і в процесах сорбції.

Перші дослідження колонних апаратів з плівковою течією рідини виконували професори П.С. Циганков і О.П. Ніколаєв. Досліджуючи плівкову течію всередині вертикально круглих труб, професор О.П. Ніколаєв вперше запропонував для інтенсифікації процесів масообміну застосувати спіральні вставки, які закручують газорідинний потік. Масообмін в апаратах з регулярними гофрованими насадками дослідила доцент А.О. Конончук, яка встановила оптимальні значення кутів нахилу гофрів. Ефективність профорованих плоскопаралельних регулярних насадок, які мають низький гідравлічний опір і невисокі енергетичні витрати на прокачування газової фази вивчав доцент О.С. Марценюк. Він розробив і дослідив принципово нові для світової практики процесів масообміну при ректифікації і абсорбції різновиди насадок із зубчастими отворами і зубчастими просіченими пелюстками, при використанні яких реалізується краплинно-плівкова течія рідини. Проведенні дослідження показали суттєвий вплив поверхневих явищ на характер краплинно-плівкової течії та на ефективність масообміну.

Питання пов’язані з моделюванням інтенсифікацією та оптимізацією теплообмінної апаратури ректифікаційних установок, вивчені професором І.Ф. Малежиком. Він вивів рівняння для визначення коефіцієнтів теплопередачі промислових дефлегматорів, визначив оптимальні швидкості руху води та ККД дефлегматорів, вивчив вплив вдування повітря на інтенсифікацію теплообміну у дефлегматорах і конденсаторах. З 1988 р. під керівництвом професора І.Ф. Малежика виконується ряд робіт пов’язаних з інтенсифікацією процесів масообміну у харчовій промисловості.

Доцент В.С. Бодров  у 1969-1973рр. розробив детерміновані статичні моделі процесів брагоректифікації, на основі яких встановив оптимальні режими експлуатації брагоренктифікаційних установок двопотокової системи і системи КТІХП, що дало можливість знизити собівартість етилового спирту на цих установках на 6..10%.

Один з перших учнів В.М. Стабнікова професор П.С. Циганков вважався неперевершеним фахівцем в Україні та за її межами у вирішенні питань теорії і практики роботи брагоректифікаційних установок. Він розробив ряд схем установок для розгонки головної фракції, займався питанням використання відходів спиртового виробництва, зокрема використання головної фракції, як   домішки до пального двигунів внутрішнього згорання, та ін..

З метою повторного використання теплоти нагрівної пари під керівництвом професора П.С. Циганкова вперше створено брагоректифікаційну установку непрямої дії, в якій спиртова колона працює при розрідженні, обігріваючись теплотою пари після бражної колони. У спиртовій колоні створюється більш м’який температурний режим, внаслідок чого в ній уповільнюються хімічні реакції утворення нових домішок, які погіршують якість спирту.

Великий економічний ефект дали теоретичні й експериментальні дослідження екстрактивної ректифікації у виробництві етилового спирту і розробленні технології розгонки багатокомпонентних сумішей, які є відходами виробництва. Ці дослідження провів професор П.С. Циганков разом із співробітниками. Запропоновані та впроваджені на багатьох заводах схеми дали змогу збільшити вихід товарного спирту на 3%. Над виконанням цих робіт активно працював  П.Л. Шиян. Професори П.С. Циганков і П.Л. Шиян розробили схеми установок для одержання технічного спирту, додавання якого в моторне паливо підвищує його октанове число. Це дає можливість відмовитись від застосування екологічно шкідливих антидетонаційних присадок, зменшити витрату палива і токсичність відпрацьованих газів.

На основі проведення робіт були опубліковані монографії: А.П Николаев «Оптимальное проектирование и эксплуатация брагоректификационных установок» ( 1975р.); В.Н. Стабников, А.П. Николаев, М.Л. Мандельштейн «Ректификация в пищевой промышлености» (1982р.); П.С. Цыганков «Ректификационные установки спиртовой промышлености» (1984 р.); П.С Цыганков, С.П. Цыганков «Руководство по ректификации спирта» (2001р.).

За цикл праць з наукового обґрунтування, розроблення та впровадження ресурсозбережної технології  і апаратури для ректифікації спирту група співробітників університету    у 1998 р. була відзначена Державною премією України в галузі науки і техніки. Лауреатами цієї  премії в числі авторського колективу стали професори кафедри В.М Стабніков (посмертно), П.С. Циганков і І.Ф. Малежик. На момент відзначення циклу праць нагородою результати теоретичних, конструкторських і виробничих досліджень за вказаною тематикою були опубліковані у 20 монографіях і 600 статтях у наукових журналах та захищені п’ятьма патентами і 60 авторськими свідоцтвами на винаходи.

