CC BY
55
УДК 637.02/73
ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖИРОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ДАННОГО ПРОЦЕССА И.Г. Ершова, канд.техн.наук; Д.В. Поручиков, аспирант ФГБОУ ВПО ЧГСХА
UDC 637.02/73
TECHNOLOGY OF HEAT TREATMENT OF FAT CONTAINING MATERIAL DURING THE GRINDING PROCESS USING MICROWAVE ENERGY SUPPLY AND INSTALLATION DESCRIPTION FOR THIS PROCESS
Ershova I.G., Cand. Tech. Sci. Poruchikov D.V., postgraduate student FSBEI HPE Chuvash State Agrarian Academy [email protected]
Приведена технология термообработки жиросодержащего сырья с использованием энергии
электромагнитного поля сверхвысокой частоты и описание установки для реализации данного процесса в поточном режиме.
Установка содержит загрузочную емкость и экранирующий корпус. Внутри корпуса находится объемный резонатор с горизонтально расположенным перемешивающим механизмом из диэлектрического материала. На верхнем основании корпуса расположен СВЧ-
генераторный блок так, что излучатель направлен внутрь резонатора. Если включить СВЧ-генератор, происходит эндогенный нагрев измельченного сырья. Нагретое сырье попадает в нагнетательный шнек через окно корпуса нагнетательного шнека, через матрицу выдавливаются костные отходы, а вытопленный жир стекает через фильтр в приемную емкость. Ключевые слова: вытопленный жир, сверхвысокочастотный генератор, измельченное жиросодержащее сырье
The article describes the technology of heat treatment of fat-containing raw materials using the energy of the electromagnetic field of ultrahigh frequency and description of the apparatus for implementing of the process in a line mode.
The installation of heat-treating contains a loading reservoir and the shielding housing. Inside the housing is the resonant cavity with a horizontally positioned stirrer mechanism of a dielectric material. On the upper base of the housing is a microwave generator unit so that the emitter is directed into the cavity. If to turn on the microwave generator, so that is an endogenous heating of crushed raw material. Heated raw material enters the discharge auger through the window of the discharge auger case. With the aid matrix are extruded through the bone waste, and the melted fat drains through the filter into the receptacle where a pump is pumped into a special storage device.
Keywords: melted fat, super high-frequency generator, shredded fat-containing raw materials
Процессы переработки жиросодержащего сырья связаны с потреблением большого количества электроэнергии, пара и воды. При переработке такого сырья образуется большое количество газов с неприятным запахом. Поэтому разработка технологии и технического устройства для переработки жиросодержащего сырья при сниженных энергетических затратах с использованием энергии электромагнитных излучений актуальна, так как костный жир широко используется в пищевой промышленности, а костные отходы - в сельском хозяйстве.
В теоретических исследованиях применены основы теории тепло-и массопереноса, основы теории электромагнитного поля, теории процесса прессования и формования материалов. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими ГОСТ, ОСТ и разработанными частными методиками, а также с использованием теории планирования многофакторного эксперимента.
Целью настоящей работы является повышение эффективности функционирования оборудования для обработки жиросодержащего сырья путем сочетания технологических процессов измельчения и термообработки жиросодержащего сырья воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты с последующим формованием костного остатка.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие научные задачи:
1. Разработать методику воздействия электромагнитного излучения сВч-диапазона на жиросодержащее сырье в шнековой камере - объемном резонаторе.
2. Разработать и изготовить установку для термообработки жиросодержащего сырья средней мощности.
3. Оценить технико-экономическую эффективность применения установки для производства костного жира и костного остатка воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты.
Традиционная операционно-технологическая схема переработки жиросодержащего сырья предусматривает
1. Измельчение твердого хрупкого сырья (мясокостное сырье, шквара) резанием или дроблением
2. Тепловая обработка. При тепловой обработке применяют конвективный и кондуктивный методы подвода теплоты. Качество готовой продукции зависит от температуры и продолжительности ее воздействия [4]. Наименьшая продолжительность обработки определяется временем плавления жира и временем выдержки сырья для уничтожения патогенной микрофлоры при данной температуре процесса. При тепловой обработке применяют котлы, автоклавы и аппараты непрерывного действия (шнековые, барабанные, роторные), а также комбинированные, совмещающие тепловую обработку и измельчение [1]. Они имеют ряд недостатков. Из-за большой продолжительности процессов тепловой обработки (4 ч) ухудшается качество жира. Кроме того, при хранении продукта при комнатной температуре происходят быстрый рост бактериальной обсемененности и другие виды порчи, что неблагоприятно сказывается на качестве продукта.
