Научная статья на тему 'РАСЧЁТ ТРЕБУЕМОЙ СИЛЫ ДЛЯ ЗАХВАТА МЯСНОГО СЫРЬЯ В УСОВЕРШЕНСТВОВАННОМ ПРЕСС-СЕПАРАТОРЕ ПС-500'

РАСЧЁТ ТРЕБУЕМОЙ СИЛЫ ДЛЯ ЗАХВАТА МЯСНОГО СЫРЬЯ В УСОВЕРШЕНСТВОВАННОМ ПРЕСС-СЕПАРАТОРЕ ПС-500 Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
20
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРЕСС-СЕПАРАТОР / ЗАГРУЗОЧНЫЙ БУНКЕР / ШНЕК / ЗАХВАТ / МЯСО ПТИЦЫ / МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБВАЛКА

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Богданов Андрей Владимирович, Силков Максим Сергеевич, Ломачинский Никита Владимирович, Кузьмина Арина Владимировна

Представлен механизм расчёта силы захвата мясного сырья захватным зубом шнека, возникающей при упругой деформации сырья в загрузочном бункере пресс-сепаратора ПС-500, что позволит уточнить мощностные характеристики машины. Сила захвата сырья определяется величиной его сжатия (величиной сжатия тушки птицы), углом поворота шнека и другими величинами. В статье предлагается расчётная схема, на основании которой получена аналитическая зависимость, показывающая, что сила захвата сырья захватным зубом шнека зависит от силы упругости сырья, действующей со стороны стенки бункера на сырьё, и силы трения сырья о стенку бункера. Полученные выражения могут быть использованы для расчёта силы захвата сырья в рассматриваемом и аналогичных пресс-сепараторах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Богданов Андрей Владимирович, Силков Максим Сергеевич, Ломачинский Никита Владимирович, Кузьмина Арина Владимировна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CALCULATION OF THE REQUIRED FORCE TO CAPTURE MEAT RAW MATERIALS IN AN IMPROVED PRESS SEPARATOR PS-500

The mechanism for calculating the gripping force of meat raw materials by the gripping tooth of the auger, which occurs during the elastic deformation of raw materials in the loading hopper of the PS-500 press separator, is presented, which will make it possible to clarify the power characteristics of the machine. The capture force of the raw material is determined by the amount of its compression (the amount of compression of the bird carcass), the angle of rotation of the auger and other values. The article proposes a calculation scheme, on the basis of which an analytical dependence was obtained, showing that the gripping force of the raw material by the gripping tooth of the screw depends on the elastic force of the raw material acting from the side of the bunker wall on the raw material, and the friction force of the raw material against the bunker wall. The resulting expressions can be used to calculate the gripping force of raw materials in the considered and similar press separators.

Текст научной работы на тему «РАСЧЁТ ТРЕБУЕМОЙ СИЛЫ ДЛЯ ЗАХВАТА МЯСНОГО СЫРЬЯ В УСОВЕРШЕНСТВОВАННОМ ПРЕСС-СЕПАРАТОРЕ ПС-500»

researchers for the agro-industrial complex Russia: coll. Art. International scientific-practical. conf. young scientists. T. I. Penza: RIO PGSKhA, 2016. P. 69-72.

4. Klochkov A.V., Shkuratov S.S. Ensuring the uniform distribution of seeds in the dressing chamber. Design, use and reliability of agricultural machines. 2018; 1: 30-37.

5. Rozhkova T.V., Kokoshin S.N. Fundamentals of designing units and parts of machines: a manual for students of training areas: 35.03.06 «Agroengineering», 35.03.02 «Technology of logging and wood processing industries» full-time and part-time forms of education. Tyumen: State Agrarian University of the Northern TransUrals, 2020. 94 p.

6. Kokoshin S.N., Kizurov A.S., Tashlanov V.I. Scheme of control of the adaptive suspension of cultivators. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2020; 84(4): 149-153.

