Vestnik of Kazan State Agrarian UniversityVestnik of Kazan State Agrarian UniversityВестник Казанского государственного аграрного университета2073-04621564810.12737/article_592e9ec8309e81.91538311Технические наукиТехнические наукиANALYSIS OF MICROWAVE INSTALLATIONS FOR HEAT TREATMENT OF RAW MATERIALSАнализ разработанных сверхвысокочастотных установок для термообработки сырьяНовиковаГалина ВладимировнаNovikovaGalina Vladimirovna
Нижегородский государственный инженерно-экономический институтNizhny Novgorod State Institute of Engineering and EconomicsНижегородская государственная сельскохозяйственная академияNizhny Novgorod State Agricultural AcademyМосковский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)The Moscow State Technical University - MADI05051905050519051148993https://zh-szf.ru/en/nauka/article/15648/view
Целью работы является повышение эффективности функционирования сверхвысокочастотных установок, обеспечивающих улучшение кормовой ценности белковых добавок, полученных путем термообработки непищевых отходов убоя и переработки продукции животноводства. Приведены основные критерии проектирования сверхвысокочастотных установок для термообработки непищевых отходов убоя животных в непрерывном режиме воздействием электромагнитных излучений, обеспечивающих улучшение качества продукта с наименьшими эксплуатационными затратами. Разработан новый подход к обеспечению непрерывного режима работы сверхвысокочастотной установки при максимальной добротности резонатора и высокой напряженности электрического поля. Приведены пространственные изображения разработанных установок с новыми конфигурациями объемных резонаторов, обеспечивающих термообработку и обеззараживания сырья разной структуры в непрерывном режиме или в периодическом. Причем, разработанные резонаторы образуют резонаторно-лучевую электродинамическую систему сверхвысокочастотной установки. Разработана научная концепция, предусматривающая обеспечение непрерывности технологического процесса, высокой напряженности электрического поля и собственной добротности резонатора, оптимизации конфигурации и объема резонатора, эффективного комбинирования физических факторов, позволившая выявить новые закономерности исследуемого процесса термообработки и обеззараживания сырья в резонаторах многократным воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ).
The aim of the work is to improve the efficiency of microwave units that provide improved nutritional value of protein supplements, obtained by heat treatment of non-food slaughter waste and processing of livestock products. The article shows the basic criteria for the design of microwave systems for the heat treatment of non-edible animal slaughter waste in continuous exposure to electromagnetic radiation, providing improved product quality with the lowest operating costs. A new approach was created to continuous operation of microwave installation at maximum Q resonator and a high electric field. The paper results the dimensional image of developed plants with new configurations of cavities, providing heat treatment and disinfection of different structure of raw materials in a continuous mode or in batch. Moreover, the developed form of resonator cavities makes ray electrodynamic systems of microwave installation. A scientific concept was developed, which aims to guarantee the continuity of the process, a high electric field and unloaded Q of the resonator, optimize the configuration and volume of the cavity, the effective combination of physical factors, which allowed to reveal new patterns of the test process of heat treatment and disinfection of raw materials in the cavities repeated exposure to the electromagnetic field of ultrahigh frequency.
методика проектированиясверхвысокочастотные установкинепищевые отходы животного происхождениякритерии проектирования установокmethods of designingmicrowave installationinedible waste of animal originplant design criteria.
