CC BY
5
XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ
Научная статья УДК 621.3, 637
DOI: 10.24412/2227-9407-2021-12-50-61
Результаты исследования кормовой ценности молозива после дефростации эндогенным нагревом
Ирина Георгиевна Ершова
Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, г. Княгинино, Россия, eig85@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0003-1126-3837
Аннотация
Введение. Статья посвящена обработке результатов исследований по определению кормовой ценности молозива животных после дефростации эндогенным нагревом, а именно - биохимических и микробиологических показателей.
Материалы и методы. Исследования проведены с помощью разработанной СВЧ-установки со сдвоенными резонаторами, позволяющими разделять процессы дефростации и разогрева молозива в зависимости от агрегатного состояния. Обоснование электродинамических параметров резонаторов проведено моделированием трехмерных структур электромагнитного поля в коаксиальном резонаторе с тремя магнетронами по программе CST Studio Suite и вычислительным модулем Time Domain Solver. Оценку кормовой ценности продукта осуществляли по результатам исследований биохимических и микробиологических показателей опытного и контрольного образцов молозива животных. Эти исследования проведены с помощью приборов «Клевер-2 М», рН-метр-термометр «Нитрон-рН», колострометра, а микробиологические исследования - с помощью «Гигрометр психрометрический ВИТ-2».
Результаты и обсуждение. Изготовленная установка содержит два резонатора, в первом, коаксиальном, происходит дефростация молозива от -10 до 0... 1 °С, а во втором, коническом резонаторе - разогрев до температуры 39 °С. Результаты исследования биохимических показателей коровьего и козьего молозива соответствуют нормативным документам. Микробиологические показатели образцов молозива показывают, что патогенные микроорганизмы не обнаружены по нормативному документу ГОСТ 31659-2012, КМАФАиМ не превышает значений по нормативному документу ГОСТ 32901-20.
Заключение. Предложена технология дефростации и разогрева молозива животных воздействием электромагнитного поля (ЭМПСВЧ) с учетом фазового перехода в двухрезонаторной СВЧ-установке. Выявлены через регрессионные уравнения рациональные технологические параметры дефростации и разогрева молозива животных. Обоснованы электродинамические параметры системы «генератор-резонатор» путем анализа трехмерных структур электромагнитного поля. Продолжительность дефростации молозива животных составляет 17,7 мин. Эффективные режимы разогрева молозива от 1,0 до 39 °С в ЭМПСВЧ: удельная мощность СВЧ-генератора -0,8 Вт/г; продолжительность воздействия ЭМПСВЧ в резонаторе - 22,8 мин.; мощность СВЧ-генераторов — 2,4 кВт. Производительность СВЧ-установки со сдвоенными резонаторами - 25-30 л/ч, энергетические затраты на дефростацию и разогрев - 0,18-0,2 кВт-ч/кг. Кормовая ценность молозива животных после дефростации и разогрева в разработанной СВЧ-установке сохраняется и соответствует нормативным документам.
Ключевые слова: дефростация и разогрев молозива животных, кормовая ценность, машинно-аппаратная схема, моделирование трехмерных структур электромагнитного поля, регрессионные зависимости
Для цитирования: Ершова И. Г. Результаты исследования кормовой ценности молозива после дефростации эндогенным нагревом // Вестник НГИЭИ. 2021. № 12 (127). С. 50-61. DOI: 10.24412/2227-9407-2021-12-50-61
., 2021
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.
© Ершова И. Г
XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ Research results of the feed value of colostrum after defrostation by endogenous heating
Irina G. Ershova
Nizhny Novgorod State Engineering and Economic University, Knyaginino, Russia, eig85@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0003-1126-3837
Abstract
Introduction. The article is devoted to the processing of research results to determine the nutritional value of animal colostrum after defrosting by endogenous heating, namely, biochemical and microbiological indicators. Materials and methods. The research was carried out using the developed microwave installation with double resonators, which allows to separate the processes of defrosting and warming up of colostrum, depending on the state of aggregation. The electrodynamic parameters of the resonators were substantiated by modeling the three-dimensional structures of the electromagnetic field in a coaxial resonator with three magnetrons using the CST Studio Suite software and the Time Domain Solver computing module. The assessment of the nutritional value of the product was carried out according to the results of studies of biochemical and microbiological indicators of experimental and control samples of animal colostrum. These studies were carried out using the Klever-2 M devices, the Nitron-pH pH meter-thermometer, a co-lostrometer, and microbiological studies were carried out using the VIT-2 psychrometric hygrometer. Results and discussion. The manufactured installation contains two resonators, in the first, coaxial, colostrum defrosting takes place from -10 to 0...1 °C, and in the second, conical resonator - heating to a temperature of 39 °C. The results of the study of biochemical parameters of bovine and goat colostrum correspond to the regulatory documents. Microbiological indicators of colostrum samples show that pathogenic microorganisms were not detected according to the normative document GOST 31659-2012, KMAFAiM does not exceed the values according to the normative document GOST 32901-20.