7. Salakhov I.M. Development and substantiation of the parameters of a pneumomechanical seed treater for grain crops: author. dis. ... Cand. Tech. Sci. Kazan, 2014. 161 p.

8. Buchholz N.N. Basic course of theoretical mechanics: textbook. allowance for universities. 11th ed., ster. St. Petersburg: Lan. Part 1: Basic course of theoretical mechanics, 2021. 448 p.

9. STO AIST 10.4-2014. Testing of agricultural machinery. Seed preparation machines. Methods for assessing functional indicators. M.: FGNU "RosNIITiM", 2015. 39 p.

10. Justification of the quality of the seed treater with a two-level reflective and distributing device / A.V. Machnev et al. Science and education. 2019; 4(2): 238.

11. Stupin V. A. Development and substantiation of rational parameters of a drum treater with ring inserts: author. dis. ... Cand. Tech. Sci. Ufa, 2021. 165 p.

Сергей Николаевич Кокошин, кандидат технических наук, доцент, [email protected], https://orcid. org/0000-0002-5560-7120

Владислав Игоревич Ташланов, преподаватель, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-5071-3402

Алексей Иванович Шеметов, соискатель, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-6267-0745

Sergey N. Kokoshin, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, [email protected], https://orcid. org/0000-0002-5560-7120

Vladislav I. Tashlanov, Lecturer, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-5071-3402

AlexeyI. Shemetov, research worker, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-6267-0745

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 30.09.2022; одобрена после рецензирования 15.10.2022; принята к публикации 31.10.2022.

The article was submitted 30.09.2022; approved after reviewing 15.10.2022; accepted for publication 31.10.2022. -♦-

Научная статья УДК 66-933.4

Расчёт требуемой силы для захвата мясного сырья в усовершенствованном пресс-сепараторе ПС-500

Андрей Владимирович Богданов1, Максим Сергеевич Силков2,

Никита Владимирович Ломачинский3, Арина Владимировна Кузьмина3

1 Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия

2 Южно-Уральский государственный аграрный университет, Челябинск, Россия

3 ООО «КЭП Лаборатория вариаторов», Челябинск, Россия

Аннотация. Представлен механизм расчёта силы захвата мясного сырья захватным зубом шнека, возникающей при упругой деформации сырья в загрузочном бункере пресс-сепаратора ПС-500, что позволит уточнить мощностные характеристики машины. Сила захвата сырья определяется величиной его сжатия (величиной сжатия тушки птицы), углом поворота шнека и другими величинами. В статье предлагается расчётная схема, на основании которой получена аналитическая зависимость, показывающая, что сила захвата сырья захватным зубом шнека зависит от силы упругости сырья, действующей со стороны стенки бункера на сырьё, и силы трения сырья о стенку бункера. Полученные выражения могут быть использованы для расчёта силы захвата сырья в рассматриваемом и аналогичных пресс-сепараторах.

Ключевые слова: пресс-сепаратор, загрузочный бункер, шнек, захват, мясо птицы, механическая обвалка.

Для цитирования: Расчёт требуемой силы для захвата мясного сырья в усовершенствованном пресс-сепараторе ПС-500 / А.В. Богданов, М.С. Силков, Н.В. Ломачинский, А.В. Кузьмина // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 6 (98). С. 121 - 126.

Original article

Calculation of the required force to capture meat raw materials in an improved press separator PS-500

Andrey V. Bogdanov1, Maxim S. Silkov2, Nikita V. Lomachinsky3, Arina V. Kuzmina3

1 South Ural State University, Chelyabinsk, Russia

2 South Ural State Agrarian University, Chelyabinsk, Russia

3 Design Experimental Enterprise CVT Laboratory, Chelyabinsk, Russia

Abstract. The mechanism for calculating the gripping force of meat raw materials by the gripping tooth of the auger, which occurs during the elastic deformation of raw materials in the loading hopper of the PS-500 press separator, is presented, which will make it possible to clarify the power characteristics of the machine. The capture force of the raw material is determined by the amount of its compression (the amount of compression of the bird carcass), the angle of rotation of the auger and other values. The article proposes a calculation scheme, on the basis of which an analytical dependence was obtained, showing that the gripping force of the raw material by the gripping tooth of the screw depends on the elastic force of the raw material acting from the side of the bunker wall on the raw material, and the friction force of the raw material against the bunker wall. The resulting expressions can be used to calculate the gripping force of raw materials in the considered and similar press separators.

