СВЧ установка для термообработки сливочного масла в фермерских хозяйствах (25.09.2012)

Автор: Александрова Галина Александровна

АЛЕКСАНДРОВА Галина Александровна

СВЧ УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ СЛИВОЧНОГО МАСЛА

В ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВАХ

05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель – доктор технических наук, доцент

Михайлова Ольга Валентиновна

Официальные оппоненты:

Башилов Алексей Михайлович, доктор технических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина», заведующий кафедрой «Электротехнологии в с. х. производстве»

Сторчевой Владимир Федорович, доктор технических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства», декан механического факультета, проректор по учебной работе

Ведущая организация – федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный аграрный университет»

Защита состоится «30» октября 2012 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 006.037.01 при Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства» по адресу: 109456, г. Москва, 1-й Вешняковский проезд, д. 2, ВИЭСХ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства».

Автореферат разослан «25» сентября 2012 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета, А. И. Некрасов

доктор технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время производство сливочного масла в РФ осуществляют более 700 предприятий, а среднегодовая мощность крупных и малых предприятий в 2009 г. составила 644,4 тыс. тонн, использование производственных мощностей – 27…35%. Собственного производства сливочного масла недостаточно для покрытия внутреннего спроса, поэтому Россия вынуждена импортировать данную продукцию в больших объемах. Отраслевая целевая программа «Развитие маслоделия России на 2011…2013 годы» (приказ Минсельхоза РФ от 12.10.2010 г. №349) предусматривает увеличение объема производства сливочного масла, сокращение импорта, обеспечение к 2013 году прироста объемов производства сливочного масла на 14,0% к уровню 2009 г. Для достижения данной программы на региональном уровне необходимо: осуществить техническую модернизацию цехов по производству и переработке сливочного масла; обеспечить вовлечение в хозяйственный оборот вторичных ресурсов, получаемых при производстве сливочного масла; снизить энергопотребление за счет внедрения современных технологий переработки, повышающих пищевую и биологическую ценность продуктов, в том числе топленого масла. Объем производства сливочного масла в 2009 году в мире достиг – 6,02 млн. т., в РФ – 231 тыс. т., а в Чувашской Республике (ЧР) – 14,5 тыс. т. (6,3 % от общероссийского объема производства). Темпы роста производства топленого масла за последние годы резко снизились, объем его производства в РФ в 2009 году составил 11,5 тыс.т., а в ЧР – 0,73 тыс.т.

В результате реализации программы к 2013 году будет обеспечено увеличение использования производственной мощности предприятий по производству сливочного и топленого масла с 27,2% до 41,2% за счет проведения модернизации на инновационной основе. Поэтому разработка энергосберегающей технологии выработки топленого масла, в том числе с использованием энергии электромагнитных излучений СВЧ диапазона, актуальна. В качестве СВЧ источника предлагается использовать генераторный блок от бытовых микроволновых печей частотой 2450 МГц, мощностью 1,2 кВт, где магнетрон является генератором с самовозбуждением.

Целью настоящей работы является разработка и обоснование режимов работы установки для термообработки сливочного масла с использованием энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты, позволяющей улучшить качество топленого масла при сниженных энергетических затратах.

Основные научные задачи:

- разработать методику термообработки сливочного масла многократным воздействием ЭМП СВЧ в перфорированной резонаторной камере;

- обосновать конструктивно-технологические параметры и режимы работы СВЧ установки на основе системно-комплексного решения задачи повышения качества продукции и исследований процесса термообработки сливочного масла, физико-химических, микробиологических изменений, происходящих в продукции;

- получить регрессионные зависимости, связывающие энергетические затраты на термообработку сырья с СВЧ энергоподводом и снижение бактериальной обсемененности продукта с ключевыми факторами, влияющими на технологический процесс;

- разработать и испытать в производственных условиях СВЧ установку для термообработки сливочного масла, оценить технико-экономическую эффективность его применения в фермерских хозяйствах.

Объекты исследования: технологическое оборудование и процесс термообработки сливочного масла в перфорированной резонаторной камере с СВЧ энергоподводом; продукция.

Предметом исследования является выявление закономерностей процесса термообработки масло-сырья многократным воздействием ЭМП СВЧ в перфорированной резонаторной камере.

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 разработанными частными методиками, базируются на разработке эффективных технологических процессов и установки для термообработки масло-сырья. Основные расчеты и обработка результатов экспериментальных исследований выполнялись с применением методов математической статистики и регрессионного анализа при использовании теории активного планирования многофакторного эксперимента.

Научную новизну результатов исследования представляют:

- математические выражения, позволяющие обосновать параметры электромагнитного поля СВЧ диапазона, обеспечивающие процесс термообработки масло-сырья в перфорированной резонаторной камере при многократном циклическом воздействии ЭМИ;

- закономерности влияния режимных параметров СВЧ установки на динамику эндогенного нагрева масло-сырья и на качество продукта;

- разработанная СВЧ установка, имеющая новое конструктивное исполнение рабочего органа в виде цилиндрических перфорированных резонаторных камер, расположенных в экранном корпусе, обеспечивающая термообработку масло-сырья в процессе многократной циркуляции через резонаторные камеры с помощью центробежного насоса (заявка на изобретение № 2011128533/10 от 08.07.2011 г., положительное решение от 04.07.2012 г.);

- рациональные режимы и комплекс конструктивно-технологических параметров, обеспечивающие термообработку сливочного масла в ЭМПСВЧ при сниженных энергетических затратах с улучшением качества топленого масла, оцененного по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям.

Практическую значимость представляет изготовленная и испытанная в производственных условиях СВЧ установка для термообработки масло-сырья, позволяющая улучшить качество продукции при сниженных энергетических затратах.

Реализация результатов исследований. Разработка СВЧ установки для термообработки масло-сырья проводилась в соответствии с планом НИОКР ФГБОУ ВПО ЧГСХА, в рамках тематического плана Министерства сельского хозяйства РФ по разделу «Био-нанотехнологии». Исследование процесса термообработки сливочного масла в электромагнитном поле сверхвысокой частоты осуществлялось в лаборатории «Электротехнологии» ФГБОУ ВПО ЧГСХА, производственное испытание СВЧ установки – в ООО «Вурнары Завод СОМ». Результаты научных исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Чувашская ГСХА», ФГБОУ ВПО «Марийский ГУ», ФГБОУ ВПО «Казанский ГАУ».


загрузка...