Представлены история возникновения и распространения чайного гриба, описание симбиотической культуры бактерий и дрожжей. Рецептура приготовления напитка имеет различные вариации, которые заключаются в изменении выбранного субстрата для роста микроорганизмов, количества сахара и выбора углеводной составляющей. Особый интерес комбучи заключается в его физиологических свойствах, оказываемых положительное влияние на организм.

Комбуча – это чайный напиток, полученный путем ферментации сладкого чая или других напитков, таких как фруктовые соки, отвары различных трав. Предположительно, этот напиток впервые появился в Маньчжурской части Китая. Другие источники утверждают, что впервые он появился на острове Цейлон и далее распространился на территорию полуострова Индостан. Также он распространен в других азиатских странах, таких как Япония и Корея. Помимо азиатских стран этот напиток получил распространение и в европейских странах, таких как Россия и Германия. Чуть позже комбуча получила распространение в США, благодаря своей пользе, оказываемой на организм.

В статье рассматривается культура зооглея, ее микробиологический состав, симбиотические условия жизни бактерий и дрожжей, которые оказывают влияние не только на вкусовые качества напитка, но и на его функциональный состав.

Несмотря на популярность напитка и его различные вариации, количество научных исследований о пользе для здоровья комбучи мало. Та часть исследований, которая подтверждает высокую пользу комбучи при регулярном употреблении в пищу, вызывает высокий интерес в дальнейших исследованиях.

Ключевые слова: комбуча, чайный гриб, симбиотическая культура бактерий и дрожжей.

Адиатуллина Ирина Николаевна (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614013, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, 14; e-mail: inadiatullina@yandex.ru).

Волкова Лариса Владимирована (Пермь, Россия) – доктор медицинских наук, профессор кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614013, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, 14; e-mail: wolkowalw@mail.ru).

1. Еряшев С.С., Гернет М.В. Разработка технологии производства напитков на основе экстрактов чая // День науки: сб. материалов студ. конф.: в 6 ч. – Ч. 1. – М., 2017. – С. 88–91.

2. Кароматов И.Д. Лечебные свойства чайного гриба // Биология и интегративная медицина. – 2017. – №7. – С. 381–391.

3. Погорелова Н.А., Белкина С.Е. Изучение биосинтеза бактериальной целлюлозы симбиотической культуры Medusomyces Gisevii // Эффективное животноводство – залог успешного развития АПК региона: сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф. – Омск, 2017. – С. 66–69.

4. Резниченко А.Е., Шавыркина Н.А. Разработка рецептуры ферментативного напитка на основе культуры Medusomyces Gisevi // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. – Бийск, 2019. – С. 478–480.

5. Евстигнеева И.К. Некоторые аспекты структуры эпифитных компонентов цистозировых сообществ в Черном море // Экология моря. – 1990. – № 34. –
С. 33–37.

6. Рыльков М.И., Щекотова А.П., Гоголева М.А. Чем мы лечимся. Справочник для больных. Лекарственные травы. – Пермь, 1995. – 413 с.

7. Филиппова И.А. Грибы, которые лечат: индийский морской рис, тибетский молочный гриб, чайный гриб. – СПб.: ВЕСЬ, 2002. – 224 с.

8. Barker G., Jefferson B., Judd S. The control of bubble size in carbonated beverages. Chemical Engineering Science. – 2002. – № 57. – P. 565–573.

9. De Roos J., De Vuyst L. Acetic acid bacteria in fermented foods and beverages // Current Opinion in Biotechnology. – 2018. – № 57. – P. 115–119.

10. The influence of water composition on flavor and nutrient extraction in green and black tea / M. Franks, P. Lawrence, A. Abbaspourrad, R. Dando // Nutrients. – 2019. – № 159. – P. 80.

11. Kombucha beverage from green, black and rooibos teas: A comparative study looking at microbiology, chemistry and antioxidant activity /
F. Gaggìa, L. Baffoni, M. Galiano, D.S. Nielsen, R.R. Jakobsen, J.L. Castro-Mejía, D. Di Gioia // Nutrients. – 2019. – № 106.

12. Selective Sorption of Cesium Using Self-Assembled Monolayers on Mesoporous Supports / Yuehe Lin, Glen E. Fryxell, Hong Wu and Mark Engelhard. // Enviromental science and technology. 2001. – № 35(19). – P. 3962–3966.

13. Kapp J.M., Sumner W. Kombucha: A systematic review of the empirical evidence of human health benefit. Annals of Epidemiology. – 2019. – №30. – P. 66–70.

14. Laureys D., Britton S.J., De Clippeleer, J. Kombucha tea fermentation:
A review// Journal of the American Society of Brewing Chemists. – 2020. – №78(3). –
P. 165–174.

15. A review on health benefits of Kombucha nutritional compounds and metabolites / J. Martínez Leal, L. Valenzuela Suárez, R. Jayabalan, J. Huerta Oros, A. Escalante-Aburto // CyTA – Journal of Food. – 2018. – №16(1). – P. 390–399.

16. Kombucha: Biochemical and microbiological impacts on the chemical and flavor profile / Peyton Bishop, Eric R. Pitts, Drew Budner, Katherine A. Thompson // Food Chemistry Advances. – 2022. – Vol. 1. – Р. 171–176.

17. Microbiological and technological parameters impacting the chemical composition and sensory quality of kombucha / T. Tran, C. Grandvalet, F. Verdier, A. Martin, H. Alexandre, R. Tourdot-Maréchal // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. – 2020. – №19(4). – P. 2050–2070.

18. Understanding Kombucha tea fermentation: A review / S.A. Villarreal-Soto, S. Beaufort, J. Bouajila, J.P. Souchard, P. Taillandier // Journal of Food Science. – 2018. – №83(3). – P. 1141–1146.

19. Global insights into acetic acid resistance mechanisms and genetic stability of Acetobacter pasteurianus strains by comparative genomics / B. Wang, Y. Shao, T. Chen, W. Chen, F. Chen // Scientific Reports. – 2015. – №5(1).

20. Isolation and identification of a bacterial cellulose synthesizing strain from Kombucha in different conditions: Gluconacetobacter xylinus ZHCJ618 / W. Zhang, X. Wang, X. Qi, L. Ren, T. Qiang // Food Science and Biotechnology. – 2018. – №27(3). – P. 705–713.

Представлен обзор некоторых современных технологий трехмерной биопечати человеческих тканей и органов. Трехмерная биопечать органов является междисциплинарной областью, включает в себя достижения клеточной биологии, химии, механики, инженерии, медицины, также компьютерных технологий.

Трехмерная биопечать человеческих органов достаточно часто используется для производства и трансплантации искусственных биологических органов. В работе рассматриваются существующие технологии трехмерной биопечати с использованием биочернил на специальной подложке. Описаны особенности струйной биопечати, на основе выдавливания, лазерной и комбинированной биопечати. Приведены особенности производства биочернил с использованием биосовместимых полимерных соединений, гидрогелей, которые должны иметь свойства биосовместимости, биоразлагаемости, биостабильности.

Отмечены некоторые наиболее популярные современные биопринтеры, указаны ограничения, недостатки, связанные с механическими свойствами материалов для печати, также точностью, скоростью самой печати. Достаточно сложной проблемой остается формирование трехмерной биологической структуры, приближенной к природной форме по морфологии, физиологическим и биохимическим свойствам.

Рассмотрены технологии биопечати тканей человеческих органов: кожи, печени, легких, сердца, мозга, приведены существующие технологические проблемы в данной области. Отмечены успехи по биопечати миниатюрной копии человеческого сердца со структурой реального сердца, включая камеры и желудочки.

Несмотря на очевидные успехи, существуют пока проблемы для изготовления полнофункциональных человеческих органов с работоспособной сосудистой, нервной, лимфатической системой, совместимой с индивидуальной средой организма отдельного человека. На основе анализа отмечены будущие перспективы развития технологии биопечати человеческих органов. В заключение отмечено, что с появлением новых технологий и материалов в будущем станет возможным изготовление, трансплантация персонифицированных полнофункциональных человеческих тканей и органов.

Ключевые слова: биопечать, биочернила, биосовместимый полимер, гидрогель, биопринтер, биобумага, матрикс, скаффолд, тканевый конструкт, биореактор.

Аббасов Ифтихар Балакишиевич (Таганрог, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Инженерная графика и компьютерный дизайн» Инженерно-технологической академии Южного федерального университета (347928, г. Таганрог, ул. Чехова, 22; e-mail: iftikhar_abbasov@mail.ru).

1. Трансплантация донорских органов в мире // Сайт/Internet ресурс. – URL: https://rustransplant.com/chislo-transplantaciy-v-mire-uvelichilos/5/ (дата обращения: 19.02.2023).

2. Горбатов Р.О., Романов А.Д. Создание органов и тканей с помощью биопечати // Вестник ВолгГМУ. – 2017. – Вып. 3 (63). – С. 3–9. DOI 10.19163/1994-9480-2017-3(63)-3-9

3. Taking It Personally: 3D Bioprinting a Patient-Specific Cardiac Patch for the Treatment of Heart Failure / N. Matthews, B. Pandolfo, D. Moses, C. Gentile // Bioengineering. – 2022. – Vol. 9. – P. 85–93. DOI: 10.3390/bioengineering9030093

4. Murphy S., Atala A. 3D-bioprinting of tissues and organs // Nature Biotechnology. – 2014. – Vol. 32. – P. 773–785. DOI: 10.1038/nbt.2958

5. Использование 3D-принтеров в хирургии (обзор литературы) / В.А. Лазаренко, С.В. Иванов, И.С. Иванов, Е.Г. Объедков, Л.Н. Беликов, Н.Ю. Объедкова, А.И. Денисенко // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». – 2018. – № 4. – С. 61–65. DOI: 10.21626/­vestnik/2018-4/10

6. Аббасов И.Б. Основы трехмерного моделирования в графической системе 3 ds Max 2018: учеб. пособие. – М.: ДМК Пресс, 2017. – 186 с.

