Изучена возможность снижения в природных водах концентрации ионов стронция в присутствии солей жесткости с помощью высших водных растений – макрофитов. Актуальным методом очистки природной воды от ионов стронция является фиторемедиация. Это метод очистки воды с использованием высших водных растений (макрофитов). Метод фиторемедиации в данной работе рассматривается как альтернативный классическим методам очистки воды от ионов стронция, таких как химический, электрохимический, сорбционный и биологический методы. Преимущество метода фиторемедиации заключается в том, что возможно проводить очистку воды in situ, а также в том, что у него относительно низкая стоимость по сравнению с традиционными методами.

Стронций попадает в воду из залежей целестина и селенита, месторождения которых находятся в городе Кунгуре и близлежащих поселениях. По химическим свойствам стронций близок с кальцием, но по биологическому действию сильно отличается от него. Стронций может заменять кальций в некоторых физиологических процессах, таких как сокращение мышц, свертывание крови и секреция определенных гормонов. Долгое использование взрослыми и детьми, а также животными воды с ионами стронция способствует развитию болезней, таких как стронциевый рахит – деформация суставов и задержка роста у животных и людей. Негативному влиянию в первую очередь подвергаются костная ткань, печень и кровь.

Из литературных источников известно, что макрофиты накапливают в своих тканях значительно большее количество ионов металлов, в том числе и ионов стронция, чем воздушно-водные растения.

В статье представлены исследования макрофитов для поглощения ионов стронция в ходе фиторемедиации природной воды: ряски малой (Lemna minor) семейства Ароидные (Araceace), лимнобиума (Limnobium) семейства Водокрасовых (Hydrocharitaceae).

Ключевые слова: макрофиты, фиторемедиация, природные воды, стронций, кальций, ряска, лимнобиум.

Петухова Диана Евгеньевна (Пермь, Россия) – студентка кафедры «Химия и биотехнология», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: di.petuhova@mail.ru).

Бахирева Ольга Ивановна (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: bahirevy@mail.ru).

Пан Лариса Сергеевна (Пермь Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: lara.pan1959@mail.ru).

1. Полякова Е.В., Стронций в источниках водоснабжения Архангельской области и его влияние на организм человека // Экология человека. – 2012. – № 2. – С. 9–14.
2. Колесова Ю.Н., Бахирева О.И. Применение макрофитов для биологической очистки природных вод от ионов стронция // Химия. Экология. Урбанистика. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2020. – Т. 2. – С. 94–98.
3. Щербаков В.И., Аль-Амри Заед Садик Абрахем, Михайлин А.В. Очистка питьевой воды от стронция фильтрационным методом с применением клиноптилолита // Вестник МГСУ. – 2017. – № 4 (103). – С. 457–463.
4. Ананко А.А. Получение биосорбента для сорбции ионов Sr2+ и его использование совместно с неорганическими сорбентами для очистки природной воды: магистер. дис. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2016. – 112 c.
5. Бабкина О.А. Гидрохимия стронция и бария в хлоридно-натриевых минеральных водах и рассолах бассейна среднего течения р. Хопёр // Вестник ВГУ. Геология. – 2011. – № 1. – С. 236–240.
6. Бардюкова А.В. Перспективы применения свободноплавающих гидрофитов водных экосистем Беларуси для целей фиторемедиации // Устойчивое развитие: региональные аспекты: сб. материалов XI Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых. – Брест, 2019. – С. 196–198.
7. Алексеев Л.С., Гладкова Е.В. Очистка питьевой воды от стабильного стронция // Природообустройство. – 2012. – № 1. – С. 56–58.
8. Каплин В.Г. Основы экотоксикологии: учеб. пособие. – М.: КолосС, 2007. – 232 с.
9. Sasmaz M., Sasmaz A. The accumulation of strontium by native plants grown on Gumuskoy mining soils // Journal of Geochemical Exploration. – 2017. – Vol. 181. – P. 236–242.
10. Поглощение ряда тяжелых металлов из водных растворов растениями водного гиацинта (Eichhorniacrassipes) / О.М. Минаева, Е.Е. Акимова, К.М. Минаев, С.Ю. Семенов, А.Д. Писарчук // Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. – 2009. – № 4 (8). – С. 106–111.
11. Фиторемедиационные энергосберегающие технологии в решении проблем загрязнения гидросферы / Л.Н. Ольшанская, Н.А. Собгайда, М.Л. Русских, Р.Ш. Валиев, О.А. Арефьева // Инноватика и экспертиза. – 2012. – № 2 (9). – С. 166–172.
12.  Shafaqat Ali, Zohaib Abbas, Muhammad Rizwan. Application of Floating Aquatic Plants in Phytoremediation of Heavy Metals Polluted Water // A Review March 2020 Sustainability. – 2020. – No 12 (5). – P. 1927.
13. Бардюкова А.В., Ковалева О.В. О возможности применения свободноплавающих гидрофитов водных экосистем Беларуси для очистки сточных вод от соединений металлов методом фиторемедиации // Вестник ПГУ им. Шолом-Алейхема. – 2019. – № 3. – С. 9–16.
14. Сигалов Ю.М., Разработка экобиотехнологического комплекса очистки стоков регулирующей емкости «Копань»: магистер. дис. – Тольятти, 2018. – 86 с.
15. Шугуров П.В., Тищенко В.П., Мищенко О.А. Исследование влияния тяжелых металлов на ряску малую // Инновации и инвестиции. – 2021. – № 2. – С. 90–95.
16. Прикладная экобиотехнология: учеб. пособие: в 2 т. / А.Е. Кузнецова, Н.Б. Градова, С.В. Лушников, М. Энгельхарт, Т. Вайссер, М.В. Чеботаева. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – Т. 2. – 485 с.

Цезий является основным продуктом деления урана, который широко присутствует в радиоактивных сточных водах. Радиоцезий оказывает потенциальное негативное воздействие на здоровье человека и экологическую среду. Поэтому разработка инновационных технологий, способных избирательно удалять радиоактивный цезий, по-прежнему является необходимой задачей.

В данной работе получены новые нетоксичные биосорбенты на основе морской травы Zostera marina и гексацианоферрата Fe (III), которые могут быть использованы для очистки питьевой воды от цезия. Рассмотрено строение полученных материалов методом рентгенофазового анализа. Показано, что синтезированные биосорбенты по степени кристалличности близки к чистому гексацианоферрату железа и введение активной фазы в структуру морской травы не приводит к образованию новых кристаллических фаз. Изучены сорбционные свойства биосорбентов по отношению к цезию. Установлено, что иммобилизация активной гексацианоферратной фазы в матрицу биомассы морской травы приводит к повышению сорбционной емкости в 1,8 раза по сравнению с известным медицинским препаратом Ферроцин и к увеличению механической прочности сорбента. Исследовано влияние рН и температуры среды при сорбции цезия на полученных биосорбентах. Установлено, что в интервале рН от 3 до 8 сорбционная емкость практически не изменяется. В более кислой среде показатели незначительно падают из-за конкуренции с ионами водорода. Показана высокая селективность сорбентов к цезию. При 10-кратном превышении концентрации ионов калия и при 20-кратном ионов натрия, по сравнению с концентрацией цезия, сорбционная емкость по цезию снижается менее чем на 20 %. Оценена биологическая безопасность сорбента методом биотестирования на бактериальной культуре Escherichia Coli и проведены испытания полученных материалов на лабораторных крысах. Все это позволяет рекомендовать полученные биосорбенты для использования их в качестве и энтеросорбентов при отравлениях цезием.

