CC BY
18
УДК 66.041.6
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ СВЧ-ИНДУКЦИОНННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫПЕЧКИ ТВОРОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ
SUBSTANTIATION OF USING MICROWAVE INDUCTOR UNIT FOR BAKING CURD PRODUCTS
О. В. Науменко, Г. В. Новикова О. V. Naumenko, G. V. Novikova
ФГБОУВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»,
г. Чебоксары
Аннотация. Объектом исследования является процесс термообработки творожных изделий в сверхвысокочастотно-индукционной установке. Описаны конструктивные особенности и принцип действия установки с использованием энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты.
Abstract. The object of the research is thermal processing of curd products in a microwave inductor unit. The design features and principles of operation of a microwave inductor unit when using energy of electromagnetic microwave field are described.
Ключевые слова: сверхвысокочастотно-индукционная установка, выпечка творожных изделий, тепло-массообменные процессы.
Keywords: microwave inductor unit, baking of curd products, heat and mass exchange processes.
Актуальность исследуемой проблемы. Удельные энергетические затраты на выпечку творожных изделий достаточно высоки: выпекают творожные изделия в несколько приемов в электропечи при температуре 180...220 оС до готовности, охлаждают изделие при комнатной температуре до 40 оС и упаковывают. Следовательно, поиск энергосберегающей технологии выпечки творожных изделий является актуальным. С целью снижения энергетических затрат и улучшения качества продукции нами предлагается комбинировать воздействие потоков энергии электромагнитных излучений разных диапазонов волн. Разрабатываемая нами СВЧ-индукционная установка предусматривает термообработку сырья в поточной линии с одновременным экзо-эндогенным нагревом. Установка обеспечивает регулирование дозы воздействия в широком диапазоне за счет изменения мощности источников энергии и скорости перемещения обрабатываемого продукта через рабочую камеру.
Материал и методика исследований. Проанализировав существующие способы выпечки творожных изделий, мы обосновали новую технологию с использованием энергии электромагнитных излучений сверхвысокочастотного и килогерцового диапазонов и выявили новую модель исполнения технического средства. При разработке СВЧ-индукционной установки для выпечки творожных изделий учитывали электрофизические параметры сырья и их спектральный анализ для обоснования параметров рабочей камеры установки [2].
Результаты исследований и их обсуждение. Нами разработана операционнотехнологическая схема процесса термообработки творожного сырья, включающая следующие процессы: приготовление творожной смеси для запекания [3] (тестомесильная машина SIGMA [1]); заполнение силиконовых форм творожной смесью; загрузка силиконовых форм с творожной смесью в установку; транспортирование силиконовых форм с творожной смесью; эндогенный нагрев творожной смеси с последующей паузой; экзогенный нагрев творожной смеси с последующей паузой; далее процессы эндогенного и экзогенного нагрева с чередованием и паузой повторяются; выгрузка продукта; проверка качества готового продукта по органолептическим показателям; охлаждение продукта в силиконовых формах до температуры 35.40 оС и освобождение от силиконовых форм; упаковка готовых изделий (автомат фасовочный АРТ [1]); доохлаждение и хранение при температуре 10.12 о С (шкаф холодильный ШХ-0,4 [1]).
На основе операционно-технологической схемы разработана СВЧ-индукционная установка для выпечки творожных изделий (рис. 1). Она включает в себя монтажный каркас 1, круглый стол из ферромагнитного материала 2, ролики 3, круглую плоскость из диэлектрического материала 4 со сквозными отверстиями 5, СВЧ-генераторы 6, плиты индукционные 7, мотор-редуктор 8, силиконовые формы 9 с продуктом 10, экранный корпус 11.
На монтажном каркасе 1 установлен круглый стол 2 из неферромагнитного материала. Поверх этого стола установлена круглая плоскость 4 из диэлектрического материала, с нижней стороны которой по периметру закреплены ролики 3. Они опираются на круглый стол 2. За счет роликов 3 круглая плоскость 4 может свободно вращаться от мотора редуктора. Круглый стол 2 и плоскость 4 условно разделены на 9 равных секторов.
