CC BY
24
УДК 664.6.002
УСТАНОВКА ДЛЯ АКТИВАЦИИ БРОДИЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ
SUPER HIGH FREQUENCY YEAST ACTIVATOR Д. В. Лукина, М. В. Белова D. V. Lukina, M. V. Belova
ФГБОУВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»,
г. Чебоксары
Аннотация. Описан принцип действия установки, обеспечивающей активацию бродильных процессов хлебопекарных дрожжей путем воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты.
Abstract. The article describes the principle of operation of the installation which provides activating baker's yeast fermentation processes by means of ultra super frequency electromagnetic field.
Ключевые слова: сверхвысокочастотный генератор, сферическая перфорированная резонаторная камера, активатор дрожжей, центробежная сила.
Keywords: super high frequency generator, perforated spherical resonator chamber, yeast activator, centrifugal force.
Актуальность исследуемой проблемы. По результатам 2011 года объем рынка дрожжей в России составил 90000 тонн, а по Чувашской Республике - в пределах 787 тонн. В настоящее время актуальным является поиск энергосберегающих технологий, обеспечивающих улучшение качества хлебобулочных изделий, так как в процессе хранения хлебопекарных дрожжей (30 суток при температуре 8.. .12 оС) их бродильные свойства снижаются, что отрицательно влияет на конечный продукт. В связи с этим целью настоящей работы является разработка и обоснование параметров установки для тепловой обработки хлебопекарных дрожжей, что обеспечит улучшение качества хлебобулочных изделий.
Материал и методика исследований. На основе существующих закономерностей процесса эндогенного нагрева диэлектриков решена научно-техническая задача - разработана поточная установка, обеспечивающая эффективные теплообменные процессы, активизирующие жизнедеятельность дрожжевых микроорганизмов за счет воздействия электрического поля СВЧ-диапазона.
Были выявлены закономерности процесса тепловой обработки хлебопекарных дрожжей в быстровращающейся сферической перфорированной резонаторной камере СВЧ-генератора.
Вестник ЧГПУ им. И. Я. Яковлева. 2012. № 4 (76)
Результаты исследований и их обсуждение. В ходе исследования решались следующие научные задачи:
- разработать методику воздействия электромагнитного поля СВЧ на хлебопекарные дрожжи для ускорения процессов брожения;
- разработать алгоритм расчета с программным решением, позволяющий согласовать конструкционно-технологические параметры установки;
- создать и испытать в производственных условиях установку для активации бродильных процессов хлебопекарных дрожжей с оценкой их органолептических, микробиологических и физико-химических показателей;
- выявить эффективные режимы работы установки;
- оценить технико-экономическую эффективность применения установки.
Техническая новизна установки для активации бродильных процессов хлебопекарных дрожжей (рис. 1) заключается в том, что содержит внутри экранного цилиндрического корпуса 7 сферическую резонаторную камеру СВЧ-генератора, выполненную из двух полусфер 5, 10, причем нижняя перфорированная вращающаяся полусфера 10 насажена на вал электродвигателя 9 поверх лопастной мешалки 11.
Рис. 1. Схема установки для активации хлебопекарных дрожжей:
1 - сверхвысокочастотный генераторный блок, 2 - магнетрон, 3 - излучатель,
4 - крышка экранного корпуса, 5 - половина сферической резонаторной камеры, 6 - волчок,
7 - цилиндрический экранный корпус, 8 - выгрузной шнек, 9 - электроприводной модуль,
10 - перфорированная половина сферической резонаторной камеры, 11 - лопастная мешалка
На крышке экранного корпуса 4 установлен генераторный блок 1, излучатель 3 которого направлен внутрь верхней полусферы 5, жестко закрепленной с внутренней стороны крышки 4. Через боковую поверхность экранного корпуса 7 к верхней полусфере 5 вмон-
тирован волчок 6. На стыке боковой поверхности и нижнего основания экранного корпуса имеется прорезь, куда установлен выгрузной шнек 8. Нижняя полусфера по центру насажена на вал электродвигателя 9 и вращается в горизонтальной плоскости. Верхняя полусфера 5 жестко закреплена с внутренней стороны крышки 4 экранного корпуса 7 и по центру имеет отверстие, предназначенное для монтажа излучателя 3 с магнетроном 2. Установка содержит волчок 6 для измельчения и подачи сырья в сферическую резонаторную камеру. Для этого имеется отверстие на боковой поверхности верхней полусферы, куда жестко вмонтирован измельчающий механизм волчка. Генераторный блок 1 жестко закреплен с верхней стороны крышки 4. На стыке основания и боковой поверхности экранного корпуса имеется отверстие, предназначенное для выгрузки готовой продукции. Для этого в отверстие установлен выгрузной шнек 8, вращающийся в полуцилиндрическом корпусе, обеспечивающем ограничение излучения потока СВЧ-энергии. На валу электропривода 9, под перфорированной частью резонаторной камеры 10, находится лопастная мешалка 11, позволяющая перемещать готовую продукцию к выгрузному шнеку 8.
Бродильные процессы сырья активируются следующим образом. Хлебопекарные дрожжи загружаются в волчок 6, где измельчаются до определенной консистенции и попадают в резонаторную камеру 5, 10. За счет токов поляризации измельченное сырье эндогенно нагревается, уменьшается его вязкость. Благодаря центробежной силе в процессе вращения нижней части резонаторной камеры продукт процеживается через перфорации и попадает в экранный корпус 7. Далее вязкий продукт перемещается к выгрузному шнеку 8 при помощи лопастей мешалки 11. Шнек 8 выводит готовую продукцию за пределы установки.
Оценка поглощающей способности образца-сырья и потери энергии за счет теплопередачи окружающему воздуху и теплового излучения показывает, что суммарные потери энергии намного меньше подводимой к образцу СВЧ-энергии [1]. Выявлена критическая напряженность электрического поля для микроорганизмов, позволяющая добиться примерного равенства между поглощаемой и отдаваемой за счет теплопередачи и теплового излучения энергии, т. е. в таком электрическом поле становится возможным сильный нагрев микроорганизмов. В электрическом поле при напряженности 50_______150 В/см не
происходит губительного нагрева одиночных микроорганизмов, а, наоборот, интенсифицируется их жизнедеятельность. Известно, что добротность резонаторной камеры будет тем выше, чем меньше ее поверхность при заданном объеме. Такой конструкцией обладает сферическая резонаторная камера, поэтому объемный резонатор выполнен из двух полусфер. Диаметр сферы должен быть равным целому числу полуволн [2]. Изготовленный лабораторный образец установки для тепловой обработки хлебопекарных дрожжей производительностью 10_15 кг/ч позволяет выявить эффективные конструкционнотехнологические параметры и режимы работы.
Резюме. Выявлено эффективное конструктивное исполнение установки для тепловой обработки хлебопекарных дрожжей, позволяющей активировать бродильные процессы, что повышает качество хлебобулочных изделий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент № 2161505 Российская Федерация. Способ стерилизации материалов при помощи СВЧ-излучения с высокой напряженностью поля и устройство для реализации способа / Корчагин Ю. В. ; заявитель и патентообладатель - № 99114320/13 ; заявл. 06.07.1999 ; опубл. 10.01.2001. Бюл. № 16.
2. Пчельников, Ю. Н. Электроника сверхвысоких частот / Ю. Н. Пчельников, В. Т. Свиридов. - М. : Радио и связь, 1981. - 96 с.
1O7
