Микроволновая установка для термообработки мышечных желудков птиц в непрерывном режиме

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Объём перерабатываемых куриных мышечных желудков в качестве мясного сырья в России в год составляет 0,1–0,15 млн. т. Поэтому реализация микроволновой технологии термообработки такого сырья актуальна.

Цель работы — разработка радиогерметичной установки с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц в непрерывном режиме при высокой напряженности электрического поля в условиях фермерских хозяйств.

Материалы и методы. Сырьем является куриный мышечный желудок. Инновационная идея заключается в том, что мышечный желудок, как многокомпонентное сырье, предварительно в измельченном виде на электроприводном тёрочном диске, растирается об абразивные витки электроприводного шнека в процессе диэлектрического нагрева в непрерывном режиме в коническом резонаторе, обеспечивающем высокую напряженность электрического поля и электромагнитную безопасность за счёт усечения конуса на уровне критической поверхности. Исследование температуры нагрева сырья проводили с помощью инфракрасного термометра Testo 845, а распределения электрического поля в резонаторе − в программе CST Microwave Studio 2018.

Результаты. В коническом резонаторе, где под основанием с зазором не более, чем четверть длины волны установлен тёрочный диск, соосно установлен фторопластовый электроприводной шнек с винтами, покрытыми абразивным материалом. Диаметры винтов изменяются с изменением диаметра образующей резонатора. Резонатор усечён на уровне критического сечения. Результаты исследования динамики диэлектрического нагрева куриного мышечного желудка при удельных мощностях 3,3–7 Вт/г показывают, что они сварятся за 3–4 мин. Удельные энергетические затраты на термообработку сырья в установке, потребляемой мощностью 4,15 кВт, производительностью 30–35 кг/ч составляют 0,15–0,17 кВт∙ч/кг. Собственная добротность резонатора 77200, напряжённость электрического поля 4–5 кВ/см.

Заключение. Новое конструктивное решение радиогерметичной установки содержащее усечённый конический резонатор, изготовленный из неферромагнитного материала тёрочный диск, фторопластовый шнек с электрическим приводом, шаг винта которого не более чем две глубины проникновения волны в сырье, позволило создать конструкцию рабочей камеры для термообработки птичьих мышечных желудков в непрерывном режиме при высокой напряженности электрического поля в условиях фермерских хозяйств.

Об авторах

Дмитрий Витальевич Поручиков

Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ

Автор, ответственный за переписку.
Email: dv.poruchikov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4210-3468
SPIN-код: 6969-8846

научный сотрудник лаборатории интеллектуальных роботизированных средств и климатического оборудования для закрытых экосистем

Россия, Москва

Марьяна Валентиновна Просвирякова

Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева

Email: prosviryakova.maryana@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3258-260X
SPIN-код: 5642-4560

д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры «Автоматизация и роботизация технологических процессов имени академика И.Ф. Бородина»

Россия, Москва

Александр Анатольевич Тихонов

Нижегородский государственный аграрно-технологический университет

Email: tichonov57@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3687-977X
SPIN-код: 7146-3523

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Технология металлов и ремонт машин»

Россия, Нижний Новгород

Максим Евгеньевич Федоров

Нижегородский государственный аграрно-технологический университет

Email: maxim-fedorovnn@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-7471-2718
SPIN-код: 9404-8228

аспирант кафедры «Технология металлов и ремонт машин»