Keywords: press separator, loading hopper, auger, gripper, poultry meat, mechanical deboning.

For citation: Calculation of the required force to capture meat raw materials in an improved press separator PS-500 / A.V. Bogdanov, M.S. Silkov, N.V. Lomachinsky, A.V. Kuzmina. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 98(6): 121-126. (In Russ.).

Вопрос повышения производительности машин и аппаратов предприятий, перерабатывающих сельскохозяйственную продукцию, является актуальным при решении продовольственных задач. Это относится и к переработке мясного сырья. В настоящее время получила широкое распространение переработка мясного сырья путём механической обвалки. Для этого используется различное оборудование [1], в частности, шнековые пресс-сепараторы для механической обвалки мяса птицы. Одной из таких машин является пресс-сепаратор марки ПС-500 производства ООО «КЭП Лаборатория вариаторов» [2], для которого также актуально повышение производительности.

Материал и методы. Для пресс-сепаратора ПС-500 предложено усовершенствование, заключающееся в модификации шнека [3]. Такая модификация связана с изменением конструкции шнека путём выполнения выточки в виде захватного зуба в загрузочном бункере устройства, что позволит обеспечить надёжный захват сырья и, следовательно, повысить производительность пресс-сепаратора в целом (рис. 1).

Рассматриваемый пресс-сепаратор работает следующим образом. Вращение шнека 4 пресс-сепаратора осуществляется приводом 3. Захват сырья происходит посредством захватного зуба 15 в нижней части загрузочного бункера 2. Шнек транспортирует сырьё к перфорирован-

Рис. 1 - Пресс-сепаратор для механической обвалки мяса птицы:

1 - корпус; 2 - загрузочный бункер; 3 - привод; 4 - шнек; 5 - насадка для предварительного излома костей; 6 - стенка бункера; 7 - перфорированный фильтр; 8- конический конец шнека; 9 - коническая часть клапана; 10 - клапан для разрушения кости и отвода костного остатка; 11 - окно клапана; 12 - лоток для отвода костного остатка; 13 - регулировочная гайка; 14 - подшипниковый узел; 15 - разгрузочный паз в виде выточки А для обеспечения надёжного захвата сырья (захватный зуб); 16 - торцевые фланцы насадки для предварительного излома костей; 17 - продольные пазы насадки для предварительного излома костей; 18 - разгрузочные пазы в виде выточки Б для предотвращения вращения костного остатка

ному фильтру 7, через который проходит мясо механической обвалки. Костный остаток транспортируется дальше и через окно 11 отводится по лотку 12.

Таким образом, захватный зуб шнека в процессе работы способствует эффективному захвату сырья. Но появление захватного зуба шнека приводит к возникновению дополнительной силы, требуемой для захвата сырья захватным зубом шнека [4]. Для определения этой силы нужно знать величину сжатия сырья между стенкой бункера и шнеком Al в зоне захвата сырья. Величина М зависит от угла поворота шнека в зоне захвата сырья. Ранее на основе схемы (рис. 2) были получены аналитические выражения для её определения [5].

