Широкое применение средств микропроцессорной техники в различных отраслях промышленности и их постоянное эволюционное обновление создают все предпосылки для решения прикладных задач управления тепловыми и тепло-массообменными процессами в технологии получения сухих СО2-экстрактов из растительного сырья. Эффективное замещение в системах теплоснабжения невозобновляемых источников энергии на теплоту возобновляемых и вторичных энергоресурсов реализовано в теплонасосной технологии получения сухих СО2экстрактов, в которой рассматриваются два смежных процесса – сверхкритическая флюидная СО2-экстракция растительного сырья и распылительная сушка жидкого экстракта с использованием каскадного трехступенчатого теплового насоса. Микропроцессорное управление технологическими режимами достаточно сложной технологии невозможно без средств автоматизации, компьютерного и программного обеспечения. В этой связи предложен алгоритм микропроцессорного управления технологией получения сухих СО2экстрактов с учетом накладываемых на управляемые параметры двухсторонних ограничений. Показано, что повышение точности и надежности управления на всех этапах получения сухих СО2-экстрактов позволяет обеспечить стабилизацию технологических режимов в области допустимых значений, обусловленных получением высококачественного продукта при минимальных энергетических затратах. В работе представлена функциональная схема многоканальной системы управления, включающая двухколонный экстрактор с реверсивными насосами, распылительную сушилку, каскадный трехступенчатый тепловой насос (рабочие тела – фреоны R123, R124 и R1270) и двухсекционный аппарат для конденсации влаги из отработанного воздуха с регенерацией. Предложены расчетные зависимости для определения количества испарившейся влаги и текущего коэффициента теплопередачи, по отклонению которого корректируется соотношение расходов воздуха и тосола. Экспериментальная проверка алгоритма проведена на установке с экстракционным автоклавом (рабочее давление до 500 атм, температура до 250 °С) в производственных условиях НПЦ ВНИИ Комбикормовой промышленности (г. Воронеж). Для трех видов сырья (корни цикория, трава зверобоя, Spirulina platensis) определены оптимальные интервалы регулирования технологических параметров при докритической и сверхкритической экстракции. Реализация предложенного алгоритма позволяет снизить удельные энергозатраты на 7–10% за счет рационального использования энергоносителей в замкнутых термодинамических циклах.

1. Жакова К.И., Миронова Н.П. Современные тенденции развития технологий пищевых производств // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2022. Т. 15. № 1. С. 6–12.

2. Троценко В.В., Федоров В.К., Забудский А.И., Комендантов В.В. Системы управления технологическими процессами и информационные технологии: учебное пособие для вузов. 2-е изд., испр. и доп. М.: Юрайт, 2020. 136 с.

3. Курочкин А.А., Шабурова Г.В., Гордеев А.С., Завражнов А.И. Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств: учебник для вузов. 2-е изд., испр. и доп. М.: Юрайт, 2020. 586 с.

4. Гуров В.В. Микропроцессорные системы: учебник. М.: ИНФРА-М, 2016. 336 с.

5. Haleem A., Javaid M., Singh R.P. et al. Hyperautomation for the enhancement of automation in industries // Sensors International. 2021. V. 2. P. 100124. doi: 10.1016/j.sintl.2021.100124

6. Jamilov S., Ergashev O., Abduvaxobov M. et al. Improving the temperature resistance of traction electric motors using a microprocessor control system for modern locomotives // E3S Web of Conferences. 2023. V. 401. P. 03030. doi: 10.1051/e3sconf/202340103030

7. Polyuschenkov I.S. Model-based design of microprocessor control system for direct current servo electric drive // Russian Electrical Engineering. 2023. V. 94. № 2. P. 84–90. doi: 10.3103/S1068371223020083

8. Кудряшов В.С., Иванов А.В., Алексеев М.В., Рязанцев С.В. Основы программирования микропроцессорных контроллеров в цифровых системах управления технологическими процессами: учебное пособие. Воронеж: ВГУИТ, 2014. 144 с.

9. Пат. 2810005 С1 Российская Федерация, МПК C11B 9/00, C11B 1/10. Способ получения сухих СО2-экстрактов из растительного сырья и установка для его осуществления / Домбровская Я.П., Дранников А.В., Шевцов А.А.; заявитель и патентообладатель ВГУИТ. № 2023105935; заявл. 14.03.2023; опубл. 21.12.2023. Бюл. № 36.

10. Пат. 2830883 С1 Российская Федерация, МПК C11B 1/10. Способ управления технологией получения сухих СО2-экстрактов из растительного сырья / Дранников А.В., Шевцов А.А., Домбровская Я.П.; заявитель и патентообладатель ВГУИТ. № 2024109219; заявл. 05.04.2024; опубл. 26.11.2024. Бюл. № 33.

11. Касьянов Г.И. Техника и технология использования диоксида углерода в суб- и сверхкритическом состоянии // Вестник ВГУИТ. 2014. № 1. С. 130–135.

12. Касьянов Г.И. Эффективность использования диоксида углерода в качестве экстрагента // Повышение качества и безопасности пищевых продуктов: мат. X Всерос. науч.-практ. конф. 2020. С. 102–105.

13. Andriychuk V., Kostyk L., Filiuk Y. et al. Microprocessor Control of the Electric Drive of Variable Radiation Installation and Ensuring of Operation Reliability // Science and Innovation. 2024. V. 20. № 5. P. 62–70. doi: 10.15407/scine20.05.062

14. Ahmed Z., Hassan W.H., Alizadeh A.A. et al. Machine learning-based exergy and environmental optimization of a photovoltaic–thermal-assisted CO2 ejector heat pump // The European Physical Journal Plus. 2025. V. 140. № 12. P. 1217. doi: 10.1140/epjp/s13360-024-05883-3

15. Peng C., Zeng Z., Dang C. et al. Energy and environmental performance analysis of solar-assisted heat pump drying system using natural working fluid carbon dioxide // Drying Technology. 2025. V. 43. № 4. P. 771–783. doi: 10.1080/07373937.2024.2445624

16. Guo Y., Wang Y., Liu Y. et al. Optimizing discharge pressure control in carbon dioxide heat pumps using particle swarm optimization // Applied Thermal Engineering. 2025. V. 260. P. 125008. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2024.125008

17. Akram H., Zafar H., Abbasi B.H. The chicory root (Cichorium intybus var. sativum) frontier: pioneering biotechnological advancements // Phytochemistry Reviews. 2025. P. 1–25. doi: 10.1007/s11101-025-10123-8

18. Kostrzewa D., Mazurek B., Kostrzewa M., Jóźwik E. Carotenoids and Fatty Acids Obtained from Paprika Capsicum annuum by Supercritical Carbon Dioxide and Ethanol as Co-Extractant // Molecules. 2023. V. 28. № 14. P. 5438. doi: 10.3390/molecules28145438

19. Duda Ł., Kłosiński K.K., Budryn G. et al. Medicinal use of chicory (Cichorium intybus L.) // Scientia Pharmaceutica. 2024. V. 92. № 2. P. 31. doi: 10.3390/scipharm92020031

20. Pattiram P.D., Abas F., Suleiman N. et al. Edible oils as a co-extractant for the supercritical carbon dioxide extraction of flavonoids from propolis // PLoS ONE. 2022. V. 17. № 4. P. e0266673. doi: 10.1371/journal.pone.0266673