Замораживание гидрофлюидизацией
Гидрофлюидизация является формой иммерсионного (погружного) замораживания.Её можно рассматривать как жидкостной аналог воздушно-ударной технологии.
Для этого тип заморозки используется циркуляционная система, которая перекачивает охлаждающую жидкость вверх через отверстия или форсунки в холодильной камере, создавая тем самым перемешивающие струи.Они образуют высокотурбулентный псевдоожиженный слой, обеспечивающий чрезвычайно высокие коэффициенты теплопередачи на поверхности, и, как следствие, быстрое равномерное замерзание.
Заморозка при высоком давлении
Замораживание под высоким давлением (от 200 до 400 МПа) и, в частности, замораживание со «сдвигом давления», в последние годы вызывает значительный научный интерес.
Когда вода замерзает при атмосферном давлении, ее объем увеличивается, что приводит к повреждению тканей в пищевых продуктах.Однако, теоретически, замерзание под высоким давлением приводит к образованию особого льда, имеющего большую плотность, чем вода. Такой лед не расширяется в объеме во время формирования и существует в «стекловидном» некристаллическом состоянии, что может уменьшить повреждение тканей.
При давлении 200 МПа точка замерзания падает примерно до -22 ° C, что обеспечивает глубину стеклования около 200 мкм, благодаря чему объекты толщиной до 0,4-0,6 мм могут быть хорошо заморожены.
При этом виде замораживания продукт охлаждается под высоким давлением до минусовых температур, но не подвергается изменению фазы, а замерзает лишь в момент снятия давления.
Таким образом,зародышеобразование льда теоретически должно происходить мгновенно и однородно во всей клеточной структуре продукта.Это должно привести к уменьшению продолжительности фазового перехода, меньшему механическому напряжению во время образования кристаллов льда и уменьшению их размеров, с равномерным распределением по всему продукту.
Теоретически, это было бы особенно полезно при замораживании крупных продуктов, в которых низкая теплопроводность приводит к температурным градиентам, которые затрудняют достижение высоких скоростей замерзания в центре.
Хотя исследования показали, что замораживание со сдвигом давления может привести к образованию более мелких, равномерно распределенных кристаллов льда, перспективы коммерческого внедрения технологии остаются неясными.
Например, исследования свинины и говядины не смогли показать какого-либо реального коммерческого качества этих продуктов.
Главными препятствиями, сдерживающими развитие и распространение замораживания со сдвигом давления, являются большие капитальные затраты на оборудование и пакетный, а не конвейерный, характер процесса заморозки.
«Зеленый» водород
«Зеленый» водород сегодня является частью глобальной мировой стратегии по снижению углеродного следа и переходу на возобновляемые источники энергии. Вместе с электрокарами водородные двигатели призваны стать главной альтернативой транспорту на дизельном топливе.
«Зеленый» водород получают экологически чистым способом без применения атомной энергии и природного газа. Самый безвредный метод — электролиз, когда через воду пропускают электрический ток. Это позволит избавиться от 830 млн т вредных выбросов углекислого газа в год — последствия неэкологичного производства водорода.
Сейчас, когда стоимость солнечной и ветровой энергии стремительно падает, появился шанс на массовое внедрение еще и водородной энергетики. В связи с этим Европа начала создавать необходимую инфраструктуру и производство на базе электролиза.
Водородная энергетика России и Европы: перспективы рынка на $700 млрд
IEA (Международное энергетическое агентство) рекордный рост электролиза для производства зеленого водорода. Оно прогнозирует, что к 2030 году цена на водородное топливо упадет, как минимум, на 30%, что сделает его таким же доступным, как и другие виды топлива.
Еще до COVID-19 ускорились продажи автомобилей с водородным двигателем, однако сейчас многие производственные мощности замедлились или вовсе остановлены. После пандемии именно водородные технологии могут помочь восстановлению экономики.