Дослідження в галузі екстрагування спочатку виконувались під курівництвом професора В.М. Лисянського переважно у напрямі екстрагування цукру із рослинної сировини. В результаті проведених фундаментальних досліджень розроблено методики розрахунків і аналізу процесів екстрагування. Проведений у 1970-1975 рр. цикл досліджень і конструкторських розробок дав змогу створити новий ошпарювач КТІХП-БМЗ із значно вищими основними показниками роботи дифузійної установки.

Доцент О.В. Стратієнко досліджував процеси екстрагування рослинної сировини стосовно потреб лікеро-горілчаного та фармацевтичного виробництв. Він розробив малогабаритний екстрактор місткістю 25 і 50 л, який двічі експонувався на Українській сільськогосподарській виставці  і одержав диплом ІІІ ступеня та демонструвався по телебаченню. Спосіб екстрагування при кипінні під розрідженням захищений патентом України.

Безумовним досягненням професора В.М. Лисянського  було створення нового наукового напряму та наукової школи з екстрагування, якою підготовлено більш як 20 кандидатів технічних наук. З часом частина його учнів – А.П. Верхола, М.М Пушанко, М.С. Карпович, С.П. Циганков, А.І. Фельдман – захистили докторські дисертації, очолили кафедри, лабораторії і продовжують плідну роботу в наукових закладах України, співпрацюючи з ученими Росії, Молдови, Узбекистану та інших країн. Масообмін і тепловий режим ротаційних дифузійних апаратів досліджували доценти О.В. Стратієнко, і Н.В. Погорєлова. Доцент О.В. Стратієнко дослідив масообмін у кожній секції апарата і встановив, що керувати процесом  екстрагування можна не лише за кінцевими показниками не процесу, а й за інформацією, одержаною у зоні, близькій до головної частини апарата. За цією інформацією можна розрахувати розмір стружки, близький до оптимального. Доцент Л.В. Зоткіна вперше дослідила реологічні властивості сокостружкової суміші як суцільного середовища, що дало можливість застосувати рівняння гідромеханіки для розрахунку лопатевих і шнекових транспортувальних пристроїв екстракторів колонного і нахиленого типів.

Процес екстракції (система рідина – рідина) водою етилового спирту із сивушної фракції вивчав професор П.С. Циганков. Він розробив удосконалену конструкцію екстрактора для виділення сивушного масла.

У 80-ті роки обсяг досліджень у галузі екстрагування суттєво розширився, з’явились нові напрями, ідеї. Це сприяло створенню нових центрів з досліджень процесів екстрагування на кафедрах технологічного обладнання харчових виробництв, технології цукристих речовин, автоматизації.

Велика увага приділялася дослідженню закономірностей процесу сушіння. В 50-их та 60-их рр.. під керівництвом професорів В.М. Стабнікова і В.П. Дущенка у співробітництві з науковцями кафедри фізики виконувався значний обсяг досліджень кінетики тепломасообміну у твердих дисперсних системах харчових виробництв. Розроблено класифікацію харчової сировини та продуктів як об’єктів сушіння, запропоновано методики вибору методів сушіння, технологічних схем сушильних установок і відповідних типів сушарок. Доцентом кафедри М.Г Бойченком розроблено методику проектних розрахунків відомих на той час конвективних сушарок усіх типів.

Зосереджуючи наукові сили на проблемах інтенсифікації процесів сушіння доцентами В.С. Бодровим і В.Л. Зав’яловим на кафедрі створена кафедральна сушильна науково-дослідна лабораторія, яка оснащена барабанною, розпилювальною, циркуляційною і кондуктивною двовалковою сушарками. На цих пілотних установках досліджуються кінетичні характеристики сушіння дисперсної твердої сировини, екстрактів, паст.

Послугами сушильної науково-дослідної лабораторії користуються науковці кафедр університету та інших установ. Під керівництвом професора І.Ф. Малежика і доцента В.С. Бодрова спільні науково-дослідні роботи зі співробітниками Краснодарської філії ВНИИКІІ (Росія) дали можливість розробити техніко-економічне обґрунтування та режими роботи барабанних сушарок для сушіння яблучних і цитрусових вичавків як сировини пектинового виробництва.

Під керівництвом професора І. Ф. Малежика і А.С. Лупашка виконано велику спільну роботу зі співробітниками Технологічного університету Молдови з дослідження комбінованого процесу сушіння конвекцією і струмами високої частоти плодів шипшини, червоного стручкового перцю, слив, абрикос, тощо. За розроблення способу сушіння шипшини автори роботи на Міжнародній виставці в Брюсселі нагороджені дипломом другого ступеня.

