Научная статья на тему 'ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ ПЛАЗМОЛИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ: ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА И ЕГО ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ'

ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ ПЛАЗМОЛИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ: ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА И ЕГО ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
59
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИМПУЛЬСЫ / ЭЛЕКТРООБРАБОТКА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ / ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ / ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТРОПЛАЗМОЛИЗ / HIGH-VOLTAGE IMPULSES / ELECTROPROCESSING OF PLANT RAW MATERIALS / HIGH-VOLTAGE PULSE GENERATOR / PULSED ELECTROPLASMOLYSIS

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Юдаев Игорь Викторович, Кокурин Руслан Геннадьевич, Даус Юлия Владимировна

Одним из эффективных способов подготовки к выходу или удалению внутриклеточной влаги из растительного сырья является электроимпульсный плазмолиз, который применяется при отжиме сока, сушке сырья, обезвоживанию растений и др. Сам процесс определяется энергетическими параметрами и характеристиками, которые могут быть получены экспериментальным путем. Для изучения процесса импульсной электрообработки растительного сырья была спроектирована и изготовлена исследовательская установка, основным элементом которой является генератор импульсного напряжения. Для наладки установки и выявления режимов обработки были проведены серии поисковых экспериментов на растительном сырье из яблок и тыквы. Результаты позволяют говорить об имеющей место зависимости степени разрушения растительной ткани обрабатываемого материала от количества поглощенной энергии, которая определяется емкостью конденсатора выходного каскада и напряжением обработки. Количественные параметры были установлены как при изменении сопротивления объекта обработки, так и получении сока методом прямого отжима. Изучив процесс электроимпульсной обработки растительного сырья из яблок сорта «Гала», можно говорить о наблюдаемой зависимости выхода сока от параметров электроимпульсной обработки. Интенсивное соковыделение наблюдается в тот момент обработки, когда подводились воздействующие высоковольтные импульсы количеством до 100 штук. При этом, если соотносить с количеством сока, полученного от необработанной массы яблок, количество выделяемого сока увеличивается при напряженности электрического поля в растительной ткани 5 кВ/см в 9,7 раза, 10 кВ/см - в 15,6 раза, 15 кВ/см - в 16,7 раза, 20,0 кВ/см - в 15,3 раза. Если продолжать обработку и увеличивать число воздействующих импульсов, то повышение сокоотдачи становится меньше, чем в первоначальный период обработки и составит: при напряженности 5 кВ/см в 1,6 раза, 10 кВ/см - в 1,4 раза, 15 кВ/см - в 1,5 раза, 20,0 кВ/см - в 1,8 раза.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Юдаев Игорь Викторович, Кокурин Руслан Геннадьевич, Даус Юлия Владимировна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ELECTROPULSIVE PLASMOLYSIS OF PLANT RAW MATERIAL: STUDYING THE PROCESS AND ITS TECHNICAL SUPPORT

One of the effective ways to prepare for the disposal or removal of intracellular moisture from plant raw materials is electropulse plasmolysis, which is used for squeezing out juice, drying raw materials, dehydrating plants, etc. The process itself is characterized by energy parameters and characteristics that can be determined experimentally. To study the process of pulsed electrical processing of plant raw materials, research installation was designed and manufactured, the main element of which is the pulse voltage generator. To set up and identify processing regimes, there were conducted series of research experiments on vegetable raw materials of apples and pumpkins. The results suggest that the destruction level of the plant tissue of the processed material depends on the absorbed energy amount, which is determined by the capacitance of the output stage capacitor and the processing voltage. The quantitative parameters were set both with the change in the resistance of the processing object and in the juice production by the method of direct pressing. After the study of the electropulse treatment process of plant raw materials of "Gala" apples there was observed dependence of juice yield on the parameters of electropulse processing. Intensive juice detachment is observed at the treatment with the number of high-voltage of up to 100 pieces and, comparing with the amount of juice obtained from the untreated mass of apples, the amount of released juice increases with the electric field in the plant tissue of 5 kV/cm by 9.7 times, 10 kV/cm by 15.6 times, 15 kV/cm by 16.7 times, 20.0 kV/cm by 15.3 times. If the treatment is continued and the number of impulses is increased, then the increase in yield is less than in the initial treatment period and will be: at a voltage of 5 kV/cm in 1.6 times, 10 kV/cm in 1.4 times, 15 kV/cm in 1.5 times, 20.0 kV/cm in 1.8 times.