По данным Allied Market Research, рынок транспортных средств на водородных топливных элементах достигнет $42 млрд к 2026 году, при среднегодовом темпе роста 66,9%. Его подстегнут растущие экологические проблемы и международные инициативы по их решению, а также — потенциал технологии наряду с электрокарами.
Автомобили на водородном двигателе уже выпускают Toyota, Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler. В Калифорнии построят 100 водородных заправочных станций, а к 2025 году здесь планируют довести количество автомобилей с нулевым уровнем выбросов до 1,5 млн.
Airbus объявила о планах ускорить разработку коммерческих реактивных самолетов с водородным двигателем и полностью отказаться от использования гибридных двигателей. Это значит, что к 2035 году появятся первые самолеты с нулевым уровнем выбросов.
Виртуальная и дополненная реальность
По данным Statista, рынок AR и VR в 2020 году оценивался в $18,8 млрд. Это в три раза больше, чем в 2016-м. Аналитики PwC в 2019 году прогнозировали, что число сотрудников, использующих VR и AR в своей работе, вырастет с 500 тыс. до 23 млн к 2030 году.
Сегодня эти технологии используют в здравоохранении — чтобы обучать хирургов или проводить операции с данными диагностики в виде голограмм и онлайн-консилиумом врачей. В начале февраля 2021 года Microsoft провела онлайн-трансляцию 12 операций, выполненных в MR — смешанной реальности. Хирурги из 13 стран смогли подключиться в режиме онлайн и видеть все данные диагностики в виде голограмм и консультировать друг друга.
В ретейле AR позволяет примерить товары, поместить мебель в интерьер перед покупкой, а также получать персонализированные предложения. К примеру, производитель игрушек Mattel (куклы Барби и др.) использует дополненную реальность для игрушечных машинок Hot Wheels. Покупатели могут направить свой смартфон на конкретную модель, чтобы поиграть с ней на любых поверхностях:
В IKEA с помощью VR-гарнитуры вы можете представить, как будет выглядеть ваша кухня с выбранной мебелью.
В образовании дополненная и виртуальная реальность помогают глубже вовлечь в процесс и в деталях смоделировать среду, которую изучают в классе. Технологию используют и в корпоративном обучении. Tyson Foods — международная корпорация по производству продуктов питания — применяет VR, чтобы обучать сотрудников технике безопасности на производстве. В результате производственных травм стало на 20% меньше.
Архитекторы и дизайнеры представляют проекты в масштабе 1:1 с помощью виртуальной и дополненной реальности вместо обычных 3D-рендеров:
ThyssenKrupp Elevator, поставщик транспортных систем, эскалаторов и лифтов, запустил в Азии и на Ближнем Востоке и залы виртуальной реальности с демонстрацией городских транспортных решений.
В автомобильной промышленности VR позволяет инженерам экспериментировать с дизайном и конструкцией новых моделей на стадии разработки концепта. Такой подход используют, к примеру, в Hyundai:
Но главной сферой, где виртуальная и дополненная реальность особенно востребованы, остаются игры и развлечения. Помимо VR-игр и симуляций, в разных странах действуют целые парки развлечений с использованием виртуальной реальности: например, Europa-Park в Германии или VR Star в Китае.
Быстрее всего в ближайшие семь лет будет расти рынок устройств с распознаванием жестов — перчатки для VR и AR: по данным Grand View Research, с 2021 по 2028 года ежегодный рост рынка составит в среднем 18%.
Вычисления как сервис
Модель «вычисления как услуга/сервис» (CaaS — Calculation As A Service) или периферийные вычисления — глобальный тренд, наряду с программным обеспечением как услуга (SaaS — Software As A Service), инфраструктурой как услуга (IaaS — Infrastructure As A Service) и платформой как услуга (PaaS — Platform As A Service). Типичный пример такой модели — онлайн-игры или онлайн-кинотеатры. Вы оплачиваете подписку, но сам контент не хранится у вас, а запускается онлайн на сервере поставщика услуг.
