CC BY
15
Maxim S. Silkov, postgraduate, serious_lod@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-9747-1092 Nikita V. Lomachinsky, director, labovar@ya.ru. Arina V. Kuzmina, financial director
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests. Статья поступила в редакцию 28.09.2022; одобрена после рецензирования 15.10.2022; принята к публикации 31.10.2022.
The article was submitted 28.09.2022; approved after reviewing 15.10.2022; accepted for publication 31.10.2022. -♦-
Научная статья
УДК 621.385.6, 637.2
doi: 10.37670/2073-0853-2022-98-6-126-133
Микроволновый пастеризатор молока
Галина Владимировна Новикова1, Елена Ивановна Меженина2,
Александр Анатольевич Тихонов2, Марьяна Валентиновна Просвирякова3,
Ольга Валентиновна Михайлова1, Максим Евгеньевич Фёдоров2
1 Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино, Нижегородская область, Россия
2 Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, Нижний Новгород, Россия
3 Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Россия
Аннотация. Цель исследования - разработка микроволнового пастеризатора молока непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами, обеспечивающими возбуждение электрического поля высокой напряжённости, позволяющего снизить бактериальную обсеменённость с сохранением биологической ценности молока. Микроволновый пастеризатор молока содержит соединённые секции сдвоенных квазистационарных тороидальных резонаторов. В квазистационарных тороидальных резонаторах с керамическими зеркалами можно реализовать мгновенный способ пастеризации молока путём многократного воздействия электромагнитных волн высокой напряжённости электрического поля (1,5 - 2,0 кВ/см) с соблюдением скважности менее 0,5 для нагрева молока до температуры не более 78 - 80 °С. Электромагнитную безопасность можно обеспечить, если использовать спиральную замедляющую систему с неферромагнитным цилиндром 20 см либо с использованием запредельных волноводов длиной 7,5 см в количестве, равном количеству молокопроводов.
Ключевые слова: квазистационарные тороидальные резонаторы, керамические зеркала, замедляющие неферромагнитные спиральные устройства, запредельные волноводы.
Для цитирования: Микроволновый пастеризатор молока / Г.В. Новикова, Е.И. Меженина, А.А. Тихонов и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 6 (98). С. 126 - 133. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-98-6-126-133.
Original article
Microwave milk pasteurizer
Galina V. Novikova1, Elena I. Mezhenina2, Alexander A. Tikhonov2,
Mariana V. Prosviryakova3, Olga V. Mikhailova1, Maxim E. Fedorov2
1 Nizhny Novgorod Епдтееппд-есопотю State University, Knyaginino, Nizhny Novgorod region, Russia
2 Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, Nizhny Novgorod, Russia
3 Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy, Moscow, Russia
Abstract. The purpose of the study is to develop a continuous-flow microwave milk pasteurizer with quasi-stationary toroidal resonators that provide excitation of a high-strength electric field, which makes it possible to reduce bacterial contamination while maintaining the biological value of milk. Microwave milk pasteurizer contains connected sections of dual quasi-stationary toroidal resonators. In quasi-stationary toroidal resonators with ceramic mirrors, it is possible to implement an instant method of milk pasteurization by repeated exposure to electromagnetic waves of high electric field strength (1.5 - 2.0 kV/cm) while maintaining a duty cycle of less than 0.5 to heat milk to temperature not more than 78 - 80 °C. Electromagnetic safety can be ensured by using a spiral retarding system with a 20 cm non-ferromagnetic cylinder, or by using transcendental waveguides 7.5 cm long in an amount equal to the number of milk pipelines.
Keywords: quasi-stationary toroidal resonators, ceramic mirrors, decelerating non-ferromagnetic spiral devices, transcendental waveguides.
For citation: Microwave milk pasteurizer / G.V. Novikova, E.I. Mezhenina, A.A. Tikhonov et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 98(6): 126-133. (In Russ.). https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-98-6-126-133.
Пастеризуют молоко для уничтожения патогенной микрофлоры, снижения общей бактериальной обсеменённости, получения заданных органолептических свойств, вязкости, плотности сгустка и т.д. Пастеризация предусматривает очистку молока от болезнетворных микроорганизмов (туберкулёзных и бруцеллёзных бактерий) при температуре, немного меньшей, чем температура кипения. Основные свойства молока (консистенция, вкус, запах) остаются практически без изменений.