Текст научной работы на тему «ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ ПЛАЗМОЛИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ: ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА И ЕГО ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ»

Chukhlyaev Igor I., candidate of agricultural sciences, [email protected]

Mekhedov Mikhail A., candidate of agricultural sciences, Federal state budgetary educational institution of higher professional education "Russian state agrarian University - MTAA named after K. A. Timiryazev, [email protected]

Strawberry in Russia is the most common berry culture. Labor costs in its cultivation reach 2000 (people-h / ha), for harvesting berries account for up to 60%. Engineering horticultural science is faced with the most important tasks creating new technical means, the use which in industry will reduce labor costs, increase productivity and attractiveness labor in horticulture. The purpose this work was to study the efficiency manual harvesting of strawberry berries by identifying the optimal technology harvesting process using technical means that facilitate the work process and allow the berry picker to work in the optimal position. As a result of the research data on the effectiveness use of various technical means for harvesting strawberries. The quality of the technological process harvesting berries for the entire period testing was manual manual harvesting. The completeness of the manual harvesting ranged from 95.8% in highly thickened rows with a large number of weeds, to 99.5% in areas with good agricultural equipment of the content of plantations. As a result of the use technical means, the productivity picking strawberries increased by an average of 29.2%.The economic calculation of the use technical means showed their efficiency at a yield more than 18 kg / ha, in this case, the payback period will be 1.3 years. With low yields, as well as selective harvesting of each picker is advisable to use only a stand for pacKaging. The study of the labor process made it possible to assess its severity and classify the work on the platform by the sum of indicators to the category of moderate labor, and by some indicators - to the category of light labor.

Key wоrds: platform, harvesting, strawberry, picker.

1. Filippov,R.A., Utkov YU.A. Tekhnicheskie sredstva dlya sovershenstvovaniya ruchnogo sbora yagod zemlyaniki na promyshlennoj plantacii//Sadovodstvo i vinogradarstvo. -2010. -№ 2. -S. 37-40.

2. Ajsarov, R.M. Ocenka tyazhesti truda pri uborke zemlyaniki / R.M. Ajsarov, E.I. ZHarkinov, YU.S. Lobanov // Sadovodstvo, 1978, № 8, S. 13.

3. . Filippov R.A. Tekhnicheskie sredstva v tekhnologii ruchnoj uborki yagod zemlyaniki. Dis... k. s-h. nauk. - Moskva. 2012. 156 s.

4. C.C. 1547763 USSR. Mashina dlya uborki yagod zemlyaniki / O.A. Evseeva, G.P. Varlamov, A.A. Cymbal, U.A. Utkov//Byul. 1990.№ 9.

5. Pat. 2523500 RF. Platforma dlya ruchnoj uborki yagod zemlyaniki i drugih nizkorastushchih kul'tur/ R.A. Filippov, U.A. Utkov, D.O. Hort, I.G. Smirnov//Byul. 2014. № 20.

6. Pat. 2415550 RF. Platforma dlya ruchnoj uborki urozhaya, posadki i uhoda za nizkorastushchimi kul'turami / CHuhlyaev I.I, Utkov YU.A., Cymbal A.A., Bychkov V.V, Filippov R.A. // Byul. 2011. №10.