Ключевые слова: цезий, био- и энтеросорбенты, сорбционная емкость, морская трава Zostera marina, гексацианоферрат железа (III), дифрактограммы образцов, селективность, биотестирование.

Пан Лариса Сергеевна (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: lara.pan1959@mail.ru).

Головкова Юлия Александровна (Пермь, Россия) – бакалавр кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29;
e-mail: julygol18@mail.ru).

Бахирева Ольга Ивановна (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: bahirevy@mail.ru).

Соколова Мария Михайловна (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: mmsokolova@mail.ru).

1. Analysis of the accumulation and redistribution patterns of cesium in Vicia faba grown on contaminated soils / Jin-long Lai, Qian Fu, Zong-ya Tao, Hong Lu, Xue-gang Luo // Journal of Environmental Radioactivity, Elsevier. – 2016. – Vol. 164. – P. 202–208.
2. Effect of soil exchangeable potassium content on cesium absorption and partitioning in buckwheat grown in a radioactive cesium-contaminated field / Katashi Kubo, Shigeto Fujimura, Hiroyuki Kobayashi, Tsukuba, Takeshi Ota, Takuro Shinano // Plant Production Science. – 2017. – Vol. 20. – P. 1–10.
3. Burger A.S., Weidinger M. Response of Arabidopsis halleri to cesium and strontium in hydroponics: Extraction potential and effects on morphology and physiology // Biology, Medicine. Ecotoxicology and environmental safety. – 2019. – Vol. 184. – P. 10–25.
4. Dharmendra K. Gupta, Clemens Walther. Impact of cesium on plants and the environment. – Springer international publishing Switzerland, 2017. – 324 p.
5. Global searches for microalgae and aquatic plants that can eliminate radioactive cesium, iodine and strontium from the radio-polluted aquatic environment: a bioremediation strategy / Shinya Fukuda, Koji Iwamoto, Mika Atsumi, Akiko Yokoyama, Takeshi Nakayama, Kenichiro Ishida, Yoshihiro Shirawa // J. Plant Res. – 2014. – Vol. 127 (1). – P. 79–89.
6. Koji Iwamoto, Ayumi Minoda. Bioremediation of Biophilic Radionuclides by Algae // Environmental Science. – 2018. – Vol. 1. – P. 1–17.
7. Nobuyoshi Kobayashi, Yasushi Yamamoto, Makoto Akashi. Prussian Blue as an Agent for Decontamination of 137Cs in Radiation Accidents // Japanese Journal of Health Physics. – 1998. – Vol. 33. – P. 323–330.
8. Exploration of food materials and components showing the suppressing effect on absorption of strontium and the promoting effect on excretion of cesium in vivo / Yuya Uehara, Kana Ishizuka, Yuko Shimamura, Michiko Yasuda, Kayoko Shimoi, Shuichi Masuda // Integr. Cancer. Sci. Therap. – 2016. – Vol. 3. – P. 1–4.
9. Пат. 2497376 РФ. Способ получения препарата для выведения радиоцезия из организма животных / Гайзатуллин Р.Р., Иванов А.А.; патентообладатель Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности. – № 2011150764/13, опубл. 10.11.2013, Бюл. №17. – 14 с.
10. Пат. 2536625 РФ. Кормовая добавка для животных / Смирнов А.М., Захарова Л.Л., Рубченков П.Н., Жоров Г.А., Обрывин В.Н.; патентообладатель ВНИИВСГЭ. – № 2013134764/13; опубл. 27.12.2014, Бюл. № 36.
11. Poly (methyl methacrylate) matrix with immobilized Prussian blue for cesium removal from waters / Bo-Syuan Kang, Yin-Ru Chang, Duu-Jong Lee, Man-Li Chen // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. – 2018. – Vol. 84. – P. 142–148.
12. Prussian blue immobilized cellulosic filter for the removal of aqueous cesium / Hyowon Kim, Wi Hyobin, Sungwon Kang, Sunho Yoon // Seoul National University. Science of The Total Environment. – 2019. – Vol. 670. – P. 779–788.
13. Chemically bound Prussian blue in sodium alginate hydrogel for enhanced removal of Cs ions / E. Cho, J. Kim, C.W. Park, K-Woo Lee, T.S. Lee // Journal of Hazardous Materials. – 2018. – Vol. 360. – P. 243–249.
14. Изучение селективности и сорбционных свойств композиционного сорбента на основе смешанного гексацианоферрата (II) цинка-калия и бурых морских водорослей для извлечения цезия из водных растворов в динамических условиях / М.А. Зелина, Л.С. Пан, М.М. Соколова, О.И. Бахирева // Химия. Экология. Урбанистика. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. – Т. 2017. – С. 413–417.
15. Титлянов Э.А., Титлянова Т.В., Белоус О.С. Полезные вещества морских зеленых макроводорослей (Chlorophyta) и морских трав (Magnoliophyta): структура, содержание, накопление и использование // Известия ТИНРО. – 2011. – Т. 166. – С. 283–296.
16. Касабиева А.А., Кисиева М.Т. Сравнительное изучение пектинов различного вида растительного сырья [Электронный ресурс] // Студенческий научный форум: материалы VI Междунар. студ. электрон. науч. конф. – URL: https://scienceforum.ru/2014/article/2014002135  (дата обращения: 29.06.2022).

Проведены многочисленные исследования по характеристике и применению микробных биосурфактантов. Низкая токсичность, совместимость с окружающей средой и высокая биоразлагаемость делают их привлекательным выбором для использования в разных областях промышленности. Вследствие структурной новизны, разнообразных свойств и универсальности биосурфактанты широко используются в биотехнологии. Биосурфактанты, такие как гликолипиды или липопептиды, способны повреждать клеточные мембраны и ингибировать пролиферацию раковых клеток, что в конечном итоге приводит к лизису клеток посредством путей апоптоза. В качестве молекул доставки лекарств биосурфактанты могут найти многообещающее применение в биомедицинской области. Сурфактин, липопептидный биосурфактант, обладает инсектицидным, антимикробным, противоопухолевым и антимикоплазменным действием.