7. Long-term study on off-the-shelf tracheal graft: A conceptual approach for urgent implantation / J.Y. Lee, J.H. Park, M.J. Ahn, S.W. Kim, D.W. Cho // Mater. Des. – 2020. – Vol. 185. – P. 108–119.

8. Xiaohong Wang. Advanced Polymers for Three-Dimensional (3D) Organ Bioprinting // Micromachines. – 2019. – Vol. 10. – P. 814. DOI: 10.3390/mi10120814

9. Введение в 3D-биопринтинг: история формирования направления, принципы и этапы биопечати / Ю.Дж. Хесуани, Н.С. Сергеева, В.А. Миронов, А.Г. Мустафин, А.Д. Каприн // Гены & Клетки. Т.XIII. – № 3. – 2018. –
С. 38–45. DOI: 10.23868/201811031

10. Berg J., Kurreck J. Clean Bioprinting – Fabrication of 3D Organ Models Devoid of Animal Components // ALTEX. – 2021. – Vol. 38 (2). – P. 269–288. DOI: 10.14573/altex.2009151

11. 3D Bioprinting Strategies for the Regeneration of Functional Tubular Tissues and Organs / Hun-Jin Jeong, Hyoryung Nam, Jinah Jang, Seung-Jae Lee // Bioengineering. – 2020. – Vol. 7. – P. 32. DOI:10.3390/bioengineering7020032

12. Embedded Multimaterial Extrusion Bioprinting / M. Rocca, A. Fragasso, W. Liu [et al.] // SLAS Technol. – 2017. – Vol. 1. – P. 1–10.

13. Tissue engineering by self-assembly and bio-printing of living cells / K. Jakab, C. Norotte, F. Marga [et al.] // Biofabrication. – 2010. – Vol. 2. – P. 1–14.

14. A review of rapid prototyping techniques for tissue engineering purposes / S.M. Peltola, F.P. Melchels, D.W. Grijpma [et al.] // Ann. Med. – 2008. – Vol. 40. – P. 268–80.

15. Amer B.D., Ibrahim T.O. Bioprinting Technology: A Current State of the Art Review // J. Manuf. Sci. Eng. – 2014. – Vol. 136 (6). – P. 1–11.

16. Concise Review: Bioprinting of Stem Cells for Transplantable Tissue Fabrication / A.N. Leberfinger, D.J. Ravnic, A. Dhawan [et al.] // Stem. Cells Transl. Med. – 2017. – Vol. 6 (10). – P. 194–218.

17. Application of laser printing to mammalian cells / J.A. Barron, B.R. Ringeisen, H. Kim [et al.] // Thin Solid Films. – 2004. – Vol. 383–7. – P. 453–454.

18. Bioprinting by laser-induced forward transfer for tissue engineering applications: jet formation modeling / C. Mezel, A. Souquet, L. Hallo [et al.] // Biofabrication. – 2010. – Vol. 2 (1). – P. 1–7.

19. Ozbolat I., Yu Y. Bioprinting Towards Organ Fabrication: Challenges and Future Trends. // IEEE Trans. Biomed. Eng. – 2013. – Vol. 60 (3). – P. 691–9.

20. 3D bioprinting for engineering complex tissues / C. Mandrycky, Z. Wang, K. Kim [et al.] // Biotechnol. Adv. – 2016. – Vol. 34 (4). – P. 422–34.

21. 3D printing of functional biomaterials for tissue engineering / W. Zhu, X. Ma, M. Gou [et al.] // Curr. Opin. Biotechnol. – 2016. – Vol. 40. – P. 103–12.

22. Materials and scaffolds in medical 3D printing and bioprinting in the context of bone regeneration / M. Heller, H.K. Bauer, E. Goetze [et al.] // Int. J. Comput. Dent. – 2016. – Vol. 19 (4). – P. 301–21.

23. Bioink properties before, during and after 3D bioprinting / K. Hölzl, S. Lin, L. Tytgat [et al.] // Biofabrication. – 2016. – Vol. 8 (3). – P. 1–19.

24. Generation of three-dimensional hepatocyte/gelatin structures with rapid prototyping system / X. Wang, Y. Yan, Y. Pan, Z. Xiong, H. Liu, J. Cheng, F. Liu, F. Lin, R. Wu, R. Zhang [et al.] // Tissue Eng. – 2006. – Vol. 12. – P. 83–90.

25. Природные полимеры для 3D-биопечати органов / Г.А. Срослова, Ю.А. Зимина, Е.Н. Несмеянова, М.В. Постнова // Природные системы и ресурсы. – 2019. – Т. 9, № 4. – С. 30–40. DOI: 10.15688/­nsr.jvolsu.2019.4.4

26. Abbasov I.B. Biodegradable Polymer Materials in Medicine // Journal of Composites and Biodegradable Polymers. – 2021. – Vol. 9. – P. 1–6. DOI: 10.12974/2311-8717.2021.09.01

27. Danchin A. In vivo, in vitro and in silico: an open space for the development of microbe-based applications of synthetic biology // Microbial Biotechnology. – 2022. – Vol. 15 (1). – P. 42–64. DOI:10.1111/1751-7915.13937

28. Prajapati Sh. Kumar, Jain A., Jain A., Jain S. Biodegradable polymers and constructs: A novel approach in drug delivery //Eur. Polym. J. – 2019. – Vol. 120. – P. 1–16. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2019.08.018

29. Idrees H., Zaidi S.Z., Sabir A., Khan R.U., Zhang X., Hassan S. A Review of Biodegradable Natural Polymer-Based Nanoparticles for Drug Delivery Applications // Nanomaterials. – 2020. – Vol. 10. – P. 1–22. DOI: 10.3390/nano10101970

30. Printing Three-Dimensional Tissue Analogues with Decellularized Extracellular Matrix Bioink / F. Pati, J. Jang, D.H. Ha, S.W. Kim, J.W. Rhie, J.H. Shim, D.H. Kim, D.W. Cho // Nat. Commun. – 2014. – Vol. 6, № 3. – P. 3935. DOI: 10.1038/ncomms4935

31. Gasperini L., Mano J.F., Reis R.L. Natural Polymers for the Microencapsulation of Cells / // J.R. Soc. Interface. – 2014. – Vol. 11, № 100. – P. 2014–2017. DOI: 10.1098/rsif.2014.0817

32. Pawar S.N., Edgar K.J. Alginate Derivatization: A Review of Chemistry, Properties and Applications // Biomaterials. – 2012. – Vol. 33, № 11. – P. 3279–3305. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.01.007

33. Drury J.L., Dennis R.G., Mooney D.J. The Tensile Properties of Alginate Hydrogels // Biomaterials. – 2004. – Vol. 25, № 16. – P. 3187–3199.

34. Ozbolat I., K. Moncal, Gudapati H. Evaluation of bioprinter technologies//Additive Manufacturing. – 2017. – Vol. 13. – P. 179–200.

35. Будько А.И., Иванов И.А., Коровин А.Е. 3D-Биопринтеры // Клиническая патофизиология. – 2019. – № 4. – С. 26–37.

36. Moroni L., Burdick J.A., Highley C., Lee S.J., Morimoto Y., Takeuch S., Yoo J.J. Biofabrication strategies for 3D in vitro models and regenerative medicine // Nat. Rev. Mater. –2018. – Vol. 3 (5). – P. 21–37.

37. Chan B.P., Leong K.W. Scaffolding in tissue engineering: general appro­aches and tissue-specific considerations // Eur Spine J. – 2008. – Vol. 17 (Suppl 4). –
P. 467–479.

38. 3D micromesh-based hybrid bioprinting: multidimensional liquid patterning for 3D microtissue engineering / B. Lee, S. Kim, J. Ko [et al.] // NPG Asia Mater. – 2022. – Vol. 14. – 6 p. DOI: 10.1038/s41427-022-00355-x

39. 3D Bioprinting for Tissue and Organ Fabrication / Y.S. Zhang, K. Yue, J. Aleman, K.M. Moghaddam, S.M. Bakht, J. Yang, W. Jia, V. Dell'Erba, P. Assawes, S.R. Shin, M.R. Dokmeci, R. Oklu, A. Khademhosseini // Ann Biomed Eng. – 2017. – Vol. 45 (1). – P. 148–163. DOI: 10.1007/s10439-016-1612-8

40. Lu T., Li Y., Chen T. Techniques for fabrication and construction of three-dimensional scaffolds for tissue engineering // Int. J. Nanomed. – 2013. – Vol. 8. – P. 337–350.

41. Recent Advances in Additive Manufacturing and 3D Bioprinting for Organs-On-A-Chip and Microphysiological Systems / M. Rothbauer, Ch. Eilenberger, S. Spitz, B. Bachmann, S. Kratz, E. Reihs, R. Windhager, S. Toegel, P. Ertl // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. – 2022. – Vol. 10. DOI: 10.3389/­fbioe.2022.837087

42. Direct Fabrication of a Hybrid Cell/Hydrogel Construct by a Double-nozzle Assembling Technology / Li. Shengjie, Xiong. Zhuo, Wang. Xiaohong, Yan. Yongnian, Liu. Haixia, Zhang. Renji // Journal of Bioactive and Compatible Polymers. – 2009. – Vol. 24. – P. 249–265. DOI: 10.1177/0883911509104094

43. 3D bioprinting of heterogeneous aortic valve conduits with alginate/gelatin hydrogels / B. Duan, L.A. Hockaday, K.H. Kang, J.T. Butcher // J. Biomed. Mater. Res. – 2013. – A 101. – P. 1255–1264.

44. Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform reversible embedding of suspended hydrogels / T.J. Hinton, Q. Jallerat, R.N. Palchesko, J.H. Park, M.S. Grodzicki, H.J. Shue, M.H. Ramadan, A.R. Hudson, A.W. Feinberg // Sci. Adv.1:e1500758. – 2015. – Vol. 25. – P. 149–154.