УДК 664.1.033

ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ ПЛАЗМОЛИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ: ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА

И ЕГО ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ЮДАЕВ Игорь Викторович - д-р техн. наук, профессор кафедры теплоэнергетики и информационно-управляющих систем, заместитель директора по научной работе, [email protected]

КОКУРИН Руслан Геннадьевич - аспирант кафедры теплоэнергетики и информационно-управляющих систем, [email protected]

ДАУС Юлия Владимировна - соискатель кафедры теплоэнергетики и информационно-управляющих систем, [email protected]

Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ

Одним из эффективных способов подготовки к выходу или удалению внутриклеточной влаги из растительного сырья является электроимпульсный плазмолиз, который применяется при отжиме сока, сушке сырья, обезвоживанию растений и др. Сам процесс определяется энергетическими параметрами и характеристиками, которые могут быть получены экспериментальным путем. Для изучения процесса импульсной электрообработки растительного сырья была спроектирована и изготовлена исследовательская установка, основным элементом которой является генератор импульсного напряжения. Для наладки установки и выявления режимов обработки были проведены серии поисковых экспериментов на растительном сырье из яблок и тыквы. Результаты

Lite^u^

© Юдаев И. В., Кокурин Р Г., Даус Ю. В., 2018г.

позволяют говорить об имеющей место зависимости степени разрушения растительной ткани обрабатываемого материала от количества поглощенной энергии, которая определяется емкостью конденсатора выходного каскада и напряжением обработки. Количественные параметры были установлены как при изменении сопротивления объекта обработки, так и получении сока методом прямого отжима. Изучив процесс электроимпульсной обработки растительного сырья из яблок сорта «Гала», можно говорить о наблюдаемой зависимости выхода сока от параметров электроимпульсной обработки. Интенсивное соковыделение наблюдается в тот момент обработки, когда подводились воздействующие высоковольтные импульсы количеством до 100 штук. При этом, если соотносить с количеством сока, полученного от необработанной массы яблок, количество выделяемого сока увеличивается при напряженности электрического поля в растительной ткани 5 кВ/см в 9,7раза, 10 кВ/см - в 15,6 раза, 15 кВ/см - в 16,7раза, 20,0 кВ/см - в 15,3 раза. Если продолжать обработку и увеличивать число воздействующих импульсов, то повышение сокоотдачи становится меньше, чем в первоначальный период обработки и составит: при напряженности 5 кВ/см в 1,6 раза, 10 кВ/см - в 1,4 раза, 15 кВ/см - в 1,5 раза, 20,0 кВ/см - в 1,8 раза.

Ключевые слова: высоковольтные импульсы, электрообработка растительного сырья, генератор высоковольтных импульсов, импульсный электроплазмолиз

Введение

Рассматривая вопросы интенсификации и повышения эффективности технологических процессов и операций при производстве продукции сельского хозяйства, а также ее последующей переработке и хранению на предприятиях и комплексах, особое внимание обращают на разнообразные электротехнологии [1]. Из многообразия видов электрофизического воздействия на сырье, полуфабрикаты и материалы подведение электрической энергии в виде импульсов высокого напряжения к объектам обработки считается не только безопасным с точки зрения пищевых и экологических аспектов, но и энерго- и ресурсосберегающим мероприятием [2-7].

К одной из таких операций, позволяющих максимально раскрыть скрытые в растительном сырье ресурсы, относится электроимпульсный плазмолиз, который применяют при подготовке фруктов, плодов и овощей к отжиму из них сока, бахчевых культур и плодов - к сушке и т.п. Технологическая эффективность этой электротехнологии определяется такими показателями как скорость ввода электрической энергии в обрабатываемое растительное сырье, количество поглощённой энергии, параметры температурных режимов, минимизация затрат энергии на процесс и т.п. [8-11].

Импульсный электроплазмолиз невозможно реализовать без использования специализированного электротехнологического оборудования, с помощью которого формируются импульсы высокого напряжения требуемой длительности, частоты, амплитуды и формы, а энергия непосредственно подводится в обрабатываемому сырью.

