CC BY
22
Литература
1. Мишуров Н.П., Кузьмина Т.Н. Энергосберегающее оборудование для обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях // Научный аналитический обзор. - М., 2004. - С. 94.
2. Кочиш И.И., Калюжный Н.С. Зоогигиена: Учебник / Под ред. И.И. Кочиша. - СПб.: Изд. - «Лань», 2008. - С. 464.
3. РД-АПК 1.10.01.02-10. Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов КРС. - М., 2011. -С. 79.
4. Lantsova E., Vtoryi V., Vtoryi S., Gordeev V. Effect of weather conditions on content of carbon dioxide in barns // 15th International Scientific Conference on Engineering for Rural Development. Proceedings, Volume 15, may 20-22, Jelgava 2016. - P. 437-441.
5. Ланцова Е.О., Вторый В.Ф., Вторый С.В., Гордеев В.В. Влияние погодных условий на формирование температуро-влажностного режима в коровнике - М.: ВНИИМЖ, 2016. -№3(23). - С. 67-72.
Literatura
1. Mishurov N.P., Kuzmina T.N. Energosberegauschee oborudovanie dlya obespecheniya mikroklimata v zhivotnovodcheskih pomeschniyah: nauchnyi analiticheskii obzor - M., 2004. -S. 94.
2. Kochish I.I., Kaluzhniy N.S. Zoogigiena: Uchebnik / Pod red. I.I. Kochish. - SPb.: Izdatelstvo «Lan», 2008. - S. 464.
3. RD-APK 1.10.01.02-10. Metodicheskie rekomendatsii po tehnologicheskomu proektirovaniu ferm i compleksov KRS. - M., 2011. - S. 79.
4. Lantsova E., Vtoryi V., Vtoryi S., Gordeev V. Effect of weather conditions on content of carbon dioxide in barns // 15thInternationalScientific Conference on Engineering for Rural Development. Proceedings, Volume 15, may 20-22, Jelgava 2016. - P. 437-441.
5. Lantsova E.O., Vtoryi V.F., Vtoryi S.V., Gordeev V.V. Vliyanie pogodnih usloviy na formirovanie temperaturno-vlazhnostnogo rezhima v korovnike. - M.: VNIIMZh, 2016. -№3(23). - S. 67-72.
УДК 331.4:664 697.982
Доктор техн. наук Т.И. БЕЛОВА (Брянский ГАУ, belova911@mail.ru) Доктор техн. наук В.С. ШКРАБАК (СПбГАУ, v.shkrabak@mail.ru) Канд. техн. наук Е.М. АГАШКОВ (ОГУ имени И.С. Тургенева, evgenii-agashkov@mail.ru)
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПЫЛИ ПИЩЕКОНЦЕНТРАТА КРАСНОЙ СВЕКЛЫ В СИСТЕМЕ ПЫЛЕУДАЛЕНИЯ
Одним из основополагающих параметров сыпучих продуктов и их пылей является дисперсный состав, при помощи которого можно рассчитать скорость движения воздуха в зоне вытяжных зонтов, как для удаления пыли из воздуха рабочей зоны, так и для ее сбора как продукта производства. Можно также предположить, какой процент сыпучего продукта будет образовывать устойчивую аэрозоль (пыль). Диапазон аэрозольных частиц находится в пределах 10-7 - 10-1 см (Фукс Н.А., 1955). Нижний предел обуславливается возможностью длительного самостоятельного существования, а верхний предел ограничен тем, что крупные частицы очень быстро осаждаются под действием силы тяжести.
Размеры пылинок имеют большое гигиеническое значение, так как чем мельче пыль, тем глубже она проникает в дыхательную систему. Если относительно крупные пылинки (510 мкм и более) в большей степени задерживаются в верхних дыхательных путях человека и постепенно удаляются оттуда со слизью (отхаркиваются), то мелкая пыль (менее 5 мкм), как правило, проходит в легкие и оседает на длительный срок, вызывая поражение легочной ткани [1].