В настоящее время потенциальное коммерческое применение биосурфактантов в медицине становится все более востребованным ввиду того, что они экологически безопасные и нетоксичные. Антибактериальная, противогрибковая и противовирусная активность биосурфактантов делает их подходящими молекулами для применения в борьбе со многими заболеваниями, а также в качестве терапевтических средств. Кроме того, они являются ценными антиадгезивными агентами против нескольких патогенов, что делает возможным их использование в качестве антиадгезионных покрывающих агентов медицинских материалов для введения. Это приводит к снижению большого числа внутрибольничных инфекций без использования синтетических лекарств и химических веществ. В этом обзоре рассматриваются медицинские и терапевтические перспективы применения биосурфактантов разных типов.

Ключевые слова: биосурфактанты, антимикробная активность, противовирусная активность, антиадгезионные покрытия, лечебные средства.

Цыплюк Виктория Александровна (Уфа, Россия) – магистрант кафедры «Биохимия и технология микробиологических производств» Уфимского государственного нефтяного технического университета (450064, г. Уфа,
ул. Космонавтов, 1; e-mail: vcypluk@mail.ru).

1. Gerard J., Lloyd R., Barsby T. Antimycobacterial cyclic depsipeptides produced by two pseudomonads isolated from marine habitats // Journal of Natural Products. – 1997. – № 60. – P. 223–229.

2. Rodrigues L.R., Banat I.M., Van der Mei H.C. Interference in adhesion of bacteria and yeasts isolated from explanted voice prostheses to silicone rubber by rhamnolipid biosurfactants // Journal of Applied Microbiology. – 2006. – № 100. – P. 470–480.

3. Lang S., Wullbrandt D. Rhamnose lipids—biosynthesis, microbial production and application potential // Applied Microbiology and Biotechnology. – 1999. – № 51. – P. 22–32.

4. Maier R., Soberon-Chavez G. Pseudomonas aeruginosa rhamnolipids: biosynthesis and potential applications // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2000. – № 54. – P. 625–33.

5. Vollenbroich D., Pauli G., Ozel M. Antimycoplasma properties and applications in cell culture of surfactin, a lipopeptide antibiotic from Bacillus subtilis // Applied and Environmental Microbiology. – 1997. – № 63. – P. 44–49.

6. Vollenbroich D., Ozel M., Vater J. Mechanism of inactivation of enveloped viruses by the biosurfactant surfactin from Bacillus subtilis // Biologicals. – 1997. – № 25. – P. 289–297.

7. Kameda Y., Ouchira S., Matsui K. Antitumor activity of Bacillus natto V. Isolation and characterization of surfactin in the culture medium of Bacillus natto KMD 2311 // Chemical and Pharmaceutical Bulletin. – 1974. – № 22. – P. 938–944.

8. Bernheimer A., Avigad L. Nature and properties of a cytolytic agent produced by Bacillus subtilis // The Journal of General and Applied Microbiology. – 1970. – № 61. – P. 361–409.

9. Sheppard J.D., Jumarie C., Cooper D.G. Ionic channels induced by surfactin in plannar lipid bilayer membranes // Biochimica et Biophysica Acta. – 1991. – № 1064. – P. 13–23.

10. Itokawa H., Miyashita T., Morita H. Structural and conformational studies of [Ile7] and [Leu7] surfactins from Bacillus subtilis // Chemical and Pharmaceutical Bulletin. – 1994. – № 42. – P. 604–607.

11. Naruse N., Tenmyo O., Kobaru S. Pumilacidin, a complex of new antiviral antibiotics: production, isolation, chemical properties, structure and biological activity // The Journal of Antibiotics. – 1990. – № 43. – P. 267–280.

12. Ahimou F., Jacques P., Deleu M. Surfactin and iturin A effects on Bacillus subtilis surface hydrophobicity // Enzyme and Microbial Technology. – 2001. – № 27. – P. 749–754.

13. Besson F., Peypoux F., Michel G. Characterization of iturin A in antibiotics from various strains of Bacillus subtilis // The Journal of Antibiotics. –
1976. – № 29. – P. 1043–1049.

14. Thimon L., Peypoux F, Wallach J. Effect of lipopeptide antibiotic, iturin A, on morphology and membrane ultrastructure of yeast cells // FEMS Microbiology Letters. – 1995. – № 128. – P. 101–106.

15. Tanaka Y., Takashi T., Kazuhik U. Method of producing iturin A and antifungal agent for profound mycosis // Biotechnology Advances. – 1997. – № 15. – P. 234–250.

16. Mittenbuhler K., Loleit M., Baier W. Drug specific antibodies: T-cell epitope-lipopeptide conjugates are potent adjuvants for small antigens in vivo and in vitro // International Immunopharmacology. – 1997. – № 19. – P. 277–287.

17. Jenny K., Kappeli O., Fietcher A. Biosurfactants from Bacillus licheniformis: structural analysis and characterization // Applied Microbiology and Biotechnology. – 1991. – № 36. – P. 5–13.

18. Lin S., Carswell K., Sharma M. Continuous production of the lipopeptide biosurfactant of Bacillus licheniformis JF-2 // Applied Microbiology and Biotechnology. – 1994. – № 41. – P. 281–285.

19. Yakimov M., Timmis K., Wray V. Characterization of a new lipopeptide surfactant produced by thermotolerant and halotolerant subsurface Bacillus licheniformis BAS50 // Applied and Environmental Microbiology. – 1995. – № 61. – P. 1706–1718.

20. Grangemard I., Wallach J., Maget-Dana R. Lichenysin: a more efficient cation chelator than surfactin // Biotechnology and Applied Biochemistry. – 2001. – № 90. – P. 199–210.

21. Rodrigues L.R., Banat I.M., Teixeira J.A. Biosurfactants: Potential applications in medicine // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. – 2006. – № 9. – P. 1–10.

22. Naughton P., Marchant R., Naughton V., Banat I. Microbial biosurfactants: current trends and applications in agricultural and biomedical industries // Journal of Applied Microbiology. – 2019. – № 127. – P. 12–28.

23. Zhao X. Treatment of mouse melanoma cells with phorbol 12-myristate 13-acetate counteracts mannosylerythritol lipid-induced growth arrest and apoptosis // Cytotechnology. – 2000. – № 33. – P. 123–130.

24. Chen J. Sophorolipid produced from the new yeast strain Wickerhamiella domercqiae induces apoptosis in H7402 human liver cancer cells // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2006. – № 72. – P. 52–59.

25. Bioactivities of Sophorolipid with different structures against human Esophageal Cancer cells / L. Shao, X. Song, X. Ma, H. Li, Y. Qu // Journal of Surgical Research. – 2012. – № 173. – P. 286–291.

26. Chiewpattanakul P. Bioproduction and anticancer activity of biosurfactant produced by the dematiaceous fungus Exophiala dermatitidis SK80 // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2010. – № 20. – Р. 1664–1671.

27. Evaluation of anti-cancer, anti-microbial and anti-biofilm potential of biosurfactant extracted from an Acinetobacter indicus M6 strain / A.P. Karlapudi, T.C. Venkateswarulu, S. Krupanidhi, K.K. Rohini // Journal of King Saud University. – 2020. – № 32. – Р. 223–227.