Для изучения и выявления режимов обработки, обоснования энергетических и технологических показателей процесса необходимо проведение глубоких исследований, которые невозможно осуществить без специальных электрических установок, основным элементом которых является генератор высоковольтных импульсов. Эти устройства должны обладать возможностью настройки и регулирования их выходных параметров, высокой надежностью в работе, иметь небольшие массо-габаритные показатели, быть простыми в монтаже, наладке и эксплуатации. Поэтому для обозначенных задач проводимых исследований было

принято решение разработать и изготовить генератор импульсного напряжения с емкостным накопителем энергии, который позволяет получать импульсы с крутым фронтом и экспоненциальным срезом.

Разработка экспериментальной установки для электроимпульсного плазмолиза растительного сырья

Для проведения экспериментов по обработке растительного сырья перед экстракцией с использованием импульсного электрического воздействия (электроплазмолиза) была собрана специальная лабораторная установка [12], представленная на рисунке 1. Принципиальная схема установки включает в себя следующие электротехнические устройства и аппараты: лабораторный автотрансформатор, трансформатор высоковольтный испытательный ТВИ 15/20, цифровой мультиметр MTX 3282, высоковольтный конденсатор, камеру обработки, блок коммутации, блок управления коммутатором, прецизионный LCR-метр LCR-820, ПК для анализа и сбора данных. Основными элементами высоковольтной электрической части экспериментальной установки являются следующие блоки: высоковольтный блок, блок накопителя энергии, блок обработки, блок коммутатора, блок управления коммутатором. Высоковольтный блок и блок накопителя энергии серийно изготавливаются в стране, а вот блок коммутатора (рис. 2,а), блок управления коммутатором (рис. 2,б) и блок обработки были специально спроектированы, разработаны и изготовлены для проведения экспериментов по изучению процесса импульсного электроплазмолиза.

Блок коммутатора выполнен в алюминиевом корпусе, служащим для крепления импульсного тиратрона, в котором располагается накальный трансформатор и цепи узла управления сеткой тиратрона, а сам корпус заземлен. В верхней части корпуса располагается площадка, которая необходима для крепления тиратрона. Она изготовлена из стеклотекстолита с массивными латунными контактами, специально разработана для данного корпуса. На лицевой панели располагается разъем для соединения с блоком управления, а также клемма заземления.

Рис. 1 - Схема экспериментальной установки для изучения процесса обработки импульсами

высокого напряжения растительного сырья

Блок управления коммутатором содержит печатную плату генератора управляющих импульсов, а его корпус выполнен из листовой стали. На дне корпуса размещены ножки, которые обеспечивают удобный угол для работы с самим блоком. Передняя и задняя панели изготовлены из полипропилена. На передней панели располагается выключатель питания, символьный индикатор для отображения параметров обработки, защищён-ный экраном из сверхпрочного поликарбоната, четыре кнопки для настройки параметров обработки и перемещения по меню, трехцветный индикаторный светодиод для информации о состоянии готовности установки к работе. На задней панели располагается сетевой разъем, клемма заземления, разъем для соединения блока управления с блоком коммутатора и кулер-вентилятор для охлаждения электронных компонентов. Соединительный кабель между двумя блоками изготовлен из экранированного провода типа МГТФ.

а)

* * * *

б)

Рис 2 - Блок коммутатора (а) и блок управления коммутатором (б)