Каждый сектор предназначен для соответствующих операций:
1 - для загрузки сырья;
2 - для эндогенного нагрева продукции;
3 - для выравнивания температуры, давления и влажности в продукте;
4 - для экзогенного нагрева продукта;
5 - для выравнивания температуры, давления и влажности в продукте;
6 - для повторного эндогенного нагрева;
7 - для выравнивания температуры, давления и влажности в продукте;
8 - для повторного экзогенного нагрева продукта;
9 - для контроля и выгрузки готового изделия.
Круглая плоскость 4 из диэлектрического материала содержит несколько рядов коаксиально расположенных сквозных отверстий 5. Отверстия 5 по рядам расположены радиально. Поверх круглой плоскости 4 из диэлектрического материала установлены СВЧ-генераторы 6 во втором и шестом секторах. СВЧ-генераторы 6 установлены так, что пульты управления находятся на периферии круглой плоскости 4 и направлены вверх. Задняя стенка резонаторной камеры СВЧ-генератора 6 удалена. Этой стороной СВЧ-генератор расположен над плоскостью 4 в зоне расположения отверстий 5. Таким образом, резонаторную камеру образуют три стенки СВЧ-генератора 6 и круглый стол 2 из ферромагнитного материала. Зазор между ними (круглым столом 2 и резонаторной камерой) не должен превышать четверть длины волны для ограничения излучения [2].
11З
а)
б)
в)
Рис. 1. Общий вид СВЧ-индукционнойустановки для выпечки творожных изделий: а) вид спереди; б) вид сверху при прозрачном экранном корпусе; в) пространственное изображение: 1 - монтажный каркас, 2 - круглый стол из неферромагнитного материала, 3 - ролики,
4 - круглая плоскость из диэлектрического материала, 5 - сквозные отверстия,
6 - СВЧ-генераторы, 7 - плиты индукционные, 8 - мотор-редуктор, 9 - силиконовые формы,
10 - изделие, 11 - экранный корпус
Зазор необходим для передвижения круглой плоскости 4 с продуктом 10, дозированным в силиконовые формы 9. Силиконовые формы 9, выполненные в виде цилиндра с элементами закрепления, вставлены в отверстия 5 и упираются на круглую плоскость 4. С тыльной стороны круглого стола 2 установлены две плиты индукционные 7, занимающие четвертый и восьмой сектора. Плиты индукционные 7 установлены так, что их рабочая поверхность соприкасается с круглым столом 2, а пульты управления выведены за пределы стола 2.
Круглая плоскость 4 приводится в движение от мотора-редуктора 8, установленного на монтажном каркасе 1. На круглый стол 1 установлен экранный корпус 11 в виде цилиндра так, что внутри него находятся круглая плоскость 4 и СВЧ-генераторы 6. Причем в экранном корпусе 11 имеются отверстия в секциях один и девять, предназначенных для загрузки и выгрузки, а также отверстия около пультов управления СВЧ-генераторов 6.
Резюме. Предварительные эксперименты показывают, что рациональные режимы выпечки творожных изделий в СВЧ-индукционной установке следующие: удельная мощность - 4.5 Вт/г, продолжительность воздействия электрического поля сверхвысокой частоты - 80.90 с, индукционного нагрева - 50.60 с. Ожидаемая производительность установки - 6.8 кг/ч. Экономический эффект от внедрения СВЧ-индукционной установки для выпечки творожных изделий производительностью 8 кг/ч составляет 243667,2 руб./год.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ботов, М. И. Оборудование предприятий общественного питания / М. И. Ботов. - М. : Академия, 2010. - 496 с.
2. Гинзбург, А. С. Расчет и конструирование сушильных установок пищевой промышленности / А. С. Гинзбург. - М. : Пищевая промышленность, 1985. - 336 с.
3. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры : 3 т. Т. 1. Цельномолочные продукты / под ред. Л. И. Степанова. - СПб. : ГИОРД, 2004. - 379 с.