28. Preetha A. Surface activity, lipid profiles and their implications in cervical cancer // Journal of Surgical Research. – 2005. – № 1. – Р. 180–186.

29. Csizmazia E. Ibuprofen penetration enhance by sucrose ester examined by ATR–FTIR in vivo // Pharmaceutical Development and Technology. – 2012. – № 17. – Р. 125–128.

30. Khan R., Irichhaiya R. Niosomes: a potential tool for novel drug delivery // International Journal of Pharmaceutical Investigation. – 2016. – № 46. – Р. 195–204.

31. Zouari R., Hamden K., Feki A.E. Protective and curative effects of Bacillus subtilis SPB1 biosurfactant on high-fat-high-fructose diet induced hyperlipidemia, hypertriglyceridemia and deterioration of liver function in rats // Biomedicine & Pharmacotherapy. – 2016. – № 84. – Р. 323–329.

32. Ohadi M., Forootanfar H., Rahimi H. R. Antioxidant potential and wound healing activity of biosurfactant produced by Acinetobacter junii B6 // Current Pharmaceutical Biotechnology. – 2017. – № 18. – Р. 900–908.

33. Sharma D., Saharan B. S. Functional characterization of biomedical potential of biosurfactant produced by Lactobacillus helveticus // Plant Biotechnology Reports. – 2016. – № 11. – Р. 27–35.

34. Augustin M., Hippolyte M. T. Screening of biosurfactants properties of cell-free supernatants of cultures of Lactobacillus spp. isolated from a local fermented milk (Pendidam) of Ngaoundere (Cameroon) // International Journal of Applied Engineering Research. – 2012. – № 2. – Р. 974–985.

35. Antioxidant, antibacterial, and anti-adhesive activities of biosurfactants isolated from Bacillus strains / S.S. Giri, E.C. Ryu, V. Sukumaran, S.C. Park // Microbial Pathogenesis. – 2019. – № 132. – Р. 66–72.

36. Antibacterial activity and mannosylerythritol lipids against vegetative cells and spores of Bacillus cereus / Q. Shu, Y. Niu, W. Zhao, Q. Chen // Food Control. – 2019. – № 106. – Р. 711.

37. Bezza F.A., Tichapondwa S.M., Chirwa E.M.N. Synthesis of biosurfactant stabilized silver nanoparticles, characterization and their potential application for bactericidal purposes // Journal of Hazardous Materials. – 2020. – № 393. – Р. 219–222.

38. Rhamnolipids from Planococcus spp. and their mechanism of action against pathogenic bacteria / V.K. Gaur, V. Tripathi, P. Gupta, N. Dhiman,
R.K. Regar, K. Gautam, J.K. Srivastava, S. Patnaik // Bioresource Technology. – 2020. – № 307. – Р. 123–206.

39. Bielinska A.U., Janczak K.W., Landers J.J. Mucosal immunization with a novel nanoemulsion-based recombinant anthrax protective antigen vaccine protects against Bacillus anthracis spore challenge // Infection and Immunity. –
2007. – № 75. – Р. 4020–4029.

40. Ohadi M., Forootanfar H., Rahimi H.R. Antioxidant potential and wound healing activity of biosurfactant produced by Acinetobacter junii B6 // Current Pharmaceutical Biotechnology. – 2017. – № 18. – Р. 900–908.

Интерес к микробным биосурфактантам возрастает по нескольким причинам. Во-первых, биосурфактанты считаются экологически безопасными, поскольку они относительно нетоксичны и биоразлагаемы. Во-вторых, биосурфактанты имеют уникальную структуру, которая только начинает цениться за их потенциальное применение во многих различных аспектах промышленности, от биотехнологии до очистки окружающей среды.

Спрос на новые специальные поверхностно-активные вещества в сельском хозяйстве, косметической, пищевой, фармацевтической и экологической промышленности неуклонно растет. Поскольку эти поверхностно-активные вещества должны быть как эффективными, так и экологически безопасными, естественно обратиться к микробному миру, чтобы удовлетворить этот спрос.

Термин поверхностно-активное вещество охватывает широкий спектр соединений, как синтетических, так и биологических, все из которых обладают тензиоактивными свойствами. Эти молекулы имеют амфифильную природу, имеют как гидрофильные, так и гидрофобные домены, что позволяет им существовать преимущественно на границе раздела полярных и неполярных сред.

Наиболее важным ограничением коммерческого использования биосурфактантов является сложность и высокая стоимость производства, что ограничивает их использование в больших масштабах. На сегодняшний день единственными коммерчески доступными биосурфактантами являются рамнолипиды и сурфактин.

Несмотря на текущие ограничения коммерческого производства биосурфактантов, существует большой интерес к этим материалам, поскольку они считаются «зеленой» альтернативой синтетическим поверхностно-активным веществам. Биосурфактанты считаются относительно нетоксичными и биоразлагаемыми, но, возможно, более важно то, что химическая структура биосурфактантов уникальна и демонстрирует большое структурное разнообразие, включая гликолипиды, липопептиды, жирные кислоты и нейтральные липиды, сидерофорные липиды и полимерные поверхностно-активные вещества.

С целью поиска перспективных продуцентов биосурфактантов был проведен скрининг микроорганизмов, выделенных из загрязненных нефтью почв, с помощью определения индекса эмульгирующей активности и нефтеокисляющей способности. Всего было проанализировано 34 штамма, 5 из которых показали высокие значения индекса эмульгирующей активности и нефтеокисляющей способности. Перспективным продуцентом биосурфактантов является штамм Н2-1, дающий наиболее высокие значения по всем показателям.

Ключевые слова: биосурфактанты, эмульгирующая активность, нефтеокисляющая способность, микроорганизмы, скрининг.

Василова Лилия Ягфарьевна (Уфа, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Биохимия и технология микробиологических производств» Уфимского государственного нефтяного технического университета (450064, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1).

Цыплюк Виктория Александровна (Уфа, Россия) – магистрант кафедры «Биохимия и технология микробиологических производств» Уфимского государственного нефтяного технического университета (450064,
г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; e-mail: vcypluk@mail.ru).

1. Banat I.M., Makkar R.S., Cameotra S.S. Potential commercial applications of microbial surfactants // Appl Microbiol Biotechnol. – 2000. – № 53. – Р. 495–508.

2. Microbial biosurfactants production, applications and future potential /
I. M. Banat [et al.] // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2010. – № 87. – P. 427–444.

3. Review. Biosurfactants: Multifunctional Biomolecules of the 21st Century / D.K. Santos, R.D. Rufino [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. – 2016. – № 401 (17). – 31 p.

4. Varjani S.J., Upasani V.N. Critical Review on Biosurfactant Analysis, Purification and Characterization Using Rhamnolipid as A Model Biosurfactant // Bioresource Technology. – № 233. – 2017. – Р. 389–397.

5. Biosurfactants: potential applications in medicine / L. Rodrigues [et al.] // J. Antimicrob Chemother. – 2006. – Vol. 57 (4). – P. 609–618.

