Сравнительный анализ установок для термообработки непищевого мясного сырья воздействием электрофизических факторов

Актуальность. Цели работы — разработка радиогерметичных установок и обоснование эффективной конструкции рабочей камеры, обеспечивающей комплексное воздействие электрофизических факторов на непищевое мякотное сырье для сохранения кормовой ценности при сниженных эксплуатационных затратах. Научные задачи: 1) разработать установки с разными конструктивными исполнениями резонаторов; 2) провести сравнительный анализ рабочих камер по основным параметрам; 3) оценить технико-экономические показатели эффективной установки по отношению к базовому варианту.

Методы. Воздействие электрофизических факторов на сырье реализовано в резонаторах с магнетронами и генераторами частоты импульсно-моделированных высокочастотных колебаний 110 кГц, где высокопотенциальным электродом служит лампа бактерицидного потока.

Результаты. Разработано несколько радиогерметичных установок непрерывно-поточного действия с сверхвысокочастотным (СВЧ) энергоподводом в нестандартные резонаторы, внутри которых реализовано комплексное воздействие электрического поля высокой напряженности, бактерицидного потока УФ-лучей и озона для снижения бактериальной обсемененности продукта и нейтрализации запаха при термообработке сырья, размеры которых согласованы с глубиной проникновения волны.

Особенности конического и биконического резонаторов обеспечивают радиогерметичность при непрерывном режиме работы за счет отсечения вершины на уровне критического сечения, зависящего от угла наклона образующей конуса, позволяют сохранить стоячую волну внутри резонатора. Совмещение магнетронного и цилиндрического резонаторов повышает эффективность взаимодействия электронного потока с полем СВЧ, а увеличение индуктивного объема, который является «резервуаром» энергии, повышает собственную добротность резонатора.

Квазитороидальный резонатор, представленный как конический резонатор в тороидальном резонаторе, обладающий малыми габаритными размерами и металлоемкостью, обеспечивает в кольцевом пространстве бегущую волну, а в коническом — стоячую. Высокая напряженность электрического поля в конденсаторной части резонатора и коронный разряд в торе способствуют обеззараживанию сырья.

1. Бельчихина А.В., Шибаев М.А., Клиновицкая И.М., Караулов А.K. Состояние системы утилизации и уничтожения биологических отходов животного происхождения в субъектах Российской Федерации. Ветеринария сегодня. 2019; (4): 54‒60. https://doi.org/10.29326/2304-196X-2019-4-31-54-60

2. Крайнов Ю.Е., Михайлова О.В., Казаков А.В., Меженина Е.И. Разработка и обоснование параметров установок для высокотемпературного формования комбинированного сырья. Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2019; (2): 84‒89. https://www.elibrary.ru/xbmgov

3. Жданкин Г.В., Новикова Г.В., Белова М.В., Гоева В.В. Разработка технологии и СВЧ-установки с коническими резонаторами для термообработки непищевых отходов животного происхождения. Вестник НГИЭИ. 2018; (10): 55‒64. https://www.elibrary.ru/vljrsk

4. Ершова И.Г., Поручиков Д.В. Повышение эффективности функционирования мясомассажера с источниками сверхвысокочастотной энергии при термообработке сырья. Инновации в сельском хозяйстве. 2019; (1): 34‒45. https://www.elibrary.ru/zawqax

5. Воронов Е.В., Михайлова О.В., Просвирякова М.В., Семёнов Д.А., Зайцев П.В., Юнусов Г.С. Сравнительный анализ СВЧ-грануляторов, реализующих электрофизические методы при переработке вторичного сельскохозяйственного сырья. Аграрная наука. 2022; (11): 81‒87. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2022-364-11-81-87

6. Новикова Г.В., Просвирякова М.В., Михайлова О.В., Тихонов А.А., Фёдоров М.Е., Романов П.Н. Разработка установки с СВЧ-энергоподводом для измельчения и плавления жиросырья в нестандартном резонаторе. Вестник НГИЭИ. 2023; (1): 34‒43. https://www.elibrary.ru/momwof

7. Леванчук А.В. Гигиеническая характеристика воздушной среды в зоне влияния дорожно-автомобильного комплекса. Journal of Siberian Medical Sciences. 2015; (1): 5. https://www.elibrary.ru/rmadud

8. Тухватуллин М.И. Конструкции гибридной СВЧ-электроустановки для обработки материалов в сельском хозяйстве. Российский электронный научный журнал. 2023; (3): 20‒33. https://www.elibrary.ru/mvcias

9. Раханская Е.М. Дарсонваль: современный метод с вековой историей. Аппаратная косметология. 2017; (3‒4): 134‒138. https://www.elibrary.ru/ytkzod

10. Пискарев И.М. Образование окислителей и восстановителей под действием поверхностных микроразрядов при местной дарсонвализации. Химия высоких энергий. 2017; 51(5): 423‒424. https://doi.org/10.7868/S0023119317050114

11. Белогловский А.А. и др. Об уточнении критерия оптимизации систем электродов для регулирования электрических полей в газовой изоляции высокого напряжения. Промышленная энергетика. 2023; (6): 2‒7. https://doi.org/10.34831/EP.2023.28.45.001

12. Рябченко В.Ю., Паслён В.В. Компьютерное моделирование объектов с помощью ПП CST Microwave Studio. Современные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций. 2018; (1): 139. https://www.elibrary.ru/qikith

13. Тригорлый С.В., Калганова С.Г., Кадыкова Ю.А., Кожевников В.Ю., Сивак А.С., Юдина В.О. Моделирование СВЧ-нагрева диэлектриков с поглощающими СВЧ-энергию наполнителями в камерах с бегущей волной. Вопросы электротехнологии. 2020; (4): 15‒23. https://www.elibrary.ru/qtlxmd

14. Тригорлый С.В., Захаров В.В., Алексеев В.С. Численное моделирование процессов плавления диэлектриков в СВЧ-установках лучевого типа. Вопросы электротехнологии. 2019; (2): 13‒19. https://www.elibrary.ru/vwhndk

15. Коломейцев В.А., Кузьмин Ю.А., Никуйко Д.Н., Захаров А.А. Электродинамические и тепловые свойства СВЧ-печей при различных способах и системах возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере. Вопросы электротехнологии. 2014; (2): 28−35. https://www.elibrary.ru/ucnrqv

16. Титов Е.В., Сошников А.А., Васильев В.Ю., Соловской А.С. Компьютерное моделирование наложенных электромагнитных волн от источников электромагнитного поля в широком диапазоне частот. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2022; (3): 102‒108. https://doi.org/10.53083/1996-4277-2022-209-3-102-108

17. Титов Е.В., Крюков А.В., Середкин Д.А. Сравнительный анализ подходов к нормированию электромагнитного поля в производственных условиях в соответствии с российскими и европейскими нормативными документами. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2022; (10): 81‒89. https://www.elibrary.ru/xiraln

18. Захаров В.В., Тригорлый С.В. Численные и экспериментальные исследования процессов СВЧ-термообработки диэлектриков в СВЧ-камерах бегущей волны. Вопросы электротехнологии. 2020; (1): 14‒22. https://www.elibrary.ru/vkmmxc

19. Воронов Е.В., Михайлова О.В., Новикова Г.В., Просвирякова М.В., Сторчевой В.Ф. Термообработка слизистых субпродуктов под воздействием электрофизических факторов: разработка установки. Агроинженерия. 2023; 25(6): 76‒82. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2023-6-76-82