Система уравнений, позволяющая рассчитать величину Al, имеет следующий вид [5]:

x-l = г cos а; Ух=г sin а; х2 = х0 + R cos ф; Уг = Уо + flsintp;

Ф = а + aresin

sin

it

a-j-

02A

rarCtgÖ^4

Oí 02

R

(1)

где А1 - величина сжатия тушки (насколько сжимается тушка или уменьшается её размер при сжатии), м;

1 - длина тушки в зоне захвата между зубом и стенкой бункера, м;

г - радиус окружности, описываемый поверхностью шнека (г = 0,054 м), м; х1, У1 - координаты точки, принадлежащей окружности, м;

а - угол поворота шнека, рад; К - радиус окружности (К = 0,09 м), соответствующий стенке бункера, м; О1А - смещение точки О2 относительно начала координат по оси ОУ, м; О2А - смещение точки О2 относительно начала координат по оси ОХ, м; О1О2 - расстояние между центрами окружностей бункера радиусов К и г, м; ф - угол поворота точки, принадлежащей окружности с центром в точке О2, относительно оси ОХ (п < ф < 2п), рад; х2, У2 - координаты точки, принадлежащей окружности с центром в точке О2, м; хо, уо - смещение центра дуги окружности

02 относительно начала координат (или относительно точки О1), м. Теоретическое выражение (1) было подтверждено уравнением регрессии, полученным

на основе конструкторской документации пресс-сепаратора ПС-500 [5, 6]:

Дгч = 0,0102а2 - 0,0529а + 0,0652. (2) где Д ^ - величина сжатия тушки, полученная по чертежам пресс-сепаратора ПС-500, м. Выражения (1) и (2) показывают, что величина сжатия тушки зависит от угла поворота шнека. Поэтому и сила захвата сырья также будет зависеть от его величины.

При этом сила захвата сырья захватным зубом шнека ^ есть не что иное, как равнодействующая силы трения сырья о стенку бункера и силы упругости со стороны стенки бункера на сырьё (рис. 3). Сила упругости (реакция стенки бункера на сырьё) может быть определена по закону Гука [7, 8]:

/гб = а . 5 = Е • £ • 5 = Е ■ — • 5, (3)

где Е - модуль упругости тушки, Па; а - напряжение в материале, Па; Б - площадь сечения тушки в зоне захвата, м2; £ - упругая деформация; ^б - сила, действующая на тушку со стороны бункера (равна по значению силе упругости, возникающей при деформации тушки), Н.

Рис. 2 - Схема графическая для определения величины сжатия сырья

Рис. 3 - Схематичное изображение основных сил, действующих при захвате сырья:

1 - шнек с захватным зубом; 2 - сырьё (тушка птицы); 3 - загрузочный бункер

Результаты и обсуждение. Для определения силы Fg, действующей на тушку со стороны бункера и равной по значению силе упругости, возникающей при деформации тушки, с учётом выражений (1) и (3) составим систему (4): Al

F6 = E-j-S;

м = 1- V(*i-*2)2 + Oi-y2)2; хг = г cos а; y-í=r sin а; х2 = х0 + R cos ф; Уг = Уо + R sin ф;

(4)

Ф = а + arcsin

sin

тг

а-2"

rarctgSi

0г02

R

(6)

где FTp - сила трения тушки о стенку бункера, Н; ц - коэффициент трения (для пары мясное сырьё/стенка бункера ц ~ 0,24) [10]. С учётом выражений (4) и (6) получим систему для определения силы трения FTp: Al

FTp = \iE • у 5;

А 1 = 1- у/{х1-х2)2 + (у1-у2)2; х1 = г cos а; Уг = г sin а; х2 = х0+ R cos ф; Уг = Уо + R sin ф;

(7)

Ф = а + arcsin

sin

it

а~2~ rarctg§A

ого2

R

Таким образом, по полученным выражениям (4), (5), (7) и (8) можно рассчитать силы Fб и Fтр. Данные силы, в свою очередь, необходимы для расчёта дополнительной мощности, возникающей в связи с появлением захватного зуба, что позволит скорректировать мощность электродвигателя усовершенствованного пресс-сепаратора. Значения Fб и Fтр нужны и для прочностного расчёта шнека и бункера пресс-сепаратора.

Для определения дополнительной мощности, требуемой в связи с применением захватного зуба, необходимо знать силу Fз, возникающую при захвате сырья в бункере, которая является равнодействующей сил Fб и Fтр (рис. 3). Для определения равнодействующей Fз составим схему сил (рис. 4) на основе рисунка 2.