6. Potential applications of surface-active compounds by Gordonia sp. strain BS29 in soil remediation technologies / A. Franzetti [et al.] // Chemosphere. – 2009. – Vol. 75 (6). – P. 801–807.

7. Nayarisseri A., Singh P., Singh S.K. Screening, isolation and characterization of biosurfactant producing Bacillus subtilis strain ANSKLAB03 // Bioinformation. – 2018. – Vol. 14, № 6. – Р. 304–314.

8. Production and stability studies of the biosurfactant isolated from marine Nocardiopsis sp. B4 / A. Khopade, R. Biao, X. Liu, K. Mahadik, L. Zhang,
C. Kokare // Desalination. – 2012. – Vol. 285. – P. 198–204.

9. Optimization of bench-scale production of biosurfactant by Bacillus Licheniformis R2 / S.J. Joshi, S.J. Geetha, S. Yadav, A.J. Desai // APCBEE Proc. – 2013. – Vol. 5. – P. 232–236.

10. Control of agitation and aeration rates in the production of surfactin in foam overflowing fed-batch culture with industrial fermentation / S. Yao, S. Zhao, Z. Lu,
Y. Gao, F. Lv, X. Bie // Rev. Argent. Microbiol. – 2015. – Vol. 47, № 4. – Р. 344–349.

11. Fakruddin M. Biosurfactant: production and application // J. Pet. Environ. Biotechnol. – 2012. – Vol. 3. – P. 124.

12. Isolation and production of biosurfactant from Pseudomonas aeruginosa isolated from Iranian southern wells oil / H. Rashedi, E. Jamshidi, M.A. Mazaheri, B. Bonakdarpour // Int. J. Environ. Sci. Tech. – 2016. – Vol. 2, № 2. – P. 121–127.

13. Evans C., Herbert D., Tempest D. The continuious cultivation of microorganisms. 2. Construction of hemostat // Methods in Microbiology. – 1970. – Vol. 2, № 4. – Р. 277–327.

14. Методы скрининга биосурфактант-продуцирующих бактерий (мини-обзор) / Т.М. Лыонг [и др.] // Изв. ТулГУ. Естественные науки. – 2019. – Вып. 4. – С. 98–111.

15. Cooper D.G., Goldenberg G.G. Surface-active agents from two Bacilllus species // Appl. Environ. Microbiol. – 1987. – Vol. 53. – P. 224–229.

16. Биодеградация нефтепродуктов штаммами-деструкторами и их ассоциациями в жидкой среде / Л.М. Барышникова [и др.] // Прикл. биохимия и микробиология. – 2001. – Т. 37, № 5. – С. 542–548.

17. Деструкция нефти бактериями рода Pseudomonas, содержащими различные плазмиды биодеградации / А.А. Ветрова, А.А. Овчинникова, А.Е. Филонов [и др.] // Изв. ТулГУ. Естественные науки. – 2008. – № 2. – С. 186–193.

Исследован процесс образования алюмофосфата в системе Al(NO3)3 – H3PO4 – H2O – CO(NH2)2, где карбамид является прекурсором. Исследовано влияние способа и условий синтеза на состав и дисперсность гидратированного и безводного алюмофосфата, представляющего интерес как дисперсная фаза для электрореологических суспензий. Показано, что в системе Al(NO3)3 – H3PO4 – H2O – CO(NH2)2 при мольном соотношении реагентов, равном 1,0, в зависимости от количества вводимого прекурсора (карбамида) при достижении pH 2,3–2,35 образуются продукты в виде объемного осадка, гелеобразной или пастообразной массы, которые являются рентгеноаморфными. Изучен состав, дисперсность образцов алюмофосфата, полученных после старения свежеприготовленных продуктов, и отмечено различие в размере частиц. Термообработкой гелеобразных, пастообразных образцов при 950 °С получен безводный рентгеноаморфный алюмофосфат с преобладающим размером частиц 20–100 мкм. Приведено сравнение дисперсности гидратированных и безводных образцов алюмофосфата с мольным соотношением Al2O3:P2O5 ≈ 1,0, полученных золь-гель способом в системе Al(NO3)3 – H3PO4 – H2O – CO(NH2)2 и кристаллизацией из алюмофосфорсодержащего раствора, и отмечено, что более крупные частицы характерны для рентгеноаморфного алюмофосфата, как гидратированного, так и безводного.

Ключевые слова: гидратированный алюмофосфат, безводный алюмофосфат, золь-гель синтез, гидротермальный синтез, фазообразование, термообработка, состав, дисперсность.

Ещенко Людмила Семеновна (Минск, Беларусь) – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии неорганических веществ и общей химической технологии УО «Белорусский государственный технологический университет», член-корреспондент Российской академии естественных наук и Европейской академии естествознания (220006, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Свердлова, 13а; e-mail: yeshchanko@belstu.by).

Понятовский Олег Витальевич (Минск, Беларусь) – аспирант кафедры технологии неорганических веществ и общей химической технологии УО «Белорусский государственный технологический университет» (220006, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Свердлова, 13а; e-mail: oleg.ponyatovskiy@gmail.com).

Ходжиева Халлыбиби Бегниязовна (Минск, Беларусь) – студентка
4-го курса кафедры технологии неорганических веществ и общей химической технологии УО «Белорусский государственный технологический университет» (220006, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Свердлова, 13а; e-mail: hajyyevahallybibi@icloud.com).

