Модель воздействия консерванта на вредную микрофлору травы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Модель воздействия консерванта на вредную микрофлору травы

В процессе внесения консерванта в траву и закрутки её в рулон, трава оказывается между слоями консерванта, который впоследствии в течение некоторого времени диффундирует в двух направлениях и равномерно распределяется по слою. Так как трава закатывается повышенной влажности, то в ней имеется некоторое (начальное) количество очагов микрофлоры, которая в присутствии кислорода начинает размножаться выделять масляную кислоту и образовывать плесень, приводящую к потере питательных веществ и, даже к полной негодности корма.

Так как развитие микрофлоры происходит в том же травяном объеме, в котором начинает действовать консервант, то возникает задача анализа взаимодействия и влияния друг на друга микрофлоры и консерванта.

Развитие микрофлоры обычно происходит пропорционально её возрастающей концентрации, т.е. порожденная микрофлора соединяется с предыдущей, и они совместно порождают следующий её объём. Такой процесс описывается дифференциальным уравнением первого порядка:

, (1)

Где х1- изменяющаяся концентрация микрофлоры;

а1 - интенсивность изменения концентрация микрофлоры в зависимости от окружающей среды и условий роста;

b1 - начальная концентрация микрофлоры некотором травяном объёме.

Внесённый в травяную массу консервант, как показано выше, так же диффундирует по толщине травяной массы и встречаясь с микрофлорой начинает её угнетать и снижать концентрацию. Процесс распространения консерванта также описывается дифференциальным уравнением, а взаимодействие консерванта и микрофлоры описывается системой дифференциальных уравнений[1,2]:

 (2)

Характер протекания процессов, описываемых системой (2) зависит от входящих в него коэффициентов. Для модельных расчетов и анализа уравнения (2) была разработана в системе MatCad программа, рисунок 1 . Выполненный расчет показал характер взаимодействия консерванта и микрофлоры и угнетающее воздействие консерванта на микрофлору, рисунок 2 .

Рисунок 1. Программа для модельного расчета взаимодействия консерванта и микрофлоры.

Рисунок 2. Результаты модельного расчета взаимодействия консерванта и микрофлоры,

где u¹ - динамика изменения концентрации консерванта;

u² - динамика изменения концентрации микрофлоры.

Динамика взаимодействия консерванта и вредной микрофлоры в слоях травы в рулоне

Закатанная в рулон трава располагается в виде концентрических слоёв, состоящих из слоёв травы с консервантами, между которыми располагаются слои травы без консервантов (см. рис. предыдущей главы). Априори принимаем, что в слое травы с внесённым консервантом вредная микрофлора уничтожена консервантом и отсутствует. Таким образом, масса травы рулона оказывается разбитой на n изолированных зон, ограниченных слоями травы с консервантом, в которых вредная микрофлора имеет возможность развиваться. Как показано (см. предыдущий раздел) для исследования процесса диффузии консерванта данная зона была разбита на пять подзон и процесс диффузии описан системой дифференциальных уравнении. В результате диффузии через некоторое время консервант занимает весь объём слоя травы. В это же время, в результате наличия в траве некоторого количества вредной микрофлоры, при благоприятных условиях она начинает развиваться в этом же объёме травы и конкурировать с консервантом. Развитие микрофлоры, вообще -то может происходить в любом месте объёма, но простоты исследования примем, что развитие происходит в принятых нами слоях, , а именно в 3, 4 и 5. Пятый слой является смежным с консервантом, далее следует четвертый слой, и третий слой является серединой интервала [3,4]. римем, что развитие микрофлоры и диффузия консерванта происходят по закону пропорциональности, уравнения (1) ,(2).

Для анализа взаимодействия консерванта с вредной микрофлорой необходимо решить систему уравнений диффузии консерванта и развития микрофлоры. Дополним систему уравнений (9) тремя уравнениями развития микрофлоры в 3,4 и 5 слоях.

Полученная система имеет вид:

 (3)

Для решения системы уравнений в системе MatCad была разработана программа, рисунок 3.

Рисунок 3. Программа для расчета взаимодействия консерванта и микрофлоры в слое травы рулона.

Рисунок 4. Схема подавления микрофлоры по слоям рулона.

Решение задачи приведено на рисунке 4. Как видно наиболее эффективно микрофлора подавляется в пятом слое, менее эффективно в четвертом слое, и хуже всего микрофлора подавляется в среднем слое.

Библиографический список

консервант микрофлора трава хранение

1. Валге А.М. Использование систем Excel и MathCAD при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства (Методическое пособие) / А.М. Валге, ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. - СПб., 2013. - 200 с.

2. Юнин В.А. Эффективность применения жидких консервантов в технологии прессованного сена / Юнин В.А., Гокоев И.А., Сеник Я.С., Зыков А.В. // Техника. Технологии. Инженерия. -- 2017. -- №1. -- С. 4-8.

3. Валге А.М. Динамика движения травы при прессовании рулонов в камере с постоянным объемом/ Валге А.М., Юнин В.А., Зыков А.В. // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 1 (69). С. 257-259.

4. Валге А.М. Использование компьютерных систем для поиска коэффициента уравнения сушки травы / Валге А.М. Сухопаров А., Ерохин И., Гайдидей С.В. // Молодой ученый. -- 2017. -- №5. -- С. 116-119.

Размещено на Allbest.ru