Существует три способа пастеризации молока [1 - 3]:
1-й - длительная пастеризация, молоко нагревают до температуры 63 - 65 °С и пастеризуют в течение 30 мин.;
2-й - кратковременная пастеризация, молоко нагревают до температуры 76 - 78 °С и пастеризуют в течение 30 - 40 с.;
3-й - мгновенная пастеризация, молоко нагревают до температуры 85 - 90 °С и пастеризуют в течение 8 - 10 с. При этой температуре изменяются вкусовые качества и аромат молока, физико-химические свойства (испаряются газы, снижается кислотность на 0,5 - 1,0 °Т), солевой состав, казеин. Белок альбумина денатурируется уже при 60 - 65 °С. Если доступ кислорода в пастеризатор ограничен, то витамины устойчивы к термической обработке [4].
Приоритетными направлениями совершенствования и создания новых пастеризационно-охладительных установок является снижение энергоёмкости теплообменных процессов, минимизация их геометрических размеров.
Существуют различные конструкционные исполнения пастеризационно-охладительных установок: ёмкостные (длительная пастеризация), пластинчатые (кратковременная пастеризация), трубчатые (мгновенная пастеризация) [4].
Нагревание молока в ваннах длительной пастеризации осуществляется горячей водой, подогреваемой паром непосредственно в рубашке, а охлаждение - ледяной водой, перегоняемой через рубашку. Расход пара на пастеризацию 1000 кг молока составляет 100 - 140 кг, что в 4,5 - 5 раз больше, чем в пластинчатых пастеризаторах.
В пластинчатом теплообменном аппарате три секции: пастеризации, рекуперации и охлаждения. Выходящий из секции рекуперации горячий продукт в потоке отдаёт тепло поступающему холодному продукту. Горячий продукт перед попаданием в секцию охлаждения частично охлаждён. Процессы нагрева и охлаждения осуществляются в закрытом потоке. Сырое молоко из ёмкости для хранения подаётся насосом в промежуточный бак, оттуда насосом перека-
чивается через стабилизатор потока в секцию регенерации, где нагревается пастеризованным молоком. Затем молоко под напором подаётся в секцию пастеризации, где нагревается горячей водой до температуры 76 - 78 °С и направляется в трубчатый выдерживатель, а далее - в секцию регенерации [1, 4]. Преимущества пластинчатого пастеризатора: малые габаритные размеры (в три раза меньше, чем у трубчатого пастеризатора при равной производительности); способность работать при минимальном тепловом напоре; удельный расход пара в 2 - 3 раза меньше, чем в трубчатых пастеризаторах, и в 4 - 5 раз меньше, чем в ёмкостных теплообменниках.
Трубчатые пастеризаторы предназначены для обработки молока в потоке при высоких скоростях его движения. Односекционный аппарат с паровым обогревом состоит из цилиндрического корпуса с термоизоляцией. Внутри корпуса размещён трубчатый теплообменник, состоящий из попарно соединённых труб и крышек с резиновыми уплотнителями. Они изолируют каналы друг от друга, создавая змеевик. Первая и последняя трубы теплообменника выведены из цилиндра наружу в виде патрубков со штуцерами для ввода и вывода обрабатываемого молока. Молоко через трубу поступает в теплообменник, проходя по змеевиковым каналам, нагревается паром до заданной температуры. Недостатки: высокая металлоёмкость; большие габаритные размеры по сравнению с пластинчатым пастеризатором при равной производительности; отсутствие секции рекуперации теплоты; неудобства для санитарной обработки [1, 4].
Известна пастеризационно-охладительная установка УОМ-ИК, где кроме пластинчатого теплообменника и выдерживателя имеется секция инфракрасного нагрева. Она состоит из отражателя из анодированного алюминия и 16 кварцевых £/-трубок, на которых навита спираль из нихрома. В пластинчатом теплообменнике имеются секции регенерации и две секции охлаждения. Молоко из уравнительного бака наосом последовательно подаётся в секции регенерации, инфракрасного нагрева и выдерживатель. После выдерживателя пастеризованное молоко проходит секцию регенерации, секции охлаждения водой и рассолом. Преимущества: малая рабочая вместимость (в три раза меньше, чем у трубчатого пастеризатора, при равной производительности) [4].
Известны пастеризаторы молока, работа которых основана на использовании ультрафиолетового излучения. В его корпусе размещены распределитель молока, газоразрядные лампы с пастеризационными пластинами и блок питания. Молоко через клапаны оросителя подаётся тонким
слоем на верхнюю пастеризационную пластину, где проходит через интенсивный поток УФ-лучей. Далее стекает на нижнюю пластину, где повторно облучается нижним облучателем. В блоке питания установлена пускорегулирующая аппаратура, обеспечивающая работу облучателей [1, 4].
