CC BY
1в
естникАПК л „„„„„,„„„„„„„
Агроинженерия
-№ 1(17), 2015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
УДК 621.365.46:664.8.039:641.1
7
Алтухов И. В., Цугленок Н. В., Очиров В. Д.
Altukhov I. V., Tsuglenok N. V., Ochirov V. D.
ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНОЙ ИНФРАКРАСНОЙ СУШКИ НА СОХРАННОСТЬ АКТИВНОДЕЙСТВУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
THE INFLUENCE OF PULSED INFRARED DRYING ON ACTIVE SUBSTANCES CONSERVATION
В статье проанализированы импульсно-прерывные The article analyzes the pulse-discontinuous modes of in-
режимы ИК-энергоподвода в процессах сушки сахаросо- frared energy supply in the processes of sugar-containing crops
держащих корнеклубнеплодов. Представлены результаты drying. The results of influence of pulsed infrared drying on the
влияния импульсной инфракрасной сушки на содержание content of sugars and vitamins in the final product are presented
сахаров и витаминов в конечном продукте. in the article.
Ключевые слова: сушка, инфракрасное излучение, Key words: drying, infrared radiation, crops and tubers, ac-корнеклубнеплоды, активнодействующие вещества, энер- tive substances, energy saving. госбережение.
Алтухов Игорь Вячеславович -
кандидат технических наук, доцент кафедры энергообеспечения и теплотехники Иркутская государственная сельскохозяйственная академия Тел.: 8 (3952) 23-73-60 E-mail: altukhigor@yandex.ru
Цугленок Николай Васильевич -
доктор технических наук, профессор, президент Восточно-Сибирского научно-образовательного производственного центра
Очиров Вадим Дансарунович -
кандидат технических наук, доцент кафедры энергообеспечения и теплотехники Иркутская государственная сельскохозяйственная академия Тел.: 8 (3952) 23-73-60 E-mail: ochirov@igsha.ru
Altukhov Igor Viacheslavovich -
PhD in Technical Sciences, Associate Professor
of the Department of Energy Supply
and Heat Engineering
Irkutsk State Agricultural Academy
Tel.: 8 (3952) 23-73-60
E-mail: altukhigor@yandex.ru
Tsuglenok Nikolai Vasilyevich -
Doctor in Technical Sciences, professor, the President of the East-Siberian scientific educational production center
Ochirov Vadim Dansurovich -
PhD in Technical Sciences, Associate Professor
of the Department of Energy Supply
and Heat Engineering
Irkutsk State Agricultural Academy
Тел.: 8 (3952) 23-73-60
E-mail: ochirov@igsha.ru
На современном этапе развития научно-технического прогресса важная роль в решении продовольственной проблемы отводится вопросам обработки и переработки сельскохозяйственных продуктов. Особенно актуальной эта проблема стала с введением в Российской Федерации ответа на санкции против нее ряда стран. Согласно указу Президента РФ от 6 августа 2014 г N560 «О применении отдельных специальных экономических мер в целях обеспечения безопасности Российской Федерации» до 6 августа 2015 года запрещается либо ограничивается ввоз в нашу страну отдельных видов сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия. Кабинету министров совместно с высшими региональными органами власти предстоит разработать и реализовать комплекс мероприятий, направленных на увеличение предложения отечественных товаров [1]. Осуществление данных мероприятий во многом будет
определяться масштабами использования электрической энергии в перспективных технологиях по обработке и переработке продовольственных продуктов.
Для совершенствования региональной структуры производства продуктов питания необходимо заложить принцип приближения производства каждого вида продукта к районам, обладающим наилучшими условиями для его возделывания, с одновременным развитием инновационных энергосберегающих технологий и техники.
Одной из специфических зон страны является Восточная Сибирь. Зона характеризуется резким перепадом суточных температур, огромными площадями, покрытыми таежными лесами, наличием мощной электроэнергетической базы и своеобразием других природно-производственных условий.
Первый русский ученый-естествоиспытатель М. В. Ломоносов сказал, что «Российское могущество прирастать будет Сибирью...» [2]. В на-
8
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В
естник АПК
Ставрополья
стоящее время сбываются слова, сказанные в XVIII веке великим ученым. Рост экономического могущества нашего государства, начиная с начала 90-х годов XX века, все больше опирается на использование природных ресурсов Сибири, Севера и Дальнего Востока.