45. Fay C.D. Computer-aided design and manufacturing (CAD/CAM) for bioprinting // Methods Mol Biol. – 2020. – Vol. 2140. – P. 27–41. DOI:10.1007/978-1-0716-0520-2_3

46. Abbasov I.B. Artificial intelligence in medical imaging // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. – 2021. – Vol. 2094. – № 3. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/2094/3/032008

47. Bioprinting Perfusion-Enabled Liver Equivalents for Advanced Organ-on-a-Chip Applications / T. Grix, A. Ruppelt, A. Thomas, A-K. Amler, B. Noichl, R. Lauster, L. Kloke // Genes. – 2018. – Vol. 9. – P. 176. DOI: 10.3390/­genes9040176

48. Chitosans for tissue repair and organ three-dimensional (3D) bioprinting / S. Li, X. Tian, J. Fan, H. Tong, Q. Ao, X. Wang // Micromachines. –
2019. – Vol. 10. – 76 p.

49. Максимов Н.М. Применение АМ в биотехнологии: термины, методы, материалы (ч.1) // Аддитивные технологии. – 2020. – № 2. – С. 31–44. – URL: https://additiv-tech.ru/publications/primenenie-am-v-biotehnologii-terminy-metody-materialy-chast-1.html

50. Применение лазерной стереолитографии в медицине / А.В. Евсеев, Е.В. Ипполитов, М.М. Новиков, С.В. Черебыло // Аддитивные технологии. – 2019. – № 2. – С. 56–64. – URL: https://additiv-tech.ru/publications/primenenie-lazernoy-stereolitografii-v-medicine.html

51. Cherebylo S.A., Ippolitov E.V., Novikov M.M., Vnuk S.V. Application of computer-aided design systems and additive technologies in reconstructive surgery // Conference: 29th International Conference on Computer Graphics, Image Processing and Computer Vision, Visualization Systems and the Virtual Environment GraphiCon'2019. – 2019. – P. 176-180. DOI: 10.30987/graphicon-2019-1-176-180

52. Lau I., Sun Z. The role of 3D printed heart models in immediate and long-term knowledge acquisition in medical education // Reviews in Cardiovascular Medicine. – 2022. – Vol. 23(1). – P. 1–9. DOI: 10.31083/j.rcm2301022

53. Biolife4D CEO Says Firm ‘One Step Closer’ to 3D Printing a Viable Human Heart. – URL: https://biolife4d.com (accessed 22 January 2023).

54. Максимов Н.М. Применение АМ в биотехнологии: хирургия (ч. 2) // Аддитивные технологии. – 2020. – № 3. – С. 30–43. – URL: https://additiv-tech.ru/publications/primenenie-am-v-biotehnologii-hirurgiya-chast-2.html

55. Gelatin-Based Hydrogels for Organ 3D Bioprinting / Wang Xiaohong,
Ao Qiang, Tian Xiaohong, Fan Jun, Tong Hao, Hou Weijian, Bai. Shuling // Polymers. – 2017. – Vol. 9, no. 401. – 24 p. doi:10.3390/polym9090401

56. Kelava I., Lancaster M.A. Stem Cell Models of Human Brain Development // Cell Stem Cell. – 2016. – Vol. 18 (6). – P. 736–748. DOI: 10.1016/­j.stem.2016.05.022

57. Tian A., Muffat J., Li Y. Studying Human Neurodevelopment and Diseases Using 3D Brain Organoids // J. Neurosci. – 2020. – Vol. 5, 40 (6). – P. 1186–1193. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0519-19.2019

58. Functional 3D neural mini-tissues from printed gel-based bioink and human neural stem cells / Q. Gu, E. Tomaskovic-Crook, R. Lozano, Y. Chen, R.M. Kapsa, Q. Zhou, G.G. Wallace, J.M. Crook // Adv. Healthc. Mater. – 2016. – Vol. 5. – Р. 1429–1438.

59. Andrews M.G., Nowakowski T.J. Human brain development through the lens of cerebral organoid models // Brain Res. – 2019. – Dec 15. – P. 1725. DOI: 10.1016/j.brainres.2019.146470

60. 3D printing of layered brainlike structures using peptide modified gellan gum substrates / R. Gorkin, M. Panhuis, M. Romero-Ortega, G.G. Wallace, E.M. Stewart, B.C. Thompson, L. Stevens, R. Lozano, K.J. Gilmore // Biomaterials. – 2015. – Vol. 67. – P. 264–273. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.07.022

61. Progress in 3D bioprinting technology for tissue/organ regenerative engineering / I. Matai, G. Kaur, A. Seyedsalehi, A. McClinton, C.T. Laurencin // Biomaterials. – 2019. – Vol. 226. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2019.119536

62. Coaxial 3D bioprinting of organ prototyps from nutrients delivery to vascularization / H. Ramezani, Lu-yu Zhou, Lei Shao, Yong He // Journal of Zhejiang University-Science A (Applied Physics & Engineering). – 2020. – Vol. 21 (11). –
P. 859–875. DOI: 10.1631/jzus.A2000261

Рассмотрена возможность создания экологически чистого нетоксичного сорбента на основе трех видов бурых водорослей рода Cystoseira из Черного моря: Cystoseira crinita, Cystoseira erica и Cystosеira barbata. Показано, что бурые водоросли рода Cystosеira обладают способностью поглощать ионы тяжелых металлов из сложных по составу растворов. Наилучшей сорбционной способностью из рассмотренных видов рода Cystosеira обладает Cystosеira barbata, которая показывает высокие результаты как в динамических, так и в статических условиях. Найденные константы в уравнении Ленгмюра подтверждают, что водоросли Cystosеira barbata обладают лучшими свойствами, их максимальное значение адсорбционной емкости по отношению к ионам цезия более чем в 1,5 раза выше, чем у Cystoseira crinita.

Установлено, что благодаря характерным отличительным особенностям строения покровных клеток у морских водорослей вида Cystosеira barbata поглощение цезия осуществляется по механизму ионного обмена на ионы натрия и калия. Сорбционные свойства клеточных стенок морских водорослей определяются содержанием альгинатов и солей альгиновой кислоты. Помимо этого строение покровных клеток водорослей отлично от типичного строения растений. Немаловажной особенностью структуры является наличие в этих клетках пор, размеры которых соотносимы с размерами ионов цезия. Показано, что морские водоросли обладают преимущественной избирательностью по отношению к ионам цезия по сравнению с ионами других щелочных металлов, однако уступают по селективности известным неорганическим сорбентам. Полученные данные обосновывают перспективность использования водорослей для производства биосорбентов, путем модифицирования их поверхности для улучшения сорбционных характеристик.

Ключевые слова: бурые водоросли, сорбция, цезий, полная динамическая емкость, механизм сорбции цезия, характеристики Ленгмюра, селективность

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

Сбитнева Екатерина Олеговна (Пермь, Россия) – студентка кафедры «Химия и биотехнология», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: ekaterina.sbitneva.28@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).

1. Афанасьев Д.Ф., Корпакова И.Г. Макрофитобентос российского Азово-Черноморья. – Ростов н/Д, 2008. – 291 с.

2. DNA sequence data demonstrate the polyphyly of the genus Cystoseira and other Sargassaceae genera Phaeophyceae / S. Draisma, E. Ballesteros, F. Rousseau, T. Thibaut // J. Phycol. – 2010. – 46(6). – P. 1329–1345.

3. Афанасьев Д.Ф., Абдуллин Ш.Р., Середа М.М. Эколого-флористическая классификация донной растительности российского шельфа Черного моря // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2012. – Т. 14, №1(4). – C. 963–966.

4. Подкорытова А.В., Вафина Л.Х. Химический состав бурых водорослей Чёрного моря: род Cystoseira, перспектива их использования // Труды ВНИРО. – 2013. – Т. 150. Технология переработки водных биоресурсов. –
С. 100–107.

5. Евстигнеева И.К. Некоторые аспекты структуры эпифитных компонентов цистозировых сообществ в Черном море // Экология моря. – 1990. – Вып. 34. – С. 33–37.

6. Панькова Е.С., Голубева Е.И. Аккумуляционные способности бурой водоросли цистозира барбата (Cystoseira barbata) к накоплению тяжелых металлов // Проблемы региональной экологии. – 2018. – № 3. – С. 22–27.

7. Шахматова О.А., Кравцова А.В. Антиоксидантная система ценозообразующих бурых черноморских макроводорослей Cystoseira crinita и Cystoseira barbata различных жизненных форм в акваториях с разным уровнем комплексного загрязнения // Экологическая физиология водных фототрофов: распространение, запасы, химический состав и использование: материалы Междунар. конф. V Сабининские чтения. – М., 2017. – С. 1131–1137.

8. Panayotis Panayotidis, Sotiris Orfanidis, Konstantinos Tsiamis. Cystoseira cri­nite community in the Aegean sea. – Hellenic Center of Marine Research, 2007. – 38 p.

9. Chemical Composition of Cystoseira crinita Bory from the Eastern Mediterranean / Z. Kamenarska, Funda N. Yalc, T. Ersöz, I. Calis, K. Stefanov, S. Popova // Naturforsch. – 2002. – № 57. – P. 584–590.

10. Biosorption of stable cesium by chemically modified biomass of Sargassum glaucescens and Cystoseira indica in a continuous flow system / R. Dabbagh, M. Ebrahimi, F. Aflaki, H. Ghafourian, M.H. Sahafipour // Journal of Hazardous Materials. – 2008. – № 159. – P. 354–357.

11. Biosorption of cesium by native and chemically modified biomass of marine algae: introduce the new biosorbents for biotechnology applications / R. Jalali-Rada, H. Gha­fouriana, Y. Asefa, S.T. Dalira, M.H. Sahafipoura, B.M. Gharanjikb // Journal of Hazardous Materials. – 2004. – № 106. – P. 128–134.