Молоко обеззараживают ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами в непрерывном потоке при толщине слоя 3 - 5 см со скоростью 4 - 5 см/с, при последовательном облучении в течение 20 - 50 мин. [1, 4].
Известна установка, содержащая объёмный резонатор СВЧ-генератора, внутри которого расположен радиопрозрачный секционированный барабан в цилиндрическом радиопрозрачном корпусе с крышкой [5]. Также известна микроволновая установка для пастеризации маститного молока [6], которая содержит расположенные горизонтально и последовательно соединённые секции, каждая из которых представляет собой последовательно состыкованный с помощью фланца цилиндрический резонатор и цилиндрический кожухотрубчатый теплообменник с патрубками входа и выхода воды. Внутри цилиндрического резонатора соосно установлен цилиндрический фторопластовый распределитель так, что его цилиндрические каналы состыкованы с трубками теплообменника, основания которых служат основаниями цилиндрического резонатора. Диаметр цилиндрических каналов не превышает две глубины проникновения электромагнитного поля сверхвысокой частоты в маститное молоко. Установка обеспечивает увеличение биологической ценности маститного молока.
Существуют квазистационарные тороидальные резонаторы, принцип действия которых основан на взаимодействии электромагнитного колебания с электронным потоком. Их особенностью является резко выраженное пространственное разъединение электрического и магнитного полей, что позволяет рассматривать такие резонаторы как соединение сосредоточенных ёмкости и индуктивности [7].
Известны спиральные замедляющие системы [8], важной особенностью которых является то, что интенсивность электрического поля резко падает с удалением от поверхности спирали, поэтому напряжённость электрического поля невелика. Неферромагнитная спираль внутри неферромагнитного цилиндра для сантиметрового диапазона волн выполняет функцию запредельного волновода. Если диаметр неферромагнитного провода мал по сравнению с диаметром спирали, то её можно рассматривать как анизотропный цилиндр, проводимость которого бесконечна в направлении витков спирали и равна нулю в перпендикулярном направлении [9]. Этот принцип заложен в проектируемом многосекционном микроволновом пастеризаторе для обеспечения
электромагнитной безопасности при непрерывном режиме перекачивания молока через квазистационарные тороидальные резонаторы.
Разработка системы, обеспечивающей эффективные теплообменные процессы для подавления жизнедеятельности вегетативных форм микроорганизмов в молоке воздействием электрического поля высокой напряжённости сантиметрового диапазона (частота 2450 МГц, длина волны 12,24 см, глубина проникновения волны в молоко 1,0 - 1,5 см), является актуальной задачей.
Целью настоящей работы является разработка микроволнового пастеризатора молока непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами, обеспечивающими возбуждение электрического поля высокой напряжённости, позволяющего снизить бактериальную обсеменённость с сохранением биологической ценности молока.
Задачи исследования - разработка конструкционного исполнения микроволнового пастеризатора молока; обоснование основных технологических параметров.
Инновационной идеей является возможность реализации мгновенного способа пастеризации молока многократным воздействием электромагнитных волн высокой напряжённости электрического поля в квазистационарных тороидальных резонаторах с керамическими зеркалами с обеспечением электромагнитной безопасности с использованием неферромагнитных спиральных замедляющих систем.
Материал и методы. Пастеризатор непрерывно-поточного действия предназначен для снижения общего микробного числа в молоке за счёт многократного воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты через паузу с соблюдением скважности технологического процесса менее 0,5. В конденсаторных частях состыкованных квазистационарных тороидальных резонаторах обеспечивается высокая напряжённость электрического поля, что позволит снизить бактериальную обсеменённость в несколько раз. Электромагнитная безопасность обеспечивается замедляющими неферромагнитными спиральными устройствами, выполняющими функции запредельных волноводов. В работе были использованы общенаучные методы и инструменты анализа работ в области электроники сверхвысоких частот [10 - 13]. В программе «Компас-3DV18» проведено трёхмерное моделирование конструкционного исполнения СВЧ-пастеризатора.
