vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2022-364-11-94-102vetpress-2371Research ArticleАГРОИНЖЕНЕРИЯ И ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИAGROENGINEERING AND FOOD TECHNOLOGIESРазработка и обоснование электродинамических параметров радиоволновой установки непрерывнопоточного действия для термообработки яицDevelopment and substantiation of the electrodynamic parameters of a continuous operation radio wave installation for the heat treatment of eggshttps://orcid.org/0000-0003-4384-3158ОрловаО. И.OrlovaO. I.

старший преподаватель кафедры «Математика и вычислительная техника» 

ул. Октябрьская 22а, Княгинино, Нижегородской обл., 606340, Российская Федерация 

Senior Lecturer of the Department of Mathematics and Computer EngineeringOktyabrskaya str. 22a, Knyaginino, Nizhny Novgorod region, 606340, Russian Federation 

oliandria5@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3258-260XПросвиряковаМ. В.ProsviryakovaM. V.

доктор технических наук, доцент

д. 49, ул. Тимирязевская, г. Москва, 127550,  Российская Федерация

Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor

49, Timiryazev street, Moscow, 127550, Russian Federation 

prosviryakova.maryana@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1045-2003МихайловаО. В.MikhailovaO. V.

доктор технических наук, профессор, профессор  кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» 

ул. Октябрьская 22а, Княгинино, Нижегородской обл., 606340, Российская Федерация

Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Infocommunication Technologies and Communication SystemsOktyabrskaya str. 22a, Knyaginino, Nizhny Novgorod region, 606340, Russian Federation 

ds17823@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9222-6450НовиковаГ. В.NovikovaG. V.

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник 

ул. Октябрьская 22а, Княгинино, Нижегородской обл., 606340, Российская Федерация

Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher,Oktyabrskaya str. 22a, Knyaginino, Nizhny Novgorod region, 606340, Russian Federation 

NovikovaGalinaV@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3687-977XТихоновА. А.TikhonovA. A.

кандидат технических наук, доцент кафедры  «Технология металлов и ремонт машин»

пр, Гагарина 97, г. Нижний Новгород,  Нижегородской обл., 603107, Российская Федерация

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Metal Technology and Machine Repair

97 Gagarina Ave., Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod Region, 603107, Russian Federation 

tichonov57@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9216-9852БеловА. А.BelovA. A.

доктор технических наук, старший научный сотрудник

1-й Институтский проезд 5, Москва, 109428,  Российская Федерация 

Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Senior Researcher

1st Institute Passage 5, Moscow, 109428, Russian Federation 

sofronich.bel@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3184-0710ТобоевГ. М.ToboevG. M.

кандидат ветеринарных наук, декан факультета ветеринарной медицины и зоотехнии

ул. К. Маркса 29, г. Чебоксары, Чувашская республика, 428003, Российская Федерация  

Candidate of Veterinary Sciences, Dean of the Faculty of Veterinary Medicine and Animal Science

29 K. Marx Str., Cheboksary, Chuvash Republic, 428003, Russian Federation 

ToboevGM@yandex.ruНижегородский государственный инженерно-экономический университетРоссияNizhny Novgorod State University of Engineering and EconomicsRussian FederationРоссийский государственный аграрный университет — Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian FederationНижегородская государственная сельскохозяйственная академияРоссияNizhny Novgorod State Agricultural AcademyRussian FederationФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian FederationЧувашский государственный аграрный университетРоссияChuvash State Agrarian UniversityRussian Federation20221501202311194102Copyright © Орлова О.И., Просвирякова М.В., Михайлова О.В., Новикова Г.В., Тихонов А.А., Белов А.А., Тобоев Г.М., 20232023Орлова О.И., Просвирякова М.В., Михайлова О.В., Новикова Г.В., Тихонов А.А., Белов А.А., Тобоев Г.М.Orlova O.I., Prosviryakova M.V., Mikhailova O.V., Novikova G.V., Tikhonov A.A., Belov A.A., Toboev G.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/2371

