CC BY
9УДК 631.369.258/638.178
К ВОПРОСУ ВАКУУМНОЙ ИНФРАКРАСНОЙ СУШКИ ПЕРГИ
БЫШОВ Дмитрий Николаевич, канд. техн. наук, доцент КАШИРИН Дмитрий Евгеньевич, д-р техн. наук, доцент, [email protected] ГОБЕЛЕВ Сергей Николаевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected] МОРОЗОВ Сергей Сергеевич, аспирант, [email protected] ПРОТАСОВ Андрей Викторович, аспирант, [email protected] Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
С целью снижения продолжительности и энергоемкости сушки перги предлагается проводить сушку в вакууме, при этом тепловую энергию к продукту подводить посредством инфракрасного излучения. Цель проводимого исследования заключалась в установлении режимов вакуумной инфракрасной сушки перги. Для проведения эксперимента была изготовлена специальная лабораторная установка, представляющая собой вакуумную сушильную камеру, внутри которой расположен противень, поверхность которого выполнена в виде инфракрасного излучателя. Установка снабжена терморегулятором, позволяющим изменять температуру сушки в диапазоне от 20°С до 50°С. Электромеханическим вакуумметром в установке осуществляется контроль и регулирование вакуума путём включения и выключения вакуумного насоса. Исследование проводили следующим образом: соты со свежей пергой помещали в вакуумную камеру, и располагали по всей площади инфракрасного излучателя. Температуру теплоподводящей поверхности поддерживали в диапазоне 40±0,5 0С. Для контроля изменения температуры перги в процессе сушки в перговые гранулы с внешней стороны каждой навески внедряли микротермодатчики. Первый термодатчик помещали в центр гранулы, находящейся в нижнем ряду навески (ближнем к теплоподводящей поверхности), а второй - в центр гранулы, находящейся в верхнем ряду навески. Эксперимент проводили с трёхкратной повторно-стью с дальнейшей статистической обработкой экспериментальных данных. Анализ полученной зависимости показывает, что скорость сушки особенно высока в течение первых двух часов. При величине вакуума 98+99 кПа и температуре 400С влажность продукта изменяется от 28% до 15% в течение 4-х часов сушки.
Ключевые слова: пегра, устройство энергосберегающей установки, вакуумная инфракрасная сушка
Введение этом продолжительность и энергоемкость процес-
Одним из важнейших продуктов пчеловодства са сушки неоправданно высоки - 50 часов и 15^20 является перга. В перге обнаруживают более кВт^ч/кг [6].
250 важнейших биологически активных соедине- Цель и задачи исследования
ний. Благодаря своему уникальному составу этот В связи с вышесказанным, цель исследования продукт применяют при лечении и профилактике заключается в установление параметров и режи-целого ряда заболеваний органов дыхания, пище- мов вакуумной инфракрасной сушки перги, позво-варения, иммунной, сердечнососудистой систем. ляющих минимизировать продолжительность и В настоящее время объем заготовки перги недо- энергоемкость сушки.
статочен, большое количество ее пропадает при Материалы и методы исследования
перетопке старых выбракованных сотов с целью Специфические свойства вакуума - понижение получения воска. Наличие перги в выбракованных температуры кипения воды в условиях понижен-сотах приводит к потерям воска и ухудшает каче- ного давления атмосферы - уже давно использу-ство перговых гранул. Такое положение связанно ются в различных способах сушки. Использование с тем, что в настоящее время не создано высоко- данного свойства позволяет значительно сокра-производительных механизированных техноло- тить время сушки. При наличии полностью герме-гий извлечения перги из сотов. Одной из наибо- тичной сушильной камеры и полного отсутствия лее трудоемких и энергозатратных операций при воздуха в камере практически сводятся к миниму-извлечении перги является ее сушка [1,2,3]. Све- му процессы окисления, что в свою очередь ведет жая (натальная) перга имеет влажность 27-28%. к частичной стерилизации продукта. Свежий продукт быстро портится. По требованию Тепловое излучение или лучеиспускание — ГОСТ 31776-2012 «Перга сушеная» влажность передача энергии от одних тел к другим в виде перги не должна превышать 15% [4]. Традиционно электромагнитных волн, излучаемых телами за пергу подвергают сушке конвективным способом, счёт их внутренней энергии. Тепловое излучение обдувая перговые соты горячим воздухом [5]. При в основном приходится на инфракрасный участок
© Бышов Д. Н., Каширин Д. Е., Гобелев С. Н.,Морозов С. С., Протасов А. В., 2016г .