Conclusion. A technology for defrosting and warming up animal colostrum by exposure to an electromagnetic field (EMPHF) is proposed, taking into account the phase transition in a two-resonator microwave installation. Rational technological parameters of defrosting and warming up of animal colostrum were revealed through regression equations. The electrodynamic parameters of the «generator-resonator» system have been substantiated by analyzing the three-dimensional structures of the electromagnetic field. The duration of defrosting of animal colostrum is 17,7 minutes. Effective modes of warming up colostrum from 1.0 to 39 °С in EMSVCH: specific power of the microwave generator - 0,8 W/g; the duration of exposure to EMPHW in the resonator - 22,8 minutes; power of microwave generators - 2,4 kW. The productivity of the microwave installation with double resonators is 25-30 l/h, the energy consumption for defrosting and heating is 0,18-0,2 kW • h/kg. The nutritional value of animal colostrum, after defrosting and warming up in the developed microwave installation, is preserved and complies with regulatory documents.
Keywords: defrosting and warming up of animal colostrum, nutritional value, machine-hardware scheme, modeling of three-dimensional structures of the electromagnetic field, regression relationships
For citation: Ershova I. G. Results of a study of the nutritional value of colostrum after defrosting by endogenous heating // Bulletin NGIEI. 2021. № 12 (127). P. 50-61. (In Russ.). DOI: 10.24412/2227-9407-2021-12-50-61
Введение
Известно, что теленок должен получить достаточное количество молозива в первые дни жизни [1]. Поэтому на фермах имеется запас молозива в морозильных камерах, оно при замерзании сохраняет полезные свойства [2], в том числе иммунные тела. Молозиво содержит витамины, минералы и аминокислоты, полезные для роста и развития телят, богато белком, кальцием и рядом биологически активных соединений [3; 4; 5]. На основе анализа существующих микроволновых технологий [6; 7; 8] и размораживателей молозива животных [9; 10] предложено в машинно-аппаратной схеме (рис. 1) заменить традиционный размораживатель на
СВЧ-установку, позволяющую ускорить процессы дефростации и разогрева молозива с сохранением кормовой ценности. На примере ООО «АП Княги-нинское», Нижегородской области рассмотрены технологические процессы, где после отела выдаивают коровье молозиво с помощью доильного аппарата в отдельную флягу (рис. 1). Далее молозиво собирают в стерильную емкость, откуда разливают в емкости для выпойки телят, а остальное молозиво — в пластиковые бутылки (1-1,5 л), которые размещают в морозильную камеру. По мере потребности достают бутылки с замороженным сырьем и помещают в размораживатель, работающий по принципу пароводяной смеси.
ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE
Рис 1. Машинно-аппаратная схема подготовки молозива к выпойке телятам Fig. 1. Machine and hardware scheme of preparation of colostrum for drinking calves Источник: разработан автором на основании собственных исследований
Материалы и методы
Нами предлагается провести дефростацию и разогрев молозива в пластиковых бутылках в сверхвысокочастотной установке. Для этого разработана технология и СВЧ-установки непрерывно-поточного действия с разными конструкционными исполнениями резонаторов [11; 12; 13], в том числе со сдвоенными коаксиальным и коническим резонаторами (патенты № 2694944, № 2752938, № 2752941).
Исследования проведены с помощью разработанной СВЧ-установки со сдвоенными резонаторами, позволяющими разделять процессы дефроста-ции и разогрева молозива в зависимости от агрегатного состояния. Обоснование электродинамических параметров резонаторов проведено моделированием трехмерных структур электромагнитного поля в
коаксиальном резонаторе с тремя магнетронами по программе CST Studio Suite и вычислительным модулем Time Domain Solver. Оценку кормовой ценности продукта осуществляли по результатам исследований биохимических и микробиологических показателей опытного и контрольного образцов молозива животных. Эти исследования проведены с помощью приборов «Клевер-2 М», рН-метр-термометр «Нитрон-рН», колострометра, а микробиологические исследования - с помощью «Гигрометр психрометрический ВИТ-2».
Результаты и обсуждение
Систематизированы разработанные установки с разными конструкционными исполнениями резонаторов и проанализированы основные электродинамические параметры системы «генератор-резонатор» (рис. 2).
_ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
СВЧ-установки для дефростации и разогрева молозива животных с результатами исследования электродинамических параметров /
Microwave installations for defrosting and warming up animal colostrum with the results of the study of electrodynamic parameters
1. Патент № 2694944. Тороидальный резонатор для освобожденного от пластиковых бутылок замороженного сырья / Patent No. 2694944. Toroidal resonator for free from plastic bottles frozen raw materials:
- собственная добротность 3000 / the intrinsic quality factor is 3000;
- напряженность ЭП 0,6-1 кВ/см / electricity intensity 0.6-1 kV/cm
2. Патент №753424. Состыкованные тороидальные резонаторы для измельченного замороженного сырья / Patent No. 753424. Docked toroidal resonators for ground frozen raw materials:
- собственная добротность 4000 / the intrinsic quality factor is 4000;
- напряженность ЭП 5-10 кВ/см / electricity intensity 5-10 kV/cm
3. Патент № 2752938. Состыкованные конические и тороидальные резонаторы для сырья замороженного в виде брикетов / Patent No. 2752938. Stacked conical and toroidal resonators for frozen raw materials in the form of briquettes:
- собственная добротность 4000 / the intrinsic quality factor is 4000;
- напряженность ЭП 1,2 кВ/см / electricity intensity 1.2 kV/cm
4. Заявка № 2021124890. Состыкованные конические резонаторы / Application No. 2021124890. Stacked conical resonators:
- собственная добротность 5000 / intrinsic quality factor 5000;
- напряженность ЭП 1,2 кВ/см / electric power intensity 1.2 kV/cm
5. Патент № 2752941. Состыкованные четыре конических резонатора / Patent No. 2752941. Stacked four conical resonators:
- собственная добротность 4000 / the intrinsic quality factor is 4000;
- напряженность ЭП 4-6 кВ/см / electricity intensity 4-6 kV/cm
6. Заявка № 2021117344. Цилиндрический металлодиэлек-трический резонатор, состыкованный с коническим резонатором / Application No. 2021117344. Cylindrical metal-dielectric resonator docked with a conical resonator:
- собственная добротность 6000 / the intrinsic quality factor is 6000:
- напряженность ЭП в цилиндрическом резонаторе 6 кВ/см, коническом резонаторе - 4 кВ/см / electricity intensity in a cylindrical resonator is 6 kV/cm, in a conical resonator - 4 kV/cm
7. Заявка № 2021117344. Коаксиальный резонатор, состыкованный с коническим резонатором / Application No. 2021117344. Coaxial resonator coupled to a conical resonator:
- собственная добротность 5000 / the intrinsic quality factor is 5000;
- напряженность ЭП в коаксиальном резонаторе 10 кВ/см, в коническом - 4 кВ/см / electricity intensity in a coaxial resonator is 10 kV/cm, in a conical one - 4 kV/cm
Рис. 2. Сводная таблица СВЧ-установок с разными конфигурациями резонаторов Fig. 2. Summary table of microwave installations with different resonator configurations Источник: разработано автором на основании собственных исследований
ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE
ва животных (рис. 3). В первом коаксиальном резонаторе происходит дефростация молозива, а во втором, коническом резонаторе - разогрев до температуры 39 °С. Преимущества разработанной установки: удобная загрузка и выгрузка бутылок; не требует фиксации тары; визуальный контроль работы; равномерная дефростация; плавное круговое вращение пластиковых бутылок с замороженным сырьем в объеме коаксиального резонатора; исключен перегрев молозива; содержит датчики температуры. Оптимальный объем порции молозива в пластиковых бутылках составляет 1,5 л - это количество, достаточное для одного кормления теленка. Повторное замораживание молозива не допускается. Температура разогретого молозива соответствует температуре свежевыдоенного молозива. Технические характеристики СВЧ-установки приведены в табл. 1.
Результаты исследования электродинамических параметров показывают, что для обеспечения высокой напряженности ЭП следует проектировать тороидальные резонаторы, конические резонаторы обеспечивают электромагнитную безопасность при непрерывном режиме работы, металлодиэлектриче-ский цилиндрический резонатор с криволинейной поверхностью снижает потери и обладает достаточно высокой собственной добротностью. Для обеспечения равномерного распределения ЭМП следует источники излучений расположить со сдвигом на 120 градусов по периметру резонатора [15; 16; 17; 18]. Для равномерного нагрева замороженного сырья в пластиковых бутылках их следует транспортировать в объеме резонатора.
