Реферат: Д-р физ мат наук, профессор В. А. Севрюгин Актуальность

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ АППАРАТНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА НА ОСНОВЕ ЯВЛЕНИЯ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ И ОБЪЕКТОВ МИНЕРАЛЬНОГО, БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, ПРОДУКЦИИ ПИЩЕВЫХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

ОТРАСЛЕЙ

Кафедра физики и методики обучения физики

Руководитель: д-р физ.-мат. наук, профессор В.А. Севрюгин


Актуальность. В настоящее время в промышленно-развитых странах для экспресс анализа и контроля продукции широкого спектра отраслей пищевой, химической, и сельскохозяйственной промышленности используются приборы, в основе функционирования которых лежит явление Ядерного Магнитного Резонанса (ЯМР). На основе этого явления создаются приборы и для медицинских целей. Ярким примером таких приборов является ЯМР-томографы. В мировой практике, практически во всех промышленно-развитых странах, приборы ЯМР применяются для экспресс-анализа продуктов питания, сельскохозяйственной и мясомолочной продукции, полимерных материалов и продукции нефтепереработки.

Попытки создания таких приборов, получивших общее наименование – ЯМР-анализаторы, предпринимались в Советском Союзе и осуществляются в настоящее время в Российской Федерации. В ЗАО СКБ «ХРОМАТЭК», Республика Марий Эл, разработан и серийно выпускается ЯМР-анализатор ХРОМАТЭК-ПРОТОН 20М, который по своим техническим характеристикам полностью соответствует зарубежным аналогам и требованиям международных стандартов по ЯМР-контролю продукции соответствующих отраслей промышленности. Однако, по уровню внедрения ЯМР-контроля в различные отрасли промышленности и сельского хозяйства Российской Федерации наблюдается значительное отставание по сравнению с другими странами. И это при наличии активного спроса и потребности в таких приборах со стороны различных предприятий и производств. В настоящее время разработан и применяется ГОСТ Р 8.620-2006 – «Семена масличных культур и продукты их переработки. Методика выполнения измерений масличности и влажности методом импульсного ядерного магнитного резонанса», обязывающий проводить экспресс анализ продуктов масличных культур ЯМР-анализатором.

Основной причиной, препятствующей активному внедрению и использованию ЯМР-анализаторов, является высокая наукоемкость разработки методик перехода от параметров регистрируемых приборами ЯМР к физико-химическим и структурным параметрам исследуемых объектов. Разработка, аттестация и внедрение методик включает в себя большой объём научно-исследовательских работ, огромное количество измерений модельных, стандартных и натуральных образцов, отобранных в технологической линии и проверенных в производстве. Поэтому, разработка таких методик может быть осуществлена либо на базе академических и отраслевых научных организаций, или научными подразделениями вузов. Однако, кроме научно-исследовательских затрат на разработку отмеченных методик значительное место занимают организационно-метрологические и финансовые затраты на стандартизацию и сертификацию разработанных методик. В связи с этим, на начальных этапах внедрения методов ЯМР-анализа в производственные циклы отраслей промышленности, средств и ресурсов производителей ЯМР-анализаторов и научных организаций разработчиков методик недостаточно для достижения конечных результатов внедрения методов ЯМР-анализа в конкретные отрасли промышленности и предприятия.

Целью предлагаемого проекта является создание на основе совместной деятельности научных подразделений Марийского государственного университета (МарГУ) и ЗАО СКБ “ХРОМАТЭК” комплекса методик определения физико-химических параметров:

а) продуктов зерносеменного сельскохозяйственного производства;

б) продуктов масломолочных предприятий;

в) продуктов мясоперерабатывающих предприятий;

г) продукции пищевых и кондитерских производств.

Основной задачей предлагаемого проекта является широкое внедрение методов ЯМР анализа в производственные циклы различных отраслей отечественной промышленности и предприятий Республики Марий Эл.

^ Существующий задел по теме проекта. На основе договора о научно-техническом сотрудничестве научной лаборатории ЯМР Марийского государственного университета и ЗАО СКБ “ХРОМАТЭК” проводятся работы по созданию методики определения масличности семян подсолнечника, льна, рапса и хлопка. С целью разработки методик для определения параметров пористых материалов ведутся исследования пористых сред. На основе договора о научном сотрудничестве научной лаборатории ЯМР МарГУ и кафедры молекулярной физики Казанского государственного университета проводятся исследования возможностей метода ЯМР для анализа свойств параметров состава различных сортов сырой нефти. В результате исследований разработаны, аттестованы и внедрены следующие методики:

а) выполнения измерений массовой доли жира, влаги и сахара в кондитерских изделиях и полуфабрикатах на анализаторе Ядерного Магнитного Резонанса типа «Протон 20»;

б) выполнения измерений содержания твёрдых триглицеридов с применением анализатора «ХРОМАТЭК-ПРОТОН 20М».

^ Возможный экономический и социальный эффект. В результате достижений поставленной цели проекта будут получены:

1) экономический эффект от внедрения одного прибора в кондитерской промышленности, стоимость которого составляет ориентировочно 170-300 тыс. руб. в год и окупаемость затрат внедрения 1,5 – 2 года;

2) расширение производства ЯМР-анализаторов и, как следствие, увеличение числа рабочих мест и налоговых отчислений в Федеральный и Республиканские бюджеты;

3) сокращение вредных химических производств на предприятиях потребителях ЯМР-анализаторов. Увеличение производительности труда и качества продукции.