Результаты и обсуждение. Микроволновый пастеризатор молока содержит соединённые секции сдвоенных квазистационарных тороидальных резонаторов, состыкованных основаниями (рис. 1). Каждый резонатор представлен в виде тора 9 прямоугольного сечения и конденсаторной частью 10, образованной параллельно
Д
Рис. 1 — Микроволновый пастеризатор молока:
А - общий вид; Б - общий вид в разрезе с позициями; В - квазистационарный тороидальный резонатор; Г -керамическое зеркало; Д - замедляющий неферромагнитный спиральный элемент; 1, 2, 3, 4, 5, 6 — резонаторы соответствующих секций; 7 - цилиндрическое керамическое зеркало; 8 — неферромагнитная спираль; 9 - тороидальная часть резонатора; 10 - конденсаторная часть резонатора; 11 - основание резонатора; 12 -малое основание конденсаторной части резонатора; 13 - радиопрозрачный молокопровод; 14 - керамическое зеркало в виде образующей цилиндра; 15 - неферромагнитный цилиндр; 16 - неферромагнитная спираль; 17 - радиопрозрачные молокопроводы; 18 - волноводы с магнетронами
расположенными основанием 11 резонатора и малым основанием 12, где в них предусмотрены отверстия 13 диаметром менее четверти длины волны, расположенные равномерно по окружностям так, что расстояние между отверстиями более четверти дины волны. Через эти отверстия в конденсаторных частях 10 резонаторов всех секций проложены радиопрозрачные молоко-проводы 17 сечением менее двух глубин проникновения волны.
На боковые поверхности каждого резонатора по периметру оснований со сдвигом на 120 град. установлены волноводы с магнетронами 18 воздушного охлаждения, излучатели которых направлены в конденсаторные части через соответствующие керамические цилиндрические зеркала 14, расположенные соосно на внутренних поверхностях резонаторов.
В первом 1 и последнем 6 резонаторах в их открытые пространства, впереди малых оснований конденсаторных частей, размещены замедляющие неферромагнитные спиральные устройства. Каждое устройство выполнено в виде неферромагнитного цилиндра 15 с соосно расположенной неферромагнитной спиралью 16 с постоянным шагом менее четверти длины волны и диаметром спирали менее чем диаметр цилиндра, через который проложены радиопрозрачные молокопроводы 17.
Технологический процесс пастеризации молока в микроволновом пастеризаторе происходит следующим образом. Единая технологическая линия мгновенной пастеризации молока содержит спереди первой секции резонаторов уравнительный бак с молочным насосом и коллекторной группой регулировочных вентилей для распределения молока по трубам, а за последней секцией резонаторов расположен другой уравнительный бак с насосом для перекачивания в пластинчатый охладитель молока. В микроволновый пастеризатор молоко подают с помощью насоса из уравнительного бака. Для этого надо включить насосы впереди и сзади микроволнового пастеризатора, тогда молоко по радиопрозрачным молокопроводам 17 протекает через замедляющее неферромагнитное спиральное устройство (15, 16). Благодаря этому устройству интенсивность электрического поля, образованного за счёт электромагнитного излучения из резонатора через отверстия, предназначенные для прокладки радиопрозрачных молокопрово-дов, резко падает с удалением от поверхности спирали, поэтому напряжённость электрического поля несущественная. Это устройство работает как запредельный волновод, несмотря на то, что его размеры (диаметр и высота цилиндра 15) соизмеримы [14].
В проектируемом многосекционном микроволновом пастеризаторе обеспечивается электро-
магнитная безопасность при непрерывном режиме перекачивания молока в радиопрозрачном молокопроводе 17 через квазистационарные тороидальные резонаторы (1 - 6), где в основаниях предусмотрены отверстия 13 менее четверти длины волны. Этому способствует неферромагнитная спираль 16 с постоянным шагом, менее четверти длины волны. Малый поток мощности электромагнитных излучений из отверстий 13 гасится за счёт особой конструкции замедляющего неферромагнитного спирального устройства (15, 16) [15]. Если молоко есть в радиоволновых трубопроводах 17, следует включить все сверхвысокочастотные генераторы 18 на определённую мощность. При перекачивании через квазистационарные тороидальные резонаторы молоко подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ), нагревается, а между секциями нагрев отсутствует, т.е. во время паузы происходит выравнивание температуры по диаметру молокопровода, так как в зависимости от жирности молока глубина проникновения волны разная. Многократное воздействие электрического поля высокой напряжённости, чередуясь паузами, обеспечивает щадящий режим нагрева молока до температуры не более 80 - 82оС. При этом рекомендуется соблюдать скважность технологического процесса менее 0,5, т.е. продолжительность воздействия ЭМПСВЧ меньше, чем продолжительность паузы. Это позволит сохранить основные свойства молока (консистенция, вкус, запах). В конденсаторной части квазистационарного тороидального резонатора обеспечивается высокая напряжённость электрического поля (1,5 - 2 кВ/см), достаточная для обеззараживания молока. Пастеризованное молоко накапливается в уравнительном баке, оттуда насосом перекачивают в пластинчатый охладитель молока, например ОМ-1 [4]. Количество генераторов и их мощность влияют на производительность пастеризатора, при этом мощность и производительность насосов должны быть согласованы с удельной мощностью генераторов. С помощью коллекторной группы регулировочных вентилей можно изменить расход молока через трубы и количество труб, через которые перекачивается молоко, следовательно, можно регулировать удельную мощность генератора как отношение мощности генератора к объёму молока в резонаторе.