Разработана и изготовлена СВЧ-установка непрерывно-поточного действия со сдвоенными резонаторами для дефростации и разогрева молози-
Рис. 3. Изготовленная СВЧ-установка для дефростации и разогрева молозива животных: 1 — коаксиальный резонатор; 2 - конический резонатор; 3 — вентиляторы; 4 - магнетроны; 5 — волноводы; 6 - мотор-редуктор; 7 — шкаф управления; 8 — автоматические выключатели; 9 - магнитные пускатели;
10 - высоковольтные трансформаторы; 11 - конденсаторы; 12 - кнопки «Пуск» и «Стоп» Fig. 3. Manufactured microwave installation for defrosting and heating animal colostrum: 1 - coaxial resonator; 2 - conical resonator; 3 - fans; 4 - magnetrons; 5 - waveguides; 6 - gear motor; 7 - control cabinet; 8 - automatic switches; 9 - magnetic starters; 10 - high voltage transformers; 11 - capacitors; 12 - buttons «Start» and «Stop» Источник: разработано автором на основании собственных исследований
Вестник НГИЭИ. 2021. № 12 (127). C. 50-61. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2021. № 12 (127). P. 50-61. ISSN 2227-9407 (Print)
_ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Таблица 1. Технические характеристики СВЧ-установки для дефростации и разогрева молозива животных
Table 1. Technical characteristics of the microwave installation for defrosting and warming up animal colostrum
Характеристика / Characteristic
Значение / Value
Производительность, кг/ч / Productivity, kg/h
Потребляемая мощность СВЧ-установки, кВт /
Power consumption of the microwave installation, kW
Мощность электродвигателя вентилятора, кВт / Fan motor power, kW
Мощность привода диэлектрического контейнера, кВт /
Dielectric container drive power, kW
Потребляемая мощность шести СВЧ-генераторов, кВт /
Power consumption of six microwave generators, kW
Удельная мощность генератора, Вт/г / Specific power of the generator, W/g Энергетические затраты, кВтч/кг / Energy costs, kWh/kg Источник: составлено автором на основании собственных исследований
25-30 5,14 0,16 0,18
0,8 0,18-0,2
Пользуясь программой Statistic12, получены трехмерные изображения поверхностей откликов в зависимости от режимов разогрева сырья, а именно: зависимость производительности установки (Y1), энергетических затрат (Y2), температуры нагрева сырья (Y3), общего микробного числа (Y4) от удельной мощности генератора (х^, продолжительности воздействия ЭМПСВЧ (х2) и мощности генераторов (х3). Двумерные сечения в изолиниях и поверхности откликов трехфакторных моделей энергетических затрат, температуры нагрева и производительности установки и регрессионные зависимости приведены на рис. 4.
Результаты анализа регрессионных моделей (рис. 5) и испытание установки в условиях фермерского хозяйства показали, что эффективные режимы разогрева коровьего молозива от 1,0 до 40 °С в ЭМПСВЧ, следующие: удельная мощность СВЧ-генератора — 0,8 Вт/г; продолжительность воздействия ЭМПСВЧ в резонаторе - 8-12 мин.; мощность СВЧ-генераторов — 2,4 кВт.
Проведены исследования динамики размораживания и разогрева коровьего молозива в коаксиальном резонаторе при разных удельных мощностях (руд1; руд2; руд3): 182 Вт/л; 136,5 Вт/л; 91 Вт/л (рис. 5).
Эмпирические зависимости, описывающие динамику дефростации и разогрева под воздействием ЭМПСВЧ разной дозы:
Т = -0,0071т + 0,64т - 9,89 р, 1= 182 Вт/л);
Т = -0,0038т2 + 0,47-т - 10,12 (руд2=136,5 Вт/л); (1) Т = -4Т0"5т2 + 0,32т - 10,34 (руд з=91 Вт/л).
Динамика нагрева замороженного и разогретого молозива при удельной мощности генератора 3,4 Вт/г приведена на рисунке 6. Результаты экспериментальных исследований подтверждают теоретические высказывания о том, что при разогреве молозива от 0 до 40 °С, скорость нагрева жидкого сырья с увеличением температуры уменьшается.
Для оценки кормовой ценности молозива животных проведены исследования биохимических и микробиологических показателей молозива коровьего и козьего, 4 опыта в 3-кратной повторности. Биохимические исследования (табл. 2) проводили с помощью приборов «Клевер-2 М», рН-метр-термометр «Нитрон-рН», колострометра. Микробиологические исследования (табл. 3) образцов молозива животных осуществляли с помощью «Гигрометр психрометрический ВИТ-2».
Проведенные исследования биохимических и микробиологических показателей коровьего и козьего молозива в специализированной лаборатории показывают, что патогенные микроорганизмы не обнаружены (табл. 3). Показатели качества молозива животных контрольного и проектного образцов сохранены и соответствуют нормативным документам (протоколы оценки в приложении).
ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE
Варьировали X1 и X2 при Х3 = 2,4 кВт / Varying X1 and X2 at X3 = 2.4 kW
Q = 193,53-186,23-xr744,91-X2+44-Xi+389,38-Xi-X2+703,95-X2
W = -0,019+0,036-Xi+0,104-X2-0,011xi2+0,99-Xi-X2+0,036-X22
Р = 3,09E-12+9,06-Xi-60,44-X2+3,4539-Xi + +225^Xi^X2+455,2632^X22
ОМЧ = 4,73E5+3,87E5^X1+2,21E6^X2-1,0362E5^X12 -2,875E6^Xi^X2-3,6579E6^X2
Варьировали Xi и X3 при Х2 = 0,2 ч (12 мин.) / Xi and X3 were varied at X2 = 0.2 h (12 min.)
Q = -6,47+14,43^Xi+36,31^X2+50,58^Xi2-55,55^Xi^X2+4,83^X2
W = 0,49-0,45-Xi-0,2-X2-0,012-Xi+0,28-Xi-X2+0,001-X2
Р = 188,28-178,31^Xi-80,92^X2+8,06^Xi2+93,75^Xi^X2+2,8^X2 ОМЧ = -2,5E5+1,06E6^i+5,45E5^2-UE5^i2-5,16E5^rX2-50986,84^2
Варьировали X2 и X3 при Х3 = 0,8 Вт/г / Varying X2 and X3 at X3 = 0.8 W/g
Q = -36,47+57,73-Xi+36,31-X2+809,21-Xi2-222,19-Xi ^2+4,83^22
W = 0,44-1,65^Xi-0,1843X2-0,0166^Xi2+1,0687^Xi^X2+0,0003^X2
Р = 143,40-596,23-xr59,61-X2+444,737-Xi2+300-Xi-X2+1,48-X22
ОМЧ = -2,12E5+4,59E6^x+5E5^X2-3,34E6^Xi2-2E6^Xi^X2-44407,9]X22
Рис. 4. Двумерные сечения в изолиниях и поверхности откликов трехфакторных моделей технологического процесса Fig. 4. Two-dimensional sections in isolines and response surfaces of three-factor process models Источник: разработано автором на основании собственных исследований
2
XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ
Рис. 5. Динамика дефростации и разогрева коровьего молозива в ЭМПСВЧ при разных удельных мощностях: 182 Вт/л; 136,5 Вт/л; 91 Вт/л / Fig. 5. Dynamics of defrosting and heating of cow colostrum in an ultrahigh frequency electromagnetic field at different specific powers: 182 W/l; 136.5 W/l; 91 W/l Источник: разработано автором на основании собственных исследований
40 35
30
r
1 25
e p
S 20
15
10
-10
10
0
16
19,4
3,5
Т
26
т + 4.
35
31
20
120
140
40 60 80 100
Продолжительность, с / Temperature, °С Рис. 6. Динамика нагрева замороженного и разогретого молозива, при удельной мощности генератора 3,4 Вт/г Fig. 6. Dynamics of heating of frozen and preheated colostrum, with a specific power of the generator 3.4 W/g Источник: разработано автором на основании собственных исследований
5
0
XXXXXX ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE XXXXXX
Таблица 2. Результаты биохимического исследования Table 2. Results of biochemical research
Показатель / Indicator Молозиво коровье / Bovine colostrum Молозиво козье / Goat colostrum
М.д. жира, % / Mass fraction of fat, % 0,783 3,85
М.д. белка, % / Protein mass fraction, % 5,473 3,73
Плотность, % / Density, % 57,11 31,36
Добавл. воды, % / Added water, % 0,00 0,00
СОМО, % 14,82 9,15
СМО, % 15,60 13,06
СГ, % 0,00 0,00
Mg L, % 8,08 4,60
Mg С, % 1,273 0,79
T, °С 25,89 25,35
T замерзания, °С / Freezing temperature, °С -8,8766 -0,5520
pH 6,226 6,71
Кислотность, °T / Acidity, °T 25,89 16,34
Источник: составлено автором на основании собственных исследований
Таблица 3. Результаты микробиологического исследования молозива коровьего и козьего Table 3. Results of microbiological examination of cow and goat colostrum
Определяемые показателя / Единицы измерения/ Units Результаты испытаний / Test results Норматив / Нормативный документ /
Defined indicators Standard Normative document
КМАФАиМ КОЕ/см 1,7 1 04 5 1 05
Патогенные микроорганизмы не обнаружено / не обнаружено /
г
/ Pathogenic microorganisms not found not found
Источник: составлено автором на основании собственных исследований
ГОСТ 32901-2014 ГОСТ 31659-2012
Заключение
Разработана машинно-аппаратная схема подготовки молозива к выпойке телятам в производственных условиях ООО «АП Княгининское», Нижегородская область.
