CC BY
205
этого применение электрофизического метода защиты растений не нарушает экологического равновесия и
экологической обстановки в массивах промышленного сада.
Литература
1. Косогорова Э.А. Защита плодово-ягодных культур от вредителей и болезней: учеб. пособие. - Тюмень: Изд-во Тюмен. гос. с.-х. академии, 2003. - С. 264.
2. Экологизированная защита растений в овощеводстве, садоводстве и виноградорстве: учеб.-метод. пособие. - Кн. 2. - СПб.-Пушкин, 2005. - С. 509.
3. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства / В.М. Баутин [и др.]. - М.: Колос, 2000. - 356 с.
4. Беленов В.Н. Электрооптический преобразователь для защиты садовых растений от болезней и насе-комых-вредителей: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Зерноград, 2005.
5. A.c. 507287 СССР. МКИ А 01 М 1/08. Ловушка для насекомых / Мухин Ю.П. Опубл. в Б.И. - 1987. -
№11.
6. А.с.1715272 СССР. МКИ А 01 К 67/00. Электрический дезинсектор/ Мухин Ю.П. Опубл. в Б.И. - 1980. -
№ 25.
7. Газалов С.В., Жогалев А.П. Анализ существующих методов борьбы с насекомыми-вредителями и
электрооптических установок / Азово-Черномор. гос. агроинж. акад. - Зерноград, 1998. - Деп. в
ВИНИТИ 05.02.98., №3347 - В98.
УДК 664.951.3 Ю.Н. Варфоломеев, А.Г. Возмилов,
Н.И. Смолин, Д.О. Суринский
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ОЧИСТКЕ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ
КОПТИЛЬНОГО ДЫМА
Представлены состав коптильного дыма, основные способы его очистки и перспективы использования электронно-ионной технологии.
Ключевые слова: электрокопчение, полициклические ароматические углеводы, дымогенерация, электрическое поле, рыба.
Yu.N. Varfolomeyev, A.G. Vozmilov, N.I. Smolin, D.O. Surinsky
THE ELECTRONIC AND ION TECHNOLOGY USE WHILE CLEANING THE SMOKING FUME
DISPERSED PHASE
The structure of the smoking fume, the main ways of its cleaning and the electronic and ion technology usage prospects are presented.
Key words: electric smoking, polycyclic aromatic carbohydrates, fume generation, electric field, fish.
Введение. Химический состав коптильного дыма, а также его конденсатов полностью не исследован. На сегодняшний день идентифицировано около 300 соединений, тогда как в коптильном дыме их находится порядка 10 000, причем некоторые, присутствуя в микроколичествах, играют важную роль в образовании эффектов копчения.
В коптильном конденсате обнаружено 288 соединений, причем только 68 - в копчененом пищевом продукте. Это свидетельствует о чрезвычайно высокой реакционной способности основных коптильных компонентов, реагирующих с веществами продукта: спиртов, кетонов, кетоспиртов, альдегидов, кислот, эфи-
ров. Наблюдения последних 200 лет показали, что люди, вынужденные по роду своей деятельности соприкасаться со смолой и сажей, часто болеют тяжелыми онкологическими заболеваниями (например, трубочисты). Исследования, проведенные в Исландии в начале века, также указывают на то, что заболеваемость раком в этой стране и в Норвегии, где традиционными являлись заготовки сельди домашнего копчения на зиму, в 2,5-3 раза выше, чем в других странах. Это воздействие приписывают группе полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), в большом количестве содержащихся в смоле и саже. В процессе копчения ПАУ попадают на поверхность и внутрь продукта и там могут изменить свою природу путем взаимодействия с продуктом. В течение последних 100 лет ученые всего мира пристально исследуют ПАУ и предлагают различные методы защиты копченых продуктов от загрязнения ими.
Цель исследования - повышение качества при копчении сельскохозяйственных продуктов путем использования технических средств электрокопчения на основе электронно-ионной технологии (ЭИТ).
Задачи исследования:
1. Теоретически изучить состав коптильного дыма, содержание ПАУ в дисперсной фазе.