Компании приобретают доступ к облачным сервисам, чтобы экономить на ИТ-инфраструктуре и поддержке, а также не перегружать локальную сеть. Это позволяет быстро развернуть и протестировать новый онлайн-сервис или ПО, разместить виртуальную АТС и объемные базы данных. Пандемия заставила многих изменить бизнес-модель и перераспределить ИТ-ресурсы в сторону облачных сервисов.
На все готовое: как PaaS делают разработку приложений быстрее и доступнее
По данным Grand View Research, в 2019 рынок периферийных вычислений оценивался в $3,5 млрд. К 2027 он вырастет до $43,4 млрд. В этом поможет, в том числе, широкое распространение 5G и сокращение задержки сигнала вплоть до 1 мс. Согласно опросу Analysys Mason, ведущие компании планируют тратить до 30% своего ИТ-бюджета на периферийные облачные вычисления в ближайшие годы. Gartner прогнозирует, что к 2025 году 75% корпоративных данных будет обрабатываться именно таким способом. Это в 7,5 раз больше, чем в 2018-м.
IDC прогнозирует, что 25% компаний к 2024 году сделают бизнес гибче и устойчивее за счет интеграции периферийных данных с облачными приложениями. Развитию вычислений как услуги будут способствовать машинное обучение и искусственный интеллект. Они помогают распределять и оптимизировать мощности, чтобы обеспечить стабильную скорость обработки данных.
Замораживание с обезвоживанием
Концепция дегидрозамерзания часто упоминается как новая, но фактически она зародилась ещё 50-х годах прошлого века.Обезвоживание является дополнением к замораживанию, при котором пища сначала обезвоживается до желаемой влажности, а затем замораживается.
Теория, лежащая в основе этого процесса, основана на том, что, поскольку свежие фрукты и овощи содержат больше воды, чем мясо, а их клеточная структура менее эластична, уменьшение содержания воды перед замораживанием сокращает время замерзания, начальную температуру замерзания и количество льда, образующегося в продукте. Это потенциально уменьшает ущерб и улучшает качество продукции.
Предварительное обезвоживание также снижает количество энергии, необходимой для замораживания, за счет снижения тепловой нагрузки.А уменьшение массы также может снизить затраты на сбыт.
В большинстве исследований удаляли воду из фруктов и овощей до замораживания путем осмотического обезвоживания в растворах сахара (для фруктов) или хлорида натрия (для овощей) или использовали воздушную сушку.Методы осмотической дегидратации обычно предпочтительнее, чем сушка на воздухе.Такой процесс может быть особенно подходящим для продуктов, предназначенных для использования в качестве ингредиентов в обработанных пищевых продуктах.
Главные инженерные достижения 21 века:
Большой адронный коллайдер
Несколько проектов XXI века реализовано от карликового размера до масштабного большого адронного коллайдера. Построенный с 1998 до 2008 года сотнями блестящих умов коллайдер является одним из самых передовых научно-исследовательских проектов, которые когда-либо создавались. Его цель состоит в том, чтобы доказать или опровергнуть существование бозона Хиггса и других частиц физики соответствующих теорий. Коллайдер разгоняет две частицы высоких энергий в противоположных направлениях через кольцо 27-километрой длины для того, чтобы им столкнуться и наблюдать последствия. Частицы движутся почти со скоростью света в двух сверхвысоких вакуумных трубках и взаимодействуют с мощными магнитными полями, поддерживаемые с помощью сверхпроводящих электромагнитов. Эти электромагниты специально охлажденные до температуры холоднее, чем космическое пространство до -271.3 ° C и специальных электрических кабелей, которые поддерживают сверхпроводящее состояние.
Интересный факт: совпадение данных, подтверждающих наличие частицы Хиггса было проанализировано крупнейшей в мире вычислительной сеткой в 2012 году, состоящий из 170 вычислительных средств в 36 странах.