В пищевой промышленности при производстве соусов, приправ в качестве основы используются пищеконцентраты растительного происхождения (свеклы, томатов, моркови и т.д.). В частности, при производстве сухого концентрата соуса используется концентрат красной свеклы. Токсичность пыли сухого пищеконцентрата красной свеклы была подтверждена при оценке индекса токсичности растительных экстрактов на Paramecium caudatum, которая вызвана наличием водорастворимых биоцидных веществ природного происхождения, накапливающихся в корнеплодах в процессе онтогенеза [2]. Учитывая большие объемы переработки красной свеклы, актуальным является исследование параметров воздушной среды при технологических процессах, в том числе определение дисперсного состава пыли.
Выделение пыли пищеконцентрата красной свеклы при производстве происходит в результате различных причин: несовершенстве технологий, негерметичности технологического оборудования, вынужденного выхода промежуточных и готовых продуктов в воздух производственного помещения, а также в результате проведения ремонтных работ и аварийных ситуаций.
Избежать выделения производственной пыли почти невозможно, но возможно снижение уровня запыленности воздуха рабочей зоны до допустимых пределов, за счет использования и совершенствования системы пылезащиты, состоящей из элементов систем вентиляции и средств индивидуальной защиты (СИЗ) [3, 4]. Применение СИЗ необходимо только в крайнем случае (при проведении ремонтных работ и аварийных ситуациях) на ограниченное время из-за наполнения фильтрующих компонентов и поверхностей пылью, следовательно, обязательно использование систем вытяжной вентиляции для снижения концентрации пыли до допустимых пределов.
Как правило, при проведении ремонтных работ и авариях происходит разовый выброс пыли в воздух рабочей зоны, зависящей от количества пылеобразующего материала, находящегося в бункерах и технологическом оборудовании. При работе вытяжной системы вентиляции происходит изменение концентрации пыли и ее дисперсного состава, о которых можно судить косвенным путем, анализируя удаляемый аэрозоль системой вентиляции.
Цель исследования заключается в лабораторном исследовании изменения дисперсного состава пыли сухого пищеконцентрата красной свеклы в удаляемом воздухе местной вытяжной вентиляции, смоделированной на лабораторной установке.
Материалы, методы и объекты исследования. Для оценки дисперсного состава удаляемого аэрозоля был смоделирован процесс пылевыделения и работы системы вытяжной вентиляции (пылеудаления) на лабораторной установке (рис. 1).
Для анализа дисперсного состава аэрозоля, удаляемого системой вентиляции, был использован микроскопический метод [5]. Удаляемый аэрозоль собирают на аналитический фильтр, который затем микроскопируют. На рис. 2 представлена микрофотография удаляемого аэрозоля. Для сравнения: на рис. 3 представлена микрофотография пылеобразующего материала и сухого пищеконцентрата красной свеклы.
Фильтр с осадком располагают на предметном столике микроскопа, на него накладывают измерительную сетку и микроскопируют. При микроскопировании пыли пищеконцентрата красной свеклы на всех этапах забора проб не были обнаружены частицы, размер которых превышает 100 мкм, следовательно, подразделение частиц на фракции будет следующим: 1-1,3-1,6-2,0-2,5-3,2-4,0-5,0-6,3-8,0-13-16-20-25-32-40-50-63-80 мкм [5].
I - чистый воздух, II - запыленный воздух; 1 - пылевая камера, 2 - вибрационный столик, 3 - вытяжное устройство, 4 - основной воздуховод, 5 - аллонж с аналитическим фильтром, 6 - аспиратор, 7 - метеометр, 8 - ПЭВМ, 9 - аналитические весы, 70 - вторичный преобразователь
1 ММ
1 ММ
Рис. 2. Микрофотография аналитического фильтра с пылью
1 ММ
1 ММ
Рис. 3. Микрофотография пылеобразующего материала из пищеконцентрата красной свеклы
Результаты исследования. В ходе эксперимента было проведено исследование динамики изменения дисперсного состава пыли пищеконцентрата красной свеклы, удаляемой системой пылеудаления, в зависимости от времени и от массы поступившей пыли в воздух.
Условия проведения эксперимента:
— производительность системы пылеудаления составила 2,1 м3/ч;
— скорость движения воздуха в зоне пылевыделения - 0,3 - 0,4 м/с;
— интервалы времени забора проб запыленного воздуха пыли с момента начала эксперимента - 5, 10 и 15 минут;
— максимально возможная начальная концентрация пищеконцентрата красной свеклы в пылевой камере - 27,8 г/м3, 33,3 г/м3 и 38,9 г/м3.