Предотвращение излучения через отверстия для подачи молока по радиопрозрачному молокопроводу возможно: 1) если применить спиральную замедляющую систему [15] или 2) радиопрозрачные молокопроводы на входе и выходе пропустить через неферромагнитные трубы необходимой длины [8, 14]. В конструкционном исполнении микроволнового пастеризатора предусмотрен первый вариант. Требо-
вания, предъявляемые к замедляющей системе (ЗС): должна иметь более широкую полосу пропускания; обязательно наличие продольной компоненты электрического поля, совпадающей по направлению с электронным потоком; выдерживать достаточно большие тепловые нагрузки; простота и жёсткость конструкции, достаточная механическая прочность; они периодичны в пространстве в продольном направлении [16, 17].
По методике С.И. Баскакова [9] проанализируем фазовую скорость и длину волны, распространяющейся вдоль спирали. Спираль представляет собой (рис. 2) неферромагнитный проводник, навитый, радиусом, равным а, и с постоянным шагом d. Если радиус равен 12 см, шаг спирали 3 см, то тангенс угла наклона витков спирали равен:
tg a = d /(2-п-a) = 3/(6,28-12) = 0,04. (1) Угол наклона менее 3 градусов. ctg 2,5 = 22,9. Приближенное значение поперечного волнового числа можно определить по формуле:
р »P-ctga, (2)
где ß - коэффициент фазы, 1/м.
Коэффициент фазы в рассматриваемой среде [7] равен:
Р = • ст • ц0/2 = у] 2 • п • / • ст • ц0/2 =
= у1 3,14• 2450-106 • 5,7-107 • 4-п-10-7 = (3)
= 742 -103 м-1, где о — удельная проводимость меди (5,7-107 См/м);
Ц0 — магнитная проницаемость Гн/м. Поперечное волновое число равно:
р « 742-103 • 22,9 = 17 -106 м-1. (4)
Фазовая скорость волны равна: Уф =ш / р = 2-п-f / р =
= 6,28 - 2450 -106 /742 -103 = 2 -104 м/с. Длина волны: Я = - cos р -1 = 12,24 - cos(17 -106 - 20) =
(5)
^ (6) = 12,24• 0,94 = 11,5 см, где I - длина неферромагнитного цилиндра (20 см), куда размещена спираль, см.
Рис. 2 - Неферромагнитная спираль
1. Сравнительные технические данные пастеризаторов молока
Показатель Микроволновый пастеризатор Пластинчатый пастеризатор, ПТ-1000 Пастеризатор с источником ультрафиолетового излучения, УФО-2
Производительность, л/ч 2300 500 250
Потребляемая мощность СВЧ-генераторов, кВт (18 шт.) 18x1,2 = 21,6
Мощность молочного центробежного насоса НЦМ-1, кВт 0,75 при подаче 2 л/с
Потребляемая мощность установки в режиме пастеризации, кВт 22,35 15 1,6
Продолжительность нагрева, с 12 - 15 30 - 40 20 - 50 мин.
Удельные энергетические затраты, кВт-ч/л 22,35/2300 = 0,01 0,03 0,006
Температура молока на выходе, °С 80 - 82 78 - 80 76 - 78
Габаритные размеры, м 1,84x0,62 2,1x0,9x1,8 1,3x0,7x2,2
Примечание. Температура молока на входе 5 - 10 °С.