Россия, Нижний Новгород

Список литературы

  1. Chicken production growth has virtually stopped in Russia. Vedomosti; 2023. [internet] Accessed: 27.02.2024. Available from: https://www.vedomosti.ru/business/articles/2023/09/26/997078-v-rossii-prakticheski-ostanovilsya-rost-proizvodstva-kuritsi
  2. Vertiprakhov VG. Physiology of intestinal digestion in chickens (experimental approach). Moscow: RGAU-MSKhA im KA Timiryazeva; 2022. (In Russ.)
  3. Ivashov VI. Technological equipment of meat industry enterprises. Part 1. Equipment for slaughter and primary processing. Moscow: Колос, 2001. (In Russ.)
  4. Caloric content Chicken stomach. Chemical composition and nutritional value. (In Russ.) Accessed: 26.02.2024. Available from: https://health-diet.ru/base_of_food/sostav/23920.php?ysclid=m67qjiqz9v652648007
  5. Patent RUS 2671710 / 06.11.2018. Bull. 31. Novikova GV, Zhdankin GV, Zaitsev PV, Sergeeva EYu. Microwave installation for heat treatment of raw materials during grinding. (In Russ.) EDN: HYRNVB
  6. Mikhailova OV, Gdankin GV, Prosviryakova MV, et al. Microwave heating of slaughterhouse confiscations to increase the feed value. IOP Conf. Series: Earth Envir. Sci. 2021;857. doi: 10.1088/1755-1315/857/1/012002
  7. Voronov EV. Research and substantiation of the parameters of a microwave installation implementing a resource-saving technology for heat treatment of meat waste. Vestnik NGIEI. 2023;8(147):33–43. (In Russ.) doi: 10.24412/2227-9407-2023-8-33-43
  8. Ershova IG, Belova MV, Poruchikov DV, Ershov МА. Heat treatment of fat-containing raw materials with energy of electromagnetic radiation. International research journal. 2016;9(51):38–40.
  9. Patent RUS 2710154 / 24.12.2019. Bull. 36. Tikhonov AA, Kazakov AV, Novikova GV, Gorbunov BI. Ultra-high-frequency installation with a conical resonator for dehydration and heat treatment of meat waste. (In Russ.) EDN: KTZAKO
  10. Drobakhin OO, Plaksin SV, Ryabchiy VD, Saltykov DYu. Microwave technology and semiconductor electronics. Sevastopol: Veber; 2013. (In Russ.)
  11. Derachits DS, Kisel NN, Grishchenko SG. Modeling based on CAD CST Microwave Studio. Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki. 2015;3(164):257–265. (In Russ.) EDN: TVWWOB
  12. Pchelnikov YuN, Sviridov VT. Microwave Electronics. Moscow: Radio i svyaz; 1981. (In Russ.)
  13. Strekalov AV, Strekalov YuV. Electromagnetic fields and waves. Moscow: RIOR INFRA-M; 2014. (In Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Мышечный желудок куриный: a — мышечный желудок после потрошения; b, с — мышечный желудок, разрезанный с содержимым; d — мышечный желудок с кутикулами; e — очищенный от содержимого с кутикулой; f — очищенный от кутикул и жира.

Скачать (630KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Микроволновая установка с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц: а — общий вид; b —общий вид в разрезе с позициями; c — конический резонатор; d — тёрочный диск; e — винтовой шнек, f — загрузочный патрубок; 1 — конический резонатор; 2 — основание конического резонатора; 3 — загрузочная ёмкость с неферромагнитной задвижкой 4; 5 — электропривод тёрочного диска 6; 7, 12 — монтажные профили; 8 — магнетроны; 9 — фторопластовый вал; 10 — фторопластовые винты; 11 — мелкозернистый абразивный материал; 13 — неферромагнитная приёмная ёмкость; 14 — усечённая часть; 15 — электропривод.

Скачать (282KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Электродинамические параметры системы с коническим резонатором (5∙λ) (мода 1): 1 — распределение ЭМП по координатам х, у, z; 2, 3 — напряжённость электрического поля, В/м; 4, 5, 6 — напряжённость магнитного поля, А/м; 7, 8 — Е-энергия, Дж/м3; 9 — Н-энергия, Дж/м3. Высота и диаметр конического резонатора равны 5∙λ , где λ — длина волны.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Динамика нагрева измельченных куриных мышечных желудков в ЭМПСВЧ при разных удельных мощностях.

Скачать (97KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).