В последние годы Украина существенно увеличила производство зерновых культур в сравнении с периодом 1995–2005 гг. Сейчас среднегодовой валовый сбор зерновых составляет 46–58 млн т, что позволяет перерабатывать зерновые даже в тех отраслях пищевой промышленности где раньше оно не использовалось [2, стр. 30]. В Украине ежегодно перерабатывается на пищевой этиловый спирт и технический этанол около 500 тыс. т зерновых поскольку такой спирт является более качественным, чем полученный от переработки свекловичной мелассы.

Известно, что затраты на основное сырье в себестоимости спирта при переработке зерна весьма существенные. Они составляют до 60–65 % всех затрат. Тем не менее, в условиях увеличения покупательской способности населения, актуальным для спиртовой отрасли становиться вопрос выпуска готовой продукции высокого качества, отвечающей современным требованиям по всем органолептическим и биохимическим показателям. Качество конечного продукта – спирта, являющегося исходным сырьем в производстве ликероводочных изделий, напрямую связано с качеством сырья, поэтому к зерну предъявляют все более высокие требования. В настоящее время выпуск высококачественной алкогольной продукции возможен в первую очередь благодаря использованию успешных результатов фундаментальных и прикладных исследований, посвященных вопросам эффективной переработки зерна пшеницы озимой на различные продукты [5, стр. 12].

В качестве отходов этого производства получается приблизительно 1,5 млн т нативной зерновой барды, содержащей в среднем 6 – 7 % сухих веществ. Поэтому вопрос о рациональной переработке этих отходов остро стоит перед спиртовыми заводами. В недалеком прошлом, при интенсивном развитии животноводства, зерновую барду перерабатывали на разнообразные кормовые продукты (белковую пасту, сухой порошок, добавку к различным комбикормам).

Таблица 1. Состав зерновой барды %, в зависимости от перерабатываемого сырья

Общеизвестно, что развитие промышленности приводит к увеличению количества как специфических отходов производства, так и сточных вод в целом. Из-за высокой концентрации сухих веществ, в частности углеводов и белков нативную барду запрещено сбрасывать в систему канализации даже после механической очистки. Наиболее приемлемым методом очистки этих отходов на современном этапе производства является биологическая очистка с получением метана.

Широкое использование принципов оптимизации при выборе технологических схем очистки промышленных стоков требует разработки точных и несложных методик оптимальных расчетов. Отсутствие таких методик сдерживает внедрение и использование преимуществ вариантного проектирования, приводит к необоснованному завышению капитальных затрат и эксплуатационных расходов на очистку стоков.

Из широкого круга вопросов, составляющих проблему оптимального проектирования, авторы преимущественно выделяют два имеющих по их мнению наиболее важное значение: получение математических моделей производства [3, стр. 45–46] и расчет материальных балансов технологической схемы очистки сточных вод.

Проектирование схем очистки на уровне современных требований и поиск оптимальных проектных решений возможны при широком применении экономических, производственных и технологических методов в сочетании с современными компьютерными программами [4, стр. 5–7]. В связи с этим алгоритмизация расчетов по оптимизации технологических схем очистки зерновой барды и составление пакета прикладных программ представляют несомненный практический интерес как у ученых так и на производстве.

На некоторых спиртовых заводах уже действуют подобные схемы очистки зерновой барды с помощью метантенков. Это позволяет предприятиям экономите средства на утилизации сточных вод а также дает дополнительную прибыль в виде биогаза который используют в качестве обычного газа метана в технологическом процессе производства спирта либо для отопления помещений и поддержания оптимальной температуры в реакторах.

Очистка зерновой барды анаэробным методом производится в метантенках. Процесс может происходить при температуре 20 – 30 °С (мезофильное сбраживание) либо 40 – 55 °С (термофильное сбраживание). В результате распада органических соединений в в анаэробных условиях образуются газы – метан, углекислый газ, азот, водород и сероводород, кроме того остается определенное количество жирных и гуминовых кислот, сульфидов и других соединений. Этот способ очистки применяют при высокой концентрации органических веществ в сточных водах, что мы имеем в зерновой нативной барде.

Активный ил или биопленка при нормальной работе очистных сооружений на полную очистку состоят из скоплений бактерий (зооглей), среди которых в небольшом количестве развиваются и нитчатые бактерии, отдельные виды грибов, актиномицеты, жгутиковые, различные виды корненожек, инфузорий, коловраток и червей.

Подробная схема очистки представлена ниже.

При получении 30 м³ зерновой барды в сутки со спиртзавода, ее нейтрализуют каустической содой (расход 10 кг/сутки) и отправляют на центробежное разделение (центрифуга либо декантер) на 2 фракции – твердая (5 м³) и жидкая (25 м³).

Для твердой фракции необходим реактор (метантенк) объемом не менее 100 м³. В котором, происходит термофильное сбраживание при температуре 57 °С с обязательным перемешиванием субстрата и зооглея. Полученный при подобном сбраживании органических веществ биогаз подается для сжигания на котельную предприятия либо коммунальных служб, а жидкие отходы направляют в вертикальный отстойник, из нижней части которого ежедневно отбирают около 3 м³/сутки органического удобрения. Его можно использовать непосредственно под технические культуры либо после непродолжительного периода компостирования вместе с торфом вносить под овощные и плодовые культуры.

