Один из подходов к одеике характеристик магнитных устройств для пищевого производства Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 664.066

Один из подходов к оценке характеристик магнитных устройств для пищевого производства

One of going near estimation of descriptions magnetic devices for food productions

Профессор Г.В. Алексеев, аспирант И.В. Новиков, аспирант Е.М. Калинина (Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, Институт холода и биотехнологий) кафедра процессов и аппаратов пищевых производств, тел. 8(921)335-07-96 E-mail: gva2003@m; l.ru

Professor G.V. Alekseev, Graduate Student I.V. Novikov, Graduate Student E.M. Kalinina

(The Sankt-Petersburg national exploratory university information technology, mechanical engineers and optometrists, Institute of the chill and biotechnology) chair processes and devices food production, tel. 8(921)335-07-96 E-mail: gva2003@mail.ru

Реферат. Современные требования к качеству продуктов питания и ресурсосбережению при их производстве заставляет разработчиков технологий и оборудования для переработки пищевого сырья изыскивать новые нетрадиционные подходы к реализации производственных процессов. Современный рынок продуктов питания подвергается серьезной корректировке под воздействием изменившихся требований потребителя по пищевой и биологической ценности, безопасности продуктов и их ценам. Приоритеты в рыночных преобразованиях принадлежат увеличению доли так называемых продуктов здорового питания. Основным отличием таких продуктов является их высокая пищевая и биологическая ценность, обусловленная рациональным сочетанием витаминов, минеральных и других пищевых веществ. Корректировка рецептур традиционных продуктов и выведение на рынок новых сопряжена иногда с существенными финансовыми вложениями. Такая ситуация обусловлена необходимостью отказа от ряда синтетических ингредиентов в пользу натуральных, производимых в экологически чистых и безопасных условиях. В настоящее время возникает потребность в разработке функциональных продуктов питания для тех групп потребителей, которые нуждаются в коррекции повседневного питания. На ближайшую перспективу такими группами потребителей могут стать лица, занимающиеся, преимущественно, физическим или умственным трудом, люди пожилого возраста, в том числе имеющие различные заболевания, потребители, имеющие заболевания пищеварительного тракта, сердечно-сосудистой системы, ожирение различной степени тяжести. Разработка функциональных продуктов питания нового поколения является инновационным направлением в пищевой промышленности. Теоретические и практические разработки получили признание в соответствующих отраслях науки и приняты к реализации. Имеющийся технологический уровень российских лидеров сферы производства функциональных пищевых продуктов позволяет при определенной степени модернизации производства, соответствующей характеру видоизменений технологических процессов, освоить выпуск новых функциональных продуктов питания в короткие сроки. Среди современных подходов повышения качества переработки пищевого сырья при одновременном снижении ресурсоемкости используемых процессов особое место занимает применение физических полей различной природы.

Summary. Modern quality requirements of food and to resource-saving in case of their production forces developers of technologies and the equipment for conversion of food raw materials to find new, non-conventional approaches to implementation of production processes. The modern market of food is exposed to serious adjustment under the influence of the changed consumer requirements on the nutrition and biological value, safety of products and their prices. Priorities in market transformations belong a uvelichekniya of a share of so-called products of healthy food. The main difference of such products is their high nutrition and biological value caused by a rational combination of vitamins, mineral and other feedstuffs. Adjustment of compoundings of traditional products and removal on the market of new is integrated sometimes to essential financial investments. Such situation is caused by need of refusal of a number of synthetic ingredients for benefit of natural, made in environmentally friendly and safe conditions.

С Алексеев Г.В., Новиков И.В., Калинина Е.М., 2017

Now there is a requirement of society for development of functional food for those groups of consumers which state of health needs correction of daily food. On the next perk to a spektiv the persons which are engaged, mainly, the physicist in chesky or mental work, people of advanced age, including the having various diseases, the consumers having diseases of a digestive tract, cardiovascular system, obesity of varying severity can become such customer groups. Development of functional food of new generation is the innovative direction in the food industry having extrem ely important practical value and social efficiency. Theoretical and practical developments gained recognition in the corresponding branches of science and are accepted to implementation. The available technological level of the Russian leaders of the sphere of production of functional foodstuff allows to master in case of a certain extent of the upgrade of production corresponding to nature of modifications of engineering procedures release of new functional food in short terms. Among modern approaches of improvement of quality of conversion of food raw materials in case of simultaneous decrease in resource intensity of the used processes a specific place is held by application of physical fields of various nature.

Ключевые слова: качество, безопасность, пищевые продукты, ресурсосберегающие технологии, физические поля, оценка, магнитное поле, технологическое устройство.

Keywords: quality, safety, foodstuff, resource-saving technologies, physical fields, assessment, magnetic field, technological device.

Многими авторами в процессе лабораторных исследований убедительно доказана эффективность применяемых физических полей, однако переход к промышленному использованию часто тормозится нестабильностью воздействия таких полей, а часто отсутствием методик расчета этих воздействий [1-4]. К числу воздействий такого рода относится наложение на определенные стадии переработки пищевого сырья постоянного магнитного поля [5]. Наряду с естественными трудностями учета такого воздействия, например, нестабильности магнитной проницаемости среды, да и самого продукта, подвергаемого переработке, часто вызывает затруднения оценка характеристик самих устройств, применяемых для этой цели [6]. "

Предлагаемый подход не исчерпывает всех возможностей расчета произвольных магнитных цепей, но может использоваться в тех случаях, когда речь идет об обработке жидких пищевых сред через устройства типа соленоидов.

На рис. 1 показана одна из симметричных частей такого устройства, а зазоры Л и б, являются технологическими входом и выходом пищевой жидкой среды и отвечают за производимую обработку.