1. Hao T. Electrorheological Fluids. The Non-aqueous Suspensions. – 1st ed. – Cambridge, Massachusetts, USA: Elsevier Science, 2005. – Vol. 22. – 578 p.
2. Способ синтеза кристаллического микропористого металлоалюмофосфата из твердого вещества: пат. Рос. Федерация / Даль И.М., Фуглеруд Т., Гренволль А.Г., Хансен Э.В., Слагтерн О., Веннельбо Р. – № 2004117071/15; заявл. 06.11.2002; опубл. 20.05.2005. Бюл. №14. – 32 с.
3. d’Yvoire F. Etude des phosphates d’aluminium et de fer trivalent. I. L’orthophosphate neutre d´aluminium // Bulletin de la Societe Chimique de France. – 1961. – Vol. 372. – P. 1762–1776.
4. Kotova N.P., Ivanov L.P. Stability of Strontium Aluminophosphates in the System SrO-Al2O3-P2O5-H2O at T = 25 - 350°C and P = Psat -500 bar // Geochemistry International. – 2000. – Vol. 38. – P. 138−143.
5. Drüppel K., Hösch A., Franz G. The system Al2O3-P2O5-H2O at temperatures below 200 °C: Experimental data on the stability of variscite and metavariscite AlPO4·2H2O // American Mineralogist. – 2007. – Vol. 92. – P. 1695–1703. DOI: org/10.2138/am.2007.2487
6. Печковский В.В., Ещенко Л.С., Пырх А.Н. Особенности формирования структуры алюмофосфатных ксерогелей при термопаровой обработке // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. – 1990. – № 4. – С. 590–594.
7. Печковский В.В., Ещенко Л.С., Пырх А.Н. Влияние гидротермальной обработки на некоторые физико-химические свойства алюмофосфатных гидрогелей // Журнал неорганической химии. – 1988. – № 6. – С. 1221–1226.
8. Гребенько Н.В. Исследование и разработка способов получения пористых фосфатов алюминия с заданными свойствами: дис. … канд. техн. наук. – Минск, 1978. – 164 с.
9. Особенности получения электрореологически активного феррифосфата / Л.С. Ещенко, О.В. Понятовский, Э.И. Вечерская, Е.В. Коробко, З.А. Новикова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология». – 2020. – № 3. – С. 155–169. DOI: 10.15593/2224-9400/2020.3.11
10. Разработка составов дисперсных наполнителей для ЭРС / Л.С. Ещенко, О.В. Понятовский, Е.В. Коробко, З.А. Новикова // Фуллерены и наноструктуры в конденсированных средах: материалы XI Междунар. науч. конф. / Ин-т тепло- и массопереноса имени А.В. Лыкова НАН Беларуси. – Минск, 2020. – С. 21–26.
11. Влияние структуры дигидрата ортофосфата алюминия на его электрореологическую активность / Е.В. Лаевская, Л.С. Ещенко, Е.В. Коробко, З.А. Новикова, Х.И. Унал // Тепло- и массоперенос-2014: сб. науч. тр. / Ин-т тепло- и массопереноса имени А.В. Лыкова НАН Беларуси. – Минск, 2015. – С. 263–270.
12. Получение наполнителей для ЭРС на основе гидратированного ортофосфата алюминия / Л.С. Ещенко, Е.В. Лаевская, Е.В. Коробко, З.А. Новикова // Труды БГТУ. Химия. – 2015. – № 3. – С. 56–63.
13. Eshchenko L.S., Paniatouski A.V. Preparation of microcrystalline hydrated aluminum orthophosphate // The latest research in modern science: experience, traditions and innovations: Collected scientific articles of the X International scientific conference, 18–19 February, Morrisville, NC, USA, 2020. – Lulu Press, 2020. – P. 21–26.
14. Ещенко Л.С., Понятовский О.В. Особенности синтеза высокодисперсных алюмофосфатов состава AlPO4·nH2O // Вестник Нац. акад. Навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2021. – Т. 57, № 3. – С. 310–319. DOI: 10.29235/1561-8331-2021-57-3-310-319
15. Вассерман И.М. Химическое осаждение из растворов. – Л.: Химия, 1980. – 208 с.
16. Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов. – М.: Академкнига, 2006. – 309 с.

Рассмотрена актуальная проблема очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов, включая аварийные разливы. Современные технологии не всегда позволяют производить снижение концентрации нефтепродуктов в воде до норм ПДК. Поэтому для достижения требуемых норм качества воды предусматривается сочетание нескольких методов очистки. В качестве эффективного метода для доочистки рассмотрен метод адсорбции. Для эффективного проведения данного процесса был взят природный материал торф. Ранее полученные положительные результаты при оценке сорбционных свойств торфа по отношению к нефти и нефтепродуктам различных фракций позволяют рекомендовать данный материал в качестве сорбента. В данной работе для оценки протекания процесса адсорбции были взяты нефтепродукты в устойчивом эмульгированном состоянии, поскольку такое состояние является одним из наиболее опасных. Были проведены экспериментальные исследования с различными концентрациями нефтепродуктов в созданной модельной эмульсии, а также была дана оценка влияния на процесс температуры. Все экспериментальные исследования проводились в соответствии со стандартными методиками. На основе полученных экспериментальных данных далее были изучены механизмы взаимодействия низинного торфа и нефтепродукта – моторного масла с использованием термодинамических показателей. Установлено, что поглощающая способность торфа проявляется при первых минутах контакта с эмульсией, причем вне зависимости от начальной концентрации нефтепродуктов, максимальное значение эффективности очистки от 40 до 80 %. Необходимо отметить, что эффективность 80 % составила для эмульсии с начальной концентрацией моторного масла 18 мг/дм3. Также получено, что изотермы адсорбции имеют вид изотерм Лэнгмюра, происходит физическая неактивированная адсорбция, отрицательные значения энергии Гиббса свидетельствуют о самопроизвольном протекании процесса. Проведенные исследования позволят определить оптимальные параметры сорбции в дальнейшем внедрении при очистке нефтесодержащих сточных вод промышленных предприятий, аварийных разливах и создании водооборотных циклах.

Ключевые слова: нефтепродукты, сточные воды, адсорбционная очистка, торф, механизм сорбции, изотермы адсорбции.

Дремичева Елена Сергеевна (Казань, Россия) – кандидат технических наук, начальник отдела НИРС, доцент кафедры «Экономика и организация производства» Казанского государственного энергетического университета (420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51; е-mail: lenysha@mail.ru).

1. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей
среды Российской Федерации в 2019 году [Электронный ресурс]. – URL: https://www.mnr.gov.ru/docs/gosudarstvennye_doklady/proekt_gosudarstvennogo_do­klada_o_sostoyanii_i_ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federat2019/ (дата обращения: 22.06.2022).

2. Росприроднадзор в 2021 году зафиксировал 32 разлива нефтепродуктов компаниями [Электронный ресурс]. – URL: https://tass.ru/obschestvo/ 13161131 (дата обращения: 22.06.2022).

3. Хронология крупнейших случаев разлива нефти и нефтепродуктов в России [Электронный ресурс]. – URL: https://tass.ru/info/8641491 (дата обращения: 22.06.2022).

4. Ивахнюк С.Г. Прогностическое моделирование загрязнения морских акваторий при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов // Проблемы управления рисками в техносфере. – 2021. – № 4 (60). – С. 60–67.

5. Актуальные проблемы очистки нефтесодержащих сточных вод [Элект­ронный ресурс] / В.Н. Анапольский, К.Л. Прокопьев, С.В. Олиферук, А.П. Романенко // С.О.К. – Сантехника. Отопление. Кондиционирование. – 2007. –
№ 6. – URL: https://www.c-o-k.com.ua/content/view/1072// (дата обращения: 22.06.2022).

6. Дремичева Е.С. Проблемы загрязнения водоемов нефтесодержащими сточными водами промышленных предприятий и варианты их решения // Химическая безопасность. – 2021. – Т. 5, № 2. – С. 66–77.

7. Грачева Н.В., Желтобрюхов В.Ф., Селезнева Н.А. Сорбция эмульгированных нефтепродуктов из сточных вод модифицированной опокой // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. – 2019. – Вып. 1 (74). – С. 80–87.

8. Изучение процесса сорбции растворенных нефтепродуктов из водных сред углеродсодержащим материалом / И.В. Старостина, Н.Ю. Кирюшина, А.С. Лушников, М.А. Паленова, М.А. Писклов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2022. – № 3 (306). – С. 60–66.