Для повышения ценности кормовых добавок проводят термообработку непищевых отходов убоя птиц и животных. В процессе убоя, обескровливания, снятия оперения, опалки, потрошения накапливаются технические отходы. Не пищевые отходы потрошения, отходы пуха и пера, кровь направляют в цех утилизации, где из них приготавливают кормовые добавки. В качестве сырья для выработки животных кормов используются кровь, кишечник, легкие, почки, селезенка, половые органы, кутикула мышечных желудков и т.д. Сырье, направляемое на выработку животных кормов, отличается высоким содержанием влаги (65…75 %). Из-за высокого содержания влаги сырье является хорошей средой для развития микроорганизмов. Поэтому все отходы следует перерабатывать сразу же после их получения из убойного цеха. Так как сырьем для производства животных кормов служит непищевые отходы, то основное условие, которое должно выполняться в процессе переработки этого сырья – стерилизация, обеспечивающая уничтожение патогенной микрофлоры. Известно, что при выработке кормов сырье варят варильниках при температуре 90…100оС и при этом полное обеззараживание продукта не происходит.Известен способ получения мясокостной муки из отходов убоя животных в вакуумных котлах путем парового гидролиза, стерилизации и дальнейшей сушки сырья. Из-за длительности контакта сырья с высокотемпературным теплоносителем снижается качество кормового продукта. Такую технологию реализовать в цехе утилизации небольшой производительности сложно. Поэтому разработка технологий и технических средств переработки непищевых отходов убоя птиц и животных актуально.Нами предлагается варить и стерилизовать непищевые отходы животного происхождения в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) для повышения кормовой ценности белковой добавки при сниженных эксплуатационных затратах. Для реализации такой технологии разработаны установки с сверхвысокочастотным энергоподводом.
Ивашов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть 1. Оборудование для убоя и первичной обработки. - М.: Колос, 2001. - 552 сIvashov V.I. Tekhnologicheskoe oborudovanie predpriyatiy myasnoy promyshlennosti. Chast 1. Oborudovanie dlya uboya i pervichnoy obrabotki. [Technological equipment of meat industry enterprises. Part 1: Equipment for slaughtering and primary processing]. - M.: Kolos, 2001. - P. 552.Белова М.В. Установка для термообработки крови убойных животных / Г.В. Новикова, М.В. Белова, Б.Г. Зиганшин, Н.Т. Уездный // Монография. - Чебоксары: ФГБОУ ВО «Чувашский ГУ им. И.Н. Ульянова», 2014. - 162 с. (10,13 п.л., ISBN 978-5-7677-1901-3).Belova M.V. Ustanovka dlya termoobrabotki krovi uboynyh zhivotnyh / G.V. Novikova, M.V. Belova, B.G. Ziganshin, N.T. Uezdnyy // Monografiya. - Cheboksary: FGBOU VO «Chuvashskiy GU im. I.N. Ul'yanova», 2014. - 162 s. (10,13 p.l., ISBN 978-5-7677-1901-3).Белова М.В. Сверхвысокочастотные установки для термообработки сырья / М.В. Белова // Монография. - Чебоксары: ФГБОУ ВО «Чувашский ГУ им. И.Н. Ульянова», 2016. - 336 с. (21 п.л., ISBN 978-5-7677-2193-1).Belova M.V. Sverkhvysokochastotnye ustanovki dlya termoobrabotki syrya: monografiya. [Microwave installation for the heat treatment of raw material: monograph]. - Cheboksary: FGBOU VO “Chuvashskiy GU im. I.N. Ulyanova”, 2016. - P. 336. (21 p.l., ISBN 978-5-7677-2193-1).Белова М.В. Конструктивные особенности резонаторов сверхвысокочастотных установок для термообработки сырья в поточном режиме / М.В. Белова // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - Казань: 2015, № 4 (38) - С. 31…37.Belova M.V. Features of resonators of microwave installations for thermal treatment of the raw material in-line mode. [Konstruktivnye osobennosti rezonatorov sverkhvysokochastotnykh ustanovok dlya termoobrabotki syrya v potochnom rezhime]. / M.V. Belova // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - Kazan: 2015, № 4 (38) - P. 31…37.