employee
Kazan, Kazan, Russian Federation
Nizhny Novgorod, Russian Federation
employee
The improvement of microwave technology and the design of installations, that ensure the matching of the processes of dehydration, grinding and heat treatment of non-food animal slaughter waste is an urgent task. The purpose of the work is the development and justification of the effective parameters of the operation of a microwave plant for heat treatment of non-food waste of animal origin of high humidity in a continuous mode, which ensures the improvement of the quality of the feed product with the least operating costs. In the work we used statistical processing of the results of the research, using computer programs Microsoft Excel 10.0, Statistic 5.0, 3D modeling of the design of microwave installations in the Compass-3D V15 program. The developed microwave device with a spherical perforated resonator provides for combining the processes of dewatering, grinding and heat treatment of raw materials in a continuous mode. It contains a rotating spherical resonator in a spherical shielding body, with a receiving and unloading nozzles. A dielectric shaft is rotated along the vertical axis of the resonator, rotating from the electric motor. The upper parts of the spherical shielding unit and the spherical resonator, whose diameter is matched to the wavelength, are as close as possible to each other, and have coaxial holes for fixing the receiving branch pipe and the dielectric shaft. On the outside of the shielding case, a chopper and microwave generators are installed, so that the emitters are directed into the rotating spherical resonator uniformly along the perimeter of the dielectric plate segment. The spherical resonator is perforated, the dimensions of the holes are coordinated with the particle sizes of the finished products. An operating-technological scheme for the operation of a device with a spherical diffraction cavity for heat treatment of raw materials in a continuous mode is developed. The microbiological indices of the non-food waste of animals slaughter after exposure of electromagnetic fields and ultrahigh frequencies were estimated. As a result of the research, a microwave technology was developed for heat treatment of non-food waste of slaughter animals with high humidity for the production line of protein feed, using a spherical perforated resonator. A positive evaluation of the microbiological indices of a product, treated in an electromagnetic field of an ultrahigh frequency, was carried out.
superhigh-frequency generator, perforated or diffractive spherical resonator, non-food waste of animal slaughter, continuous operation mode, shielding case, chopper, wet feed.
Для переработки непищевых отходов убоя и переработки птицы и животных имеются разные технологии и технические средства, поэтому необходимо обосновать подбор наиболее эффективного метода. Переработка такого сырья предполагает получение биологически ценного, безопасного и стойкого при хранении корма для животных. Необходимое условие достижения этой цели – термообработка непищевых отходов животного происхождения для их обеззараживания и обезвоживания. Для получения высококачественного кормового продукта, в котором максимально сохраняется биологическая ценность исходного сырья, необходимо свести к минимуму время термообработки и использовать экономичные и экологически чистые технологии.
Известно, что отходы убоя животных варят острым паром в специальных котлах, под давлением. Существует большое разнообразие конструкций варочного котла паровой группы, отличающихся технологией производства. Котлы периодического действия работают по принципу загрузки сырья через определенные промежутки времени. Варочные котлы непрерывного действия работают по принципу конвейера. Компоненты загружают в котел, нагревают, перемешивают, отстаивают и выгружают [12]. Главное преимущество – это технология исключает подгорание, но процесс очень длительный.
При использовании нагрева сырья с помощью энергии сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний из-за проникновения волны в сырье происходит преобразование этой энергии в тепло не на поверхности, а в его объеме, и поэтому можно добиться более интенсивного нарастания температуры при большей равномерности нагрева по сравнению с традиционными способами. Это обеспечивает улучшение качества продукта, стерильность процесса и безынерционность регулирования нагревом [7, 8, 9].
Имеющие СВЧ установки, изготовленные с использованием нескольких источников энергии, требуют специальных средств защиты магнетронов от отраженной мощности; в них сложно обеспечить равномерность нагрева сырья [14]. Анализируя существующие аппаратные решения СВЧ установок, можно сделать выводы [10, 15, 16]:
1) для передачи энергии от магнетрона к нагрузке без потерь, необходимо согласовать все элементы электродинамической системы (генератор-резонатор-нагрузка);
2) изменение характеристик сырья при воздействии ЭМПСВЧ приводит рассогласованию нагрузки с волноводом;
3) самой максимальной собственной добротностью обладают резонаторы сферического исполнения.
1. Belova M.V. Improving the efficiency of multi-module units operation for agroengineering technology. [Povyshenie effektivnosti funktsionirovaniya mnogomodulnykh agregatov dlya agroinzhenernykh tekhnologiy]. / M.V. Belova, B.G. Ziganshin // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - Kazan: 2013, № 3 (29). - P. 49-52.