Самая большая плотина
Плотина «Три ущелья» образовала гидроэлектростанцию, занимающую всю ширину реки Янцзы недалеко от города Саньдоупин, Китай. Рассматривается как подвиг исторического масштаба со стороны китайского правительства и является крупнейшей электростанцией в мире, производящей в общей сложности 22 500 МВт (в 11 раз больше, чем Плотина Гувера) электроэнергии. Представляет из себя массивную конструкцию 2335 м в длину, 185 м над уровнем моря. 13 городов и свыше 1600 деревень были затоплены под водохранилище, что считается крупнейшим в своем роде. Стоимость всего проекта 62 млрд долларов.
Самое высокое строение Бурдж Халифа
Самое высокое строение находится в Дубай, Объединенные Арабские Эмираты. Название Бурдж Халифа в переводе «Башня Халифа», является самым высоким из всех небоскребов, высотой 829.8 м. Официально открыта в январе 2010 года, Бурдж Дубай является центральным местом основного делового района Дубая. Всё в башне рекордное: наибольшая высота, высокая открытая смотровая, прозрачный пол, высокоскоростной лифт. Стиль архитектуры производный от структурирования системы исламского государства.
Виадук Мийо – самый высокий мост
Виадук Мийо во Франции является самым высоким мостом во всей человеческой цивилизации. Одна из его опор имеет высоту 341 метр. Мост охватывает долину реки Тарн вблизи Мийо в южной части Франции и представляет выдающуюся целостную структуру, с учетом её стройной элегантности.
Wi-Fi 6 и 5G
Новые стандарты связи и беспроводного интернета, с одной стороны, помогают работать удаленно из одной точки на высокой скорости, с другой — способствуют развитию интернета вещей и искусственного интеллекта, сделают передачу данных более безопасной.
Главные преимущества, которые обеспечивает 5G:
- Улучшенная мобильная широкополосная связь: скоростная передача потокового видео в соцсетях и онлайн-сервисах с минимальными задержками в передаче сигнала (всего 1–2 мс);
- Масштабный интернет вещей: по данным Accenture, с помощью 5G станет возможна поддержка до 1 млн устройств на кв км;
- Критически важные сервисы. Новый стандарт связи обеспечит бесперебойную работу автономных беспилотников или удаленных отделений интенсивной терапии.
С помощью 5G многие сотрудники смогут окончательно перейти на удаленную работу, а компании — быстрее принимать решения, основываясь на аналитике потоковых данных. С 2021 по 2025 годы технология принесет экономике США до $2,7 трлн и до 16 млн рабочих мест.
Новый стандарт Wi-Fi 6 добавит новую частоту 6 ГГц к двум уже имеющимся — 2,4 и 5 ГГц. Он преследует те же цели, что и 5G: помогает ускорить интернет-соединение (до 2 Гб/сек для мобильных устройств), сделать его более стабильным и широкополосным — к одной точке можно будет подключить еще больше устройств. При этом сеть сама будет распределять интернет-трафик между устройствами, в зависимости от их мощности.
Специалисты Cisco называют главные :
- поддержка новых сервисов и приложений — включая высоконагруженные — в рамках локальной сети;
- более высокая скорость и уровень обслуживания уже имеющихся сервисов (например, потоковое видео в 8К);
- возможность обслуживать больше клиентов в высоконагруженных средах;
- удаленные и беспроводные офисы, включая устройства интернета вещей.
Согласно опросу Deloitte, 86% руководителей считают, что продвинутая беспроводная связь преобразит их организацию в течение трех лет, и 79% говорят то же самое о своей отрасли.
По данным The Verge, первые 316 млн мобильных устройств с поддержкой Wi-Fi 6E появятся уже в 2021 году. Ожидается, что 5G и Wi-Fi 6 будут не конкурировать, а взаимно дополнять друг друга — в зависимости от задач и типов устройств.