Силу Fб также можно найти, подставляя в уравнение (3) равенство (2) с учётом того, что А1 = Д/ч. Тогда:

0,0102а2 - 0,0529а + 0,0652 = -—-:--5. (5)

Таким образом, полученные система (4) и уравнение (5) позволяют рассчитать силу Fб, действующую на тушку со стороны бункера, в зависимости от угла поворота шнека и других показателей. Значение силы Fб необходимо и для определения силы трения тушки о стенку

бункера (рис. 2) по известной формуле [9]: ^р = И" ^

Рис. 4 - Схема сил для определения равнодействующей F3

Так как угол между силой трения Fтр и реакцией поверхности бункера на тушку Fб составляет 90°, то величину равнодействующей Fз можно определить при помощи теоремы Пифагора [11, 12]:

ч

F62 + FTr 2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

* тр

(9)

Силу Fтр также можно найти, подставляя равенство (5) в формулу (6):

0,0102а2 - 0,0529а + 0,0652 Fтp = ц • Е-----5. (8)

Полученные система (7) и формула (8) позволяют рассчитать силу трения тушки о стенку бункера Fтр, в зависимости от угла поворота шнека и других показателей.

Исходя из того, что сила трения определяется формулой (6), выражение (8) примет следующий вид: _

Fs = Jf62 + (h.F6)2. (10)

После преобразований:

(l + H2) = F6.yr + ^. (П)

Из выражений (4) и (11) составим систему для определения F3:

f F3 = F6-V 1 + ц2; Al

F6 = E-j-S;

Al = l- Л/(х1-х2)2 + (у1-у2)2; xt=r cos a; уг = r sin a;

x2 = x0 + R eos ф 4 (12)

У г = Уо + R sin ф 4

Ф = a + arcsin

sin

ir

a~2~ rarctgfel

0102

R

Значение ^ также можно определить, подставляя выражение (5) в формулу (11):

F3 = ES

0,0102а2 - 0,0529а + 0,0652

1 (13)

х Vi+H2.

Выводы. Как видно из полученных выражений (12) и (13), сила F3, возникающая при захвате сырья в бункере захватным зубом шнека, зависит от угла поворота шнека и других величин, входящих в эти выражения. Выражение (12) может быть использовано как для рассматриваемого пресс-сепаратора, так и для аналогичных конструкций. Формула (13) позволяет рассчитывать силу F3 непосредственно для пресс-сепаратора ПС-500. Полученные выражения требуют экспериментальной проверки, для чего в настоящее время разрабатывается методика проведения экспериментов.

Значение силы F3 необходимо для расчёта дополнительной мощности, связанной с использованием захватного зуба. Зная дополнительную мощность, можно скорректировать непосредственно мощность электродвигателя усовершенствованного пресс-сепаратора.

Список источников

1. Максимов Д.А. Современные машины для измельчения мясного сырья на базе волчков // Мясные технологии. 2009. № 8 (80). С. 38 - 40.

2. Конструкторское экспериментальное предприятие Лаборатория вариаторов [Электронный ресурс]. URL: http://www.labovar.ru/product/press-separator.html, свободный (Дата обращения 28.03.2021).

3. Пат. 197991 Российская Федерация, МПКА22С 17/04 (2006.01). Устройство для производства мяса механической обвалки / Н.В. Ломачинский, М.С. Силков, Р.Ж. Низамутдинов, А.В. Кузьмина; заявит. и патентообл. ООО «КЭП Лаборатория вариаторов»; № 2020107264; заявл. 17.02.2020; опубл. 11.06.2020 Бюл. № 17.

4. Богданов А.В., Силков М.С., Ломачинский Н.В. Мощностной баланс пресс-сепаратора для производства мяса механической обвалки // АПК России. 2021. Т. 28. № 3. С. 351- 354.

