Обоснование и разработка СВЧ-индукционной установки для термообработки творожного сырья в сельхозпредприятиях

• Автор: Науменко, Ольга Васильевна
• Шифр специальности: 05.20.02, 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Ресурсы и объем перерабатываемого сырья
1.2 Анализ технических средств и технологий термообработки творожного сырья в условиях предприятий малой мощности
1.3 Физико-механические параметры творожного сырья
1.4 Анализ диэлектрических параметров творожного сырья
1.5 Выводы по главе. Цель и задачи исследования
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ СЫРЬЯ
2.1 Описание разработанной СВЧ-индукционной установки для термообработки творожного сырья
2.2 Теоретические основы процесса комбинированного экзо-эндогенного нагрева творожного сырья
2.3 Результаты исследований и выводы
3. МЕТОДИКА И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Программа экспериментальных исследований
3.2 Частные методики исследований и измерительная аппаратура
3.3 Машинно-аппаратная схема термообработки творожного сырья с целью производства творожных изделий
3.4 Описание разработанной СВЧ-индукционной установки для термообработки творожного сырья
3.5 Выводы по главе _
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ТЕРМООБРАБОТКИ ТВОРОЖНОГО СЫРЬЯ
4.1 Результаты экспериментальных исследований конструктивнотехнологических параметров и режимов работы СВЧ-индукционной 79 установки для термообработки творожного сырья
4.1.1 Динамика нагрева творожного сырья в рабочей камере
4.1.2 Продолжительность технологического процесса термообработки творожного сырья
4.2 Результаты исследования качества творожных изделий и мощности потока электромагнитных излучений
4.2.1 Исследование качества творожных изделий
4.2.2 Исследования плотности потока энергии СВЧ-индукционной установки
4.3 Исследование распределения теплового потока по поверхности изделия при эндогенном нагреве творожного сырья
4.3.1 Матрица планирования и обоснование критериев

оптимизации параметров и режимов работы установки
4.3.2 Эффективные режимы работы СВЧ-индукционной установки
4.4 Результаты исследования и выводы по главе
5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СВЧ-ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ТВОРОЖНОГО СЫРЬЯ
5.1 Экономические показатели применения
СВЧ-индукционной установки для термообработки творожного
сырья
5.2 Требования по технике безопасности при работе
с СВЧ-индукционной установкой
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Акты (справки) об использовании (внедрении) результатов научно-исследовательской работы в учебном процессе Приложение Б. Акты испытаний научно-исследовательской работы в производственных условиях Приложение В. Протокол измерений электромагнитных излучений около СВЧ-индукционной установки для термообработки творожного 129 сырья
Приложение Г. Протокол экспертной оценки качества творожных изделий
Приложение Д. Документы о регистрации заявки на изобретения и решения о выдаче патента Приложение Е. Обзор существующего оборудования
Приложение Ж. Расчетные коэффициенты для построения поверхностей отклика и двумерных сечений моделей Приложение И. Дипломы

Введение
Актуальность работы. Объем производства творожного сырья по статистическим данным в 2011 г. по Российской Федерации (РФ) и по Чувашской Республике (ЧР) составил 381 и 11 млн. кг/год соответственно. Из этого объема до 20% (76 млн. кг по РФ и 2 млн. кг по ЧР) идет на производство творожных изделий различного ассортимента. Причем 7% (5,3 млн. кг по РФ и 0,132 млн. кг по ЧР) производимых творожных изделий - это национальные изделия, например, в ЧР - это «Чакат». При этом удельные энергетические затраты на термообработку творожного сырья остаются достаточно высокими, а качество изделий не всегда остается удовлетворительным. Следовательно, разработка ресурсосберегающей технологии производства творожных изделий и соответствующей установки является актуальной задачей. Потребность в таких установках по РФ составляет до 1200 шт., а по ЧР - 30 шт. при производительности 30...35 кг/ч.
Уровень разработанности темы. Анализ существующих способов термообработки пищевых продуктов (кондуктивный, конвективный, диэлектрический и индукционный) показывает возможность улучшения качества изделий при сниженных энергетических затратах за счет научно обоснованного применения энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ). Для обеспечения поточности процесса термообработки сырья в ЭМПСВЧ используют волноводные и резонаторные установки со сложными гребенчатыми шлюзовыми устройствами.
Нами, с целью обеспечения наилучшего условия генерирования эндогенного тепла в сырье в поточном режиме и ограничения излучения СВЧ энергии из объемного резонатора в окружающее пространство через прорези, к ней пристыкован диафрагмированный запредельный волновод в виде цилиндрического сегмента. В связи с этим обоснован новый метод термообработки творожного сырья, реализованный в СВЧ-индукционной установке.
После этого продукт 10 подвергается экзогенному нагреву, так как попадает в рабочую камеру плиты индукционной 7. Далее продукт 10 выравнивается по давлению и температуре. Вторичному эндогенному нагреву продукт 10 подвергается в резонаторной камере второго СВЧ генератора 6. За пределами этого генератора 6 продукт 10 опять выравнивается по давлению и температуре. Вторичному экзогенному нагреву продукт 10 подвергается в рабочей камере второй плиты индукционной. В зависимости от дозы воздействия экзо- эндогенного нагрева и массы продукта (удельной мощности СВЧ энергии) такой циклический режим может повторяться несколько раз. Готовность продукции оценивается контрольно-измерительным оборудованием, после чего контейнеры с изделием изымаются из установки. За пределами установки готовые творожные изделия в контейнерах охлаждают до определенной температуры и освобождают от них [92].
2.2 Теоретические основы процесса комбинированного экзо- эндогенного нагрева творожного сырья
Теоретическое обоснование параметров рабочей камеры с СВЧ энергоподводом. Электродинамическая система включает в себя анодный блок, катод, объемный резонатор, устройства для вывода СВЧ энергии в нагрузку и магнитную систему. Электродинамическая система обеспечивает необходимую мощность и структуру электромагнитного поля, реализацию температурных режимов в объемном резонаторе. Система имеет специальные входные и выходные устройства, исключающие излучение в окружающее пространство при загрузке и выгрузке продукта из рабочей камеры. Поэтому применяют специальные объемные резонаторы, волноводы, замедляющие системы. При проектировании конвейерных установок основные трудности возникают при конструировании загрузочных устройств, в связи жесткими требованиями на величину мощности, излучаемой в окружающую среду. Известна гребенчатая шлюзовая система, выполненная из специального материала, поглощающего СВЧ