12. Biosorption of Cs+ by new bacterial strain (NRC-BT-2) / Y. Nazeri,
S. Sadeghi, M. Rёabbani, H. Ghafourian // International Congress Series 1276. – 2005. – P. 272–273.

13. Yuehe Lin, Glen E. Fryxell. Selective Sorption of Cesium Using Self-Assembled Monolayers on Mesoporous Supports // Enviromental science and technology. – 2001. – № 35(19). – P. 3962–3966.

14. Hailei W., Fanjing K., Mianping Z. The effects of K+ growth conditions on the accumulation of cesium by the bacterium Thermus sp. TibetanG6 // Science in China: Series C Life Sciences. – 2004. – Vol. 4. – P. 25–33.

15. Development of the Universal Extraction (UNEX) Process for the Simultaneous Recovery of Cs, Sr, and Actinides from Acidic Radioactive Wastes / R.S. Herbst, J.D. Law, T.A. Todd [et. al.] // Separation Science and Technology. – 2003. – Vol. 38, no. 12–13. – P. 2685–2708.

16. Лин М.М., Шитова В.О., Каграманов Г.Г. Очистка сточных вод от тяжёлых металлов методом ионного обмена // Успехи в химии и химической технологии. – 2016. – Т. 30, № 2(171). – С. 109–110.

17. Маслов А.А., Авсарагов Х.Б. Очистка жидких радиоактивных отходов сорбентами на основе минерального сырья Кольского региона в статических условиях // Вестник МГТУ. – 2007. – Т. 10, № 4. – С. 621–623.

18. Методические аспекты исследования микроэпифитов Cystoseira barbata (Stackhouse) C. AG. в зависимости от ее возраста для биоиндикации состояния прибрежных экосистем Чёрного моря / Л.И. Рябушко, Ю.К. Фирсов, А.В. Торская, А.М. Тоичкин // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – 2005. –
№ 12. – С. 540–553.

19. Yuming Hu, Xuan Guo, Jianlong Wang. Biosorption of Sr2+ and Cs+ onto Undaria pinnatifida: Isothermal titration calorimetry and molecular dynamics simulation // Journal of Molecular Liquids. – 2020. – Vol. 319, no. 1. – P. 1141–1146.

20. Очистка морской воды от радионуклидов цезия и стронция / А.В. Воронина, А.Ю. Носкова, В.С. Семенищев, М.О. Блинова, А.Ф. Никифоров // Водное хозяйство России. – 2019. – № 6. – С. 102–120.

Одной из проблем сельского хозяйства в области выращивания животных и птиц является применение антибиотиков. Альтернативой использования антибиотиков служат микробные биопрепараты, которые вводят в состав кормов для сельскохозяйственных животных и птиц. Перспективными в этой области считаются бактерии рода Bacillus. Они образуют споры, способные выживать в кислой среде желудка, чем и вызывают интерес для производства пробиотиков.

Протеолитические ферментные препараты широко применяются в промышленности, например, для производства кормов, в медицинских целях и пищевой промышленности. Из-за высокой себестоимости ферменты, вырабатываемые из тканей животных, стараются заменить. В связи с этим актуальным является получение ферментов путем микробиологического синтеза.

В представленной работе субстратом для производства кормовой добавки выбраны по результатам экспериментов пшеничные отруби (отход зернового производства), являющиеся достаточно дешевым сырьем, содержащим большое количество питательных веществ. Протеолитические ферменты, выделяемые B. Subtilis в процессе метаболизма, разлагают отруби на легкоусвояемые сельскохозяйственными животными аминокислоты.

Из природного источника была выделена культура микроорганизмов-продуцентов протеаз, произведена их предварительная идентификация. Проведена оптимизация питательной среды для большей выработки ферментов с высокой протеолитической активностью. Для определения суммарной активности протеаз использовался классический метод Ансона. Предложено использовать питательную среду, содержащую пшеничные отруби, мочевину, глюкозу и набор минеральных солей. Установлены следующие оптимальные условия культивирования: температура 37 °С, интенсивное перемешивание, длительность культивирования 5 суток.

В процессе выполнения работы также были проведены: технологический и прочностной расчеты, которые включают в себя расчет объема аппарата для биосинтеза, расчет перемешивавшего устройства, тепловой баланс, а также расчет обечайки, выпуклых днищ, опор и штуцеров. Подобран мотор-редуктор. По результатам расчетов спроектирован биореактор для получения легкоусвояемых кормов сельскохозяйственным животным, содержащих Bacillus subtilis, а также ряда продуцируемых бактериями ферментов, путем биоконверсии отходов зернового растительного сырья.

Ключевые слова: Bacillus subtilis, протеолитические ферменты, пшеничные отруби, ферментативная активность, кормовая добавка.

Анашкина Инесса Игоревна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29;
e-mail: korolevainessa0@gmail.com).

Портнова Анна Владимировна (Пермь, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: annysky2002@mail.ru).

Кравцова Елена Вадимовна (Пермь, Россия) – студентка бакалавриата кафедры «Химия и биотехнология» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: kravhelen457@gmail.com)

1. Соколенко Г.Г., Лазарев Б.П., Миньченко С.В. Пробиотики в рациональном кормлении животных // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. – 2015. – № 1. – С. 72–78.

2. Получение продукции птицеводства без антибиотиков с использованием перспективных программ кормления на основе пробиотических препаратов / В.И. Фисинин, И.А. Егоров, Г.Ю. Лаптев [и др.] // Вопросы питания. – 2017. – Т. 86, № 6. – С. 114–124.

3. Малик Н.И., Панин А.Н. Ветеринарные пробиотические препараты // Ветеринария. – 2001. – № 1. – С. 46–51.

4. Бевзюк В.Н. Повышение использования белковых кормов растительного происхождения в мясном птицеводстве // Птица и продукты переработки. – 2003. – № 6. – С. 18–19.

5. Коновалов С.А. Биосинтез ферментов микроорганизмами. – М.: Пищевая промышленность, 1972. – 273 с.

6. Гамаюрова В.С., Зиновьева М.Е. Ферменты: лаб. практ. / Казан. гос. технол. ун-т. – Казань, 2010. – 272 с.

7. Концевая И.И. Микробиология: физиологические группы бактерий: практ. рук. для студ. спец. вузов / Гомел. гос. ун-т им. Ф. Скорины. – Чернигов: Десна Полиграф, 2017. – 40 с.

8. Желдакова Р.А. Выделение и идентификация микроорганизмов: учеб.-метод. пособие. – Минск: Изд-во БГУ, 2003. – 36 с.

9. ОФС.1.2.3.0022.15 Определение аминного азота методами формольного и йодометрического титрования. – М., 2015.

10. ГОСТ 20264.2–88. Препараты ферментные. Методы определения протеолитической активности. – М., 1988.

11. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. – М.: КолосС, 2004. – 296 с.

12. Березин И.В., Клесов А.А. Практический курс химической и ферментативной кинетики. – М.: Изд-во МГУ, 1976. – 292 с.

13. Виноградова А.В., Портнова А.В., Анашкина Е.Н. Основы биотехнологии: лаб. практ. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. – 44 с.

14. Область применения протеолитического препарата «Протосубтилин» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.sibbio.ru/­catalog/­ptitsevodstvo/­protosubtilin/ (дата обращения: 01.04.2022).

15. ГОСТ 20680 – 2002. Аппараты с механическими перемешивающими устройствами. Общие технические условия. – М., 2002.

16. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: учеб. для техникумов. – Л.: Химия, 1991. – 352 с.

17. Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. Аппараты для перемешивания жидких сред: справ. пособие. – Л.: Машиностроение. 1988. – 278 с.

18. ГОСТ 34233.2–2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек. – М., 2017.

19. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: справ. – 2-е изд. – Калуга, 2002. – Т. 2. – 1030 с.

20. Мошев Е.Р. Математическое моделирование процессов и аппаратов химической технологии: метод. указания к выполнению лаб. работ / Перм. гoc. техн. ун-т. – Пермь, 2006. – 52 с.

Алюмомагниевая шпинель (MgAl2O3) имеет широкое применение как огнеупорный конструкционный и электроизоляционный материал, а также обладает высокими качественными характеристиками, такими как механическая прочность, коррозионная и радиационная стойкость. В настоящее время основными методами получения алюмомагниевой шпинели являются: золь-гель метод, твердофазный метод, самораспростроняющийся высокотемпературный синтез, плазменный метод. Недостатком приведенных способов является невысокая производительность, что снижает возможности промышленной реализации технологий. Перспективным способом, лишенным указанного недостатка, является спрей-технология, обеспечивающая при высокой производительности и простоте аппаратурного оформления процесса, высокую дисперсность, однородность получаемых продуктов. Однако физико-химические основы технологии получения ультрадисперсных оксидов и их композиций мало изучены, что явилось предметом наших исследований.

В работе получены порошки композиции из оксида алюминия и оксида магния (Al2O3 – MgO) из водно-бутанольных растворов хлоридов соответствующих металлов AlCl3 и MgCl2 с использованием спрей-технологии тонкого распыления прекурсоров в пламя сжигаемого пропан-бутана с последующим прокаливанием продуктов термогидролиза. Методами сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения, рентгеновского энергодисперсионного микроанализа, рентгеновской дифрактометрии, дифракции лазерных лучей, методом математического описания физической адсорбции установлено, что образцы порошков стехиометрической композиции Al2O3 – MgO образуют алюмомагниевую шпинель MgAl2O4, имеют медианный размер частиц 13,4–18,4 мкм, удельную поверхность 27,30 м2/г, равномерное распределение элементов на поверхности. Остаточное содержание хлора в шпинели после прокаливания при температуре 900 оС в течение 2 ч снижается в 30 раз. Использование изобутилового спирта в прекурсоре способствует получению частиц шпинели меньшего размера.

Ключевые слова: основы спрей-технологии, оксиды алюминия и магния, алюмомагниевая шпинель, характеристики порошка.

Пойлов Владимир Зотович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: vladimirpoilov@mail.ru).