Введение. Существующие способы варки яиц в воде и на пару имеют высокую энергоемкость. В настоящее время все еще не решена проблема непрерывности технологического процесса в потоке. Для снижения энергоемкости, сокращения расходов воды и интенсификации процесса термообработки яиц актуальным считаем применение энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) в особом температурном режиме без использования воды.Методика. Трехмерное моделирование установки проводили в программе Компас 18.0, обоснование режимов термообработки проведено аналитическими методами, для выявления оптимальных параметров (энергозатраты и температурный режим) предлагаемой установки пользовались методом наименьших квадратов полиномы второй степени, в частности матрицей ротатабельного планирования второго порядка, статистический анализ матрицы проводили в программном пакете для статистического анализа Statistica 12, подтверждение аналитических данных эмпирическими проводили в программе трехмерного моделирования процессов распространения электромагнитных полей CST Microwave Studio в расчетном модуле Eigenmode, где были исследованы картины распределения напряженности электрического и магнитного поля в сферическом резонаторе.Результаты. Конструкционное исполнение радиоволновой установки конвейерного типа позволяет проводить термообработку яиц при перемещении в диэлектрических чашечках через щелевые сферические резонаторы. Скважность процесса менее 0,5 обеспечивается за счет расположения чашечек в резонаторах и между ними в отношении 4:9. Значение собственной добротности резонатора достигает 8800. Визуализация в программе показывает равномерное распределение электрического поля в резонаторе, напряженность при этом составляет 1,5–3 кВ/см, что обеспечивает высокую стерильность продукта. Из регрессионных моделей, составленных на основе матрицы ротатабельного планирования эксперимента второго порядка, вытекает, что эффективная продолжительность воздействия ЭМПСВЧ составляет 154 с, удельные энергетические затраты равны 143 Вт·ч/кг. Скорость вращения мотор-редуктора конвейера составляет 0,4 об/мин.

Introduction. The existing methods of cooking eggs in water and with steam have a high energy intensity. Currently, the problem of continuity of the technological process is still not solved. That is why, in order to reduce energy consumption, reduce water consumption and intensify the process of heat treatment of eggs, we consider it relevant to use the energy of the electromagnetic field of super high frequency (SHFEMF) in a special temperature regime without using water.Methodology. Three-dimensional modeling of the installation was carried out in the Compass 18.0 program, the justification of the heat treatment modes was carried out by analytical methods, to identify the optimal parameters (energy consumption and temperature regime) of the proposed installation, second-degree least squares polynomials were used, in particular, a rotatable second-order planning matrix, statistical analysis of the matrix was carried out in a software package for statistical analysis Statistica 12, confirmation of analytical data with empirical data was carried out in the CST Microwave Studio program for three-dimensional modeling of electromagnetic field propagation processes in the Eigenmode calculation module, where patterns of electric and magnetic field intensity distribution in a spherical resonator were studied.Results. The structural design of the conveyortype radio wave installation allows for heat treatment of eggs when moving in dielectric cups through slotted spherial resonators. The borehole of the process is less than 0.5 due to the location of the cups in the resonators and between them in relation 4:9. The value of the resonator's own Q-factor reaches 8800. The visualization in the program shows a uniform distribution of the electric field in the resonator, with a voltage of 1.5–3 kV/cm, which ensures high sterility of the product. From the regression models compiled on the basis of the matrix of rotatable planning of the second-order experiment, it follows that the effective duration of exposure to EMF is 154 s, the specific energy costs are equal to 143 Wh/kg. The speed of rotation of the conveyor gear motor is 0.4 rpm.