Камера обработки содержит два рабочих круглых электрода, один из которых жестко прикреплен к основанию сборного стакана, а другой подвижный, регулируемый по высоте. Растительный материал для обработки помещается между этими электродами и прижимается. Перед началом обработки к контактам электродов подключается LCR-метр и измеряется начальное сопротивление материала. После окончания измерения LCR-метр отключается и к контактам электродов подключался выходная цепь - высоковольтный трансформатор, конденсатор и коммутатор. Блок управления коммутатором позволяет задавать необходимую частоту повторения импульсов и их количество. Значение напряжения заряда конденсатора устанавливается с помощью лабораторного автотрансформатора по показаниям цифрового мультиметра MTX, который подключен к резистивному делителю высоковольтного трансформатора. Процесс обработки протекал следующим образом: лабораторный автотрансформатор подключался к сети и по показаниям цифрового мультиметра MTX устанавливалось необходимое значение напряжения обработки. После этого на блоке управления выставлялась необходимая частота повторения импульсов и их количество, затем блок управления начинал управлять блоком коммутатора и с заданными параметрами разряжать конденсатор на сырье, находящееся в камере обработки. После завершения процесса камера обработки отключалась от высоковольтной цепи и подключалась к LCR-метру для измерения изменившегося в процессе обработки сопротивления растительного материала.

Исследовательская установка в зависимости от значения напряжения обработки и емкости конденсатора выходного каскада позволяет:

1) задавать частоту следования импульсов, верхняя граница значений которой зависит от предварительно введённых данных, а нижняя -равна 1 Гц;

2) устанавливать счётчик количества импуль-

сов, который при отработке предварительно заданного алгоритма управляет их генерированием;

3) генерировать высоковольтные импульсы с экспоненциальным срезом амплитудой 13 кВ; длительностью - 65 мкс; временем нарастания фронта импульса - 300 нс; временем среза импульса - 63 мкс.

Конденсатор выходной цепи разряжается сначала быстро, а затем все медленнее и медленнее, при этом у импульса формируется крутой фронт и экспоненциальный срез. Энергия, запасенная в электрическом поле конденсатора, при разряде поглощается в обрабатываемом образце растительной ткани.

Во всех экспериментах установка была настроена на частоту 15 Гц, а количество импульсов задавалось счетчиком.

Методика, результаты экспериментальных исследований и их обсуждение

Экспериментальные исследования прово-

дились на яблоках сорта «Гала», из которых нарезались образцы равного диаметра, высоты и массы. Обработка проводилась при разных значениях прикладываемого напряжения: и=2,5; 5,0; 7,5; 10,0 кВ и количестве воздействующих импульсов: т=50; 100; 500; 1000 шт., что позволяло оценивать количество энергии, поглощаемой растительной тканью плодов в каждом из вариантов обработки. После электроимпульсной обработки к каждому образцу в емкости для отжима сока прикладывалось фиксированное давление значением 218,62 кПа, замерялся и контролировался выход сока. Масса сока, полученного из образца без электроимпульсной обработки, составила д=0,22 г, а после электроимпульсных воздействий, в зависимости от количества поглощенной растительной тканью энергии, масса экстрагированного сока уже составляла от 0,69 до 6,24 г. Результаты экспериментальных исследований по выходу сока из обработанного сырья представлены на рисунке 3

* А!

Ь £

— В -50 ш -100 —. «но -с 1004

О =50 □ =1 м ■ =яч> =1(М - !

I

Т |

<

21 1»,0 «¿0 1к : к IГИ1, :..о ИЛ.ен.КВ СЧ

а)

б)

Рис. 3 - Зависимости выхода яблочного сока от разного количества воздействующих импульсов (а) при одинаковых значениях напряженности электрического поля и от напряженности электрического поля (б) при разных количествах воздействующих импульсов

Анализ экспериментальных данных позволяет констатировать явный достигаемый эффект электроимпульсной обработки плодового сырья (яблок) перед последующей экстракцией из него сока.

Зависимости, представленные на рисунке 3,а свидетельствуют, что поглощение электрической энергии растительной тканью яблочного сырья на начальном этапе обработки происходит более интенсивно, чем при продолжающихся последующих воздействиях высоковольтными импульсами в количестве от 100 штук и более. Это можно объяснить тем фактом, что в первоначальный интервал времени происходит серьезное нарушение целостности мембран клеточных структур и необратимо повреждается максимальное их количество, в результате чего внутриклеточный сок, свободно перетекая из внутриклеточного пространства в межклеточное, смешивается с межклеточным соком. В итоге при простом прессовании с меньшим механическим усилием и в большем объеме сок отжимается из обработанного электрическими импульсами сырья.

