CC BY
20
УДК 66.041.6
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СВЧ-ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ТВОРОЖНОГО СЫРЬЯ
ASSESSMENT OF EFFECTIVE APPLICATION OF MICROWAVE INDUCTION UNIT FOR CURD THERMAL TREATMENT
О. В. Науменко
О. V. Naumenko
ФГБОУВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»,
г. Чебоксары
Аннотация. Приведены результаты оценки экономической эффективности применения СВЧ-индукционной установки в сравнении с существующими техническими средствами, используемыми в настоящее время для термообработки творожного сырья.
Abstract. The article adduces the results of assessment of effective application of the microwave induction unit in comparison with other existing technical equipment used for curd thermal treatment at present.
Ключевые слова: сверхвысокочастотная индукционная установка, экономическая эффективность, термообработка.
Keywords: microwave induction unit, economic effectiveness, thermal treatment.
Актуальность исследуемой проблемы. По статистическим данным объем производства творога в 2011 г. по Российской Федерации (РФ) и по Чувашской Республике (ЧР) составил 381 и 11 млн кг/год соответственно [4]. Из этого объема до 20 % (76 млн кг - по РФ и 2 млн кг - по ЧР) идет на термообработку творожного сырья различного ассортимента. При этом удельные энергетические затраты на производство творожных изделий остаются достаточно высокими. Поэтому поиск энергосберегающей технологии производства творожных изделий является актуальным.
Материал и методика исследований. В данной работе определение годового экономического эффекта основывается на сопоставлении затрат по базовой и новой технике.
Рассматривается метод определения интегрального показателя техникоэкономического уровня работ и системы показателей, обобщением которых он является, а именно: технического уровня организации работ; экономического уровня работ; уровня организации труда; социального уровня.
Результаты исследований и их обсуждение. При решении сложных задач по ускорению научно-технического прогресса очень важно с помощью системы соответствующих показателей всесторонне оценить технико-экономический уровень и определить перспективы и основные направления дальнейшего повышения этого уровня.
При подсчете экономической эффективности необходимо учитывать четыре возможных направления:
- применение новых технологических процессов изготовления продукции;
- производство и использование новых средств и условий труда;
- использование новых или усовершенствованных предметов труда;
- производство новой продукции или продукции повышенного качества.
Годовые эксплуатационные затраты на выполнение работ состоят из следующих
статей расходов: заработной платы работающих с начислением; отчислений на социальное страхование; оплаты расходов на энергию, необходимую для функционирования оборудования; отчислений на амортизацию и текущий ремонт оборудования; дополнительных расходов, связанных с потерями продукта и другими причинами.
В настоящее время для термообработки творожного сырья используют:
- жарочно-пекарные шкафы периодического действия с расстоечной камерой ЭШП-11, предназначенные для расстойки и выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий, мощностью до 10,4 кВт, производительностью 75...120 кг/ч;
- печи кондитерские конвейерные разных типоразмеров с цепным (марки ПКМ-5/2...ПКМ-5/6) и сеточным (марки ПКМ-5/3.. .ПКМ-5/7) транспортерами для выпечки продукции на подовых листах мощностью 34.98 кВт, производительностью 115.345 кг/ч. Печь состоит из нескольких пекарных камер с трубчатыми электронагревателями. Непрерывное перемещение полуфабрикатов через все пекарные камеры обеспечивает транспортер, скорость движения которого и, соответственно, продолжительность выпечки регулируются за счет системы управления [2].
При термообработке творожного сырья в жарочно-пекарных шкафах происходит кондуктивный (поверхностный нагрев), характерной особенностью которого является встречная направленность градиентов температуры и влаги из продукта. Этот нагрев характеризуется большими энергетическими и эксплуатационными затратами [3].
С целью снижения энергетических затрат и улучшения качества продукции нами предлагается комбинировать воздействие потоков энергии электромагнитных излучений разных диапазонов волн.
С учетом электрофизических параметров сырья и их спектрального анализа и на основе операционно-технологической схемы разработана СВЧ-индукционная установка для термообработки творожного сырья [1].
СВЧ-индукционная установка предусматривает термообработку творожного 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. Технический результат заключается в снижении энергетических затрат, ускорении процесса термообработки творожного сырья и улучшении качества продукции.