Л

-У

Рис. 1. Схематическое изображение технологического устройства

Расчет магнитной цепи произведем методом участков для выявления рабочих характеристик в зазорах. Разделим всю магнитную систему по вертикальной оси на 8 равных по длине участков. Магнитное напряжение (напряжение, создающее магнитное поле) и магнитный поток на ]+1 участке находят по соотношениям

им=Ц-+ (Ну+н2]) А1-А/к, Фм=Ф^имд3А1, (*)

где Ц- магнитное напряжение на _/-м участке; /Д,,//?, - напряженность магнитного поля на ./-м участке левого или правого магнитопроводов; А/к - магнитодвижущая сила на участке; А1 - длина участка.

Магнитное напряжение на якоре и основании равно

G, I

U6L =Ui= + H+U,

Ф_

UAL = - GAI -H_l_,

где Н+и Н_ - напряженность магнитного поля в якоре и основании.

Принимая в расчетах начальные данные А/к= 100 А и А1= 0,012 м при основной характеристике соленоида д3=3,476х 10"6 Гн/м и при итерационных условиях \Ш-Рк \ < £', где — 3 % Л, получим В+ = 0.19 Тл и Н+ = 80 А/м.

Для дальнейших расчетов используем записанные выше итерационные формулы (*) и представим результаты представленных на рис. 2, 3.

S - 3 28392Q54 г-0.1849'1276

Рис. 2. Зависимость напряженности МП от магнитной индукции в левом стержне

S = 5.49983392 г = 0.36809003

magnetic induction, TI

Рис. 3. Зависимость напряженности МП от магнитной индукции в правом стержне

Для удобства анализа полученных результатов совместим полученные зависимости на одном рис. 4. Характер изменения напряженности магнитного поля на графике Н2 свидетельствует о более значительной чувствительности параметров магнитного поля к изменению индукции в зоне технологических отверстий. Это обстоятельство можно объяснить, анализируя зависимость между напряженностью магнитного поля, его индукцией, а также магнитной постоянной цо и магнитной проницаемостью материала ц.

щт

H2IB1

4x10

3x10

2x10 "

1x10 ~

В

Рис. 4. Особенности распределения МП по рабочей зоне устройства Учитывая, что эти параметры связаны между собой соотношением

Мо

f 1' J"

А)

Л

или

можно говорить о том, что при данной принципиальной схеме технологического устройства для получения более высоких напряженностей магнитного поля в рабочих зонах следует уменьшать магнитную проницаемость сердечника соленоида, то есть выполнять его из так называемых магнитомягких материалов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Barishev, M.G. The Influence Low Frequency Electromagnetic Flied on the Agricultural Crops Seeds Gernetion [Text] / M.G. Barishev, S.S. Dzhmak, D.I. Sashkov // Journal of (Serial Number 11).Science and Technology.- Vol. 2.- No 3.- P. 385-390.

2. Голыбин, В.А. Подготовка экстрагента для процесса диффузии сахарозы методом электрохимической активации [Текст] / В.А. Голыбин, Н.Г. Кульнева, В.А. Федорук / / Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий,- 2012,- № 2,- С. 144-148.

3. Христюк, В.Т. Совершенствование технологии вин и напитков с применением способов электрофизической и сорбционной обработки [Текст] / В.Т. Христюк,- Краснодар, 2012,- 324 с.

4. Арет, В.А. Изучение режимов кавитационного разрушения пищевого сырья как элемента нанотехнологий [Текст] / В.А. Арет, Г.В. Алексеев, Е.И. Верболоз, A.B. Кондратов / / Известия Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий.- 2007,- № 3,- С. 29-31.

5. Патент 110736 РФ Устройство для магнитной обработки пищевых эмульсий / Алексеев Г.В., Яковлев A.A.

6. Карпов, М.О. Пути повышения ресурсосбережения в пищевых производствах [Текст] / М.О. Карпов, А.Г. Леу // Достижения и перспективы естественных и технических наук,- 2016,- № 7,- С. 21-26.

REFERENCES

1. Barishev M.G., Dzhmak S.S., Sashkov D. I. The Influence of Low Frequency Electromagnetic Flied on the Agricultural Crops Seeds Gernetion / / Journal of (Serial Number 11).Science and Technology. Volume 2, Number 3, March: P. 385-390

2. Golybin V.A. Podgotovka ekstragenta dlya protsessa diffuzii sakharozy metodom elektrokhimicheskoy aktivatsii [Preparation of the extractant for the process of diffusion of sucrose by the method of electrochemical activation] Vestnik Voronezh-skogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologiy, 2012, No 2, pp. 144-148 (Russian).

3. Hrischuk V.T. Sovershenstvovanie tekhnologii vin i napitkov s primeneniem sposobov elektrofizicheskoy i sorbtsionnoy obrabotki [Improvement of technology of wines and beverages with the use of methods of electrophysical and sorption processing], Krasnodar, 2012, 324 pp. (Russian).

4. Aret V.A. Izuchenie rezhimov kavitatsionnogo razrusheniya pishchevogo syr'ya kak elementa nanotekhnologiy [Study of modes of cavitational destruction of food raw materials as an element of nanotechnology] Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo universiteta nizkotemperaturnykh i pishchevykh tekhnologiy, 2007, No 3, pp. 29-31 (Russian).

5. Alekseev G.V., Yakovlev A.A. Ustroystvo dlya magnitnoy obrabotki pishchevykh emul'siy [Device for magnetic processing of food emulsions], Patent RF № 110736, 2010 (Russian).

6. Karpov M.O. Puti povysheniya resursosberezheniya v pishchevykh proizvod-stvakh [Ways to improve the resource efficiency in food production] Dostizheniya i per-spektivy estestvennykh i tekhnicheskikh nauk, 2016, No 7, pp. 21-26 (Russian).