Новикова Г.В. Многорезонаторная установка для плавления жира. / Г.В. Новикова, А.Г. Самоделкин, М.В. Белова, И.Г. Ершова, А.А. Белов // Естественные и технические науки, 2015, № 6. - С.12…14. ISSN 1684-2626.Novikova G.V. Multiresonator installation for melting of fat. [Mnogorezonatornaya ustanovka dlya plavleniya zhira]. / A.G. Samodelkin, G.V. Novikova, M.V. Belova, I.G. Ershova, A.A. Belov // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. - Natural and technical sciences. 2015, № 6. - P. 12…14. ISSN 1684-2626.Патент № 2541694 РФ, МПК С11В1/12. Установка для термообработки жиросодержащего сырья / М.В. Белова, Г.В. Новикова; И.Г. Ершова, М.Г. Сорокина, заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - № 2013145358; заявл. 09.10.2013. Бюл. № 5 от 20.02.2015. − 6 с.Patent №2541694 RF, MPK S11V1/12. Ustanovka dlya termoobrabotki zhirosoderzhaschego syrya. (Patent №2541694 of the Russian Federation, the IPC S11V1/12. An installation for heat treatment of fat-containing raw materials. / I.G. Ershova, M.G. Sorokina, M.V. Belova, G.V. Novikova; the applicant and the patentee is Chuvash State Agricultural Academy (RU)). - № 2013145358; appl. 09/10/2013. Bull. №5 of 02.20.2015. - P. 6.Патент № 2537552 РФ, МПК А23J 3/12. Установка для термообработки крови сельскохозяйственных животных / М.В. Белова, Н.Т. Уездный, Б.Г. Зиганшин, А.А. Белов, И.Г. Ершова, Г.В. Новикова; заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - № 2013137720; заявл. 12.08.2013. Бюл. № 1 от 10.01.2015. − 14 с.Patent №2537552 RF, MPK A23J 3/12. Ustanovka dlya termoobrabotki krovi selskokhozyaystvennykh zhivotnykh. (Patent №2537552 of the Russian Federation, the IPC A23J 3/12. Installation for the heat treatment of farm animals’ blood. / M.V. Belova, N.T. Uezdnuy, B.G. Ziganshin, A.A. Belov, I.G. Ershova, G.V. Novikova; the applicant and the patentee is Chuvash State Agricultural Academy (RU)). - №2013137720; appl. 08/12/2013. Bull. №1 of 10/01/2015. - P.14.Патент № 581224 РФ, МПК. Центробежная установка для термообработки жиросодержащего сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты / М.В. Белова, О.В. Михайлова, А.А. Белов, Г.В. Новикова, И.Г. Ершова; заявитель и патентообладатель МАДИ (RU). - № 2014150840/20 (081472); заявл. 17.12.2014. Бюл. № - 12 с.Patent №581224 RF, MPK. Tsentrobezhnaya ustanovka dlya termoobrabotki zhirosoderzhaschego syrya v elektromagnitnom pole sverkhvysokoy chastity. (Patent №581224 RF, IPC. Centrifugal installation for heat treatment of fat-containing raw material in the electromagnetic field of ultrahigh frequency. / O.V. Mikhaylova, M.V. Belova, A.A. Belov, G.V. Novikova, I.G. Ershova; the applicant and the patentee is MADI (RU)). - №2014150840/20 (081,472); appl. 17/12/2014. Bull. № - P. 12.Патент № 2600697 РФ, МПК. Сверхвысокочастотная установка для плавления жира / Г.В. Новикова, И.М. Селиванов, М.В. Белова, А.А. Белов, И.Г. Ершова, О.В. Михайлова; заявитель и патентообладатель АНОВО «АТУ» (RU). - № 2015117451; заявл. 28.04.2015. Бюл. № 30 от 03.10.2016. - 12 с.Patent №2600697 RF, MPK. Sverkhvysokochastotnaya ustanovka dlya plavleniya zhira. (Patent №2600697 RF IPC. Microwave installation for melting of fat. / I.M. Selivanov, M.V. Belova, A.A. Belov, I.G. Ershova, G. V. Novikova, O.V. Mikhaylova; the applicant and the patentee is ANOVO “ATU” (RU)). - № 2015117451; appl. 04/28/2015. Bull. №30 of 10/03/2016. - P. 12.Belova M.V. Ustanovka dlya termoobrabotki krovi uboynykh zhivotnykh: monografiya. [Installation for the heat treatment of blood of slaughtered animals: monograph]. / G.V. Novikova, M.V. Belova, B.G. Ziganshin, N.T. Uezdnyy - Cheboksary: FGBOU VO “Chuvashskiy GU im. I.N. Ulyanova”, 2014. - P. 162. (10,13 p.l., ISBN 978-5-7677-1901-3).