СВЧ пастеризатор молока Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.365.5

Е.В. Фоминых СВЧ ПАСТЕРИЗАТОР МОЛОКА

Приведено обоснование выбора магнетронов СВЧ пастеризатора молока. Предложено соотношение для сопоставления вариантов по чистому дисконтированному доходу.

E.V. Fominyh MICROWAVE MILK PASTEURIZER

The substantiation of microwave milk pasteurizer magnetron choice is given in this article. The parity for comparison of pure discount profit variants is offered here as well.

В электротехнологическом пастеризаторе могут быть использованы переменный ток, ВЧ или СВЧ электромагнитное поле, инфракрасное излучение. При электроконтактном методе пастеризации на электродах с увеличением температуры молока постепенно образуется осадок денатурированного белка, что существенно ухудшает работу пастеризатора. Такого осадка нет при использовании для пастеризации энергии электромагнитного поля. Будем рассматривать лишь СВЧ нагрев, так как габариты обрабатываемого в электромагнитном поле потока молока с учетом надоев соизмеримы с длиной волны именно дециметрового диапазона.

Мощность СВЧ генератора должна регулироваться в зависимости от требуемой производительности пастеризатора, которая, в свою очередь, зависит от числа дойных коров и их продуктивности

с 0

Р =--— (2,5n ^ 6n) , (1)

3600

где Р - мощность СВЧ пастеризатора, Вт; с - удельная теплоемкость молока, с=3870 Дж/кг-град; G=2,5n^6n - производительность пастеризатора, кг/ч (n - наименьший удой, 6n - наибольший удой, если n - число дойных коров); &„ - температурный напор пастеризатора (0n=7O°C).

В табл. 1 показана зависимость Р от производительности G.

Таблица 1

Зависимость мощности СВЧ блока от производительности пастеризатора

п, голов 1 2 3 4 5 6 10 20 30 40 50 75 100

Gmin, кг/ч 2,5 5 7,5 10 12,5 15 25 50 75 100 125 187,5 250

Gmах, кг/ч 6 12 18 24 30 36 60 120 180 240 300 450 600

Pmin, Вт 188 378 565 753 940 1130 1883 3763 5645 7525 9408 14110 18813

Рmах, Вт 452 903 1355 1806 2258 2709 4515 9030 13545 18060 22575 33863 45150

В табл. 2 приведены варианты компоновки СВЧ блока пастеризатора (рабочие камеры включены последовательно по потоку молока).

Все упомянутые в табл. 2 СВЧ генераторы работают на частоте 2450 МГц, что позволяет получить требуемую равномерность термообработки молока [1].

Таблица 2

Варианты компоновки СВЧ блока пастеризатора

Вариант Мощность магнетрона, Вт Число СВЧ генераторов, шт. Мощность СВЧ блока, кВт Тип магнетрона

1 600 5 17 М93

2 1000 3 10 М146

3 1500 2 7 М137

4 3500 1 3 М141

5 5000 1 2 М141-1

Сравнить эффективности, а соответственно, и доходности различных вариантов пастеризаторов можно с помощью соотношения

АЭУ = ЭУ9 — ЭУ1 > 0 ,

ч-^12 мах Ымах ’

где АЭе - интегральный за срок службы установки эффект (чистый дисконтированный доход); Эцдшах - максимальный интегральный за срок службы установки доход [2], т.е.

П (Ц—Ц )(1—У. )(1—У,)—[э^и —|ЭЕ|,аГ|ш,„ Ь 0 , (2)

где П - годовой объем производства; Ц|,2 - цена единицы продукции; у„ - функция, учитывающая систему налогов; уу - функция, учитывающая условия участия учредителей предприятия в распределении прибыли; Эидуш- - переменные части АЭб.

При небольшом количестве коров, то есть при небольшой производительности пастеризатора, он может быть выполнен с комбинированным энергоподводом, когда вначале молоко нагревается с помощью электронагревателя НЧ, а затем доводится до температуры пастеризации с помощью СВЧ блока [3].

Сопоставление с помощью (2) доходности СВЧ пастеризатора с одним СВЧ генератором в 3 кВт и пастеризатора с комбинированным энергоподводом, у которого в источнике СВЧ энергии использованы генераторы по 600 Вт и 1000 Вт, показало, что наибольшее преимущество имеет СВЧ пастеризатор. В то же время экономическая эффективность пастеризатора с комбинированным энергоподводом, особенно если в нем использованы три генератора по 600 Вт, выше, так как авария единственного в пастеризаторе СВЧ генератора в 3 кВт потребует замены дорогостоящего магнетрона, тогда как при комбинированном энергоподводе одновременный выход из строя всех трех СВЧ генераторов по 600 Вт маловероятен, к тому же подобные генераторы -наиболее распространенный тип магнетрона.

Что касается ИК пастеризатора, то его особенности рассмотрены в [4].

ЛИТЕРАТУРА

1. Архангельский Ю.С. Элементная база СВЧ СВЧ электротермического оборудования / Ю.С. Архангельский, В.А. Воронкин. Саратов: СГТУ, 2003. 212 с.

2. Фоминых Е.В. Расчет режима пастеризации проточной среды в СВЧ электротехнологической установке с предварительным подогревом / Е.В. Фоминых //

Системы и функциональные устройства низких и сверхвысоких частот: сб. науч. ст. Саратов: СГТУ, 2005. С. 88-89.

3. Фоминых Е.В. Подход к оптимальному проектированию

электротехнологической установки с комбинированным энергоподводом / Е.В. Фоминых // Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Вологда, 2005. Т 1. С. 59-62.

4. Фоминых Е.В. Пастеризаторы молока, использующие инфракрасное излучение / Е.В. Фоминых, Ю.С. Архангельский // Электро- и теплотехнологические процессы и установки - 2: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2005. С. 37-40.

Фоминых Елена Вячеславовна -

ассистент кафедры

«Автоматизированные электротехнологические установки и системы»

Саратовского государственного технического университета