термообработка яицжелток и белок яицэлектрофизические параметры компонентов яйцащелевой сферический резонаторконвейерэффективные режимытехнические характеристикиheat treatment of eggsegg yolk and egg whiteelectrophysical parameters of egg componentsslit spherical resonatorconveyoreffective modestechnical characteristicsReferencesRombouts I., Wouters G.B., Lambrecht M.A., Uten L., Van Den Bosch W., Vercruysse S., Delcour J.A. Food protein network formation and gelation induced by conductive or microwave heating: a focus on hen egg white. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 2020; 66. 102484. DOI 10.1016/j.ifset.2020.102484Rombouts I., Wouters G.B., Lambrecht M.A., Uten L., Van Den Bosch W., Vercruysse S., Delcour J.A. Food protein network formation and gelation induced by conductive or microwave heating: a focus on hen egg white. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 2020; 66. 102484. DOI 10.1016/j.ifset.2020.102484Guo Q., Sun D.W., Cheng J.H., Han Z. Microwave processing techniques and their recent applications in the food industry. Trends in Food Science and Technology. 2017; 67. 236. DOI 10.1016/j.tifs.2017.07.007Guo Q., Sun D.W., Cheng J.H., Han Z. Microwave processing techniques and their recent applications in the food industry. Trends in Food Science and Technology. 2017; 67. 236. DOI 10.1016/j.tifs.2017.07.007Chambers J.R., Khalid Z., Humayoun A., Abdel-Aal El-Sayed M. Chicken eggs. Egg Innovations and Strategies for Improvements ed Patricia Y. Hester. New York: Academic Press: chapter. 2017; 1. 1. DOI 10.1016/B978-0-12-800879-9.00001-9Chambers J.R., Khalid Z., Humayoun A., Abdel-Aal El-Sayed M. Chicken eggs. Egg Innovations and Strategies for Improvements ed Patricia Y. Hester. New York: Academic Press: chapter. 2017; 1. 1. DOI 10.1016/B978-0-12-800879-9.00001-9Muthukumarappan K., Swamy G.J. Microvawe processing of foods. Handbook of Farm, Dairy and Food Machinery Engineering ed M Kutz. New York: Academic Press. 2019; 16. 417–438. DOI 10.1016/B978-0-12-814803-7.00016-6Muthukumarappan K., Swamy G.J. Microvawe processing of foods. Handbook of Farm, Dairy and Food Machinery Engineering ed M Kutz. New York: Academic Press. 2019; 16. 417–438. DOI 10.1016/B978-0-12-814803-7.00016-6Бурдо О.Г., Терзиев С.Г., Яровой И.И., Борщ А.А. Моделирование процессов обезвоживания пищевого сырья в электромагнитном поле. Прок. Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2013; 3. 62. DOI 10.20914/2310-1202-2013-3-62-65.Burdo O.G., Terziev S.G., Yarovoy I.I., Borsch A.A. Modeling of food raw material dehydration processes in the electromagnetic field. Proc. of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2013;3. 62. DOI 10.20914/2310-1202-2013-3-62-65 (In Russian)Белов А.А. Установки для переработки яиц. Материалы инт. научно-практическая конф. «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции». Йошкар-Ола: Марийский государственный университет. 2011. 145-146.Belov A.A. Installations for egg. Materials of the Int. Scientific and Practical Conf. Topical Issues of Improving the Technology of Production and Processing of Agricultural Products. Yoshkar-Ola: Mari state University. 2011. 145–146. (In Russian)Вальяров М.Э. Моделирование воздействия СВЧ поля на куриное яйцо. В сборнике: Прикладная электродинамика, фотоника и живые системы - 2021. VIII Молодежная международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов. Казань. 2021. С. 343-345.Valyarov M.E. Modeling of the effect of a microwave field on a chicken egg. In the collection: Applied Electrodynamics, Photonics and Living Systems - 2021. VIII Youth International Scientific and Technical Conference of Young Scientists, postgraduates and Students. Kazan. 2021. 343-345. (In Russian).Вальяров М.Э., Насыбуллин А.Р., Степура А.В. Прединкубационная обработки куриных яиц СВЧ ЭМП. В сборнике: Взаимодействие сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с полупроводниковыми микро- и наноструктурами, метаматериалами и биообъектами. Сборник статей девятой Всероссийской научной школы-семинара. Под редакцией Ал.В. Скрипаля. Саратов. 2022. С. 280-283.Aviaries M.E., Nasybullin A.R., Stepura A.V. Pre-incubation processing of chicken eggs by microwave EMF. In the collection: The interaction of ultrahigh frequency, terahertz and optical radiation with semiconductor micro- and nanostructures, metamaterials and biological objects. Collection of articles of the ninth All-Russian Scientific school-seminar. Edited by Al.V. Skripal. Saratov. 2022. 280-283. (In Russian).Новикова Г.В., Жданкин Г.В., Белова М.В., Орлова О.И., Семенов В.Г., Баймуканов Д.А., Ишхан К.З., Аубакиров А.К. Оптимизация параметров микроволновой установки с передвижными резонаторами для термообработки некондиционых яиц. Известия национальной академии наук республики Казахстан, Серия геологических и технических наук. 2019; 437. 5. DOI 10.32014/2019.2518-170X.125.Novikova G.V., Zhdankin G.V., Belova M.V., Orlova O.I., Semenov V.G., Baimukanov D.A., Iskhan K.Z., Aubakirov A.K. Validation of microwave installation parameters with mobile resonators for heat treatment of nonedible eggs. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences. 2019; 437. 5. DOI 10.32014/2019.2518-170X.125. (In Russian).Орлова О.И., Новикова Г.В., Михайлова О.В., Просвирякова М.В., Зайцев П.В. Обоснование возможности приготовления яиц без воды в электромагнитном поле сверхвысокой частоты. Материалы Международной научно-практической конференции «Перспективы развития аграрных наук». Чебоксары: Чувашская государственная сельскохозяйственная академия. 2020. 207-208. EDX XAHANX.Orlova O.I., Novikova G.V., Mikhailova O.V., Prosviryakova M.V., Zaitsev P.V. Justification of the possibility of cooking eggs without water in an ultra-high frequency electromagnetic field. Materials of the International scientific and practical Conference “Prospects for the development of agricultural sciences”. Cheboksary: Chuvash State Agricultural Academy. 2020. 207-208. EDX XAHANX. (In Russian).Рогов И.А. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность. 1981. 288 с.Rogov I.A. Electrophysical, Optical and Acoustic Characteristics of Food Products. M.: Light and food industry. 288 p. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.