На рис. 4 представлены зависимости концентрации пылей в удаляемом воздухе от максимально возможной начальной концентрации пищеконцентрата красной свеклы в пылевой камере.
35
о ш
£
о £
ш к
30
25
со -с
г з
с
СГ ^
В.
Я и Я х
о И
20
15
10
0
10
15
20
Время забора проб, мин
Рис. 4. Зависимость концентрации пыли в удаляемом воздухе от времени работы системы вентиляции и максимально возможной начальной концентрации пищеконцентрата красной свеклы в пылевой камере, равной: 1 -27,8 г/м3; 2 - 33,3 г/м3; 3 - 38,9 г/м3
На вероятность получения профессионального заболевания и отравления влияет количество проникающей пыли и ее дисперсный состав. Наибольшую опасность для организма человека представляют частицы размером до 5 мкм, так как они способны глубоко проникать в органы дыхания и в зависимости от формы, химической активности могут на долгое время задерживаться в них.
В табл. 1, 2 и 3 рис. 5, 6 и 7 представлены дисперсные составы пылей пищеконцентрата красной свеклы в удаляемом воздухе в зависимости от времени работы системы пылеудаления. Для улучшения восприятия данных о дисперсном составе пылей фракции объединены и укрупнены.
Таблица 1. Дисперсный состав пылей при максимально возможной начальной концентрации
пищеконцентрата красной свеклы в пылевой камере 27,8 г/м3 _и времени работы системы пылеудаления_
Размер частиц, мкм Содержание частиц при времени работы системы пылеудаления, %
5 мин. 10 мин. 15 мин.
1-2,5 14,72 19,22 8,23
2,5-5 18,90 19,58 13,49
5-10 34,75 27,34 35,22
10-25 30,96 30,78 39,81
25-50 0,67 3,02 3,14
50-63 0,00 0,06 0,11
Таблица 2. Дисперсный состав пылей при максимально возможной начальной концентрации пищеконцентрата красной свеклы в пылевой камере 33,8 г/м3 и времени работы системы
пылеудаления
Размер частиц, мкм Содержание частиц при времени работы системы пылеудаления, %
5 мин. 10 мин. 15 мин.
1-2,5 6,50 12,94 17,35
2,5-5 13,45 19,72 22,79
5-10 36,28 33,49 32,04
10-25 40,36 30,66 26,02
25-50 3,41 2,94 1,75
50-63 0,00 0,25 0,05
Таблица 3 . Дисперсный состав пылей при максимально возможной начальной концентрации пищеконцентрата красной свеклы в пылевой камере 38,9 г/м3 и времени работы системы
пылеудаления
Размер частиц, мкм Содержание частиц при времени работы системы пылеудаления, %
5 мин. 10 мин. 15 мин.
1-2,5 12,44 11,30 16,63
2,5-5 23,67 17,99 13,58
5-10 38,37 34,05 23,62
10-25 24,79 34,54 40,11
25-50 0,69 2,01 5,56
50-63 0,04 0,11 0,50
Согласно таблицам получаем, что распределение частиц пыли пищеконцентрата красной свеклы во всех случаях приближается к нормальному закону.
Для более детального изучения дисперсного состава аэрозоля в удаляемом воздухе была произведена оценка массового распределения частиц размером до 5 мкм, которая отражает динамику изменения содержания частиц пыли, глубоко проникающих в органы дыхания. На рис. 5, 6 и 7 представлена динамика изменения содержания частиц размером (02,5) мкм и (2,5-5,0) мкм при различных удельных массах пылеобразующего материала.