9. Татаринцева Е.А., Ольшанская Л.Н. Получение эффективных нефтесорбентов для очистки вод на основе отходов химической промышленности // Промышленные процессы и технологии. – 2021. – Т. 1, № 1. – С. 6–16.

10. Иванова М.А., Зенитова Л.А. Сорбент для ликвидации нефтяных разливов на основе пенополиуретана и отходов пенополистирола // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. – 2020. – № 2. – С. 22–36.

11. Абдель-Гадир Б.М., Кузнецова Г.М., Ягафарова Г.Г. Поиск сорбентов для очистки водных объектов от нефтяных загрязнений // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. – 2018. – № 4 (32). – С. 72–79.

12. Facile fabrication of porous waste-derived carbon-polyethylene terephthalate composite sorbent for separation of free and emulsified oil from water / Debirupa Mitra, Ming Hang Tai, Ermanda B. Abdullah, Chi-Hwa Wang, Koon Gee Neoh // Separation and Purification Technology. – 2021. – Vol. 279. – Р. 119664. DOI: 10.1016/j.seppur.2021.119664

13. Kurbangaleeva M.Kh. Improvement of Emergency Oil Spill Management Technology // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2022. – Vol. 988, no. 022008. DOI: 10.1088/1755-1315/988/2/022008

14. Sorption and removal of crude oil spills from seawater using peat-derived biochar: An optimization study / Khawla Al Ameri, Adewale Giwa, Lina Yousef, Abdulrahman Alraeesi, Hanifa Taher // Journal of Environmental Management. – 2019. – Vol. 250. – Р. 109465. DOI: 10.1016/j.jenvman.2019.109465

15. Nazarenko M.Y., Kondrasheva N.K., Saltykova S.N. Sorptional properties of fuel shale and spent shale // Coke and Chemistry. – 2017. – Vol. 60, № 2. – С. 86–89.

16. Модификация фитосорбентов для интенсификации очистки нефтесодержащих сточных вод / С.В. Максимова, Е.С. Коршикова, Е.И. Вялкова, А.М. Фугаева, А.А. Воронов // Архитектура, строительство, транспорт. – 2022. – № 1. – С. 42–53.

17. Adsorption of hydrocarbons on organo-clays – implications for oil spill remediation / Frost Ray, Carmody Onuma, Xi Yunfei, Kokot Serge // Journal
of Colloid and Interface Science. – 2007. – Vol. 305 (1). – Р. 17–24. DOI: 10.1016/j.jcis.2006.09.032

18. Разработка очистителя от загрязнений почвы нефтепродуктами на основе месторождений торфа Тамбовской области / С.И. Данилин, А.С. Иванов, Ю.В. Родионов, А.О. Сухова // Наука и Образование. – 2021. – Т. 4,
№ 2. – С. 194 (1–8).

19. Dremicheva E.S., Laptev A.G. Modeling the process of sorption for the purification of waste water from petroleum products and heavy metals // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. – 2019. – Vol. 53(3). – Р. 355–363. DOI: 10.1134/S0040579519030047

20. Влияние температуры обработки на сорбционные свойства биоразлагаемого пористого материала / Г.С. Минаков, С.А. Широких, С.В. Кашевский, М.Ю. Королёва, Е.С. Вайнерман // Успехи в химии и химической технологии. – 2020. – Т. 34, № 8 (231). – С. 89–91.

Анаэробное сбраживание постоянно образующихся органических отходов пищевых и особенно пивоваренных производств с получением метана в качестве дополнительного и альтернативного источника энергии является достаточно современной и экологически чистой технологией. Наиболее типичным примером отходов пивоварения является пивная дробина. Хотя пивная дробина содержит относительно высокое содержание белков, поддерживающих рост анаэробных микроорганизмов, она также устойчива к анаэробному сбраживанию благодаря высокому содержанию лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы.

Для эффективной переработки дробины необходимо создать соответствующие условия, включающие в себя совокупность технологических и аппаратных решений. Автором предлагается комбинация использования современных ультразвуковых технологий и оптимизированных температурных режимов, которые известны как безопасный и экологически чистый способ воздействия на трудно сбраживаемые среды, позволяющие тем самым увеличить доступность сбраживаемых углеводов микроорганизмам и уникальных аппаратных методов управления процессом, позволяющих максимально эффективно реализовать потенциал технологических решений.

Определяются функции систем управления модулями биореактора для анаэробного сбраживания пивной дробины. Использование ультразвука для переработки приводит к учету совместного действия температуры субстрата и частоты ультразвуковых колебаний. В пространстве состояний биореактора наряду с температурой и кислотно-щелочным балансом дополнительно учитываются частота ультразвуковых колебаний, длительность обработки ультразвуком и время сбраживания. Представляются экспериментально полученные значения границ изменения управляющих воздействий в новом пространстве состояний. Принцип и структура системы управления биореактором обеспечивают компенсацию параметрических возмущений за счет расширения множества управлений на конечном временном интервале функционирования с корректировкой установок локальным регуляторам, рассчитываемых на основе регрессионных моделей процесса переработки пивной дробины.

Ключевые слова: биореактор, биогаз, управление, ультразвук, регулирование, дробина, модель, состояние, биотехнология, автоматизация.

Житков Владимир Владимирович (Москва, Россия) – аспирант, ассистент кафедры «Прикладная механика и инжиниринг технических систем» Московского государственного университета пищевых производств (125080,
г. Москва, Волоколамское ш., 11, e-mail: vladimir.v.zhitkov@gmail.com).

1. Михеев В.А. Автоматизация процессов ОМД: электрон. учеб. пособие / Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева. – Самара, 2012. – 167 с.

2. Мохсен М.Н. Методы квазиоптимизации и согласованного векторного управления в локальных системах автоматизации технологических процессов. – Ростов н/Д, 2016. – 253 с.

3. Третьяк Л.Н. Методологические основы оценки и управления качеством пива с заданными потребительскими свойствами и технология его производства в условиях информационной неопределенности. – М., 2013. – 476 с.

4. Макаров В.В., Антонова Г.М. Создание обобщенных моделей динамических стохастических систем путем имитационного моделирования с использованием алгоритмов идентификации // Имитационное моделирование. Теория и практика: тр. 7-й Всерос. науч.-практ. конф. / Ин-т проблем упр. РАН. – М., 2015. – Т. 1. – С. 13–18.

5. Карпенко А.П., Моор Д.А., Мухлисуллина Д.Т. Многокритериальная оптимизация на основе нейронечеткой аппроксимации функции предпочтений лица, принимающего решения // Наука и образование. – 2010. – № 6. –
С. 6–21.

6. Жмудь В.А. Адаптивные системы автоматического управления с единственным основным контуром // Автоматика и программная инженерия. – 2014. – № 2. – С. 106–122.

7. Ахремчик О.Л., Житков В.В. Уровневая организация АСУ биореакторами // Промышленные АСУ и контроллеры. – 2021. – № 9. – С. 4–9.