Второй вариант обеспечения электромагнитной безопасности предусматривает использование запредельных волноводов (неферромагнитные трубки) на входе и выходе каждого радиопрозрачного молокопровода. При этом необходимо, чтобы радиус неферромагнитных труб был в 8 - 10 раз меньше длины волны (12,24 / 1,5 = 8,15 раз).Общее затухание волны при длине трубки I можно определить по формуле [8]:
16 ■ I/ Я, дБ. (7)
Если радиус радиопрозрачного молокопрово-да 1,5 см, а длина волны 12,24 см, то погонное затухание волны Ь = 16 / Я = 16/1,5 = 10,67, дБ/см. Мощность СВЧ-колебаний квазистационарного тороидального резонатора 2400 Вт (три магнетрона по 800 Вт), а вне трубок мощность потока СВЧ-энергии не должна превышать 10 мкВт/см2. На длине трубки I должно быть ослабление 2400 / 10-5 = 2,4 ■ 108 раз, или 80 дБ. Тогда длина каждой неферромагнитной трубки равна I = 80 / L = 80 / 10,67 = 7,5 см (количество труб - 13 шт.). Безопасный уровень излучения может быть получен при длине неферромагнитных трубок 7,5 см.
Предварительный расчёт производительности микроволнового пастеризатора. Количество радиопрозрачных молокопрово-дов 10 - 13 шт., с объёмом 184 ■ 3,14 ■ 1,32 ■ 10 = = 13 ■ 103 см3 = 13 л. Если молочный насос перекачивает молоко через все секции тороидальных резонаторов за 20 с, то ожидаемая производительность пастеризатора составит 13 ■ 3600 / 20 = 2340 л/ч. Сравнительные технические данные пастеризаторов молока приведены в таблице 1.
Выводы
1. В квазистационарных тороидальных резонаторах с керамическими зеркалами можно реализовать мгновенный способ пастеризации молока путём многократного воздействия электромагнитных волн высокой напряжённости электрического поля (1,5 - 2 кВ/см) с соблюде-
нием скважности менее 0,5 для нагрева молока до температуры не более 80 - 82 °С.
2. Преимущества разработанной установки: сохранение вкусовых и потребительских качеств пастеризованного молока; полное уничтожение микробов всех форм; снижение удельных энергетических затрат (0,01 кВт-ч/л) на пастеризацию молока по сравнению с пластинчатым пастеризатором (0,03 кВт-ч/л); частичная гомогенизация за счёт молекулярного трения при транспортировке через радиопрозрачные молокопроводы.
3. Электромагнитную безопасность можно обеспечить, если использовать спиральную замедляющую систему с неферромагнитным цилиндром 20 см либо с использованием запредельных волноводов длиной 7,5 см в количестве, равном количеству молокопроводов.
Список источников
1. Пастеризация молока. Способы пастеризации [Электронный ресурс]. URL:promplace.ru>.
2. ГОСТ 3623-2015. Межгосударственный стандарт. Молоко и молочные продукты. Методы определения пастеризации Milk and milk products. Methods for determination of pasteurization MKC 67.100.10 [Электронный ресурс]. URL: docs.cntd.ru>document. 1200126886.
3. ГОСТ 32922-2014 Молоко коровье пастеризованное - сырьё. Технические условия [Электронный ресурс]. URL: all-gosts.ru>gosts/gost-32922.. .pasterizovannoe...
4. Технология и техника переработки молока. С.А. Бредихин. Книги и учебники [Электронный ресурс]. URL: obuchalka.org
5. Пат. № 2432764 РФ, МПК А23С3/07. Установка для тепловой обработки жидкости / Кириллов Н.К., Новикова Г.В., Кириллов Н.К. Пономарев А.Н.; заявит. и патентообл. ЧГСХА (RU). № 2010101205/13; заявл. 15.01.2010. Бюл. № 28 от 10.11.2011. 12 с.
6. Пат. № 2708989 РФ, МПК А23 L3/01. Микроволновая установка для пастеризации маститного молока / Новикова Г.В., Тараканов Д.А., Шамин Е.А., Михайлова О.В., Белова М.В., Крайнов Ю.Е.; заявит. и патентообл. НГИЭУ (RU). № 2018139246; заявл. 08.10.2018. Бюл. № 35 от 12.12.19. 13 с.
7. Стрекалов А.В., Стрекалов Ю.А. Электромагнитные поля и волны. М.: РИОР: ИНФРА-М, 2014. 373 с.
8. Пчельников Ю.Н., Свиридов В.Т. Электроника сверхвысоких частот. М.: Радио и связь, 1981. 96 с.
9. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Высшая школа, 1992. 208 с.
10. Коломейцев В.А., Комаров В.В. Микроволновые установки с равномерным объёмным нагревом. Ч. 2. Саратов: СГТУ 2006. 233.