Большой экономический потенциал в Восточной Сибири имеет Иркутская область. Гидроэнергетические ресурсы р.Ангара превратили Иркутскую область в крупнейший район гидроэнергетики, дающий наиболее дешевую электрическую энергию в мире. В настоящее время в Иркутской области производится около 6,5 % электрической энергии от общегосударственного производства.
При наличии мощной электроэнергетической системы доля использования электрической энергии для решения продовольственной проблемы Иркутской области не велика (около 1 %). Возможность исправления создавшейся обстановки в области электрификации сельскохозяйственного производства во многом зависит от масштабов эффективного использования электрической энергии для термической обработки сельскохозяйственного сырья с целью получения продуктов с высоким содержанием биологически активных веществ.
Перспективы развития электротермической техники для сельскохозяйственного производства показывает, что в последнее время широко применяются установки, работающие на принципе использования электрической энергии, превращенной в энергию инфракрасного излучения, для обработки и переработки сельскохозяйственного сырья [3, 4, 5, 6, 7].
Технологический процесс сушки растений с позиции ИК-энергоподвода можно осуществить с постоянным и прерывным ИК-энергоподводом. В качестве излучателей для осуществления операций сушки применялись импульсные керамические преобразователи излучения.
С позиции ресурсоэнергосбережения наибольший интерес для исследования представляет прерывный метод [4].
Включение и отключение ИК-облучателя при прерывном энергоподводе можно осуществлять двумя принципиально различными методами управления:
1) импульсно-прерывный метод управления энергоподводом (рис. 1);
2) частотно-прерывный метод управления энергоподводом.
Сущность импульсно-прерывного метода управления энергоподводом в процессах переработки корнеклубнеплодов состоит в том, что сохраняется неизменным период цикла Тц, в течение которого происходит включение и отключение ИК-излучателей, изменяется интервал тр, в течение которого происходит включение его. Оставляя постоянным интервал тр и изменяя период цикла Тц, получим частотно-прерывный метод управления энергоподводом. Следовательно, изменяя значение тр и Тц (или то и другое одновременно) можно изменять среднее значение энергоподвода в процессах переработки сахаросодержащих корнеклубнеплодов.
Наиболее подробно исследован импульсно-прерывный метод управления энергоподводом. Были исследованы три варианта импульсно-прерывного метода управления ИК-энергоподводом:
1 ) с постоянным уровнем энергоподвода в каждом последующем цикле (рис. 1);
2) с повышением уровня энергоподвода в каждом последующем цикле (рис. 2);
3) с понижением уровня энергоподвода в каждом последующем цикле (рис. 3).
При исследовании импульсно-прерывных методов управления энергоподводом в процессах переработки корнеклубнеплодов были учтены результаты лабораторных и производственных экспериментальных исследований по удалению влаги из растений.
Для ускорения процесса удаления влаги из внутренних слоев сырья растительного происхождения, академиком А.В. Лыковым рекомендуется управлять методами энергоподвода [8].
Рисунок 1 - Импульсно-прерывный метод управления с постоянным уровнем энергоподвода
в каждом последующем цикле
в
естник АПК
Ставрополья
: № 1(17), 2015
Агроинженерия
Рисунок 2 - Импульсно-прерывный метод управления с повышением уровня энергоподвода
в каждом последующем цикле
9
Рисунок 3 - Импульсно-прерывный метод управления с понижением уровня энергоподвода
в каждом последующем цикле
Выполнить эту рекомендацию можно при организации процесса переработки растений с понижением уровня энергоподвода в каждом последующем цикле, т.е. так, как это показано на рисунке 3. Так как в начале процесса сушки количество влаги в растениях имеет максимальное значение и она в основном имеет механическую связь, то в период интенсивного нагрева большая часть ее будет удалена в первых циклах процесса сушки с минимальными затратами энергии на совершение работы по отрыву влаги от сухого вещества.
Принципиально другая картина будет при организации процесса переработки растений с повышением уровня энергоподвода в каждом последующем цикле, т.е. так, как это показано на рисунке 2. Увеличение температуры к концу процесса приведет к необратимым процессам в составе активнодействующих веществ.
Нами проведены исследования по влиянию режимов ИК-энергоподвода на содержания сахаров и витаминов после проведения процесса сушки. Анализ проведен в Иркутской межобластной ветеринарной лаборатории. Результаты представлены в таблицах 1.
Высокое содержание витаминов и микроэлементов в корнеклубнеплодах, подверженных импульсной инфракрасной сушке, позволяет называть их продуктами высокой биологической активности.