Установка имеет монтажный каркас 1, на котором установлен круглый стол 8 из ферромагнитного материала, с тыльной стороны которого по периферии размещены индукторы 4. Пульты управления находятся за пределами стола, поверх которого расположена круглая диэлектрическая поверхность 6, имеющая сквозные радиально расположенные отверстия в зоне резонаторных камер СВЧ-генераторов 3 и рабочих поверхностей индукционных плит. Для загрузки и выгрузки изделия имеется люк 5 в экранном цилиндрическом корпусе. Вращение круглой диэлектрической поверхности осуществляется за счет мотора-редуктора 2, установленного на монтажном каркасе (рис. 1).
Рис. 1. Пространственное изображение СВЧ-индукционнойустановки для термообработки творожного сырья: 1 - монтажный каркас, 2 - мотор-редуктор, 3 - СВЧ-генераторы, 4 - индукторы,
5 - загрузочный люк, 6 - круглая плоскость из диэлектрического материала, 7 - экранный корпус,
8 - круглый стол из ферромагнитного материала
Нагрев изделия происходит в поточном режиме с чередованием воздействий электромагнитного излучения разного диапазона с учетом предусмотренного между ними периода паузы. При этом продолжительность паузы должна быть выше или равна продолжительности нагрева, т. е. скваженность процесса - меньше или равна 0,5. Это обеспечит выравнивание градиентов давления, влажности и температуры по всей структуре изделия. Исследования распределения теплового потока с помощью тепловизора FLIR В365 показывают, что неравномерность нагрева по поверхности изделия в стационарном режиме достигает 20.25 оС, а при поточном режиме - 5.6 оС. Это позволяет получить однородную структуру готового изделия, соответствующего требованиям нормативнотехнической документации.
Проведен контроль биологически опасных электромагнитных излучений (напряженности и плотности потока энергии) СВЧ-установки в испытательной лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Чувашской Республике - Чувашии» (протокол испытаний № Ф-098 Д-2012 от 20.08.2012 г.). Проведена оценка пищевой ценности творожного изделия опытного и контрольного образцов в ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Чувашской Республике» (протокол испытаний № 1418 от 17.09.2012 г.).
Сравнение технико-экономических показателей по базовому варианту (с использованием жарочно-пекарных шкафов) и проектному варианту (с использованием СВЧ-индукционной установки) представлено в таблице 1.
Экономический эффект от внедрения СВЧ-индукционной установки для термообработки творожного сырья производительностью 20 кг/ч составляет 460521,6 руб./год.
Таблица 1
Технико-экономические показатели внедрения СВЧ-индукционной установки для термообработки творожного сырья в сравнении с базовым вариантом
Показатели При использовании жарочно-пекарных шкафов При использовании СВЧ-индукционной установки
Балансовая стоимость, руб. 40000 29700
Производительность установки, кг/ч 17 20
Потребляемая электроэнергия, кВтч/кг 1 0,307
Эксплуатационные расходы на выпечку творожных изделий, руб./месяц 54176,13 25351,75
Себестоимость расходов на выпечку творожных изделий , руб./кг 16,25 6,47
Цена смеси, руб./кг 181,6 181,6
Себестоимость творожных изделий, руб./кг 197,86 188,07
Цена реализации творожных изделий, руб./кг 210 210
Прибыль, руб./кг (чистый доход) 12,14 21,93
Объем выработанной продукции, кг/месяц 3332 3920
Капитальные затраты, руб./(кг/месяц) 12,00 7,57
Экономическая эффективность, руб./месяц 38376,8 руб./месяц 460521,6 руб./год
Рентабельность, % (чистый доход/себестоимость продукции)-100 6,14 11,67
Рентабельно при объеме выпускаемой продукции свыше, кг/месяц - 3920
Срок окупаемости, год 0,1
СВЧ-индукционная установка для термообработки творожного сырья рекомендуется к внедрению на перерабатывающих предприятиях пищевой отрасли средней и малой мощности для производства мелкоштучных творожных и мучных кондитерских изделий.
Резюме. Анализ результатов исследований показал, что применение энергии электромагнитных излучений является наиболее перспективной из существующих технологий, используемых для термообработки творожного сырья.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гинзбург, А. С. Расчет и конструирование сушильных установок пищевой промышленности / А. С. Гинзбург. - М. : Пищевая промышленность, 1985. - 336 с.
2. Драгилев, А. И. Технологическое оборудование предприятий кондитерского производства / А. И. Драгилев, Я. М. Сезанаев. - М. : Колос, 2000. - 496 с.
3. Кавецкий, И. Ф. Процессы и аппараты пищевых производств / И. Ф. Кавецкий. - М. : Колос, 2008. -
304 с.
4. ООО «Экспресс-Обзор» - компания, специализирующаяся на маркетинговых исследованиях [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.e-o.ru/
