CC BY
10
УДК 637.02я73
УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ КРОВИ УБОЙНЫХ ЖИВОТНЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
HEAT TREATMENT INSTALLATION FOR BLOOD OF BUTCHER'S BEASTS WHEN USING ELECTROMAGNETIC RADIATIONS
М. В. Белова, Н. Т. Уездный M. V. Belova, N. T. Uezdny
ФГБОУВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»,
г. Чебоксары
Аннотация. В статье представлено описание разработанной установки для варки крови убойных животных с применением энергии электромагнитных излучений разных длин волн.
Abstract. The article describes the developed installation for cooking blood of butcher's beasts when using the energy of electromagnetic radiations of waves of different length.
Ключевые слова: сверхвысокочастотная установка, кровь убойных животных, инфракрасный нагрев.
Keywords: superhigh-frequency installation, blood of butcher's beasts, infrared heating.
Актуальность исследуемой проблемы. 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 ее для производства кормовых добавок [4]. В связи с этим поиск энергосберегающих технологий, обеспечивающих качественную переработку крови убойных животных и использование ее 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 проводились в соответствии с частными методиками. Основные расчеты и обработка результатов экспериментальных исследований выполнялись с применением методов математической статистики и регрессионного анализа при использовании теории активного планирования многофакторного эксперимента. Параметры установки 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. Задачей проектирования установки является расчет и конструирование сверхвысокочастотной и инфракрасной нагревательной камеры для термической обработки крови убойных животных. Расчет заключается в установлении связей основных параметров, определяющих технологический процесс.
Энергоподвод к сырью (крови) в электромагнитном поле способствует значительной интенсификации процесса коагуляции, повышению качества продукта и создает благоприятные условия для автоматизации производства вареной крови. Наиболее перспективен для нагревательных установок энергоподвод в электромагнитном поле инфракрасного (ИК) и сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазонов [1].
В процессе ИК-излучений процесс нагрева интенсифицируется благодаря значительной плотности теплового потока на поверхности продукта (на порядок больше, чем при конвективном нагреве), рассеянию в сырье потока, поглощенного поверхностным слоем, и частичному проникновению энергии внутрь продукта. 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 дает определенный энергетический эффект [2]. Так, порядок частоты колебаний молекул воды составляет примерно 1012 Гц, что близко к частоте ИК-излучения, и энергия потока квантов может быть достаточна для преодоления энергии связи адсорбционной влаги [2].
При СВЧ-воздействии преобразование энергии электромагнитного поля в теплоту происходит полностью в объеме материала, что обуславливает еще большую интенсификацию процесса. Значительные перспективы имеет применение комбинированных методов энергоподвода, таких как СВЧ- и ИК-излучения.
Технологический результат заключается в интенсификации процесса термообработки крови убойных животных в непрерывном режиме и в повышении качества готового продукта.
Установка для термообработки крови убойных животных (рис. 1, 2) содержит на монтажном столе с блоком управления 10 цилиндрический экранирующий корпус 1, внутри которого расположен ротор 2 в виде колеса. По всему периметру ротора посредством шарнирных петель 3 вертикально вмонтированы нижние части цилиндрических резонаторных камер 4 с силиконовым покрытием изнутри 13. Верхние части резонатор-ных камер 5 жестко закреплены под СВЧ-генераторами 6 так, что излучатели направлены внутрь камеры, а СВЧ-генераторы 6 и ИК-лампы 7 расположены с чередованием по периметру на верхнем основании экранирующего корпуса 1, где установлены дозатор 11, мотор-редуктор 8 для привода ротора 2 и имеется дверца 12. На боковой поверхности, в области расположения упорного элемента 15, вмонтирован выгрузной лоток 14.