Как будет расти проникновение сетей 5G и Wi-Fi 6 в ближайшие три года
(Фото: Deloitte)
В России операторы потратят более 1,1 трлн руб. на развитие 5G с 2021 по 2027 год. Активное внедрение начнется с 2024 года, однако сроки могут быть сдвинуты из-за низкого спроса. А вот Wi-Fi 6 вряд ли заработает: частоты сети уже заняты фиксированной радиосвязью, а в будущем их могут передать под 5G.
Защита данных по модели Data Trusts
По данным Accenture, за время пандемии количество кибератак заметно выросло. Только первой половине 2020 года было взломано 36 млрд учетных записей и аккаунтов. Мы стали хранить гораздо больше данных в Сети, работать онлайн и пользоваться корпоративными сервисами с личных устройств. В итоге многие компании пострадали от утечек и вынуждены были усилить кибербезопасность.
Но причина утечек может быть не только в слабой защите данных, но и в том, что сама модель их сбора и хранения устарела. Data Trusts — «доверительное хранение данных» — новый подход, который может все изменить. В этом случае создается особый доверительный фонд, который хранит и управляет данными людей по их поручению и от их имени.
По словам представителей Mozilla, принцип доверительного управления данных подразумевает, что вы передаете свои данные тому, кто распоряжается ими в ваших же интересах. При этом все данные хранятся в одном месте, а сервисы, которыми вы пользуетесь, получают к ним доступ на ваших условиях. Доверительный фонд несет полную юридическую ответственность за соблюдение ваших интересов и приватности.
Протеины антифриза
Ранний интерес к антифризным белкам был вызван наблюдением за выживанием рыб, обитающих в полярных и северных прибрежных водах, у которых точка замерзания ниже точки замерзания плазмы рыбы.С тех пор антифризные белки были обнаружены также у многих беспозвоночных, грибов, бактерий и растений.
Функция белков антифриза состоит в том, чтобы снизить температуру замерзания и подавить рост зародышей льда, тем самым подавляя образование льда, изменяя рост кристаллов льда и замедляя рекристаллизацию при хранении в замороженном состоянии.Использование антифризных белков будет зависеть от стоимости, безопасности и приемлемости для потребителей4.Одно из применений антифризных белков, которое уже находит применение в пищевой промышленности, — это нежирное мороженое и замороженные йогурты.
Белки с ледяным ядром
Белки с ледяным ядром являются функционально отличным и противоположным классом белков по отношению к антифризным белкам, продуцируемым некоторыми бактериями.Функция белка, содержащего ядро, состоит в том, чтобы повышать температуру зародышеобразования во льду и уменьшать степень переохлаждения, тем самым сокращая время замораживания и способствуя зародышеобразованию льда во всем продукте.
Теоретически это может привести к полезным изменениям текстуры замороженных продуктов.Однако такие белки имеют бактериальное происхождение, и одной из основных проблем является безопасность таких бактерий и то, как обеспечить, чтобы несъедобные микроорганизмы были полностью уничтожены перед потреблением.
Выводы
Многие инновационные технологии, которые в настоящее время исследуются и разрабатываются, обещают улучшение качества замороженных продуктов.Некоторые из этих технологий находятся в стадии разработки, в то время как для других самым большим препятствием являются высокие капитальные затраты.
Ппредлагаем ознакомиться с технологией жидкостного замораживания продуктов питания, доступной уже сегодня, как для промышленного внедрения, так и для сектора малого и среднего бизнеса.
Литий-металлические батареи
Литий-металлические аккумуляторы имеют все шансы изменить расстановку сил на авторынке. Их энергетическая плотность равна 1 кВт·ч на литр объема, что почти в два раза больше, чем у литий-ионных батарей. Как утверждают в MIT Technology Review, благодаря этому электрокары заряжаются гораздо быстрее, а главное — заряда хватает на 80% дольше, чем с литий-ионными аккумуляторами. Такие показатели сохраняются и после 800 циклов.