Розвиток теорії і практики ректифікації етилового спирту тісно стискується з тепловими і гідродинамічними процесами.

Професори В.М. Стабніков, П.С. Циганков і доцент В.А. Задніпряний вперше розпочали розробку і реалізацію раціональних схем теплоенергозабезпечення в спиртовій промисловості за допомогою кип’ятильників. Професори П.С. Циганков і І.Ф. Малежик розробили проект кип’ятильників спиртових колон багаторектифікацйних апаратів, які були виготовлені на Смілянському машинобудівному заводі і впроваджені на Кам’янському і Андрушівському спиртозаводах.

Нині закономірності теплообміну і гідродинаміки при кипінні розчинів і сушінні зі змінними теплофізичними параметрами у часі і просторі досліджує  професор В.Р. Кулінченко. Тепломасоперенесення під час зберігання цукру-піску та процеси низькотемпературного охолодження харчових продуктів досліджує доцент А.М. Масліков.

Співробітники кафедри брали активну участь у дослідженні інтенсифікації процесів масообміну методом перемішування та застосування коливань. Вперше запропонував застосування низькочастотних коливань для інтенсифікації різних процесів харчової технології професор М.О. Буренков. Доцент П.П. Лобода із співробітниками (доценти Ю.В. Карлаш, В.Л. Зав’ялов та ін.)  провели глибокі дослідження  теоретичних основ інтенсифікуючої  дії низькочастотних механічних коливань на процеси перенесення у рідких середовищах. На основі встановленого Шліхтінгом рівняння поширення пульсуючого струменя П.П. Лобода розрахував (1997 р.) із точністю до восьми значущих цифр фундаментальні фізичні константи (швидкість світла, газову сталу, сталу Больцмана, сталу Планка та ін.), чим підтвердив єдність закономірностей технологічних процесів із системою понять і законів молекулярної фізики і квантової механіки. Користуючись поняттями про мікро- і макроперемішування та час гомогенізації П.П. Лобода разом з О.В. Черніковим розробили теоретичні основи розрахунку емальованих апаратів з мішалками.

Серію прикладних досліджень по застосуванню кавітації провели професор І.Ф. Малежик, доценти П.М. Немирович , А.А. Литвиненко і кандидат технічних наук О.В. Козюк. Запропоновано і впроваджено технологію кавітаційного отримання яблучних соків із м’якоттю, досліджено вплив кавітаційних ефектів на багатокомпонентні харчові емульсії. Встановлені оптимальні параметри гомогенізації майонезів.

Висока ефективність кавітаційної дії отримана під час оброблення дифузійного соку цукрових виробництв з метою інтенсифікації подальших процесів його очищення. Вперше на підставі  математичної моделі профілю швидкостей рідини і парогазової суміші в межовому шарі каверни розраховано їхній профіль. Запропонована математична модель процесу створення поля кавітаційних бульбашок дає змогу розрахувати виділювану енергію під час їхнього колапсу. Ці роботи стали основою кандидатської дисертації аспіранта А.М. Матиящука (науковий керівник доцент П.М. Немирович).

Глибокі теоретичні дослідження фізичної суті механізму інтенсифікуючої дії вдування водяної пари в дифузійний сік, виконані П.М. Немировичем, Л.М. Хомічаком, А.М. Матиящуком і М.М. Жеплінською, довели кавітаційну природу динамічних ефектів, які виникають у потоці рідини під час вдування пари і дали змогу зробити математичну модель динаміки парової бульбашки в потоці рідини.

Виходячи з проведених досліджень, розроблено досконаліші та ефективніші апарати для застосування пароконденсаційної  кавітації в процесах очищення дифузійного соку з метою їх інтенсифікації, які успішно впроваджені на цукрових заводах України, РФ і Білорусії. Отримано сім патентів України, захищено чотири кандидатські дисертації.

Багато наукових праць вчені кафедри виконують спільно з викладачами інших кафедр НУХТ, а також інших навчальних закладів і наукових установ, у тому числі й зарубіжних. Так, професор І.Ф. Малежик у 1997 р. був нагороджений срібною медаллю на міжнародній виставці в Брюсселі (Бельгія) за роботу «Процес сушіння шипшини», виконану спільно з викладачами технічного університету Молдови.