На основании экспериментальных исследований были установлены закономерности управления импульсно-прерывным методом энергоподвода в технологии сушки корнеклубнеплодов. Описание этих закономерностей совпадает с разложением степенной функции в ряд Маклорена. Применение импульсных керамических излучателей ускоряет процесс сушки, с сохранением высоких качественных показателей готового продукта.
Продукты, сохранившие витаминный и минеральный состав, после сушки могут использоваться в рационах животных для увеличения продуктивности, обеспечения здоровья и высоких воспроизводительных функций.
В ходе экспериментальных исследований установлено, что расход электроэнергии в режиме с понижением уровня энергоподвода в 1,13 меньше, чем при постоянном уровне и 1,27 раз чем с повышением уровня энергоподвода.
10
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
Таблица 1 - Содержание активно действующих веществ в моркови после сушки
№ п/п Наименование показателя Единица измерения Морковь Свёкла Топинамбур
1 Массовая доля сахара % 63,21 56,0 69,67
2 Витамин А мг/100 г 0,001 0,008 5,29
3 Витамин В1 мг/100 г 0,09 0,06 0,95
4 Витамин В2 мг/100 г 0,24 0,27 2,45
5 Витамин В5 мг/100 г 0,31 0,61 0,92
6 Витамин В6 мг/100 г 0,07 0,49 0,42
7 Витамин Е мг/100 г 0,92 0,84 -
9 Витамин РР(ниацин) мг/100 г 1,85 1,09 -
10 Витамин С мг/100 г 12,21 11,61 57,81
Литература:
1. Указ Президента РФ от 6 августа 2014 г. N560 «О применении отдельных специальных экономических мер в целях обеспечения безопасности Российской Федерации».
2. Ломоносов М. В. Краткое описание различных путешествий по Северным морям и показание возможному проходу Сибирским океаном в Восточную Индию: полное собрание сочинений. СПб., 1763. Т. 6.
3. Очиров В. Д. Обоснование режимов ИК-энергоподвода в технологии сушки корнеплодов моркови импульсными керамическими преобразователями излучения : дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 2011. 189 с.
4. Худоногов И. А., Худоногова Е.Г. Основы технологии оздоровительного чая: монография. Иркутск: Глазковская типография, 2006. 343 с.
5. Алтухов И.В., Очиров В.Д. Анализ способов сушки пищевых продуктов // Вестник Иркутской государственной сельскохозяйственной академии. 2009. № 36. С. 1621.
6. Алтухов И.В., Федотов В.А., Очиров В.Д. Изменение основных качественных показателей семян пшеницы после воздействия различными облучателями // Вестник Иркутской государственной сельскохозяйственной академии. 2010. № 40. С.107-115.
7. Федотов В.А., Алтухов И.В., Цыдыпова О.Н., Очиров В.Д. Технология предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением // Вестник АПК Ставрополья. 2014. № 3 (15). С. 52-56.
8. Лыков А.В. Теория сушки. М.: Энергия, 1978. 471 с.
References:
1. Decree of the Russian President of August 6, 2014 of № 560 "About Application of Separate Special Economic Measures for Safety of the Russian Federation".
2. Lomonosov M. V. The short description of various travels across the North Sea and the indication to possible pass by the Siberian Ocean to East India: complete works. SPb., 1763. T. 6.
3. Ochirov V. D. Rationale of modes thermal energy supply in the drying of carrot pulse ceramic converters radiation : dis. ... cand. the technology of Sciences. Krasnoyarsk, 2011. P. 189.
4. Khudonogov I. A., Khudonogova E.G. Bases of technology of improving tea: monograph. Irkutsk: Glazkovsky printing house, 2006. P. 343.
5. Altukhov I.V., Ochirov V.D. Analysis of ways of drying of foodstuff // Vestnik of the Irkutsk state agricultural Academy. 2009. № 36. P. 16-21.
6. Altukhov I.V., Fedotov V.A., Ochirov V.D. Change of the main quality indicators of seeds of wheat after influence by various irradiators // Vestnik of the Irkutsk state agricultural Academy. 2010. №. 40. P. 107-115.
7. Fedotov V.A., Altukhov I.V., Tsydypova O. N., Ochirov of V. D. Technological of presiding processing of seeds of wheat electro thermal radiation // Vestnik of agrarian and industrial complex of Stavropoulos Territory. 2014. №. 3(15). P. 52-56.
8. Lykov A.V. Theory of drying. M.: Energy, 1978. P. 471.