Предложена технология дефростации и разогрева молозива животных воздействием ЭМПСВЧ с учетом фазового перехода в двухрезонаторной СВЧ-установке с рациональными конструкционно-технологическими параметрами. Получены аналитические зависимости, описывающие распределение температурного поля в сырье при разных агрегатных состояниях и распределение волн на границе раздела между замороженным и жидким сырьем для определения продолжительности его дефростации и разогрева.
Продолжительность дефростации молозива животных составляет 17,7 мин. Эффективные режимы разогрева молозива от 1,0 до 39 оС в ЭМПСВЧ: удельная мощность СВЧ-генератора — 0,8 Вт/г; про-
должительность воздействия ЭМПСВЧ в резонаторе - 22,8 мин.; мощность СВЧ-генераторов — 2,4 кВт. Производительность СВЧ-установки со сдвоенными резонаторами - 25-30 л/ч, энергетические затраты на дефростацию и разогрев - 0,18-0,2 кВт-ч/кг.
Биохимические и микробиологические показатели качества и безопасности контрольного образца и образцов после дефростации эндогенным нагревом соответствуют нормативным документам. Проведенные исследования микробиологических показателей коровьего молозива (от 23.11.2021) и козьего молозива (от 01.12.2021) контрольного образца и образца после обработки электромагнитным полем сверхвысокой частоты в специализированной лаборатории показывают, что патогенные микроорганизмы не обнаружены.
Кормовая ценность контрольного образца и образцов после дефростации и разогрева эндогенным способом в разработанной установке сохраняются и соответствуют нормативным документам.
XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Sacerdote P. Biological components in a standardized derivative of bovine colostrum // J. Dairy Science. V. 96. № 3. 2013. P. 1745-1754.
2. Хоерр Р. А., Боствик Е. Ф. Продукты на основе молозива // Молочная промышленность. 2006. № 8. С. 53-54.
3. Лозовская Д. С., Дымар О. В. Оценка технологических свойств молозива как сырья для производства пищевых продуктов // Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья. 2016. № 10. С. 140-153.
4. Mcgrath B. A. et al. Composition and properties of bovine colostrum : a review // Dairy Science & Technology. 2015. V. 96. № 2. P. 133-158.
5. Cummins C., Berry D. P., Murphy J. P., Lorenz I., Kennedy E. The effect of colostrum storage conditions on dairy heifer calf serum immunoglobulin G concentration and preweaning health and growth rate // Journal of Dairy Science. V. 100. № 1. 2017. P. 525-535.
6. Буянова И. В. Новые технологии замораживания молочных продуктов // Техника и технология пищевых производств. 2012. № 1. С. 22-26.
7. Петров С. В. Микроволновая дефростация - альтернативы нет // Мясные технологии. 2009. № 10. С.40-41.
8. Meyer H. et. Al. Conservation of colostrum // Monatsheft Vet. Med. № 37. 1982. Р. 27-32.
9. Тихонов А. А., Осокин В. Л. Рабочие камеры СВЧ-установок для термообработки сырья в непрерывном режиме с соблюдением электромагнитной безопасности // Передовые достижения в применении автоматизации, роботизации и электротехнологий в АПК. М. : РГАУ-МСХА, 2019. С. 111-119.
10. Жданкин Г. В., Сторчевой В. Ф., Новикова Г. В. Методика проектирования СВЧ установки для термообработки непищевых отходов убоя животных // Инновации в сельском хозяйстве. 2017. № 1 (22). С. 78-82.
11. Жданкин Г. В., Самоделкин А. Г., Белова М. В., Новикова Г. В., Михайлова Е. Д. Патент № 2694179 РФ, МПК А23К10/00. Многомодульная центробежная сверхвысокочастотная установка для термообработки сырья животного происхождения и отделения жидкой фракции / Заявитель и патентообладатель НГСХА (RU). № 2017108665; заявл. 15.03.2017. Бюл. № 5 от 20.02.2019. 15 с.
12. Новикова Г. В., ПросвиряковаМ. В., Михайлова О. В. и др. Патент № 2744423 РФ, МПК A47J.39/00. СВЧ установка непрерывно-поточного действия с коническими резонаторами для размораживания и разогрева коровьего молозива / Заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). № 2020131230; заявл. 22.09.2020. Бюл. № 7 от 09.03.2021. 10 с.
13. Ершова И. Г., Поручиков Д. В., Новикова Г. В. Патент № 2694944 РФ, МПК A47J.39/00. Микроволновая установка для размораживания коровьего молозива / Заявитель и патентообладатель ФГБНУ «ФНАЦ ВИМ» (RU). № 2018143727; заявл. 11.12. 2018. Бюл. № 20 от 18.07.2019. 10 с.