Различают гидромеханические и электроимпульсный способы извлечения жира из кости. Последний способ реализуется в аппарате, работающем при высоком напряжении (30...60 кВ), и расход электроэнергии на переработку достаточно высокий [3]. Гидромеханический способ извлечения жира из кости основан на
динамическом, ударно-импульсном разрушении жировых клеток и удалении жира. Измельченный жир поступает в шнековый плавительный аппарат с высоким энергопотреблением [2].
Нами разрабатывается установка для термообработки
Рисунок 1 - Установка для термообработки жиросодержащего сырья:
1 - загрузочный резервуар с лотком; 2 - измельчающий механизм; 3 - набор звездочек; 4 -передаточный механизм с электродвигателем; 5 - лоток; 6 - СВЧ-генератор; 7 -объемный резонатор (резонаторная камера) со смотровым окном; 8 - диэлектрический перемешивающий механизм; 9 -окно для прохождения сырья в шнековую камеру; 10 - нагнетательный шнек; 11 - матрица с формующей решеткой; 12 - фильтр; 13 - приемная емкость для вытопленного костного жира; 14 -электродвигатель нагнетательного шнека и перемешивающего механизма; 15 - редуктор; 16 -экранирующий корпус.
Установка для термообработки жиросодержащего сырья состоит из четырех основных модулей: 1 модуль обеспечивает измельчение жиросодержащего сырья за счет вальцовой дробилки; 2 модуль -термообработку сырья в резонаторной камере за счет источника СВЧ-энергии; 3 модуль - фильтрацию вытопленного жира и формование костных отходов за счет нагнетательного шнека и матрицы; 4 модуль образует электродвигатели и редукторы.
Процесс измельчения и термообработки жиросодержащего сырья происходит следующим образом. Загружаем жиросодержащее сырье в приемный резервуар 1. Включаем электродвигатель с передаточными механизмами 4 привода вальцов 2 (измельчающий механизм) с набором звездочек 3. Включить-СВЧ генератор 6. При этом для равномерного нагрева сырья по всему объему предварительно включить перемешивающий механизм 8 и нагнетательный шнек 10 с помощью электродвигателя 14. Частота вращения валов регулируется с помощью ременных передач и редуктора 15. С помощью последнего через матрицу 11 выдавливаются костные отходы, а вытопленный жир стекает через фильтр 12 в приемную емкость 13.
Установка работает в непрерывном режиме, обеспечивая параллельное измельчение жиросодержащего сырья, его нагревание, вытопку жира, нагнетание и формование костного отхода. Высокая надежность, простота монтажа, эксплуатации и обслуживания, низкие удельные затраты электроэнергии обеспечивают высокую эффективность применения установки в целях переработки
жиросодержащего сырья (табл. 1). Качество готовой продукции зависит от совместного действия двух факторов: температуры эндогенного нагрева и дозы воздействия ЭМПСВЧ [5].
Показатели Значения
Производительность, кг / ч 30..35
Мощность, кВт 1,5
Габаритные размеры, мм 1360x1090x680
ЛИТЕРАТУРА:
1. Ивашов, В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть 1. Оборудование для убоя и первичной обработки / В.И. Ивашов // - М.: Колос, 2001. - 552 с.
2. Новикова, Г.В. Экономическая эффективность применения СВЧ-установки для выпечки хлебобулочных изделий / Г.В. Новикова, И.Г. Ершова, Н.Т. Уездный, О.В. Науменко // Международный научно-теоретический и прикладной журнал Вестник Чувашского государственного педагогического университета имени И.Я. Яковлева. - Чебоксары: ЧГПУ, 2013. - № 2 (78). - С.167...170.
3. Новикова, Г.В. Технологическое оборудование для термообработки сельскохозяйственного сырья / Г.В. Новикова, М.В. Белова, Г.А. Александрова // Вестник ФГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И.Я. Яковлева». - Чебоксары: ЧГПУ, 2013. - № 2 (78). - С.12...15.
4. Новикова Г.В. Зависимость мощности потерь СВЧ-энергии от напряженности электрического поля / Г.В. Новикова, М.В. Белова, А.Н. Понамарев // Вестник ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет» Чебоксары: 2011, №2 (70). - С.119...122. 5. Новикова, Г.В. Технология выпечки хлебобулочных изделий диэлектрическим нагревом / Г.В. Новикова, И.Г. Ершова, Н.Т. Уездный // Вестник ФГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И.Я. Яковлева». - Чебоксары: ЧГПУ, 2013. - № 2 (78). - С. 163.166.