Технические науки
спектра в диапазоне от 0,74 мкм до 1000 мкм.
Инфракрасный участок спектра условно разделяют на:
- коротковолновую область: 0,74 - 1,5 мкм (температура излучателя более 800°С);
- средневолновую область: 1,5 - 5,6 мкм (температура излучателя до 600°С);
- длинноволновую область: 5,6 - 100 мкм (температура излучателя менее 300°С)[6].
В связи с вышесказанным, чем интенсивнее излучение и выше температура тела, тем короче длинна волны инфракрасного излучения.
Особенностью теплового излучения является то, что теплообмен между телами может проходить в любой среде, через вакуум инфракрасные лучи проходят практически беспрепятственно.
При конвекционном способе сушки в первую очередь нагреваются молекулы воздуха, которые передают тепло продукту. При инфракрасной сушке молекулы продукта непосредственно поглощают ИК-лучи, увеличивая кинетическую энергию. То есть высокая эффективность и экономичность достигается путем непосредственного подвода энер-
гии к самому продукту.
С целью снижения продолжительности и энергоемкости сушки перги предлагается соединить эти два способа сушки, т.е. проводить сушку в вакууме, при этом тепловую энергию к продукту подводить посредством инфракрасного излучения.
Для достижения поставленной цели была разработана установка, структурная схема которой изображена на рисунке 1: она представляет собой вакуумную сушильную камеру 5, внутри которой расположен противень 6, поверхность которого выполнена в виде инфракрасного излучателя. Установка снабжена блоком управления 1, состоящим из терморегулятора, который позволяют изменить температуру сушки от 200С до 500С, и вакуумрегулятора, который осуществляется регулирование величины вакуума путём включения и выключения электродвигатель вакуумного насоса 2. Измерение температуры осуществляется с помощью датчика температуры, внедряемого в продукт 7, а вакуума с помощью датчика величины вакуума 4.
1 - блок управления лабораторной установки; 2 - электродвигатель вакуумного насоса лабораторной установки; 3 - вакуумный насос; 4 - датчик величины вакуума; 5 - вакуумная сушильная камера; 6 - противень с инфракрасным излучателем; 7 - датчик температуры, внедряемый в продукт; 8 - электронный термометр. Рис. 1 - Структурная схема лабораторной установки
1 - датчик величины вакуума; 2 - электронный термометр; 3 - вакуумная сушильная камера; 4 - электродвигатель вакуумного насоса лабораторной установки; 5 - вакуумный насос; 6 - блок управления лабораторной установки. Рис. 2 - Лабораторная установка вакуумной инфракрасной сушки
ф
Вестник РГАТУ, № 1 (29), 2016
Для проведенного эксперимента была изготовлена специальная лабораторная установка (рисинок 2). Исследование проводили следующим образом: отделенные от рамок куски сотов со свежей пергой помещали в вакуумную камеру и располагали по всей площади инфракрасного излучателя (противня). Температуру теплоподводящей поверхности поддерживали в диапазоне 40±0,5 0С. Для контроля изменения температуры перги в процессе сушки в перговые гранулы с внешней стороны каждой навески внедряли микротермо-датчики.
Первый термодатчик внедряли в центр гранулы, находящейся в нижнем ряду навески (ближнем к теплоподводящей поверхности), а второй - в центр гранулы, находящейся в верхнем ряду навески.
Из восковой основы перговых сотов, не содержащей перги, также формировали навески, которые подвергали сушке вместе с навесками из перговых сотов для контроля возможного процесса испарения воска в вакууме.