Казанцев Александр Леонидович (Пермь, Россия) – инженер кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: itilamid@rambler.ru)

1. Сенина М.О., Лемешев Д.О. Получение порошка алюмомагнезиальной шпинели методом совместного осаждения // Успехи в химии и химической технологии. – 2017. – № 1. – С. 75–76.

2. Ko Y.-C Influence of the characteristics of spinels on the slagresistance of Al2O3·MgO and Al2O3-Spinel castables / // Journal of the American Ceramic Society. – 2004. – Vol. 83, № 9. – P. 2333−2335. DOI:10.1111/j.1151-2916.2000.tb01559.x

3. Качаев А.А., Гращенков Д.В., Лебедева Ю.Е., Солнцев С.Ст. Оптически прозрачная керамика (обзор) // Стекло и керамика. – 2016. – № 4. – С. 3–10.

4. Heo Y., Choi K., Im S., Oh T., Choi J.M., Noh T.M. Patent U.S. 20180219234. – 2018.

5. Шеховцов В.В., Скрипникова Н.К., Улмасов А.Б. Синтез алюмомагнезиальной керамики MgAl2O3 в среде термической плазмы // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2022. – № 3. – С. 138−146. DOI:10.31675/1607-1859-2022-24-3-138-146

6. A strategy for controlling microstructure and mechanical properties of microporous spinel (MgAl2O4) aggregates from magnesite and Al(OH)3 / Junjie Yan, Wen Yan, Zhe Chen, Mithun Nath, Ning Liao, Guangqiang Li, Qiang Wang // Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – Vol. 896. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.163088

7. Mechanochemical effect on synthesis and sintering behavior of MgAl2O4 spinel / Surendra Peddarasi, Debasish Sarkar // Materials Chemistry and Physics. – 2021. – Vol. 262. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2021.124275.

8. Low-temperature solid reaction synthesis of high sinterability MgAl2O4 powder from γ-Al2O3+MgO and θ/α-Al2O3+MgO batches // Xiannian Sun, Xuan Jiang, Yingchun Shan, Xiaoguang Han, Jiujun Xu, Jiangtao Li // Ceramics International. – 2022. – Vol. 48, no. 12. – P. 17471–17480. DOI: 10.1016/j.ceramint.2022.03.011

9. The effect of mechanical activation on synthesis and properties of MgAl2O4 ceramics / N. Obradović, W.G. Fahrenholtz, S. Filipović, D. Kosanović,
A. Dapčević, A. Đorđević, I. Balać, V.B. Pavlović // Ceramics International. –
2019. – Vol. 45, no. 9. – P. 12015–12021. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.03.095

10. Synthesis of magnesium aluminate spinel in the MgO-Al2O3-Al system using the SHS method / N.I. Radishevskaya [et al.] // J. Phys.: Conf. Ser. – 2019. – Vol. 1214. – P. 12–19. DOI: 10.1088/1742-6596/1214/1/012019

11. Synthesis and characterization of MgAl2O4 spinel precursor sol prepared by inorganic salts / Sahar Sajjadi Milani, Mahdi Ghassemi Kakroudi, Nasser Pourmohammadie Vafa, Sanaz Rahro, Fatemeh Behboudi // Ceramics International. – 2021. – Vol. 47, no. 4. – P. 4813–4819. DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.10.051

12. The low temperature preparation of nanocrystalline MgAl2O4 spinel by citrate sol–gel process / H. Zhang, X. Jia, Z. Liu, Z. Li // Materials Letters. – 2004. – Vol. 58, no. 10. – P. 1625–1628. DOI: 10.1016/j.matlet.2003.09.051

13. Spinel Powder by Combination of Sol–Gel and Precipitation Processes / G. Ye, G. Oprea, T. Troczynski. Synthesis of MgAl2O4 // The American Ceramic Society. – 2005. – Vol. 88, no. 11. – P. 3241–3244. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2005.00564.x

14. Effect of Synthetic Parameters on Synthesis of Magnesium Aluminum Spinels / J. Duan, X. Wang, Y. Zhang, H. Gao, Y. Xie, J. Yang // Journal of Materials Science and Chemical Engineering. – 2019. – Vol. 7. – P. 1–15. DOI: 10.4236/msce.2019.73001

15. Single step solid-state fusion for MgAl2O4 spinel synthesis and its influence on the structural and textural properties / Norhasyimi Rahmat, Zahira Yaakob, Manoj Pudukudy, Norazah Abdul Rahman, Seri Suriani Jahaya // Powder Technology. – 2018. – Vol. 329. – P. 409–419. DOI: 10.1016/j.powtec.2018.02.007

16. Development of synthesis and granulation process of MgAl2O4 powder for the fabrication of transparent ceramic / A. Alhaji, M.H. Taherian, S. Ghorbani,
S.A. Sharifnia // Optical Materials. – 2019. – Vol. 98. DOI: 10.1016/­j.optmat.2019.109440.

17. A novel technique of gel-casting for producing dense ceramics of spinel (MgAl2O4) / H. Shahbazi, M. Tataei // Ceramics International. – 2019. – Vol. 45,
no. 7. – P. 8727–8733. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.01.196.

18. Gel-casting of transparent magnesium aluminate spinel ceramics fabricated by spark plasma sintering (SPS) / H. Shahbazi, H. Shokrollahi, M. Tataei // Ceramics International. – 2018. – Vol. 44, no. 5. – P. 4955–4960. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.12.088

19. Optimizing the gel-casting parameters in synthesis of MgAl2O4 spinel / H. Shahbazi, H. Shokrollahi, A. Alhaji // Journal of Alloys and Compounds. – 2017. – Vol. 712. – P. 732–741. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.04.042.

20. Способ получения керамики: пат. 2571876 Рос. Федерация: МПК С04В35/626, С04В35/111 / Батаев В.А., Веселов С.В., Тюрин А.Г. [и др.]; –
№ 2014151238/03; заявл. 18.12.2014; опубл. 27.12.2015; Бюл. № 36. – 6 с.

Наиболее актуальной задачей органической и фармацевтической химии сегодня является поиск новых биологически активных соединений, которые в дальнейшем могут быть использованы в качестве перспективных веществ для разработки новых малотоксичных высокоэффективных лекарственных препаратов. Местные анестетики используются медицинскими работниками для минимизации боли во время хирургического вмешательства. Эти препараты используются при поверхностной, проводниковой и инфильтрационной анестезии. Используемые в медицинской практике местные анестетики с активностью при поверхностной анестезии (дикаин, анестезин, кокаин) имеют множество недостатков: высокую токсичность, низкую активность, вызывают лекарственную зависимость.

В данной работе представлены результаты исследования зависимости местноанестезирующей активности производных гидрохлоридов 2-(2'-метилфенокси)-N-алкил- и -N,N-диалкилэтанаминов от различных физико-химических свойств соединений, в качестве которых выбраны температура плавления, молекулярная масса и липофильность веществ. В ходе исследования проведен синтез производных гидрохлоридов 2-(2'-метилфенокси)-N-алкил- и -N,N-диалкилэтанаминов. У всех соединений экспериментально определена острая токсичность при внутривенном введении мышам. Определение активности соединений при поверхностной анестезии проведено на роговице глаза кролика по методу Ренье. С применением программы Excel проведен корреляционно-регрессионный анализ зависимости острой токсичности, глубины и продолжительности анестезии соединений от выбранных физико-химических свойств веществ. В результате проведенного анализа составлены линейные и нелинейные модели зависимости острой токсичности и глубины анестезии от температуры плавления, молекулярной массы и липофильности веществ. Сформулированы рекомендации по дальнейшему целенаправленному исследованию и синтезу соединений с местноанестезирующей активностью.

Ключевые слова: местноанестезирующая активность, индекс Ренье, PASS Online, липофильность, острая токсичность, линейные и нелинейные КССА модели, уравнение регрессии.

Чувызгалова Александра Ивановна (Пермь, Россия) – студентка факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., e-mail: tveritina2001@gmail.com).

Баньковская Екатерина Владимировна (Пермь, Россия) – кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: albit2302@mail.ru).

Костина Елена Владимировна (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры «Высшая математика» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: sta73858280@yandex.ru).

Чащина Светлана Викторовна (Пермь, Россия) – кандидат биологических наук, доцент кафедры «Физиология» Пермской государственной фармацевтической академии (614990, г. Пермь, ул. Полевая, 2; e-mail: physiology@list.ru).

1. Новое определение боли Международной ассоциации по изучению боли / Н.Н. Яхно, М.Л. Кукушкин, М.В. Чурюканов [и др.] // Российский журнал боли. – 2020. – Т. 18, № 4. – С. 5–7.

2. Мамытова А.Б., Борончиев А.Т. Обезболивание в стоматологии: учеб. пособие. – Бишкек: Изд-во КРСУ, 2014. – 104 с.

3. Карпук И.Ю. Аллергические реакции на местные анестетики: диагностика и профилактика // Вестник Витебского государственного медицинского университета. – 2009. – Т. 8, № 3. – С. 61–68.

4. Выбор местного анестетика при местной анестезии / А.М. Морозов, Ю.Е. Минакова, А.Н. Сергеев, П.Г. Протченко, М.А. Пахомов // Вестник новых медицинских технологий. – 2020. – № 1. – С. 36–41.

5. Литвинцев Ю.И. Компьютерная химическая графика: учеб.-метод. пособие / Урал. гос. лесотехн. ун-т. – Екатеринбург, 2009. – 25 с.

6. Баньковская Е.В., Костина Е.В., Чувызгалова А.И. Компьютерный анализ молекулярных свойств и прогноз биологической активности некоторых производных 2-арилокси-N-алкилэтанаминов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. – 2022. – № 1. – С. 77–87.

7. Унжаков В.В., Нетесин Е.С., Горбачев В.И. Спорные вопросы системной токсичности местных анестетиков // Вестник анестезиологии и реаниматологии. – 2020. – Т. 17, № 1. – С. 46–51.