11. Новикова Г.В., Меженина Е.И., Тихонов А.А., Просвирякова М.В., Михайлова О.В. Расчёт и проектирование СВЧ-маслоплавителя непрерывно-поточного действия с эллипсоидным резонатором // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 5 (97). С. 136 - 142.
12. Обоснование параметров СВЧ-конвективной сушилки сырья для фермерских хозяйств / Г.В. Новикова, А.А. Тихонов, Н.Г. Горячева и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 5 (97). С. 143 - 150.
13. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / под ред. В.И. Вольмана. М.: Радио и связь. 1982. 32 с.
14. Мамонтов А.В., Нефедов В.Н., Хриткин С.А. Применение запредельных волноводов // Теплофизиче-ские измерения. № 7. 2018. С. 55 - 57.
15. Барсуков С.Н. Теория электромагнитного поля. Объёмные резонаторы и замедляющие структуры. Харьков: Национальный аэрокосмический университет, 2008. 54 с.
16. Колебательные системы приборов СВЧ [Электронный ресурс]. URL: http://rateli.ru/books/item/f00/s00/ z0000001/st002.shtml?ysclid=laknf5luts7526212
17. Еременко В.Т. Основы построения направляющих систем и объёмных резонаторов Орел: ОГУ имени И.С. Тургенева. 2017. 229 с.
References
1. Pasteurization of milk. Pasteurization methods [Electronic resource].URL: promplace.ru>.
2. GOST 3623-2015. Interstate standard.Milk and dairy products.Methods for determining pasteurization of Milk and milk products.Methods for determination of pasteurization MKC 67.100.10 [Electronic resource]. URL: docs.cntd. ru>document. 1200126886.
3. GOST 32922-2014 Pasteurized cow's milk - raw materials. Technical conditions [Electronic resource]. URL: all-gosts.ru>gosts/gost-32922.. .pasterizovannoe...
4. Technology and technique of milk processing. S.A. Bredikhin.Books and textbooks [Electronic resource]. URL: obuchalka.org>>.
5. Pat. No. 2432764 of the Russian Federation, IPC A23C3/07. Installation for heat treatment of liquid / Kirillov N.K., Novikova G.V., Kirillov N.K. Ponomarev A.N.; applicant and patent holder of CHGSHA (RU). No. 2010101205/13; application No. 15.01.2010. Byul. No. 28 dated 10.11.2011. 12 p.
6. Patent No. 2708989 RF, IPC A23 L3/01. Microwave installation for pasteurization of mastitis milk / Novikova G.V., Tarakanov D.A., Shamin E.A., Mikhailova O.V., Belova M.V., Krainov Yu.E.; applicant and patent holder of NGIEU (RU).No. 2018139246; application 08.10.2018. Byul.No. 35 of 12.12.19.13 p.
7. Strekalov A.V., Strekalov Yu.A. Electromagnetic fields and waves. M.: RIOR: INFRA-M, 2014. 373 p.
8. Pchelnikov Yu.N., Sviridov V.T. Ultrahigh frequency electronics. M.: Radio and Communications, 1981. 96 p.
9. Baskakov S.I. Electrodynamics and propagation of radio waves. M.: Higher School, 1992. 208 p.
10. Kolomeitsev V.A., Komarov V.V. Microwave installations with uniform volumetric heating. Part 2. Saratov: SSTU. 2006. 233.
11. Novikova G.V., Mezhenina E.I., Tikhonov A.A., Prosviryakova M.V., Mikhailova O.V. Calculation and design of a continuous-flow microwave oil melting device with ellipsoid resonator. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 97(5): 136-142.
12. Novikova G.V., Tikhonov A.A., Goryacheva N.G., Prosviryakova M.V., Mikhailova O.V. Justification of parameters of microwave convective dryer of raw materials for farms. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 97(5): 143-150.
13. Handbook on the calculation and design of microwave strip devices / Edited by V.I. Volman. M.: Radio and Communications. 1982. 32 p.
14. Mamontov A.V., Nefedov V.N., Hritkin S.A. Application of transcendental waveguides. Thermophysical measurements. 2018. 7: 55-57.
15. Barsukov S.N. Theory of electromagnetic field. Volumetric resonators and decelerating structures. Kharkiv: National Aerospace University, 2008. 54 p.