2. Изучить существующие методы очистки дыма.
3. Обосновать конструкцию аппарата электрокопчения с предварительной электроочисткой коптильного дыма, получить аналитическую зависимость распределения напряженности электрического поля по длине продукта.
Метод исследования - аналитический.
Химический состав коптильного дыма. В коптильном дыме идентифицировано 47 видов ПАУ, однако имеется около 200 соединений подобного типа. В самих пищевых продуктах (мясе, рыбе) можно обнаружить около 20 видов ПАУ. Опыты показали, что не все ПАУ обладают канцерогенными или мутагенными свойствами. Одним из самых канцерогенных является бензо(а)пирен, который в старой номенклатуре характеризуется как 3,4-бензо(а)пирен. Канцерогенность продукции устанавливают по нему, так как аналитически это вещество относительно просто определить. В выкопченных продуктах содержание бензо(а)пирена составляет от 0 до 500 мкг/кг.
Нормативы на количественный уровень ПАУ в отечественных стандартах совпадают с требованиями западных стран. Например, верхняя граница содержания 3,4-бензо(а)пирена в копченых продуктах не должна превышать 1 мкг/кг. Считается, что ниже этого предела канцерогенные и мутагенные свойства ПАУ не проявляются.
ПАУ образуются в коптильном дыме практически из всех органических субстанций при недостаточной подаче кислорода в результате реакций циклизации, дегидрирования, конденсации при температуре более 400 °С. Вероятность их образования особенно высока в случае нерегулируемого горения древесины, когда температура в дыме достигает 1000 °С и выше.
Н.Д. Горелова и П.П. Дикун установили, что бензо(а)пирен присутствует в коптильном дыме при всех условиях дымогенерации (от 2,3-4,8 до 5,2 мкг/м3), в соскобе со стен камер для копчения рыбы (в 1 г соскоба от 1 до 10 мкг), в мышечных тканях копченой рыбы (от 3,3 до 6,7 мкг/кг), в копченых колбасах (от 1,9 до 10,5 мкг/кг). Л.М. Шабад отмечает, что заболеваемость раком среди работников предприятий коптильных производств мясной и рыбной отраслей выше, чем среди работников молочной промышленности.
По данным немецких исследователей (Б. Шобер), рыба холодного и горячего копчения имеет примерно одинаковый уровень содержания ПАУ в мышечных тканях (1-3 мкг/кг) и коже (2-61 мкг/кг) [3].
Существующие методы очистки коптильного дыма
Уменьшить содержание ПАУ в копченостях можно следующими способами:
- регулированием процесса дымогенерации, поддержанием температуры тления опилок на более низком уровне (не более 400 С). Достигается применением эндотермического способа дымогенерации;
- очисткой дыма перед подачей в коптильную камеру (механическая фильтрация, водоиммерсионная или электростатическая очистка); ПАУ содержатся прежде всего в крупных частицах дисперсной фазы дыма, которая удаляется фильтрованием, осаждением или конденсацией в воде. Способ дорогостоящий и не нашел практического применения;
- удлинением пути движения дыма от дымогенератора до камеры (но не более 30 с), в этом случае в дымоходах остается большая часть смоляной фракции, содержащей ПАУ [2]. Способ увеличивает габариты и массу коптильной установки;
- использованием коптильных препаратов, предварительно очищенных от смоляной фракции и ПАУ вместо дыма.
Невозможность применения при дымовом копчении.
Обоснование конструкции аппарата электрокопчения с предварительной электроочисткой коптильного дыма.
Мы предлагаем устройство предварительной очистки дыма от крупных частиц за счет применения электронно-ионной технологии, используемой при копчении сельскохозяйственной продукции - электрокопчении. Теоретически рассмотрен вариант технического решения предварительной очистки дымовоздушной смеси коптильного дыма от крупных частиц и более равномерного рассеивания мелкодисперсной части аэрозоля на продукте копчения.
Для получения электрического поля с переменной напряженностью по высоте коптильной камеры ко-ронирующие электроды располагались под углом к вертикальной оси (рис. 1).
