Нижегородская область, Россия
Россия
Россия
На основе критериальных уравнений получены регрессионные зависимости, позволяющие оценить влияние технологических параметров, электрофизических и физико-механических свойств непищевого сырья на продолжительность термообработки и обеззараживания белкового корма и определить рациональные режимы работы многомодульной центробежной сверхвысокочастотной установки для термообработки непищевых отходов животного происхождения и отделения жидкой фракции.
матрица планирования активного эксперимента, критерии проектирования сверхвысокочастотных установок, многомодульная центробежная установка, оптимальные режимы работы, сверхвысокочастотные генераторы, конусообразные терочные резонаторы.
Известно, что цеха по переработке продукции животноводства и птицеводства постоянно сталкиваются с проблемой переработки непищевых отходов. Это ярко проявляется на малых фермерских хозяйствах, где количество голов скота не очень высокое, но требуется продуманный подход к переработке отходов и эффективное использование продукции в качестве белкового корма. Непищевые отходы это смесь твёрдых частиц, жидкости и жира. Решение проблемы переработки отходов убоя животных заключается в том, чтобы отделить твёрдые частицы прежде, чем их загрязняющие окружающую среду элементы вступят в химическую реакцию (растворятся) в жидкости, т.е. сепарировать и обеззараживать.
Технология переработки такого сырья предусматривает мойку, измельчение, варку, стерилизацию, отделение жидкой фазы от общей массы. Для выполнения этих операций применяют отдельные машины. Процессы переработки указанного сырья энергоемки. Для тепловой обработки такого сырья применяют конвективный или кондуктивный метод подвода теплоты. При термообработке применяют котлы и аппараты разных конструкций [16, стр. 323…333]. При этом качество готовой продукции зависит от максимальной температуры и продолжительности ее воздействия. При обработке указанного сырья повышение температуры среды выше 120…130оС нежелательно, так как это приводит к ухудшению качества конечной продукции. Расход горячей воды на варку непищевых отходов при производительности 125…300 кг/ч составляет 0,6…0,7 м3/ч. Поэтому совмещение процессов варки, стерилизации и отделение жидкой фракции в одном устройстве – актуальная задача.
Нами предлагается варить и обеззараживать непищевые отходы животного происхождения в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) для повышения кормовой ценности белковой добавки при сниженных эксплуатационных затратах [15]. Для реализации такой технологии разработаны много установок с СВЧ энергоподводом [1, 2, 3, 4, 5].
Условия, материалы и методы исследований. Научные исследования проводились с использованием математических аппаратов электродинамики, теории электромагнитного поля, активного планирования трехфакторного эксперимента типа 23. Трехмерное моделирование конструктивного исполнения центробежной установки для термообработки боенских отходов проведено в программе Компас-3D V15. Обоснование размеров и конфигурации коаксиального резонаторов проведено по программе трехмерного компьютерного моделирования электрического поля CST Studio Suite 2015 [6, 7, 8, 9].
Анализ и обсуждение результатов исследований. Экспериментальные исследования процессов термообработки многокомпонентного сырья проведены с целью проверки адекватности математических моделей и аргументирования основных теоретических выражений.
При экспериментальном исследовании технологических процессов варки и обеззараживания непищевых отходов животного происхождения воздействием ЭМПСВЧ следует:
- изучить динамику нагрева многокомпонентного сырья разного состава и отдельных ингредиентов при разной их влажности и удельных мощностях СВЧ генератора;
- получить регрессионные модели для оптимизации конструкционно-технологических параметров и режимов работы СВЧ установки (метод планирования многофакторных экспериментов);
- оценить микробиологические и органолептические показатели продукта и анализировать их физико-химический состав и получить эмпирические выражения;
1. Бородин И.Ф. Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве / И.Ф. Бородин, Г.В. Новикова // Известия НАНИ ЧР. 1996. №4. С. 50…53.
2. Белова, М.В. Технологическое оборудование для термообработки с.-х. сырья / М.В. Белова, Г.А. Александрова, Д.В. Поручиков // Вестник ФГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И.Я. Яковлева». - Чебоксары: 2013, № 2 (78). - С. 12…16.
3. Белова, М.В. Повышение эффективности функционирования многомодульных агрегатов для агроинженерных технологий / М.В. Белова, Б.Г. Зиганшин // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - Казань: 2013, № 3 (29). - С. 49…52.
4. 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.
5. Белова, М.В. Объемные резонаторы СВЧ генератора для термообработки сырья в поточном режиме / М.В. Белова, Б.Г. Зиганшин, А.Н. Федорова, Д.В. Поручиков // Естественные и технические науки. - Москва: «Спутник+», 2015, № 1. - С.121…123.
6. Белова, М.В. Блок-схема модернизации СВЧ установки для термообработки сырья / М.В. Белова, И.М. Селиванов, Н.И. Махоткина //Естественные и технические науки. - Москва: «Спутник+», 2015, № 2. - С. 127…128.
7. Гинзбург, А.С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности / А.С. Гинзбург - М.: Агропромиздат, 1985. − 336 с.
8. Девятков, Н.Д. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности / Н.Д. Девятков. - М.: Радиосвязь 1991. - 167 с.
9. Зиганшин, Б.Г. Электродинамический анализ резонаторов, используемых в сверхвысокочастотных установках / Б.Г. Зиганшин, М.В. 10. Белова, Г.В. Новикова, А.Н. Матвеева, О.И. Петрова // Естественные и технические науки. - Москва: «Спутник+», 2015, № 6. С. 477…480.
10. Зубарев, Ю.Я. Расчет судовых автоматизированных систем методами активного эксперимента // Ю.Я. Зубарев, А.Д. Сабашников. - Ленинград, Судостроение, 1976. 96 с.
11. Кудрявцев, И.Я. Электрический нагрев и электротехнология / И.Я. Кудрявцев, В.А. Карасенко. - М.: Колос, 1975. - 368 с.
12. Новикова, Г.В. Зависимость мощности потерь СВЧ-энергии от напряженности электрического поля / Г.В. Новикова, М.В. Белова, А.Н. Пономарев // Вестник ФГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет», − Чебоксары: 2011, № 2 (70). - С. 119…122.
13. Новикова, Г.В. Разработка радиоволновых установок для термообработки сырья / А.А. Белов, Г.В. Жданкин, В.Ф. Сторчевой, Г.В. Новикова // Вестник НГИЭУ. - Н. Новгород: ГБОУ ВО НГИЭУ. 2016, № 10 (65). - С.7…15.
14. Новикова, Г.В. Разработка сверхвысокочастотной установки для термообработки непищевых отходов убоя и переработки птицы / Г.В. Жданкин, В.Ф. Сторчевой // Научная жизнь. - М.: ЗАО «АЛКОР», 2016, № 11. - С. 10…14.
15. Новикова, Г.В. Разработка радиоволновых установок для переработки мясокостных отходов / И.Г. Ершова, Г.В. Новикова, Д.В. Поручиков, М.А.Ершов // Научное обозрение ЗАО «АЛКОР», 2016, № 18, - С 56…60.
16. Ивашов, В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности / В.И. Ивашов - М.: Колос, 2001. - 552 с.