8. Прозоровский В.Б., Прозоровская М.П., Демченко В.М. Экспресс-метод определения средней эффективной дозы и ее ошибки // Фармакология и токсикология. – 1978. – № 4. – С. 497.

9. Колла В.Э., Сыропятов Б.Я. Дозы лекарственных средств и химических соединений для лабораторных животных. – М.: Медицина, 1998. – 263 с.

10. Березовская И.В. Классификация химических веществ по параметрам острой токсичности при парентеральных способах введения // Химико-фармацевтический журнал. – 2003. – Т. 37, №3. – С. 32–34.

11. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть 1 / под ред. А.Н. Миронова. – М.: Гриф и К, 2012. – 944 с.

12. Саватеева Е.С., Русакова В.Н. Некоторые аспекты преподавания темы «Корреляционный анализ данных» студентам естественно-научных направлений подготовки // Современные проблемы физико-математических наук: материалы VI Всерос. науч.-практ. конф. / под ред. Т.Н. Можаровой; Орл. гос. ун-т им. И.С. Тургенева. – Орел, 2020. – С. 531–535.

13. Мамуров Б.Ж., Абдуллаев Ж.Ж. Регрессионный анализ как средство изучения зависимости между переменными // European Science. – 2021. –
№ 2(58). – С. 7–10.

14. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. – М.: Наука, 1971. – 576 с.

15. Путь А.С., Чихачева О.А. Роль корреляционного анализа в статистике // Новые технологии в учебном процессе и производстве: материалы
XV межвуз. науч.-техн. конф. / под ред. А.А. Платонова, А.А. Бакулиной. – Рязань, 2017. – С. 252–255.

16. Малова Н.Н. Об одном подходе к расчету средней ошибки аппроксимации регрессионных моделей // Международный технико-экономический журнал. – 2017. – № 5. – С. 54–57.

17. Аничин В.Л. Математическая статистика: учеб. пособие / Харьк. гос. аграр. ун-т им. В.В. Докучаева. – Харьков, 1994. – 108 с.

Для снижения экологической нагрузки на окружающую среду необходимо перерабатывать промышленную спиртовую барду. В связи с этим актуальными являются исследования по разработке оптимальных параметров питательной среды для утилизации барды. Цель работы – исследовать влияние концентрации углеродсодержащего субстрата в барде на морфометрические характеристики клеток, трансмембранные процессы и снижение экологической нагрузки при утилизации барды.

Спиртовая барда утилизировалась дрожжами Candida tropicalis J-123-КБП Y-4772, а образовавшаяся биомасса использовалась в качестве источника корма для животных. Дрожжи культивировали в питательных средах, отличающихся только концентрацией углеродсодержащего субстрата – мелассы.

Рост биомассы дрожжей определялся гравиметрическим методом. Морфометрические параметры клеток дрожжей контролировались методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Количественно определены основные параметры клеток дрожжей. Проведен анализ рельефа поверхности клеток. Обнаружено, что с увеличением концентрации мелассы в субстрате уменьшается шероховатость поверхности клеток, возрастает средний диаметр клеток, однако средняя высота клеток почти не изменяется.

Скорость диффузии через клеточную стенку оценивалась по соотношению площади к объему поверхности клеток дрожжей (S/V), рассчитанное с помощью анализа АСМ-изображений. Впервые показано, что зависимости S/V и выхода биомассы от концентрации мелассы в питательной среде согласуются между собой.

Избирательная проницаемость клеточной стенки дрожжей обусловливает изменение скорости транспорта сахаров из питательной среды на основе фугата барды в зависимости от концентрации углеродсодержащего субстрата. Механизмами регуляции является репрессия β-D-фруктофуранозидазы в периплазматическом пространстве клетки глюкозой и вовлечение всех пермеаз в процесс активного транспорта. Результатом эффективного транспорта сахаров и их усвоения дрожжами в условиях проведенного эксперимента является максимум образующейся биомассы, что наблюдается при концентрации мелассы 5 %.

Степень очистки спиртовой барды увеличилась в 5,2 раза после культивирования на ней дрожжей C. tropicalis в среде с концентрацией мелассы 2 %. В соответствии с полученными результатами для снижения экологической нагрузки спиртовой барды могут быть рекомендованы питательные среды, с концентрацией мелассы 2–5 %.

Ключевые слова: концентрация мелассы, Candida tropicalis, выход биомассы, атомно-силовая микроскопия, морфометрические характеристики клеток, скорость диффузии, утилизация барды.

Евдокимов Никита Сергеевич (Омск, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Биотехнология, технология общественного питания и товароведение» Омского государственного технического университета (644050, г. Омск, пр. Мира, 11; e-mail: ens17@mail.ru).

Каленчук Анастасия Александровна (Омск, Россия) – ассистент кафедры «Физика» Омского государственного технического университета (644050, г. Омск, пр. Мира, 11; e-mail: sia.k98@mail.ru).

Даньшина Валентина Владимировна (Омск, Россия) – кандидат химических наук, доцент кафедры «Физика» Омского государственного технического университета (644050, г. Омск, пр. Мира, 11; e-mail: danshina_v@mail.ru).

1. Fuess L.T., Garcia M.L. Implications of stillage land disposal: a critical review on the impacts of fertigation // Journal of Environmental Management. – 2014. – Vol. 145. – Р. 210–229. DOI: 10.1016/j.jenvman.2014.07.003.

2. Gebreeyessus G.D., Sreekrishnan T.R., Mekonnen A., Chebude Y., Alemayehu E. Efficient anaerobic digestion of a mild wet air pretreated molasses ethanol distillery stillage: A comparative approach // Heliyon. – 2020. – Vol. 6, iss. 11. –
Р. 1–9. DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.

3. Барда спиртовая как субстрат для микробиологической переработки / Н.С. Евдокимов, Ю.В. Самарская, А.С. Абдрахманова, Ю.В. Агаева // Безопас­ность городской среды: материалы VI Междунар. науч.-практ. конф. / под ред. Е.Ю. Тюменцевой; Ом. гос. техн. ун-т. – Омск, 2019. – С. 207–210.

4. Чиркова А.И., Литвинов П.В. Использование дрожжей для переработки спиртовой барды // Молодой ученый. – 2018. – № 20 (206). – С. 210–213. – URL: https://moluch.ru/archive/206/50552/ (дата обращения: 22.12.2022).

5. Sugarcane vinasse: Environmental implications of its use / C.A. Christofoletti, J.P. Escher, J.E. Correia, J.F.U. Marinho, C.S. Fontanetti // Waste Management. – 2013. – № 33(12). – P. 2752–2761. DOI: 10.1016/j.wasman.2013.09.005.

6. Magalhaes C.E.B., Souza-Neto M.S., Astolfi-Filho S. Candida tropicalis able to produce yeast single cell protein using sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate as carbon source // Biotechnology Research and Innovation. – 2018. –
№ 2. – I. 1. – P. 19–21. DOI: 10.1016/j.biori.2018.08.002

7. Пат. 2159287 Рос. Федерация, МПК7 C 12 P 21/00, A 23 K 1/06. Получение пептидов или протеинов из отходов спиртового и пивоваренного производства / Винаров А.Ю., Заикина А.И., Захарычев А.П., Зобнина В.П., Сидоренко Т. Е., Ковальский Ю.В., Рогачева Р.А., Зорина Л.В.; заявитель и патентообладатель ГУП «Гос. научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ». – № 2000107993/13; заявл. 03.04.00; опубл. 20.11.00. – 4 с.

8. Прикладная экобиотехнология: в 2 т. – Т. 2. / А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова, С.В. Лушников, М. Энгельхарт, Т. Вайссер, М.В. Чеботаева. – М.: БИНОМ, 2015. – 629 с.

9. Uncovering by Atomic Force Microscopy of an original circular structure at the yeast cell surface in response to heat shock / F. Pillet, S. Lemonier, M. Schiavone, C. Formosa, H. Martin-Yken, J. Francois, E. Dague // BMC Biology. – 2014. – № 12(1). DOI: 10.1186/1741-7007-12-6

10. Mine I., Sekida S. Fibrous matrix component of cell wall in the giant-celled green alga Valonia utricularis observed by atomic force microscopy in liquid // Protoplasma. – 2018. – № 255. – P. 1575–1579. DOI: 10.1007/s00709-018-1251-z

11. Neethirajan S., DiCicco M. Atomic force microscopy study of the antibacterial effect of fosfomycin on methicillin-resistant Staphylococcus pseudintermedius // Applied Nanoscience. – 2014. – № 4. – P. 703–709. DOI: 10.1007/s13204-013-0256-3

12. Morphometric characteristics of neutrophils stimulated by adhesion and hypochlorite / T. Kuznetsova, T. Kulahava, I. Zholnerevich, N. Amaegberi, G. Semenkova, O. Shadyro, J. Arnhold // Molecular Immunology. – 2017. – № 87. –
P. 317–324. DOI: 10.1016/j.molimm.2017.05.007

13. Changes in the Architectonics and Morphometric Characteristics of Erythrocytes under the Influence of Magnetite Nanoparticles / S.N. Pleskova, E.E. Gornostaeva, R.N. Kryukov, A.V. Boryakov, S.Y. Zubkov // Cell and Tissue Biology. – 2018. – № 12. – P. 127–134. DOI: 10.1134/S1990519X18020086

14. Study of nanomechanical properties of biological membranes using atomic force microscopy / N.I. Potaturkina-Nesterova, M.N. Artamonova, B.B. Kostishko, E.S. Pchelintseva, A.S. Nesterov // Nanotechnologies in Russia. – 2015. – № 10. – P. 636–639. DOI: 10.1134/S1995078015040163

15. Probing the surface ultrastructure of Brevibacillus laterosporus using atomic force microscopy / K. Alzahrani, A.K. Shukla, J. Alam, A.A. Niazy, A.M. Alsouwaileh, M. Alhoshan, H.S. Alghamadi // Micron. – 2020. – № 131. DOI: 10.1016/j.micron.2020.102827

16. Demir-Yilmaz I., Yakovenko N., Roux C. The role of microplastics in microalgae cells aggregation: A study at the molecular scale using atomic force microscopy // Science of The Total Environment. – 2022. – Vol. 832. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.155036

17. AFM membrane roughness as a probe to identify oxidative stress-induced cellular apoptosis / D.-C. Wang, K.-Y. Chen, C.-H. Tsai, G.-Y. Chen, C.-H. Chen // Journal of Biomechanics. – 2011. – № 44(16). – P. 2790–2794. DOI: 10.1016/­j.jbiomech.2011.08.021

18. Кормовые дрожжи. Технологическая схема производства. – URL: http://www.sergey-osetrov.narod.ru/Projects/DDGS/Production_stern_yeast.htm (дата обращения: 21.12.2022).