Рис. 1. Схема расположения коронирующих электродов опытной установки, картина осаждения частиц дымовоздушной смеси для нее: 1 - коронирующий игольчатый электрод; 2 - заземленный электрод (продукт копчения); 3 - дополнительный заземленный электрод для предварительной очистки дымокоптильной смеси
от крупных частиц
Из теории электрогазоочистки известно аналитическое выражение расчета эффективности очистки дымовоздушной смеси [4]:
(1)
L - длина коронирующей системы, м; d - межэлектродное расстояние, м;
W - скорость дрейфа заряженных частиц, м/с; u - скорость воздушного потока, м/с.
Скорость дрейфа осаждаемых частиц в электрокоптилке определяется по известному выражению [4]:
где - электрическая постоянная;
5=1 + 2-------------- - коэффициент, учитывающий диэлектрические свойства частиц;
е - относительная диэлектрическая проницаемость частиц коптильного дыма;
Е - напряженность электрического поля;
- коэффициент динамической вязкости воздушной среды;
г - радиус частицы.
Известно, что в начальный период осаждаются наиболее крупные частицы, так как скорость дрейфа частиц W прямо пропорциональна размеру частиц г.
Задаваясь требуемыми значениями п, г, E2, u, можно из (2) рассчитать длину дополнительного электрода и межэлектродное расстояние d, обеспечивающие осаждение крупных частиц в зоне предварительной очистки дымовоздушной смеси.
Разрешив (1) относительно и d, получим выражение
Цоп _1п(1-П)ХЦ
ё Wxlne ,
где - длина дополнительного осадительного электрода для крупных частиц;
Аналитическая зависимость распределения напряженности электрического поля по длине продукта копчения.
Электрокопчение в существующих установках сопровождается осаждением частиц на поверхности продукта неравномерно (см. рис. 1). Для получения качественного продукта частицы дымовоздушной смеси должны распределяться равномерно по всей поверхности продукта копчения.
В связи с этим для обеспечения равномерного распределения мелкодисперсной части аэрозоля дымовоздушной смеси необходимо создать электрическое поле с переменной напряженностью поля по высоте электрокоптилки.
Известно, что величина силы, обусловленная взаимодействием электрического поля и заряда частиц (кулоновская сила), определяется из соотношения [1]
К- = Еч
(4)
где q - заряд частицы.
В свою очередь напряженность электрического поля можно рассчитать по формуле
и
Е = - (5)
а
Согласно рисунку 1 значение d будет равно Значение Дd определяется по выражению
дс1 = Ыап(а )
Подставив выражения (6) и (7) в (5), получим
и
Е =
(6)
(7)
(8)
тов:
+ 1-1Ш1(а )
Таким образом, с помощью выражения (8) можно рассчитать напряженность поля для двух вариан
1) E=f(L) при a=const=30 1
2) Е^(а) при 1_=соп81.
На рисунке 2 представлены графики зависимости эффективности осаждения частиц ') от их размера г и скорости движения потока дымокоптильной смеси и по высоте коптильной камеры, полученные расчетным путем.
Расчеты выполнялись при и=26 кВ, межэлектродном расстоянии 6=8 см и длине коронирующей системы 1^=43 см.
Ж
V
Ч
£
Я ч© У о" О .
Н У О X ей
н
у
г -
н 5
2
а>
❖
■и*
т
Высота коптильной камеры, м
г = 1 ллкм; и ■ 0,002 м/с
г - 0,08 мкм; и : 0,002 м/с
г = 0,08 мкм; и - 0,0015 м/с
г =■ 0,08 мкм; и 0,001м/с
Рис. 2. Зависимость эффективности осаждения частиц п от их размера г и скорости движения потока дымокоптильной смеси и по высоте коптильной камеры
Анализ рисунка 2 показывает, что частицы размером г > 1 мкм при скорости движения дымокоптильной смеси и = 0,002 м/с практически с эффективностью 100% осаждаются на дополнительном электроде. При увеличении скорости движения дымовоздушной смеси, на примере частиц г > 0,08 мкм, количество частиц осаждаемых на поверхности продукта копчения, увеличивается. Наибольшее количество частиц данного размера осаждается на поверхности продукта копчения при скорости и = 0,002 м/с.