Вакуум величиной 0,098-0,099 МПа поддерживали на протяжении всего процесса сушки, который составил 14 часов. Через каждые два часа регистрировали температуру перги в соте, после чего в сушильную камеру подавали атмосферное давление, навески извлекали и взвешивали.
Через 14 часов после последнего взвешивания навески сотов разрушали и разбирали на пергу и воск.
По завершению процесса сушки, влажность полученного продукта определяли в соответствии с методом соответствующего требованиям ГОСТа [4].
Влажность в каждой экспериментальной точке определяли по следующей формуле:
то ~ т1 Шо, = -
Рис. 3 - Зависимость влажности перги от времени сушки
Заключение
Анализ полученных зависимостей показывает, что на протяжении 14 часов сушки влажность перги изменилась от 28 % до 7,7 %. Установленные зависимости позволяют утверждать, что скорость сушки особенно высока в течение первых двух часов. При величине вакуума 98^99 кПа и температуре 400С влажность продукта изменяется от 28% до 15% в течении 4-х часов сушки.
Вес навесок, сформированных из кусков восковой основы сота без перги, на протяжении опыта оставался постоянным, следовательно, испарения воска при исследованном режиме сушки не происходит.
Список литературы
1. Каширин, Д. Е. Энергосберегающая установка для сушки перги в сотах [Текст] / Д. Е. Каширин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 10. - С. 24-25.
2. Каширин, Д. Е. Энергосберегающая установка для сушки перги [Текст] / Д. Е. Каширин // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 12. - С.189-191.
3. Бышов, Н. В. Модернизированная энергосберегающая установка для сушки перги [Текст] / Н. В. Бышов, Д. Е. Каширин // Техника в сельском хозяйстве. - 2012. - № 1. - С. 26-27.
4. ГОСТ 31776-2012. Перга. Технические условия [Текст]. - Введ. 2013-07-01. - М. : Стандар-тинформ, 2013. - 20 с.
5. Бышов, Н. В. Экспериментальное исследование режимов циклической конвективной сушки перги в соте [Текст] / Н. В. Бышов, Д. Е. Каширин //Вестник КрасГАУ. - 2012. - № 5. - С. 283-285.
6. Каширин, Д. Е. Вакуумная сушка перги [Текст] / Д. Е. Каширин // Пчеловодство. - 2006 -№ 4. - С.50.
7. Каширин, Д. Е. Сушка перги в сотах [Текст] / Д..Е. Каширин, М. Н. Харитонова // Материалы 13 Всероссийской научно-практической конференции «Успехи апитерапии». - Рыбное , 2008. -С.183-186.
ON THE QUESTION OF VACUUM INFRA-RED BEE BREAD DRYER Byshov Dmitriy N., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Kashirin Ditriy Ye., Doctor technical sciences, Associate Professor, Chair of Faculty "Electric Supply", [email protected]
Gobelev Sergey N., Candidate of Technical Sciences, [email protected] Morozov Sergey S., graduate student, [email protected] Protasov Andrey V., graduate student, [email protected] Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev
где т0 - вес продукта во время эксперимента, г; т1- вес сухого продукта, г.
Опыт проводили с трёхкратной повторностью.
Результаты и их обоснование В результатах статической обработки экспериментальных данных получили следующую математическую модель:
W = 0,8471х2 -6,7246х +27,8043, где х - продолжительность сушки, ч; W - абсолютная влажность перги, %. Установленная математическая зависимость представлена на рисунке 3.