Жидкую фракцию 25 м³ направляют для сбраживания в реактор типа UASB нагревая ее до 37 °С (мезофильные условия). Необходимый объем такого реактора не менее 100 – 120 м³. Для повышения выхода биогаза и оптимизации производственных процессов необходимо оснастить реактор газоилоотделителями. Биогаз полученный, в результате биохимических процессов также направляют на сжигание в котельных. А жидкую фракцию сливают в биопруды для доочистки с помощью аэробной микрофлоры и фауны. Экспериментально подсчитано, что объем прудов необходимо иметь не менее 1500 м³. По мере очистки этих стоков сброс очищенной воды из биопрудов в систему канализации либо в природные проточные водоемы должен составлять 26–27 м³/сутки.

Общий выход биогаза из двух реакторов биологической очистки зерновой барды составляет в среднем 600 м³/сутки, в котором содержание метана может достигать 58–60 % об. При рыночной стоимости газа на уровне 400 $ за тыс. кубометров ежегодная экономия предприятия на энергоносителях может составлять в среднем 46–50 тыс. $.

Также необходимо учитывать экологическую составляющую этого вопроса, ведь понижая содержание органических веществ в сточных водах путем микробного сбраживания мы сохраняем полезную микрофлору природных водоемов и уменьшаем в разы производственную нагрузку на канализационную систему наших населенных пунктов.

Информация, являясь достаточно сложной научной категорией, имеет множество классификаций и определений, что подтверждает факт отсутствия единой концепции понимания [3, с. 62]. Базовой классификацией является концепция деления информации на аналоговую и цифровую. Также ее делят на акустическую, визуальную, сенсорную. Для людей различают вкусовую, осязательную, обонятельную. К свойствам информации относят актуальность, достоверность, своевременность, полноту [4, 5].

Анализируя природу информации стоит отметить ее неразрывную связь с так называемым носителем, без которого она не может существовать физически [6, с. 4]. Популярная в современной теории связи идея разграничения носителя информации и самой информации не согласуется с законами физики [7, с. 49]. Информация с точки зрения физики представляет собой ту или иную физическую характеристику определенного сигнала (физического явления или процесса). Информация, записанная на определенном носителе информации, не может быть активирована (прочитана) без прохождения электрического сигнала [8, 9]. В самом же запоминающем устройстве, например, жестком диске, информация на атомарном уровне представляет собой определенную последовательность расположения атомов, которые в саму силу своего геометрического расположения в пространстве, определяют характеристики сигнала, записывая на него информацию [10, с. 99].

Таким образом носитель информации (физический сигнал, либо запоминающее устройство) и является информацией [11, с. 15]. Причем любой физический сигнал можно рассматривать как информационный, даже если никто не модулировал его, записывая на него информацию. Информация всегда воплощается в то или иное физическое явление или процесс, поскольку во-первых, сама им является, во-вторых, согласно закону сохранения энергии и вещества, воздействует на среду, в которой существует [12, 13].

Вообще идея трактовки информации как нематериальной является скорее вредной для науки, чем конструктивной. Согласно законам физики все в нашей вселенной носит материальный характер. Даже все виды полей признаются физиками как разновидность материи, хотя их не видно и не слышно. Об их существовании мы знаем только за счет наличия воздействия с их стороны на окружающую среду [14, с. 17].

Приписывание информации некоего высшего смысла, целенаправленности со стороны человека тоже неактуально, поскольку человек такая же часть вселенной, как и прочие объекты и воздействует на окружающую среду в строгом соответствии с законами физики. Смысла и осознанности (разумности, интеллектуальности) в действиях человека не больше, чем в неразумных явлениях природы, вроде термоядерных реакций [15, с. 41].

Возвращаясь к теме статьи, основываясь на вышеизложенных выводах, стоит отметить, что рассматривая информацию как физическое явление, необходимо выделять такую ее разновидность как цифровую в качестве ключевой. Любая информация, даже аналоговая, сводится к ограниченной совокупности (множеству) нулей и единиц. Аналоговая информация не может нести в себе бесконечно большой объем данных, поскольку любое действие, явление, процесс, согласно законам физики обладает определенной скоростью изменения. Ни атом, ни свет, ничто не распространяется с бесконечной скоростью и не изменяется бесконечно быстро. Таким образом, аналоговая информация является частным случаем цифровой информации, квантование данных в которой происходит не на заданных разработчиком аппаратуры условиях, а определяется законами физики [16, с. 74].

Ноль и единица представляя собой сигнал определенной природы (как правило электрической) и различаясь друг от друга по определенной физической характеристике данного сигнала (в цифровой технике по напряжению) не несут в себе больше никаких характеристик. Невозможно отличить единицу, несущую акустическую информацию от единицы, несущую визуальную информацию. Отличие возможно лишь на уровне их совокупности (пакета данных) и то лишь в качестве интерпретации человеком, а не на физическом уровне [17, с. 15].

Таким образом, идентификация по сканированию сетчатки глаза или отпечатку пальцев ничем не отличается от обычного многоразрядного кода с вероятностью случайного взлома (при последовательном переборе комбинаций) равной отношению единицы и количества возможных комбинаций данного кода, определяемого количеством разрядов данного бинарного кода. Если учесть специфику функционирования цифровой техники, то взламывать подобные системы нужно не напрямую (создавая множество всех теоретически возможных искусственных физических моделей сетчаток глаза или пальцев человека, неотличимых от натуральных), а передавая данные сразу в цифровой модуль обработки данных, стоящего после преобразователя данных от сенсора в цифровой вид. Хотя и прямой вариант вполне приемлем, но лишь при условии наличия оригинального снимка сетчатки или отпечатка пальца лица, доступ к данным которого вы хотите получить.

Как можно понять взлом подобных систем не представляет собой нечто невыполнимое, а определяется законами физики и математики, определяющими данные процессы.