14. Drobakhin O. O., Zabolotny P. I., Goreyev N. B., Saltykov D. Yu. Sensors based on biconic microwave resonators for monitoring the parameters of dielectrics // 19-th Crimean Conf. Microwave and Telecommunication Technology (CriMiCo). Sevastopol : Crimea, 2009. № 1418. P. 775-776.
15. Диденко А. Н. СВЧ-энергетика : Теория и практика. М. : Наука, 2003. 446 с.
16. Баскаков С. И. Электродинамика и распространение радиоволн : учебное пособие. Москва, 2011. Сер. Классика инженерной мысли (КИМ): радиотехника. 416 с.
17. Шевченко Т. В., Захарова Л. М. Влияние микроволнового воздействия на кисломолочные микроорганизмы // Фундаментальные исследования. 2014. № 6. Ч. 2. С. 271-274.
18. Стрекалов А. В. Электромагнитные поля и волны : учебное пособие / Под ред. А. А. Смирнова. Ставрополь, «Мир данных», 2006. 169 с.
19. Новикова Г. В., ПросвиряковаМ. В., Михайлова О. В., Зайцев С. П. Разработка микроволновой технологии и установки для размораживания и разогрева коровьего молозива // Вестник Чувашской сельскохозяйственной академии. 2020. № 3 (14). С. 90-94.
20. Орлов В. В., Алферов А. С. Перспективы применения микроволновой обработки жидких пищевых продуктов // НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2006. № 2 (2). С. 52-54.
Статья поступила в редакцию 16.09.2021; одобрена после рецензирования 18.10.2021;
принята к публикации 21.10.2021.
XXXXXX ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE XXXXXX_
Информация об авторе:
И. Г. Ершова - кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории электрофизического воздействия на сельскохозяйственные объекты и материалы, AuthorID: 674483, Web of Science ResearcherID: E-6984-2019, Scopus Author ID: 7003723608, Spin-код 5832-2508.
REFERENCES
1. Sacerdote P. Biological components in a standardized derivative of bovine colostrum, J. Dairy Science, Vol. 96, No. 3, 2013, pp. 1745-1754.
2. Hoerr R. A., Bostvik E. F. Produkty na osnove moloziva [Colostrum-based products], Molochnaya promysh-lennost' [Dairy industry], 2006, No. 8, pp. 53-54.
3. Lozovskaya D. S., Dymar O. V. Ocenka tekhnologicheskih svojstv moloziva kak syr'ya dlya proizvodstva pishchevyh produktov [Assessment of technological properties of colostrum as a raw material for food production], Aktual'nye voprosy pererabotki myasnogo i molochnogo syr'ya [Actual problems of processing meat and dairy raw materials], 2016, No. 10, pp. 140-153.
4. Mcgrath B. A. et al. Composition and properties of bovine colostrum : a review, Dairy Science & Technology, 2015, Vol. 96, No. 2, pp. 133-158.
5. Cummins C., Berry D. P., Murphy J. P., Lorenz I., Kennedy E. The effect of colostrum storage conditions on dairy heifer calf serum immunoglobulin G concentration and preweaning health and growth rate, Journal of Dairy Science, Vol. 100, No. 1, 2017, pp. 525-535.
6. Buyanova I. V. Novye tekhnologii zamorazhivaniya molochnyh produktov [New technologies for freezing dairy products], Tekhnika i tekhnologiya pishchevyh proizvodstv [Technics and technology offood production], 2012, No. 1, pp. 22-26.
7. Petrov S. V. Mikrovolnovaya defrostaciya - al'ternativy net [icrowave defrosting - there is no alternative], Myasnye tekhnologii [Meat technologies], 2009, No. 10, pp. 40-41.
8. Meyer H. et. Al. Conservation of colostrum,Monatsheft Vet. Med., No. 37, 1982, pp. 27-32.
9. Tihonov A. A., Osokin V. L. Rabochie kamery SVCH-ustanovok dlya termoobrabotki syr'ya v nepreryvnom rezhime s soblyudeniem elektromagnitnoj bezopasnosti [Working chambers of microwave installations for heat treatment of raw materials in a continuous mode in compliance with electromagnetic safety], Peredovye dostizheniya v primenenii avtomatizacii, robotizacii i elektrotekhnologij v APK [Advanced achievements in the application of automation, robotization and electrical technologies in the agro-industrial complex], Moscow: RGAU-MSKHA, 2019, pp.111-119.