 У 1998 р в Болгарії опубліковано болгарською мовою навчальний посібник «Проектирование процессов и аппаратов пищевой и биотехнологической промышленности», співавторами якого є викладачі Пловдівського технологічного інституту  і кафедри процесів і апаратів НУХТ (О. Марценюк, П. Немирович, П. Циганков, О. Ніколаєв, П. Лобода, В. Задніпряний). Викладачі кафедри надавали допомогу в підготовленні наукових та інженерних кадрів в інших країнах, працюючи по кілька років в Алжирі, Гвінеї на Кубі. Під керівництвом професора О.П. Ніколаєва і професора П.М. Немировича підготовлено по два кандидати наук із республіки Куба, під керівництвом професора І.Ф. Малежика підготовлено два доктори і чотири кандидати технічних наук із республіки Молдова.

Після 50-річчя створення кафедри (2001р) школа професора В.М. Стабнікова « Теорія та практика процесів масообміну в харчових виробництвах» розвивається у таких напрямках:

- теорія і практика ректифікації етилового спирту;

- екстрагування цільових компонентів рослинної сировини;

- використання сорбційних процесів для удосконалення технологічних процесів;

- інтенсифікація технологічних процесів за допомогою низькочастотних коливань та кавітації;

- математичне моделювання та оптимізація процесів масообміну;

- сушіння харчових продуктів і напівфабрикатів;

- узагальнення питань масообміну і створення наукової та навчальної літератури.

Науковці кафедри удосконалюють існуючі та створюють нові способи інтенсифікації процесів масотеплообміну, пов’язані з оновленням поверхні контакту фаз.

За сучасним уявленням Всесвіт є єдиною складною системою, всі елементи якої взаємозв’язані між собою і тому будь-який об’єкт реальності містить однакову кількість інформації і рівноцінний у своєму розвитку. Стосовно науки про процеси і апарати можна стверджувати, що будь-який параметр хіміко-технологічної системи є рівнозначним щодо характеристики стану системи і рівноцінним щодо його використання з метою інтенсифікації процесів перенесення субстанції.

Рівноцінність всіх параметрів системи опосередковано постулюється правилом фаз Гіббса, в якому всі параметри технологічних систем розглядаються як рівнозначущі.

Таким чином, введені В.М. Стабніковим у 1937 році нові характеристики газорідинних систем на тарілках ректифікаційних колон - оновлення поверхні контакту фаз, поверхневий натяг  та часові співвідношення - можуть рівноправно використовуватись для інтенсифікації процесів масообміну в хімічних і харчових технологіях нарівні з загальноприйнятими – температурою, тиском,  концентрацією, до яких ми звикли набагато раніше.

Розвиваючи ідеї В. М. Стабнікова, деякі узагальнення закономірностей інтенсифікації масообміну в газорідинних апаратах з регулярними насадками розглянуті О.С. Марценюком. До них відносяться: використання гравітаційної краплинно-плівкової течії рідини замість плівкової, використання поверхневих явищ (зв’язаних з поверхневим натягом), застосування коливально-хвильових явищ,  у тому числі уповільнених стрибків ущільнення.

При гравітаційній плівковій течії в ламінарних режимах тонка плівка рідини, що стікає поверхнею листів насадки, обмежена пограничним шаром на межі з твердою стінкою і пограншаром на межі з газової фазою.  Обидва пограничні шари інтенсивно гальмують конвективні рухи і стримують оновлення міжфазної поверхні. Якщо на частині шляху плівкової течії виключити гальмівний вплив твердої стінки, тобто забезпечити  періодичне розривання  плівок з утворенням крапель, то, очевидно, можна досягти певного позитивного ефекту. При цьому еквівалентний діаметр крапель більший за еквівалентний діаметр плівки, тому в краплях інтенсифікується утворення конвективних течій. Під час формування краплі мають меншу площу дотикання до твердої поверхні, а під час падіння краплі з твердою поверхнею взагалі не контактують. Зменшення гальмування конвективних імпульсів твердою поверхнею сприяє поширенню цих імпульсів всередині рідкої фази, виходу їх на поверхню з газовою фазою і оновленню контакту фаз.

Періодичні розривання плівки і утворення крапель створюються виконанням (висіканням) у листах насадки видовжених у горизонтальному напрямі отворів із зубчастими верхніми краями, а також просікання зубчастих отворів із трьох сторін і відгинанням просіченої частини (пелюсток) по контору четвертої сторони. Насадки з зубчастими отворами та насадки з зубчастими пелюстками за рахунок створення кращих умов оновлення контакту фаз забезпечують  підвищену інтенсивність масообміну при невеликому підвищенні гідравлічного опору. Важливим у цьому способі інтенсифікації масообміну є використання енергії сили гравітації без додаткових витрат на періодичне розривання плівки.

Розмір крапель, що утворюються на зубцях верхніх країв отворів, і циркуляція рідини всередині крапель залежать від розмірів зубців і поверхневого натягу  на межі рідини з газовою і твердою фазами. Поверхневий натяг н