5. Богданов А.В., Силков М.С., Ломачинский Н.В. Определение величины сжатия сырья в загрузочном бункере пресс-сепаратора ПС-500 // Аграрный научный журнал. 2022. № 9. С. 86 - 91.

6. Документация конструкторская на пресс-сепаратор ПС-500. КД 000.001 ПС500. Челябинск: КЭП Лаборатория вариаторов, 2018. 36 с.

7. Кузнецов С.И. Физические основы механики: учеб. пособие. Томск: ТПУ, 2006. 118 с.

8. Падохин В.А., Кокина Н.Р. Физико-механичекие свойства сырья и пищевых продуктов: учеб. пособие / Ивановский государственный химико-технологический университет, Институт химии растворов РАН. Иваново, 2007. 128 с.

9. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1985. 512 с.

10. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Мясорубки: учеб.-методич. пособ. / В.В. Пеленко, В.А. Демченко, С.В. Бобров, И.И. Усманов. СПб.: Университет ИТМО, 2018. 138 с.

11. Киселев А.П. Геометрия. Планиметрия: учеб. / под ред. и с доп. проф. Н.А. Глаголева. 21-е изд. М.: Учпедгиз, 1962. 184 с.

12. Клауди Альсина. Секта чисел. Теорема Пифагора. М.: Де Агостини, 2014. 152 с.

References

1. Maksimov D.A. Modern machines for grinding meat raw materials based on tops. Meat technologies. 2009; 80(8): 38-40.

2. Design experimental enterprise Variator Laboratory [Electronic resource]. URL: http://www.labovar.ru/product/ press-separator.html, free (Accessed 28.03.2021).

3. Patent No. 197991of the Russian Federation MP-KA22C 17/04 (2006.01). A device for the production of mechanically deboned meat / N.V. Lomachinsky, M.S. Silkov, R.J. Nizamutdinov, A.V. Kuzmina.The patent holder is Design Experimental Enterprise Laboratory of variators. No 2020107264; App. 02/17/2020/ Published June 11, 2020. Bull. No. 17.

4. Bogdanov A.V., Silkov M.S., Lomachinsky N.V. Power balance of a press separator for the production of mechanically deboned meat. Agro-Industrial Complex of Russia. 2021; 3(28): 351-354.

5. Bogdanov A.V., Silkov M.S., Lomachinsky N.V. Determination of the compression value of meat raw materials in the loading hopper of the PS-500 press separator. Agrarian Scientific Journal. 2022; 9: 86-91.

6. Design documentation for the PS-500 press separa-tor.DD 000.001 PS500. Chelyabinsk: Design Experimental Enterprise Laboratory of variators, 2018. 36 p.

7. Kuznetsov S.I. Physical foundations of mechanics. Study guide. Tomsk, 2006. 118 p.

8. Padokhin V.A., Kokina N.R. Physical and mechanical properties of raw materials and food products.Study guide. Ivanovo, 2007. 128 p.

9. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics. M.:Nauka, 1985. 512 p.

10. Technological equipment of meat industry enterprises. Meat grinders: Study method. stipend / V.V. Pelenko, V.A. Demchenko, S.V. Bobrov, I.I. Usmanov. St. Petersburg: ITMO University, 2018. 138 p.

11. Kiselev A.P. Geometry. Planimetry: textbook / ed. and with an additional prof. N.A. Glagoleva. 21st ed. M.: Uchpedgiz, 1962. 184 p.

12. Claudi Alsina. The Sect of Numbers. The Pythagorean Theorem. M.: De Agostini, 2014. 152 p.

Андрей Владимирович Богданов, доктор технических наук, доцент, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-8325-1598

Максим Сергеевич Силков, аспирант, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-9747-1092 Никита Владимирович Ломачинский, директор, [email protected] Арина Владимировна Кузьмина, финансовый директор

Andrey V. Bogdanov, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-8325-1598

Maxim S. Silkov, postgraduate, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-9747-1092 Nikita V. Lomachinsky, director, [email protected]. 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 Engineering-еconomic 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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.