Процесс термообработки крови убойных животных происходит следующим образом. Включают привод ротора 2 с помощью мотор-редуктора 8 и привод дозатора 11. Кровь (сырье) подают в горловину дозатора 11, откуда с помощью вращающегося затвора обеспечивается равномерная подача крови в резонаторные камеры (в нижние части 4) по мере их передвижения за счет вращения ротора 2 с помощью мотор-редуктора 8. По мере оказания резонаторных камер 4 с сырьем под соответствующими источниками 6 и 7 эти источники необходимо включать последовательно. При стыковке движущейся части резонаторной камеры 4 с неподвижным верхним ее основанием 5 от источника СВЧ-энергии 6 (магнетрона LG 2М214 или LG 2М226 мощностью 800...900 Вт) поток электромагнитных излучений будет направлен внутрь цилиндрической резонаторной камеры. Кровь подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты и эндогенно нагревается за счет токов поляризации. Далее за пределами СВЧ-генератора 6 сырье в цилиндрической части резонаторной камеры при транспортировании подвергается экзогенному нагреву за счет параллельно соединенных двух ИК-ламп 7 (BLY-195-405
мощностью 500 Вт, напряжением 120 В). При чередовании диэлектрического и инфракрасного нагревов происходит приращение температуры сырья до 95..100 оС. Затем при прикосновении к специальному упорному элементу 15 каждая резонаторная камера (нижняя часть 4) опрокидывается, продукт сползает в выгрузной лоток 14 за счет силиконового покрытия 13, имеющегося в каждой резонаторной камере. С помощью шарнирных петель 3 и специальных направляющих резонаторные камеры возвращаются в вертикальное положение, а далее в них дозируется новая порция сырой крови.
а)
б)
Рис. 1. Установка для термообработки крови убойных животных-а) вид сбоку, при открытой боковой поверхности экранирующего корпуса); б) пространственное изображение (без дозатора); 1 - цилиндрический экранирующий корпус, 2 - ротор, 3 - шарнирная петля, 4, 5 - цилиндрическая резонаторная камера (4 - нижняя часть, 5 - верхняя часть),
6 - СВЧ-генератор с излучателем, 7 - лампы ИК-нагрева, 8 - мотор-редуктор с цепной передачей, 9 - натяжной ободок (не показан), 10 - блок пускозащитной аппаратуры (блокуправления), 11 - дозатор, 12 - дверца, 13 - силиконовое покрытие (не показано), 14 - выгрузной лоток, 15 - упорный элемент
Вареная кровь, выгруженная через лоток 14, фасуется в специальную потребительскую тару и размещается в холодильную камеру. Срок ее хранения при температуре 0.. .8 оС составляет не более 2 суток.
Рис. 2. Расположение нижних частей резонаторных камер на роторе установки для термообработки крови убойных животных
В испытательной лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Чувашской Республике - Чувашии» проводили контроль мощности потока излучений установкой для термообработки крови убойных животных, имеется протокол испытаний. 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, что ниже допустимого уровня. Данную установку по безопасной норме СВЧ-излучения можно обслуживать на расстоянии 1.1,2 м в течение 6.8 часов [3].
Резюме. Разработанная установка позволяет провести термообработку крови убойных животных с производительностью 40.60 кг/ч, при этом удельные энергетические затраты составляют 0,16 кВт^ч/кг.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антипов, С. Т. Машины и аппараты пищевых производств / С. Т. Антипов, И. Т. Кретов, А. Н. Остриков, В. А. Панфилов, О. А. Ураков. - М. : Высшая школа, 2001. - 703 с.
2. Гинзбург, А. С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности / А. С. Гинзбург. - М. : Пищепромиздат, 1985. - 336 с.
3. Пономарев, А. Н. Зависимость мощности потерь СВЧ-энергии от напряженности электрического поля / А. Н. Пономарев, М. В. Белова // Вестник Чувашского государственного педагогического университета имени И. Я. Яковлева. - 2011. - № 2 (70). Ч. 1. - С. 119-122.
4. Файвишевский, М. Л. Переработка крови убойных животных / М. Л. Файвишевский. - М. : Колос, 1993. - 726 с.