Характер поведения зависимости д=^т) внешне очень сильно напоминает логистическую кри-

вую или S-образную кривую, которые очень часто используют для описания разнообразных параметров и характеристик объектов растительного и животного происхождения. Логистическую или S-образную кривую для процесса электроплазмолиза можно представить в следующем виде: _

, \ -а т '

где д - масса получаемого после прессования яблочного сока из исходного сырья, обработанного высоковольтными импульсами в количестве т штук, г; G - масса получаемого после прессования яблочного сока при условии, что разрушено 100% клеток исходного сырья (предельное, максимальное значение), г; до - масса получаемого после прессования яблочного сока из необработанного высоковольтным импульсным воздействием сырья, г; а - относительная интенсивность сокоотда-чи, без учета лимитирующих факторов.

Зависимости, представленные на рисунке 3,б, имеют более монотонный возрастающий характер изменения выхода сока от напряженности электрического поля в растительной ткани. Анализ их поведения позволяет говорить о том, что с

увеличением напряженности электрического поля в растительной ткани яблочного сырья проницаемость мембран клеток для внутриклеточного и межклеточного сока повышается. С увеличением числа воздействующих импульсов растительная ткань яблочного сырья более глубоко повреждается, что в итоге и характеризуется повышенной сокоотдачей при последующем отжиме. Характер поведения зависимостей д=^Е) при различном количестве воздействующих импульсов высокого напряжения очень похож друг на друга и может быть описан следующим выражением:

g(E)=a■E3 -Ъ -Е2 +с-Е + с] , (2)

где д - масса получаемого после прессования яблочного сока, г; Е - напряженность электрического поля в растительной ткани яблочного сырья, кВ/см; а, Ь, с, d - постоянные коэффициенты, значения которых определяются размером и массой единичного объема растительного сырья, его электрофизическими свойствами, сокоотдачей и т.п.

В настоящее время проводится серия дополнительных экспериментальных исследований, которые бы позволили уточнить значения коэффициентов, входящих в формулы (1) и (2).

Заключение

Исследовав и проанализировав результаты процесса электроимпульсной обработки растительного сырья яблок сорта «Гала», можно говорить, что имеет место воспроизводимый в экспериментальных исследованиях более легкий и больший по объему выход сока, получаемого простым механическим прессованием. Наибольшее количество сока выделяется в начальный период обработки при количестве воздействующих высоковольтных импульсов до 100 штук. В этом случае объем выделяемого сока увеличивается, если соотносить его с количеством сока, полученного от необработанной массы яблок. Увеличение соковыделения при напряженности электрического поля в растительной ткани яблочного сырья 5 кВ/см наблюдается в 9,7 раза; при 10 кВ/см - в 15,6 раза; при 15 кВ/см - в 16,7 раза; при 20,0 кВ/см - в 15,3 раза. Продолжая обработку и увеличивая количество поглощенной энергии или числа воздействующих импульсов, наблюдаем снижение интенсивности сокоотдачи, которая при напряженности 5 кВ/см больше всего лишь в 1,6 раза; при 10 кВ/см - в 1,4 раза; при 15 кВ/см - в 1,5 раза; при 20,0 кВ/см - в 1,8 раза.

Продолжение исследований позволит более детально изучить влияние скорости ввода электрической энергии в растительную ткань сырья и поглощаемой ею энергии, а также градиента нарастания напряженности электрического поля, на

сокоотдачу исходного растительного материала и качество получаемого продукта.

Список литературы

1. Коршунов, Б. П. Энергосберегающие электротехнологии в сельском хозяйстве: анализ и перспективы / Б. П. Коршунов // Вестник ВИЭСХ.

- 2015. - № 1 (18). - С. 12-17.