1,6
о4 1,4
я 1,2
к
у 1,0
з-
и Я 0,8
г
К 0,6
8-
§ 0,4
о
0,2
0,0
о
10
15
20
Время, мин
Рис. 5. Зависимость содержания частиц пыли в удаляемом воздухе системами вентиляции от времени работы систем вентиляции при удельной массе поступившего пищеконцентрата 27,8 г/м3 с размерами
частиц пыли: 1 - (0-2,5) мкм; 2 - (2,5-5,0) мкм
1,4
Время, мин
Рис. 6. Зависимость содержания частиц пыли в удаляемом воздухе системами вентиляции от времени работы систем вентиляции при удельной массе поступившего пищеконцентрата 33,3 г/м3 с размерами
частиц пыли: 1 - (0-2,5) мкм; 2 - (2,5-5,0) мкм
Время, МИН
Рис. 7. Зависимость содержания частиц пыли в удаляемом воздухе системами вентиляции от времени работы систем вентиляции при максимально возможной начальной концентрации пищеконцетрата красной свеклы в пылевой камере 38,9 г/м3 с размерами частиц пыли: 1 - (0-2,5) мкм; 2 - (2,5-5,0) мкм
Выводы. Следует отметить, что оценочное массовое содержание частиц размером до 5 мкм находится, как правило, в пределах 2%, несмотря на значительное колебание в количественном соотношении. Также заметно, что в двух случаях (при удельной массе поступившего пищеконцентрата 27,8 г/м3 и З8,9 г/м3) наблюдается их значительное снижение в удаляемом воздухе (на 72% и 69% - для частиц размером G-2,5 мкм, а на 62% и 85% - для частиц размером 2,5-5 мкм, соответственно). Предполагаем, что это связано со снижением доли указанных частиц пыли в воздухе рабочей зоны, наличием электростатических сил взаимодействия частиц пыли друг с другом, влажностью воздуха и самого сыпучего материала.
Полученные результаты могут быть использованы при определении видов системы вентиляции, пылеотделителей и пылеуловителей и режимов их работы, а также для выбора необходимых средств индивидуальной защиты органов дыхания.
Литература
1. Измерова Н.Ф., Кирилова В.Ф. Гигиена труда: Учебник. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2GG8. -592 с.
2. Бурак В.Е., Агашков Е.М., Васин В.К. и др. Биотестирование растительных экстрактов в экологическом мониторинге процессе // Научно-педагогические проблемы транспортных учебных заведений: Материалы международной научно-практической конференции. - М.: МИИТ, 2G11. - Вып. З. - С. 151-154.
3. Пат. 2439449 Рос. Федерация №2010122353, Система вентиляции промышленного предприятия: Белова Т.И., Гаврищук В.И., Агашков Е.М. и др. заявл. G1.G6.2G1G; опубл. 1G.G1.2G12, 4 с.
4. Белова Т.И., Гаврищук В.И. и др. Улучшение условий труда использованием автоматизированных и автоматических систем регулированием параметров воздушной среды и средств индивидуальной защиты // Вестник МАНЭБ. - СПб, 2G12. - Т.17. - № З. -С. 91-94.
5. Агашков Е.М., Белова Т.И., Гаврищук В.И. Исследование дисперсного состава сыпучего продукта // Вестник МАНЭБ. - СПб, 2G12. -Т.17. - № З. - С. 1З8-143.
Literatura
1. Izmerova N.F., Kirilova V.F. Gigiena truda: Uchebnik. - M.: GEHOTAR-Media, 2008. - 592 s.
2. Burak V.E., Аgashkov E.M., Vasin V.K. i dr. Biotestirovanie rastitel'nykh ehkstraktov v ehkologicheskom monitoringe protsesse // Nauchno-pedagogicheskie problemy transportnykh uchebnykh zavedenij: Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferentsii. - M.: MIIT, 2011. - Vyp. 3. - S. 151-154.
3. Pat. 2439449 Ros. Federatsiya №2010122353, Sistema ventilyatsii promyshlennogo predpriyatiya: Belova T.I., Gavrishhuk V.I., Agashkov E.M. i dr. zayavl. 01.06.2010; opubl. 10.01.2012, 4 s.
4. Belova T.I., Gavrishhuk V.I. i dr. Uluchshenie uslovij truda ispol'zovaniem avtomatizirovannykh i avtomaticheskikh sistem regulirovaniem parametrov vozdushnoj sredy i sredstv individual'noj zashhity // Vestnik MANEHB. - SPb, 2012. - T.17. - № З. - S. 91-94.
5. Аgashkov E.M., Belova T.I., Gavrishhuk V.I. Issledovanie dispersnogo sostava sypuchego produkta // Vestnik MANEHB. - SPb, 2012. -T.17. - № З. - S. 138-143.