19. Protein feedstuff production based on microbial biomass / I.M. Abramova, A.O. Soloviev, M.V. Turshatov, V.A. Krivchenko, V.V. Kononenko // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2020. – Vol. 548, Article number: 082080. – Р. 1–6. DOI: 10.1088/1755-1315/548/8/082080

20. Чистяков В.П., Алексеева Е.И. Рефрактометрический метод анализа растворов // Научно-инновационные технологии как фактор устойчивого развития агропромышленного комплекса: сб. ст. по материалам Всерос. (национальной) науч.-практ. конф. / под ред. И.Н. Миколайчика; Курган. гос. сельскохоз. акад. им. Т.С. Мальцева. – Курган, 2020. – С. 522–525.

21. Uncovering by Atomic Force Microscopy of an original circular structure at the yeast cell surface in response to heat shock / F. Pillet, S. Lemonier, M. Schiavone, C. Formosa, H. Martin-Yken, J. Francois, E. Dague // BMC Biology. – 2014. –
№ 12(1). DOI: 10.1186/1741-7007-12-6

22. ГОСТ Р 52304–2005. Меласса свекловичная. Технические условия
п. 7.7.6.1 / ГУ ВНИИПАКК, ГУ РНИИСП. – Введ. 2005-11-01. – М.: Изд-во стандартов, 2005. – 20 с.

23. Фоменко И.А., Мижева А.А. Скрининг дрожжевых культур как потенциальных продуцентов полноценного белка на отходах масличного производства // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. – 2021. –
Т. 10, №4 (56). – С. 132–137. DOI: 10.46548/21vek-2021-1056-0027

24. The effect of thyme and tea tree oils on morphology and metabolism of Candida albicans / K. Rajkowska, A. Kunicka-Styczyńska, M. Maroszyńska,
M. Dąbrowska // Acta biochimica polonica. – 2014. – Vol. 61, № 2. – P. 305–310.

25. Калебина Т.С., Кулаев И.С. Роль белков в формировании молекулярной структуры клеточной стенки дрожжей // Успехи биологической химии. – 2001. – Т. 41. – С. 105–130.

26. Effects of chemical modification by chitooligosaccharide on enzyme activity and stability of yeast β-d-fructofuranosidase. ChunyiLi // Enzyme and Microbial Technology. – 2014. – Vol. 64–65. – P. 24–32. DOI: 10.1016/­j.enzmictec.2014.06.005

27. Oliva Hernández A.A., Taillandier P, Reséndez Pérez D. The effect of hexose ratios on metabolite production in Saccharomyces cerevisiae strains obtained from the spontaneous fermentation of mezcal // Antonie van Leeuwenhoek. – 2013. – No. 103. – Р. 833-843. DOI: 10.1007/s10482-012-9865-1

28. BradleyW. Greatrix, Hennie J.J. van Vuuren Expressionofthe HXT13, HXT15 and HXT17 genesin Saccharomyces cerevisiae andstabilizationofthe HXT1 genetranscriptbysugar-induced osmoticstress // Current Genetics. – 2006. – Vol. 49. –
P. 205–217. doi: 10.1007/s00294-005-0046-x

29. The yeast osmostress response is carbon source dependent / R. Babazadeh, P.J. Lahtvee, C.B. Adiels, М. Goksör, J.B. Nielsen, S. Hohmann // Scientific Reports. – 2017. – No. 7. – Article number: 990. DOI: 10.1038/s41598-017-01141-4.

30. Chowdhury S., Smith K.W., Gustin M.C. Osmotic stress and the yeast cytoskeleton: phenotypic-specific suppression of an actin mutation // Journal of Cell Biology. – 1992. – Vol. 118. – Р. 561–571. DOI: 10.1083/jcb.118.3.561

31. Hohmann S. Osmotic Stress Signaling and Osmoadaptation in Yeasts // Microbiologyand molecular biology reviews. – 2002. – Vol. 66, no. 2. – Р. 300–372. DOI: 10.1128/MMBR.66.2.300-372.2002

Автоматизация технологических процессов – совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создается автоматизированная система управления технологическими процессами
(АСУ ТП).

В настоящее время ни одна отрасль промышленного производства не обходится без внедрения АСУ ТП.

SCADA (англ. Supervisory Control And Data Acquisition – диспетчерское управление и сбор данных) – программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т.д.

В статье представлены общие сведения об интегрированных системах управления производством, приводится краткий сравнительный анализ отечественных и зарубежных SCADA систем по одним из самых важных пунктов, по мнению авторов.

Дан анализ следующих SCADA систем: Trace mode; Master-SCADA 3.X; КРУГ-2000; SIMP Light; SIMPLE-SCADA; Rapid SCADA; WinCC; InTouch.

В SCADA системах, которыми удалось воспользоваться, собрана схема «Water Tank Level Control» и с помощью написанного на Python OPC UA сервера подключена к симулятору химических процессов с открытым исходным кодом DWSIM. Все схемы и код для сервера содержатся в тексте статьи.

Сделаны выводы об анализируемых системах.

На основе данной статьи авторами предлагается ввести в учебный процесс кафедры ОАХП изучение одной или нескольких SCADA систем.

Ключевые слова: автоматизация, АСУ ТП, SCADA, OPC UA, DWSIM.

Адищев Илья Владимирович (Пермь, Россия) – магистрант 2 курса кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: 123-ilya-123@bk.ru).

Вялых Илья Анатольевич (Пермь, Россия) – доцент кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: ilya.vyalyh@pstu.ru).

1. Луков Д.К. Автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУ ТП). – Иваново: Олимп, 2019. – 160 с.

2. Втюрин В.А. Основы АСУ ТП. – М.: Высшая школа, 2006. – 154 с.

3. Интегрированные системы проектирования и управления: SCADA-системы: учеб. пособие / И.А. Елизаров, А.А. Третьяков, А.Н. Пчелинцев [и др.]. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2015. – 160 с.

4. TRACE MODE: сайт. – URL: http://www.adastra.ru (дата обращения: 01.09.2022).

5. MasterSCADA: сайт. – URL: https://masterscada.ru (дата обращения: 01.09.2022).

6. КРУГ-2000: сайт. – URL: https://www.krug2000.ru (дата обращения: 01.09.2022).

7. SimpLightSCADA: сайт. – URL: https://simplight.ru (дата обращения: 01.09.2022).

8. SimpleSCADA: сайт. – URL: https://simple-scada.com (дата обращения: 01.09.2022).

9. SIEMENS: сайт. – URL: https://new.siemens.com/ru/ru.html (дата обращения: 01.09.2022).

10. WONDERWARE: сайт. – URL: https://wonderware.ru (дата обращения: 01.09.2022).

11. Python: сайт. – URL: https://www.python.org (дата обращения: 01.09.2022).

12. DWSIM: сайт. – URL: https://dwsim.org (дата обращения: 01.09.2022).

13. Пьявченко Т.А. Проектирование АСУТП в SCADA-системе: учеб. пособие. – М.: Академия, 2007. – 84 с.

14. ГОСТ Р МЭК 60073–2000. Интерфейс человеко-машинный. Маркировка и обозначение органов управления и контрольных устройств. Правила кодирования информации. – Введ. 01.01.2002. – М.: Изд-во стандартов,
2001. – 14 с.

15. Барашко О.Г. Автоматика, автоматизация и автоматизированные системы управления: учеб. – Минск: Вышэйшая школа, 2011. – 164 с.

16. Белоусов В.С., Васильев В.Н. SCADA-системы: организация, функционирование, администрирование. – СПб.: Питер, 2018. – 210 с.

17. Лаврова О.А., Курганов Д.А. SCADA-системы: учеб. пособие. – М.: Юрайт, 2017. – 180 с.

18. Мартынов В.В., Петров Ю.В., Гаркавенко А.В. SCADA-системы в задачах управления. – М.: Энергоатомиздат, 2019. – 190 с.

19. Меркулов С.М. SCADA-системы. – М.: Додэка-XXI, 2018. – 200 с.

20. Татаренко А.П. SCADA-системы: учеб. пособие. – М.: Горячая
линия – Телеком, 2018. – 354 с.

В настоящее время цифровые технологии активно развиваются, повышается степень внедрения компьютерных разработок, уровень цифровизации и автоматизации промышленных предприятий. В результате возрастает актуальность в приобретении умений и навыков для работы с такими системами у персонала. Поэтому растет спрос на создание и внедрение компьютерных тренажеров, которые направлены на совершенствование уровня профессиональной подготовки обучаемых.

В данной работе рассмотрен комплекс, разработанный для обучения персонала АСУТП методикам и приемам наладки, а также использованию автоматических и автоматизированных систем управления.

Одним из объектов исследования является технологический процесс установки ЭЛОУ, предназначенной для удаления из сырой нефти воды и хлористых солей. Анализ технологического процесса позволил выявить особенности его работы, а также определить параметры, влияющие на качество очистки нефти.

В рамках данной работы модернизированы математическая модель и система управления технологическим процессом установки ЭЛОУ. Созданы кнопки управления математической моделью, что упростило процесс ее настройки и использования.