Американский стартап QuantumScape (среди его инвесторов — Билл Гейтс), который занимается разработкой литий-металлических батарей, провел первые тесты в декабре 2020-го. После успешных испытаний он уже заключил сделку с Volkswagen, который начнет выпускать электромобили с этими аккумуляторами в 2025 году.
Скептики утверждают, что результаты тестов пока рано считать успешными: их проводили на однослойных ячейках, тогда как в реальных аккумуляторах они должны быть многослойными. При массовом производстве это может привести к непредвиденным рискам.
Радиочастотная заморозка
Недавно была опубликована работа о потенциале радиочастоты (РЧ) для содействия замораживанию пищи.Предложенный принцип замораживания в микроволновом и радиочастотном диапазонах аналогичен принципу замораживания в микроволновом режиме, т. е. используется вращение диполей воды, вызванное микроволнами, для разрушения образования льда во время замораживания.
Это может также снизить температуру замерзания, создавая больше мест зародышеобразования кристаллов льда.Результаты опубликованных исследований продемонстрировали, что криогенное замораживание жидким азотом мяса свинины с помощью низковольтных РЧ-импульсов приводило к гораздо меньшему количеству межклеточных пустот и меньшему разрушению клеток в микроструктуре мяса.По сравнению с обычно замороженными образцами, замороженное мясо имело более мелкие кристаллы льда, которые были в основном внутриклеточными.
Замораживание соударением
Использование технологии соударения для увеличения поверхностного теплообмена в системах замораживания воздухом стало одной из немногих инноваций, получивших коммерческую реализацию.
Удар — это процесс направления струи воздуха на твердую поверхность, вызывающий ускорение теплообмена.
Ударные воздушные струи с очень высокой скоростью (20-30 м/с) разрушают статический поверхностный слой газа, окружающий пищевой продукт.
Получающаяся вокруг продукта среда становится более турбулентной, и теплообмен через эту зону становится намного более эффективным.Ударное замораживание лучше всего подходит для продуктов с высоким отношением площади поверхности к весу (то есть достаточно тонких, таких как рыбное филе).
Испытания показали, что замораживание соударением наиболее эффективно для продуктов толщиной менее 20 миллиметров.Метод хорошо подходит для продуктов, требующих очень быстрого замораживания и охлаждения поверхности.
Голосовой поиск и голосовые помощники
Распознавание голоса и NLP (нейролингвистическое программирование) у нейросетей достигло той стадии, когда голосовые помощники вполне способны заменить реальных людей или текстовый поиск. Google, Apple и Amazon вкладывают все больше ресурсов в развитие этого направления.
Сегодня мы вполне можем обойтись без текстового поиска: умные колонки и голосовые помощники ищут нужную нам информацию, запускают треки и подкасты, ставят напоминания и набирают номера. Голосовую навигацию используют в управлении беспилотниками, а голосовые чат-боты приходят на смену живым консультантам и операторам колл-центров.
Согласно отчету Google, 27% людей в мире используют голосовые помощники на смартфонах. По данным Adobe Analytics, 47% владельцев умных колонок используют их для поиска, 46% — прослушивания новостей, 34% — чтобы спросить адрес или получить инструкции. Google утверждает, что 62% заказывают с помощью умных колонок товары в сети.
С каждым годом голосовые помощники благодаря ИИ становятся все умнее. В 2013 они могли распознавать 77% произносимых слов, а сегодня — уже 97%. К примеру, когда алгоритм RankBrain от Google встречает новую поисковую фразу, он сам догадывается, что мог искать конкретный пользователь, а затем выдает наиболее подходящие ответы.
В марте Европейский совет по защите данных (EDPB) опубликовал рекомендации по виртуальным голосовым помощникам. В организации обеспокоены тем, какой объем данных они используют и соответствует ли использование этих данных регламенту GDPR. В частности, голосовых помощников все чаще используют для машинного обучения алгоритмов по распознаванию голоса, биометрической идентификации и составления профилей для таргетированной рекламы.