Выводы
1. Химический состав коптильного дыма содержит группу ПАУ, влияющих на онкологические заболевания человека.
2. Существующие способы очистки коптильного дыма дорогостоящие и не нашли практического применения.
3. Использование ЭИТ при очистке коптильного дыма является перспективным направлением развития копчения сельскохозяйственной продукции с точки зрения повышения качества продукции.
Литература
1. Основы электрогазодинамики дисперсных систем / И.П. Верещагин [и др.]. - М.: Энергия, 1974.
2. Курко В.И., Макарова Н.А., Гергель Б.Е. Способы очистки дыма от смол // Рыбное хозяйство. - 1980. -№ 7. - С.66-69.
3. Мезенова О.Я., Ким И.Н., Бредихин С.А. Производство копченых пищевых продуктов. - М.: Колос, 2001.
4. Возмилов А.Г. Исследование и разработка двухзонного электрофильтра для очистки воздуха в промышленном птицеводстве. - Чепябинск, 1980.
--------♦'-----------
УДК 537.8:681.3 Н.П. Воробьёв, Е.В. Титов, И.Е. Мигалёв
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ В ПОМЕЩЕНИЯХ
В статье рассмотрена методика оценки состояния электромагнитной обстановки в помещениях с источниками электромагнитных излучений.
Ключевые слова: электромагнитные излучения, опасность, методика оценки, контроль параметров электромагнитных полей, электромагнитная обстановка.
N.P. Vorobiev, E.V. Titov, I.E. Migalev THE ELECTROMAGNETIC ENVIRONMENT CONDITION ASSESSMENT IN THE PREMISES
The technique for the electromagnetic environment condition assessment in the premises with the electromagnetic radiation sources is considered in the article.
Key words: electromagnetic radiation, danger, assessment technique, control of electromagnetic field parameters, electromagnetic environment.
Необходимость контроля состояния электромагнитной обстановки в помещениях обусловлена все большим их оснащением различной технической и бытовой аппаратурой, которая является источником электромагнитных излучений (ЭМИ).
Существует ряд нормативных документов [1-3], которые устанавливают предельно допустимые уровни электромагнитного излучения, воздействующего на население и рабочий персонал. Однако более информативным и удобным для восприятия параметром является допустимое время пребывания человека в различных зонах помещения независимо от уровней и частотных спектров электрических и магнитных составляющих ЭМИ. Для определения этого времени должны быть выявлены наиболее опасные составляющие поля в помещении.
В Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова (АлтГТУ) разработана методика интегрированного контроля электромагнитной обстановки. Методика заключается в том, что по результатам измерения значений напряженностей электростатического, переменных электрического, магнитного и электромагнитного полей, создаваемых источниками ЭМИ соответственно на частотах: 0 Гц, 50 Гц, 30 кГц, 3 МГц, 30 МГц, 50 МГц, 300 МГц и при необходимости на более высоких частотах до 300 ГГ ц, определяется наиболее опасное поле, соответствующее минимально допустимому времени пребывания человека в точке измерения. Далее производится компьютерное моделирование выбранного поля в исследуемом помещении.
Допустимое время пребывания людей в точках измерения определяется по следующей методике.
Известны расчетные выражения для определения допустимого времени пребывания в зоне действия электростатического, переменных электрического, магнитного и электромагнитного полей. Данные выражения применяются в целях обеспечения электромагнитной безопасности людей, профессионально связанных с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМИ, в производственных условиях [1]. Это время определяется в зависимости от предельно допустимых уровней контролируемого поля.
В частности, предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля (ЭСП) при воздействии менее 1 ч за смену составляет 60 кВ/м [1]. Допустимое время пребывания персонала в этом электростатическом поле (час) без средств защиты определяется по формуле [1]