10. Zhdankin G. V., Storchevoj V. F., Novikova G. V. Metodika proektirovaniya SVCH ustanovki dlya termoobrabotki nepishchevyh othodov uboya zhivotnyh [Technique for designing a microwave installation for heat treatment of non-food waste of animal slaughter], Innovacii v sel'skom hozyajstve [Innovations in agriculture], 2017, No. 1 (22), pp. 78-82.
11. Zhdankin G. V., Samodelkin A G., Belova M. V. Novikova G.V., Mihajlova E D. Patent No. 2694179 RF, MPK A23K10/00. Mnogomodul'naya centrobezhnaya sverhvysokochastotnaya ustanovka dlya termoobrabotki syr'ya zhivotnogo proiskhozhdeniya i otdeleniya zhidkoj frakcii [Multi-module centrifugal ultra-high-frequency installation for heat treatment of raw materials of animal origin and separation of liquid fraction], Zayavitel' i patentoobladatel' NGSKHA (RU), No. 2017108665, zayavl. 15.03.2017, Byul. No. 5 from 20.02.2019, 15 p.
12. Novikova G.V., Prosviryakova M.V., Mihajlova O.V. i dr. Patent No. 2744423 RF, MPK A47J.39/00, SVCH ustanovka nepreryvno-potochnogo dejstviya s konicheskimi rezonatorami dlya razmorazhivaniya i razogreva korov'ego moloziva [Microwave installation of continuous flow action with conical resonators for defrosting and warming up cow colostrum], Zayavitel' i patentoobladatel' NGIEU (RU), No. 2020131230, zayavl. 22.09.2020, Byul. No. 7 from 09.03.2021, 10 p.
13. Ershova I. G., Poruchikov D. V., Novikova G. V. Patent No. 2694944 RF, MPK A47J.39/00, Mikro-volnovaya ustanovka dlya razmorazhivaniya korov'ego moloziva [Microwave installation for defrosting bovine colostrum], Zayavitel' i patentoobladatel' FGBNU «FNAC VIM» (RU), No. 2018143727, zayavl. 11.12. 2018, Byul. No. 20 from 18.07.2019, 10 p.
XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ
14. Drobakhin O. O., Zabolotny P. I., Goreyev N. B., Saltykov D. Yu. Sensors based on biconic microwave resonators for monitoring the parameters of dielectrics, 19-th Crimean Conf. Microwave and Telecommunication Tech-nology (CriMiCo), Sevastopol : Crimea, 2009, No. 1418, pp. 775-776.
15. Didenko A. N. SVCH-energetika : Teoriya i praktika [Microwave energy: theory and practice], Moscow: Nauka, 2003, 446 p.
16. Baskakov S. I. Elektrodinamika i rasprostranenie radiovoln [Electrodynamics and radio wave propagation: a tutorial], Moscow, 2011. Ser. Klassika inzhenernoj mysli (KIM): radiotekhnika, 416 p.
17. Shevchenko T. V., Zaharova L. M. Vliyanie mikrovolnovogo vozdejstviya na kislomolochnye mikroor-ganizmy [Influence of microwave exposure on fermented milk microorganisms], Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental research], 2014, No. 6, Vol. 2, pp. 271-274.
18. Strekalov A. V. Elektromagnitnye polya i volny [Electromagnetic fields and waves: a tutorial], In A. A. Smimov (ed.), Stavropol', «Mir dannyh», 2006, 169 p.
19. Novikova G. V., Prosviryakova M. V., Mihajlova O. V., Zajcev S. P. Razrabotka mikrovolnovoj tekh-nologii i ustanovki dlya razmorazhivaniya i razogreva korov'ego moloziva [Development of microwave technology and installation for defrosting and heating cow colostrum], Vestnik Chuvashskoj sel'skohozyajstvennoj akademii [Bulletin of the Chuvash Agricultural Academy], 2020, No. 3 (14), pp. 90-94.
20. Orlov V. V., Alferov A. S. Perspektivy primeneniya mikrovolnovoj obrabotki zhidkih pishchevyh produktov [Prospects for the use of microwave processing of liquid food products], NIUITMO. Seriya «Processy i apparaty pishchevyh proizvodstv» [NRU ITMO. Series «Processes and Apparatus for Food Production»], 2006, No. 2 (2), pp. 52-54.
The article was submitted 16.09.2021; approved after reviewing 18.10.2021; accepted for publication 21.10.2021.
Information about the author: I. G. Ershova - Ph. D. (Engineering), старший научный сотрудник лаборатории электрофизического воздействия на сельскохозяйственные объекты и материалы, AuthorID: 674483, Web of Science Researcher-ID: E-6984-2019, Scopus Author ID: 7003723608, Spin code 5832-2508.