16. Oscillatory systems of microwave devices [Electronic resource]. URL: http://rateli.ru/books/item/f00/s00/z0000001/ st002.shtml?ysclid=laknf5luts7526212
17. Eremenko V.T. Fundamentals of the construction of guiding systems and volumetric resonators Orel: OSU named after I.S. Turgenev. 2017. 229 p.
Галина Владимировна Новикова, доктор технических наук, профессор, NovikovaGalinaV@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9222-6450
Елена Ивановна Меженина, кандидат технических наук, доцент, yodgee@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-8953-4046
Александр Анатольевич Тихонов, кандидат технических наук, доцент, tichonov57@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-3687-977Х
Марьяна Валентиновна Просвирякова, доктор технических наук, доцент, prosviryakova.maryana@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-3258-260X
Ольга Валентиновна Михайлова, доктор технических наук, профессор, ds17823@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-1045-2003
Максим Евгеньевич Фёдоров, аспирант, maxim-fedorovnn@yandex.ru
Galina V. Novikova, Doctor of Technical Sciences, Professor, NovikovaGalinaV@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9222-6450
Elena I. Mezhenina, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, yodgee@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-8953-4046
Alexander A. Tikhonov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, tichonov57@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-3687-977Х
Mariana V. Prosviryakova, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, prosviryakova.maryana@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-3258-260X
Olga V. Mikhailova, Doctor of Technical Sciences, Professor, ds17823@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-1045-2003
Maxim E. Fedorov, research worker, maxim-fedorovnn@yandex.ru
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 14.10.2022; одобрена после рецензирования 31.10.2022; принята к публикации 31.10.2022.
The article was submitted 14.10.2022; approved after reviewing 31.10.2022; accepted for publication 31.10.2022.
-Ф-
Научная статья УДК 632.6.08
Разработка электродератизатора комбинированного действия
Илья Андреевич Щинников, Дмитрий Олегович Суринский
Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
Аннотация. Представлена разрабатываемая модель электродератизатора комбинированного действия, в конструкцию которого дополнительно монтируется зона коронного разряда. Данная модификация позволит генерировать озон и оказывать негативное воздействие на грызунов без непосредственного контакта с барьерным элементом. Отпугивающее воздействие на грызунов у данного устройства увеличено по сравнению с известными электродератизаторами. Для исключения возможного негативного воздействия в барьерном элементе применяется автоматика с контролем концентрации озона в рабочей зоне, с возможностью управлять режимом работы зоны коронного разряда. Описан алгоритм работы данного устройства и автоматизация работы данной установки.
Ключевые слова: дератизация, барьерный элемент, грызуны, электрошок, озон, электродератизатор.
Для цитирования: Щинников И.А., Суринский Д.О. Разработка электродератизатора комбинированного действия // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 6 (98). С. 133 - 136.
Original article
Development of a combined action electroderatizer
Ilya A. Shchinnikov, Dmitry O. Surinsky
Northern Trans-Ural State Agricultural University, Tyumen, Russia
Abstract. The developed model of a combined action electroderatizer is presented, in the design of which a corona discharge zone is additionally mounted. This modification will generate ozone and have a negative effect on rodents without direct contact with the barrier element. The repellent effect on rodents of this device is increased in comparison with known electroderatizers. To eliminate possible negative effects in the barrier element, automation is used to control the ozone concentration in the working area, with the ability to control the operating mode of the corona discharge zone. The algorithm of operation of this device and the automation of the operation of this installation are described.
Keywords: deratization, barrier element, rodents, electric shock, ozone, electroderatizer.
For citation: Shchinnikov I.A., Surinsky D.O. Development of a combined action electroderatizer. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 98(6): 133-136. (In Russ.).
Грызуны наносят огромный вред отраслям сельского хозяйства, в том числе связанным с переработкой и хранением растениеводческой и животноводческой продукции. Для борьбы с грызунами и снижения наносимого ими ущерба необходимо разработать устройство, которое будет работать на основе электрической энергии. Преимуществом электрической энергии в данном случае будет выступать то, что у грызунов не вырабатывается со временем привыкания к воздействию на их организм электрического разряда. Это является несомненным преимуще-
ством по сравнению с химическими методами борьбы [1, 2], принимая во внимание особенность поведения грызунов, связанную с тем, что в процессе своей жизни, благодаря высокому уровню интеллекта, со временем грызуны начинают распознавать различного рода ловушки и отравляющие вещества.
В связи с этим в качестве задачи для разработки электродератизационного устройства следует ставить как главенствующий фактор итоговую эффективность устройства, которая может быть достигнута при оказании комбини-