Предметом исследования являются модели, конфигурации, мнемосхемы и алгоритмы тренажерного комплекса для обучения персонала АСУТП. Разработанный тренажерный комплекс позволяет стимулировать работу установки ЭЛОУ и проводить тренировки персонала, что повышает их квалификацию и позволяет сократить количество ошибок при работе в реальных условиях.

Таким образом, разработанный комплекс является эффективным инструментом для обучения персонала АСУТП и может быть использован в различных сферах промышленности, где используются автоматические и автоматизированные системы управления.

Ключевые слова: ЭЛОУ, компьютерный тренажерный комплекс, электрообессоливание, мнемосхема, математическая модель.

Адищев Илья Владимирович (Пермь, Россия) – магистрант 2 курса кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: 123-ilya-123@bk.ru).

Иванов Владислав Сергеевич (Пермь, Россия) – магистрант 2 курса кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: Vlad.i99@mail.ru).

Вялых Илья Анатольевич (Пермь, Россия) – доцент кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: ilya.vyalyh@pstu.ru).

1. Белоусов А.И., Киричек А.В. Автоматизация технологических процессов: метод. указания к выполнению лаб. работ. – Минск: Изд-во БГТУ, 2018. – 82 с.

2. Смирнов А.В., Кузнецов А.В. Современные системы автоматизации и управления технологическими процессами. – СПб.: Лань, 2019. – 212 с.

3. Кузьминых Н.Ю., Перфильев Н.А. Автоматизация производства на основе промышленных интернет-технологий. – М.: Горячая линия-Телеком, 2020. – 224 с.

4. Гусев В.И. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. – СПб.: Питер, 2019. – 448 с.

5. Тарасов А.В., Радченко С.Г. Автоматизация технологических процессов на основе программно-технических комплексов. – М.: Техносфера, 2018. – 256 с.

6. Мельников С.В. Создание компьютерных тренажерных комплексов в АСУТП // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Естественные науки. – 2013. –
№ 2. – С. 75–85.

7. Максимов А.И., Жиляев И.В. Проектирование компьютерных тренажерных комплексов для АСУТП // Вестник ИжГТУ. – 2014. – Т. 18, № 1. –
С. 99–103.

8. Бузников А.И., Капустин И.В. Компьютерные тренажеры для обучения операторов АСУТП // Автоматика и телемеханика. – 2012. – № 2. –
С. 132–138.

9. Максимов А.И., Жиляев И.В. Опыт создания компьютерных тренажеров для обучения операторов АСУТП // Системы управления и информационные технологии. – 2014. – № 1. – С. 70–74.

10. Иванов В.М., Бузников А.И. Создание тренажеров для АСУТП на основе виртуальной реальности // Машиностроение и техносфера XXI века. – 2015. – Т. 3, № 2. – С. 43–48.

11. Шашков В.И., Серединская Н.В. Основы создания компьютерных тренажеров для АСУТП // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2014. – № 4. – С. 118–123.

12. Колесников В.И., Кузнецов В.А. Создание тренажеров для обучения операторов АСУТП // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2. – С. 97–103.

13. Журавлев А.А., Смирнов А.С. Методика разработки компьютерных тренажеров для операторов АСУТП // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Естественные науки. – 2016. – № 2. – С. 89–98.

14. Чуркин А.В., Капустин И.В. Проектирование компьютерных тренажеров для АСУТП на основе графических средств // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2013. – № 3–2. – С. 184–191.

15. Колесников В.И., Кузнецов В.А. Использование компьютерных тренажеров для подготовки операторов АСУТП // Машиностроение и техносфера XXI века. – 2016. – Т. 4, № 2. – С. 104–109.

16. Шубин В.В. Тренажерные комплексы в системах автоматизированного управления // Системы управления и информационные технологии. – 2015. – № 1. – С. 88–93.

17. Коротких А.В., Просветова Е.В. Разработка компьютерных тренажеров для подготовки операторов АСУТП // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Естественные науки. – 2013. – № 6. – С. 123–132.

18. Серединская Н.В., Шашков В.И. Применение компьютерных тренажеров для подготовки операторов АСУТП // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3. – С. 77–82.

19. Максимов А.И., Жиляев И.В. Компьютерные тренажеры для обучения операторов АСУТП // Системы управления и информационные технологии. – 2013. – № 4. – С. 98–102.

20. Бабичев В.М., Васильева Н.А. Разработка тренажеров для обучения операторов АСУТП // Информационные технологии в проектировании и производстве. – 2014. – № 4. – С. 21–27.

Малотоннажные технологические производства характеризуются большим количеством дискретных операций, выраженной стадийностью технологического процесса, сравнительно высокой стоимостью продукции. Такие производства, как правило, строятся по схеме гибких или многоассортиментных. Для таких производств характерна возможность перераспределения технологических операций между различным технологическим оборудованием. Поэтому актуальны вопросы снижения простоя оборудования и максимальной эффективности его работы. Такие многоассортиментные малотоннажные производства хорошо описываются с использованием аппарата теории массового обслуживания. Используя модели, основанные на теории массового обслуживания, можно осуществлять расчет загрузки технологических аппаратов, подбор временных параметров работы, как отдельных аппаратов, так и всей технологической линии. Появляется возможность решения задачи нахождения наилучшего варианта загрузки технологического оборудования.
С использованием моделей, основанных на теории массового обслуживания, можно заблаговременно определять, какое количество продукции может быть выпущено с использованием текущей технологической схемы и прогнозировать вероятность «отказа» по выпуску продукции. В качестве многоассортиментного малотоннажного производства, описываемого с применением аппарата массового обслуживания, в статье рассматривается лакокрасочное производство нитроэмалей. При этом определяются наилучшие показатели интенсивности входящего потока заявок при минимально допустимой вероятности отказа всей системы. Анализ ключевых показателей согласно теории массового обслуживания, а также нахождение наименее отказоустойчивой стадии осуществляется при помощи имитационного моделирования. В конечном итоге метод анализа дискретного производства как системы массового обслуживания позволяет оптимизировать производственные процессы, снизить издержки и повысить эффективность работы предприятия. Такой подход позволяет сосредоточиться на важных аспектах производства, снизить риски и обеспечить устойчивый рост долгосрочных показателей успеха предприятия.

Ключевые слова: дискретные производства, малотоннажные производства, многоассортиментные производства, теория массового обслуживания, математическое моделирование, программирование.

Шутов Сергей Алексеевич (Пермь, Россия) – магистрант 2-го курса кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: schutov.serzh@yandex.ru).

Сокольчик Павел Юрьевич (Пермь, Россия) – доцент кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, e-mail: psokol@pstu.ru).

1. Солнышкина И.В. Теория массового обслуживания: учеб. пособие. – Комсомольск-на-Амуре, 2015. – 76 с.

2. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее приложения: учеб. пособие. - М.: Академия, 2003. - 432 с.

3. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: учеб. - М.: Академия, 2003. - 576 с.

4. Солнышкина И.В. Оценка и анализ развития сетевой формы торговли в Хабаровском крае // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре гос. техн. ун-та. Науки о человеке, обществе и культуре. - 2013. - № II-2(14). - С. 110–114.

5. Лившиц М.Л. Лакокрасочные материалы: справ. пособие. Химия, 1982. – 360 с.

6. Абдуллин Р.Х. Математические модели дискретного производства как системы массового обслуживания // Вестник Казанского технологического университета. – 2017. – № 6(20). – С. 95–100.

7. Андреев А.Ю. Анализ систем дискретного производства на основе теории массового обслуживания // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2018. – Т. 61, № 4. – С. 118–123.

8. Багрова Н.В., Галкина Н.А. Моделирование процессов дискретного производства на основе теории массового обслуживания // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. – 2019. – № 3. – С. 72–78.

9. Барсуков А.Г., Потапов М.В., Шумейко А.В. Моделирование процессов дискретного производства с учетом теории массового обслуживания // Экономические науки. – 2018. – № 4. – С. 56–63.

10. Воронкова О.А., Козлова Т.В. Математическое моделирование процессов дискретного производства как системы массового обслуживания // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Экономические науки. – 2019. – № 3(220). – С. 134–142.

11. Габитова Р.Х., Габитов Р.Ф. Моделирование процессов дискретного производства на основе теории массового обслуживания // Вестник Казанского государственного университета. – 2019. – Т. 161, № 4. – С. 117–122.

12. Гребенников А.Н., Попов А.Н. Математические модели дискретного производства на основе теории массового обслуживания // Вестник Тверского государственного технического университета. – 2018. – № 2(26). – С. 80–87.

13. Чадеев В.М., Аристонова Н.И. Управление дискретными производствами в условиях INDUSTRY // Сборник трудов XIII Всероссийского совещания по проблемам управления ВСПУ-2019 / Ин-т проблем упр. им. В.А. Трапезникова РАН. – М., 2019. – C. 2671–2675.

14. Куликов В.В., Попов А.Н. Моделирование процессов дискретного производства с учетом теории массового обслуживания // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Экономика и менеджмент. – 2018. – Т. 18, № 3. – С. 320–327.

15. Магомедова М.М., Шакирова А.А. Анализ процессов дискретного производства на основе теории массового обслуживания // Молодой ученый. – 2018. – № 2(168). – С. 75–78.

16. Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. – 384 с.

17. Андронов А.М., Хижняк А.Н. Математические методы планирования и управления производственно-хозяйственной деятельностью предприятий гражданской авиации. – М.: Транспорт, 1977. – 215 с.

18. Лабскер Л.Г., Бабешко Л.О. Теория массового обслуживания в экономической сфере: учебное пособие. – М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1998. – 319 с.

19. Вадзинский Р.Н. Справочник по вероятностным распределениям. – СПб.: Наука, 2001. – 295 с.

20. Саульев В.К. Математические модели теории массового обслуживания. – М.: Статистика, 1979. – 96 с.