Технические науки
al
For the purpose of decrease in duration and power consumption of drying of a bee-bread we offer. to carry out drying in vacuum, thus to bring thermal energy to a product on means of infrared radiation. The purpose of the conducted research consisted in establishment of the modes of vacuum infrared drying of a bee-bread. For the made experiment special laboratory installation was made: it represents the vacuum drying camera in which the baking sheet which surface is executed in the form of an infrared radiator is located. Installation is supplied with a temperature regulator, allowing to change drying temperature in the range from 20 0C to 50 0C. The electromechanical vacuum gage in installation exercises control and regulation of vacuum, by inclusion and switching off of the vacuum pump. Research was conducted as follows: honeycombs from the fresh bee-bread placed in the vacuum camera, and had on all area of an infrared radiator. Temperature of the heatbringing surface was maintained in range of 40±0,5 0C. For control of change of temperature of a bee-bread in the course of drying in bee-bread granules from outer side of each hinge plate introduced microthermal sensors. The first thermal sensor was introduced in the center of the granule which is in the lower number of a hinge plate (closest to the heatbringing surface), and the second in the center granule which is in the top number of a hinge plate. Experiment was made with triple frequency with further statistical processing of experimental data. The analysis of the received dependence shows that the speed of drying is especially high within the first two hours. At the size of vacuum 98+99 to kPa and temperature 40 0C humidity of a product changes from 28% to 15% within 4 hours of drying.
Key words: drying, infrared, vacuum, bee-bread, humidity, camera.
1. Kashirin D.E. Jenergosberegajushhaja ustanovka dlja sushki pergi v sotah/ D.E. Kashirin // Mehanizacija i jelektrifikacija sel'skogo hozjajstva. - 2009. - № 10. - S. 24-25.
2. Kashirin D.E. Jenergosberegajushhaja ustanovka dlja sushki pergi / D.E. Kashirin // Vestnik KrasGAU. - 2009. - №12. - S.189-191.
3. Byshov N.V. Modernizirovannaja jenergosberegajushhaja ustanovka dlja sushki pergi /N.V. Byshov, D.E. Kashirin// Tehnika v sel'skom hozjajstve. - 2012. -№1. - S. 26-27.
4. GOST 31776-2012 «Perga sushennaja»
5. Byshov N.V. Jeksperimental'noe issledovanie rezhimov ciklicheskoj konvektivnoj sushki pergi v sote /N.V. Byshov, D.E. Kashirin//Vestnik KrasGAU - 2012. - №5. - S.283-285.
6. Kashirin D.E. Vakuumnaja sushka pergi/D.E. Kashirin //Pchelovodstvo - 2006 — № 4. - S.50.
7. Kashirin D.E. Sushka pergi v sotah/ D.E. Kashirin, M.N. Haritonova// Materialy 13 Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Uspehi apiterapii» - Rybnoe - 2008. -S. 183-186.
УДК 631.369.258/638.178
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ПЕРГОВЫХ ГРАНУЛ ПРИ ИХ СЖАТИИ
БЫШОВ Дмитрий Николаевич, канд. техн. наук, доцент КАШИРИН Дмитрий Евгеньевич, д-р техн. наук, доцент, [email protected] ГОБЕЛЕВ Сергей Николаевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected] ПРОТАСОВ Андрей Викторович, аспирант, [email protected] МОРОЗОВ Сергей Сергеевич, аспирант, [email protected] Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
Известно, что перга является важнейшим продуктом пчеловодства, который широко используется в апитерапевтической практике. Доказано, что получение перги в больших объемах возможно посредством механизированных технологий. Механизированные технологии предусматривают использование комплекса специализированных машин, позволяющих извлекать пергу из сотов. Для обоснования конструктивно-технологических параметров машин необходимо знать о ряде физико-механических свойств этого продукта. Одним из основных параметров, характеризующих свойства перги, является прочность ее гранул при сжатии. В статье приведены методика исследования прочностных свойств гранул перги, а также определение результатов в виде установленной математической модели. Сделан вывод о рациональных условиях извлечения перги из сотов. В статье приведены числовые характеристики прочностных свойств перговых гранул, которые необходимы для разработки оборудования, позволяющего извлекать пергу из пчелиных сотов, а также исследовано влияние влажности и температуры продукта на его прочностные свойства. Ключевые слова: перга, перговые гранулы, прочность.
Literatura
© Бышов Д. Н., Каширин Д. Е., Гобелев С. Н.,Протасов А. В., Морозов С. С., 2016г .