2. Barsotti, L. Food process sing by pulsed electric fields. II. Biological aspects / L. Barsotti, J. C. Cheftel // Food Review International. - 1999. - № 15 (2). -P.181-213.

3. Bouzrara, H. Beet juice extraction by pressing and pulsed electric fields / H. Bouzrara, E. Vorobiev // International Sugar Journal. - 2000. - № 102 (1216).

- P. 194-200.

4. Eshtiaghi, M. N. High electric field pulse treatment : potential for sugar beet processing / M N. Eshtiaghi, D. Knorr // Journal of Food Engineering.

- 2002. - № 53 (2). - P. 265-272.

5. Jeyamkondan, S. Pulsed electric field processing of foods: A review / S. Jeyamkondan, D. S. Jayas, R.

A. Holley // J. of Food Protection. - 1999. - № 62 (9).

- P.1088-1096.

6. Knorr, D. Food application of high electric field pulses / D. Knorr, M. Geulen, T. Grahl, W. Sitzmann // Trends Food Science & Technology. - 1994. - № 5. - P. 71-75.

7. Zhang, Q. Food preservation technology series: Pulsed electric field in food processing - Fundamental aspects and applications / Q. Zhang, G.V. Barbosa-Ca^novas. - Lancaster : Technomic publishing company book, 2001. - 265 p.

8. Ботошан, Н. И. Физические основы электроплазмолиза / Н. И. Ботошан, М. К. Болога, С. Е. Берзой // Электронная обработка материалов. -2006. - № 3. - С. 172-181.

9. Электроплазмолиз в технологии переработки красных сортов винограда / А. Я. Папченко, Н. А. Попова, В. Г. Чобану, М. К. Болога // Электронная обработка материалов. - 2010. - № 2. - С. 80-82.

10. Попова, Н. А. Электроплазмолиз винограда с применением биполярных импульсов / Н. А. Попова, А. Я. Пaпчeнкo, М. К. Болога // Электронная обработка материалов. - 2014. - № 50 (6). - С. 8391.

11. Юдаев, И. В. Электроимпульсный плазмолиз растительного сырья как способ подготовки сырья к экстрагированию / И. В. Юдаев, Р. Г. Ко-курин // Сельский механизатор. - 2017. - № 9. - С. 28-31.

12. Юдаев, И. В. Изучение процесса электроимпульсного плазмолиза растительного сырья / И.

B. Юдаев, Р. Г. Кокурин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2018. - № 2 (50). - С. 346-354.

ELECTROPULSIVE PLASMOLYSIS OF PLANT RAW MATERIAL: STUDYING THE PROCESS

AND ITS TECHNICAL SUPPORT Yudaev Igor V. - Doctor of Technical Sciences, professor of the Heat power engineering and information control systems department, Deputy Director for Scientific Work of the Azov-Black Sea Engineering Institute FSBEI HE Don SAU; e-mail: [email protected]

Kokurin Ruslan G. - postgraduate student of the Heat power engineering and information control systems department, Azov-Black Sea Engineering Institute FSBEI HE Don SAU, e-mail: [email protected]

Daus Yulia V. - master student of the Electrical engineering and power engineering department, Azov-Black Sea Engineering Institute FSBEI HE Don SAU, e-mail: [email protected]