8. Герасимов Д.В., Сучкова Е.П. Теоретические основы применения ультразвука для обработки пищевых систем с целью регулирования содержания биологически активных компонентов // Научный журнал НИУ ИТМО. Процессы и аппараты пищевых производств. – 2014. – № 3. – С. 53–60.

9. Житков В.В., Федоренко Б.Н. Влияние ультразвука на образование биогаза при утилизации пивной дробины // Пищевая промышленность. – 2020. – № 1. – С. 18–21.

10. SCADA/HMI DataRate 4.0 – в ногу со временем [Электронный ресурс] – URL: https://www.krug2000.ru/pdf/DataRate_4.0_v_nogu_so_vreme­nem.pdf (дата обращения: 02.06.2021).

11. Чекалкин А.П., Мокрушин С.А., Хорошавин В.С. Обзор рынка биoгазовых технологий // Общество, наука, инновации: сб. материалов всерос. ежегод. науч.-техн. конф. – Киров, 2012. – С. 1139–1141.

12. Исследование принципа работы биогазовых установок с целью их дальнейшей автоматизации / А.Р. Терехин, Н.С. Галкин, Н.А. Забенкова,
С.А. Мокрушин // Исследования молодых ученых: материалы XIII Междунар. науч. конф. / под ред. И.Г. Ахметова [и др.]. – Казань, 2020. – С. 12–15.

13. Чекалкин А.П., Мокрушин С.А. Автоматизация процесса анаэробного сбраживания органических отходов // Автоматизация и производство. – 2012. – № 1. – С. 36–37.

14. An overview of microbial biogas enrichment / N. Aryal, T. Kvist, F. Am­mam, D. Pant, L. Ottosen // Bioresour. Technol. – 2018. – № 264. – P. 359–369.

15. Anaerobic digestion of annual and multi-annual biomass crops / L. Bar­banti, G. Di Girolamo, M. Grigatti, L. Bertin, C. Ciavatta // Ind. Crops Prod. – 2014. – № 56. – P. 137–144.

16. Betts G.D., Williams A., Oakley R.M. Ultrasonic Standing Waves: Inactivation of Foodborne Microorganisms Using Power Ultrasound // Encyclopedia of Food Microbiology. – USA, 2014. – P. 659–664.

17. Influence of initial рН on thermoрНilic anaerobic co-digestion of swine manure and maize stalk / Z. Tong, C. Mao, N. Zhai, X. Wang, G. Yang // Waste Manag. – 2015. – № 35. – P. 119–126.

18. Tong Z., Yang Y., Xie D. Insights into the production potential and trends of China’s rural biogas // Int. J. Energy Res. – 2015. – № 39. – P. 227–237.

Рассматривается подход к модернизации АСУ ТП пакетоформирующей машины фирмы Möllers в производстве сыпучих материалов на одном из предприятий химической отрасли. Обследована пакетоформирующая машина и ее АСУ ТП, реализованная на базе средств автоматизации SIMATIC и разделенная на АСУ ТП укладки мешков на поддон и АСУ ТП обмотки уложенных на поддон мешков в стретч-пленку. Выявлена проблема устаревания технического и программного обеспечения АСУ ТП укладки мешков на поддон, сформулированы и решены задачи, направленные на ее модернизацию. В результате подобраны современные аналоги технических средств SIMATIC, адаптировано программное обеспечение SIMATIC к выбранным техническим средствам, разработана имитационная модель пакетоформирующей машины в программной среде SIMIT и с применением модели произведена оценка работоспособности адаптированного программного обеспечения SIMATIC.

При адаптации программного обеспечения SIMATIC построена модель логического управления. Разработанные по модели алгоритмы управления реализованы на языке функциональных блоков FBD и языке инструкций STL в среде
программирования панели оператора и ПЛК TIA Portal. Для оценки работоспособности алгоритмов, реализованных в TIA Portal, с использованием метода вычислительного эксперимента осуществлена их реализация в среде моделирования SIMIT. Полученные результаты моделирования алгоритмов управления свидетельствуют о работоспособности созданного программного обеспечения АСУ ТП укладки мешков на поддон.

Эти же методы адаптации и оценки работоспособности программного обеспечения SIMATIC, использованные для АСУ ТП укладки мешков на поддон, применимы и для АСУ ТП обмотки уложенных на поддон мешков в стретч-пленку.

Ключевые слова: сыпучий материал, производство, пакетоформирующая машина, АСУ ТП, техническое обеспечение, программное обеспечение, модернизация, адаптация.

Исламов Рустам Рашидович (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990,
г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: islamov.rustam.r@yandex.ru).

Шумихин Александр Георгиевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29,
e-mail: atp@pstu.ru).

1. Горбатов В.А., Крылов А.В., Федоров Н.В. САПР систем логического управления. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 232 с.
2. Шалыто А.А. Switch-технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления. – СПб.: Наука, 1998. – 627 с.
3. Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. – М.: Мир, 1976. – 165 с.
4. Водовозов А.М. Микроконтроллеры для систем автоматики: учеб. пособие. – Изд. 3-е, доп. и перераб. – М.: Инфра-Инженерия, 2016. – 164 с.
5. Волков М.А., Постыляков А.Ю., Исаков Д.В. Управление техническими и технологическими системами: учеб. пособие. – М.: Инфра-Инженерия, 2022. – 252 с.
6. Нестеров К.Е., Зюзев А.М. Программирование промышленных контроллеров: учеб.-метод. пособие. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. – 96 с.
7. Деменков Н.П. Языки программирования контроллеров: учеб. пособие / под ред. К.А. Пупкова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 172 с.
8. SIEMENS. Products & Services. SIMATIC S7-300 [Электронный ресурс]. – URL: https://new.siemens.com/global/en/products/automation/sys­tems/ industrial/plc/simatic-s7-300.html (дата обращения: 29.03.2022).
9. Industry Online Support. Technical Forum [Электронный ресурс]. – URL: https://support.industry.siemens.com (дата обращения: 25.03.2022).
10. Федоров Ю.Н. Порядок создания, модернизации и сопровождения АСУТП. – М.: Инфра-Инженерия, 2011. – 576 с.
11. Ицкович Э.Л. Методы рациональной автоматизации производства. – М.: Инфра-Инженерия, 2009. – 256 с.
12. Пискажова Т.В., Донцова Т.В., Даныкина Г.Б. Математическое моделирование объектов и систем управления: учеб. пособие / Сиб. федер. ун-т. – Красноярск, 2020. – 230 с.
13. Лагерев А.В., Толкачев Е.Н., Гончаров К.А. Моделирование рабочих процессов и проектирование многоприводных ленточных конвейеров: монография. – Брянск, 2017. – 384 с.
14. Шишов О.В. Современные средства АСУ ТП: учеб. – М.; Вологда: Инфра-Инженерия, 2021. – 532 с.
15. Иванов В.Э., Чье Еи Ун. Разработка АСУТП в среде WinCC: учеб. пособие. – М.; Вологда: Инфра-инженерия, 2019. – 232 с.