CC BY
50
Использование СВЧ-техники для термообработки крови убойных животных
М.В. Белова, к.т.н., Н.Т. Уездный, аспирант,
Чувашская ГСХА
Физические свойства, химический состав и биологическая ценность крови убойных животных определяют различные направления их использования. Наличие в крови высокоценных белков указывает на целесообразность преимущественного применения их для производства кормовых добавок [1]. В связи с этим поиск энергосберегающих технологий, обеспечивающих качественную переработку крови убойных животных и использование её в виде белкового корма для животных, актуален.
Материал и методика исследований. В теоретических исследованиях применены основы теории электромагнитного поля, теории процесса диэлектрического нагрева. Экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях проводили в соответствии с частными методиками [2, 3]. Основные расчёты и обработка результатов экспериментальных исследований выполняли с применением методов математической статистики и регрессионного анализа при использовании теории активного планирования многофакторного эксперимента. Параметры уста-
новки измеряли с помощью современных цифровых приборов, а структуру сырья и качество готового продукта оценивали через органолептические, физико-химические показатели по методикам, рекомендованным соответствующими стандартами.
Результаты исследований и их обсуждение. Для крови, содержащей влагу различных форм связи, большое значение имеет соотношение частоты колебаний электромагнитного поля и частоты колебаний молекул воды. При достижении резонанса указанных частот возможен переход влаги в менее прочную форму связи, что даёт определённый энергетический эффект [4]. Так, порядок частоты колебаний молекул воды составляет примерно 1010—1012 Гц, что близко частоте ИК-излучения, и энергия потока квантов-фотонов может быть достаточна для преодоления энергии связи адсорбционной влаги.
При СВЧ-воздействии преобразование энергии электромагнитного поля в теплоту происходит полностью в объёме материала, что обусловливает ещё большую интенсификацию процесса. Значительные перспективы имеет применение комбинированных методов энергоподвода.
Технологический результат заключается в интенсификации процесса термообработки крови сельскохозяйственных животных в непрерывном режиме и в повышении качества готового продукта. Установка для термообработки крови убойных животных содержит на монтажном столе с блоком управления цилиндрический экранирующий корпус 1, внутри которого расположен ротор 2 в виде колеса (рис. 1, 2). По всему периметру ротора вертикально вмонтированы, посредством шарнирных петель 3, нижние части цилиндрических резона-торных камер 4, внутри которых под углом установлены диэлектрические контейнеры 13. Верхние части резонаторных камер 5 жёстко закреплены под СВЧ-генераторами 6 так, что излучатели направлены внутрь камеры, а СВЧ-генераторы и ИК-лампы 7 расположены с чередованием по периметру на верхнем основании экранирующего корпуса 1, куда установлены дозатор 11, мотор-редуктор 8 для
привода ротора 2, и имеется дверца. На боковой поверхности, в области расположения упорного элемента 15, вмонтирован выгрузной лоток.
Для контроля опрокидывания нижних частей резонаторных камер имеется дверца 12. На боковой поверхности экранирующего корпуса установлен выгрузной лоток 14. В его секторе имеется специальный упорный элемент 15, способствующий опрокидыванию резонаторных камер (нижних частей) и возвращению их в вертикальное положение.
Процесс термообработки крови убойных животных происходит следующим образом. Включают привод ротора с помощью мотор-редуктора и привод дозатора.
Кровь (сырьё) подают в горловину дозатора, откуда с помощью вращающегося затвора обеспечивается равномерная подача крови в резонаторные камеры (в нижние части) по мере их передвиже-
Рис. 1 - Установка для термообработки крови убойных животных:
а) вид сбоку, при открытой боковой поверхности экранирующего корпуса); б) пространственное изображение;
I - цилиндрический экранирующий корпус; 2 - ротор; 3 - шарнирная петля; 4, 5 - цилиндрическая резонаторная камера (нижняя часть 4, верхняя часть 5); 6 - СвЧ-генератор с излучателем; 7 - лампы ИК-нагрева; 8 - мотор-редуктор с цепной передачей; 9 - натяжной ободок, 10 - блок пускозащитной аппаратуры (блок управления),
II - дозатор; 13 - силиконовое покрытие; 14 - выгрузной лоток; 15 - упорный элемент
Рис. 2 - Расположение нижних частей резонаторных камер на роторе установки для термообработки крови убойных животных
ния за счет вращения ротора с помощью мотор-редуктора. По мере прохождения резонаторных камер с сырьём под соответствующим источником их необходимо включать последовательно. При стыковке движущейся части резонаторной камеры с неподвижным верхним её основанием от источника СВЧ-энергии (магнетрона-излучателя) поток электромагнитных излучений будет направлен внутрь цилиндрической резонаторной камеры.
Кровь подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты и эндогенно нагревается за счёт токов поляризации. Далее, за пределами СВЧ-генератора, сырьё в цилиндрической части резонаторной камеры при транспортировании подвергается экзогенному нагреву благодаря ИК-лампам. За счёт чередования эндоэкзогенного нагрева происходит приращение температуры сырья до 95—100°С. Затем за счёт специального упорного элемента каждая резонаторная камера (нижняя часть) опрокидывается, продукт сползает в выгрузной лоток за счёт силиконового покрытия, имеющегося в каждой резонаторной камере. За счёт шарнирных петель и направляющих резонаторные камеры возвращаются в вертикальное положение, а далее и в них дозируется новая порция сырой крови. Варёная кровь, выгруженная через лоток, фасуется в спе-
циальную потребительскую тару и размещается в холодильную камеру. Срок хранения при температуре 0-8°С не более двух суток.
В испытательной лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Чувашской Республике — Чувашии» проводили контроль мощности потока излучений от установки для термообработки крови убойных животных (протокол № Ф-087_2013 от 16.09.2013 г.). Графики изменения мощности потока СВЧ-энергии в зависимости от расстояния до источника, а также зависимость продолжительности работы персонала от мощности потока излучений СВЧ-энергии показывают, что мощность потока СВЧ-энергии на расстоянии 0,2—1,5 м от установки для термообработки крови убойных животных составляет 0,1—0,04 Вт/см2. Данную установку по безопасной норме СВЧ-излучения можно обслуживать на расстоянии 1—1,2 м в течение 6—8 часов [5].
Вывод. Исследования показывают, что наиболее перспективным для термообработки крови убойных животных является сочетание электромагнитного поля инфракрасного и СВЧ-диапазонов. Это способствует значительной интенсификации процесса термообработки сырья, повышению качества продукта и создаёт благоприятные условия для автоматизации технологической линии по производству кормовых биологических добавок.
Разработанная установка позволяет провести термообработку крови убойных животных производительностью 40—60 кг/ч, энергетические затраты составляют 0,16 кВт-ч/кг.
Литература
1. Файвишевский М.Л. Переработка крови убойных животных. М.: Колос, 1993. 726 с.
2. Новикова ГВ., Григорьева Т.М. Установка для варки мясного фарша // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2011. № 12. С. 30-31.
3. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н. и др. Машины и аппараты пищевых производств. М.: Высшая школа, 2001. 703 с.
4. Гинзбург А.С. Сушка пищевых продуктов. М.: Пищепром-издат, 1990. 300 с.
5. Белова М.В., Новикова ГВ., Понамарев А.Н. Зависимость мощности потерь СВЧ-энергии от напряжённости электрического поля // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. Чебоксары, 2011. № 2(70). С. 119-122.