One of the effective ways to prepare for the disposal or removal of intracellular moisture from plant raw materials is electropulse plasmolysis, which is used for squeezing out juice, drying raw materials, dehydrating plants, etc. The process itself is characterized by energy parameters and characteristics that can be determined experimentally. To study the process of pulsed electrical processing of plant raw materials, research installation was designed and manufactured, the main element of which is the pulse voltage generator. To set up and identify processing regimes, there were conducted series of research experiments on vegetable raw materials of apples and pumpkins. The results suggest that the destruction level of the plant tissue of the processed material depends on the absorbed energy amount, which is determined by the capacitance of the output stage capacitor and the processing voltage. The quantitative parameters were set both with the change in the resistance of the processing object and in the juice production by the method of direct pressing. After the study of the electropulse treatment process of plant raw materials of "Gala" apples there was observed dependence of juice yield on the parameters of electropulse processing. Intensive juice detachment is observed at the treatment with the number of high-voltage of up to 100 pieces and, comparing with the amount of juice obtained from the untreated mass of apples, the amount of released juice increases with the electric field in the plant tissue of 5 kV/cm by 9.7 times, 10 kV/cm by 15.6 times, 15 kV/cm by 16.7 times, 20.0 kV/cm by 15.3 times. If the treatment is continued and the number of impulses is increased, then the increase in yield is less than in the initial treatment period and will be: at a voltage of 5 kV/cm in 1.6 times, 10 kV/cm in 1.4 times, 15 kV/cm in 1.5 times, 20.0 kV/cm in 1.8 times.

Key words: high-voltage impulses, electroprocessing of plant raw materials, high-voltage pulse generator, pulsed electroplasmolysis.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Korshunov, B. P. Jenergosberegayuschie jelektrotehnologii v sel'skom hozyajstve: analiz i perspektivy / B. P. Korshunov //Vestnik VIJeSX, 2015. - №1 (18). - P. 12-17.

2. Barsotti L. Food process sing by pulsed electric fields. II. Biological aspects. / L. Barsotti, J.C. Cheftel // Food Review International, 1999. - 15(2). - Pp.181-213.

3. Bouzrara, H. Beet juice extraction by pressing and pulsed electric fields / H. Bouzrara, E. Vorobiev // International Sugar Journal, 2000. - №102(1216). - P. 194-200

4. Eshtiaghi, M.N. High electric field pulse treatment: potential for sugar beet processing /M.N. Eshtiaghi, D. Knorr // Journal of Food Engineering, 2002. - №53(2). - P. 265-272.

5. Jeyamkondan, S. Pulsed electric field processing of foods: A review / S. Jeyamkondan, D.S. Jayas, R.A. Holley // J. of Food Protection, 1999. - 62(9). - Pp.1088-1096.

6. Knorr, D. Food application of high electric field pulses / D. Knorr, M. Geulen, T. Grahl, W. Sitzmann // Trends Food Science & Technology, 1994. - №5. - P. 71-75

7. Zhang, Q. Food preservation technology series: Pulsed electric field in food processing - Fundamental aspects and applications / Q. Zhang, G.V. Barbosa-Catnovas. - Lancaster: Technomic publishing company book, 2001. - 265 p.

8. Botoshan, N. I. Fizicheskie osnovy jelektroplazmoliza / N. I. Botoshan, M. K. Bologa, S. E. Berzoj // Jelektronnaya obrabotka materialov, 2006. - № 3. - P. 172-181.

9. Papchenko, A. Ya. Jelektroplazmoliz v tehnologiipererabotki krasnyh sortov vinograda /A. Ya. Papchenko, N. A. Popova, V. G. Chobanu, M. K. Bologa // Jelektronnaya obrabotka materialov, 2010. - № 2. - P. 80-82.

10. Popova, N. A. Jelektroplazmoliz vinograda s primeneniem bipolyarnyh impul'sov/N. A. Popova, A. Ya. Papchenko, M. K. Bologa // Jelektronnaya obrabotka materialov, 2014. - №50(6). - P. 83-91.

11. Yudaev, I. V. Jelektroimpul'snyj plazmoliz rastitel'nogo syr'ya kak sposob podgotovki syr'ya k jekstragirovaniyu /1. V. Yudaev, R. G. Kokurin // Sel'skij mehanizator, - №9. - P. 28-31.

12. Yudaev, I.V. Izuchenie processa ehlektroimpul'snogo plazmoliza rastitel'nogo syr'ya /I.V. Yudaev, R.G. Kokurin // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie, 2018. - №2(50). - S. 346-354.

Literatura

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.