2. Belova M.V. Installation for the heat treatment of blood of farm animals. [Ustanovka dlya termoobrabotki krovi selskokhozyaystvennykh zhivotnykh]. / M.V. Belova, B.G. Ziganshin, N.T. Uezdnyy // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - Kazan: 2013, №3 (29). - P. 53-56.
3. Belova M.V. Methods of justification of device parameters for the heat treatment of raw slaughtered animals. [Metodika obosnovaniya parametrov ustanovki dlya termoobrabotki syrya uboynykh zhivotnykh]. / M.V. Belova, B.G. Ziganshin, G.V. Novikova // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - Kazan: 2014, № 2 (29). - P. 58-62.
4. Belova M.V. A technique for substantiating the parameters of an installation for heat treatment of raw materials of slaughter animals. [Metodika obosnovaniya parametrov ustanovki dlya termoobrabotki syrya uboynykh zhivotnykh]. / M.V. Belova, B.G. Ziganshin, G.V. Novikova // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - Kazan: 2014, № 2. - P. 58-62.
5. Belova M.V. Features of resonators of microwave installations for thermal treatment of the raw material in-line mode. [Konstruktivnye osobennosti rezonatorov sverkhvysokochastotnykh ustanovok dlya termoobrabotki syrya v potochnom rezhime]. / M.V. Belova // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - Kazan: 2015, № 4 (38) - P. 31…37.
6. Belova M.V. Volumetric resonators of a microwave generator for heat treatment of raw materials in a flow mode. [Obemnye rezonatory SVCh generatora dlya termoobrabotki syrya v potochnom rezhime]. / M.V. Belova, B.G. Ziganshin, A.N. Fedorova, D.V. Poruchikov // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. - Natural and technical sciences - Moskva: «Sputnik+», 2015, № 1. - P. 121…123.
7. Belova M.V. Flowchart for modernization of microwave equipment for heat treatment of raw materials. [Blok-skhema modernizatsii SVCh ustanovki dlya termoobrabotki syrya]. / M.V. Belova, I.M. Selivanov, N.I. Makhotkina // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. - Natural and technical sciences. - Moskva: “Sputnik+”, 2015, № 2. - P. 127…128.
8. Belov A.A. Development of radio wave equipment for heat treatment of raw materials. [Razrabotka radiovolnovykh ustanovok dlya termoobrabotki syrya]. / A.A. Belov, G.V. Zhdankin, V.F. Storcheva // Vestnik NGIEI. - Th Herald of National Research and Design Institute, 2016, № 10 (65). - P. 16…24.
9. Zhdankin G.V. Development of an ultrahigh-frequency plant for heat treatment of non-food waste slaughter and poultry processing. [Razrabotka sverkhvysokochastotnoy ustanovki dlya termoobrabotki nepischevykh otkhodov uboya i pererabotki ptitsy]. / G.V. Zhdankin, V.F. Storchevoy // Nauchnaya zhizn. - Scientific life. - M.: ZAO “Alkor”, 2016, № 9. - P. 24…26.
10. Ziganshin B.G. Electrodynamic analysis of resonators used in superhigh-frequency installations. [Elektrodinamicheskiy analiz rezonatorov, ispolzuemykh v sverkhvysokochastotnykh ustanovkakh]. / B.G. Ziganshin, M.V. Belova, G.V. Novikova, A.N. Matveeva, O.I. Petrova // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. - Natural and technical sciences - Moskva: “Sputnik+”, 2015, № 6. - P. 477…480.
11. Ziganshin B.G. Heat treatment of blood of slaughter animals. [Termoobrabotka krovi uboynykh zhivotnykh]. / B.G. Ziganshin, M.V. Belova, N.T. Uezdnyy // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. - Natural and technical sciences - Moskva: “Sputnik+”, 2015, № 1. - P. 125…127.
12. Ivashov V.I. Tekhnologicheskoe oborudovanie predpriyatiy myasnoy promyshlennosti. Chast 1. Oborudovaniye dlya uboya i pervichnoy obrabotki. [Technological equipment of enterprises of the meat industry. Part 1: Equipment for slaughtering and primary processing]. - M.: Kolos, 2001. - P. 330.
13. Novikova, G.V. Installation for melting out of fat. [Ustanovka dlya vytopki zhira]. / G.V. Novikova, I.M. Selivanov, M.V. Belova, I.G. Ershova, A.B. Ospanov // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. - Natural and Technical sciences. 2015, № 6. - P. 485-487
14. Pchelnikov Yu.N. Elektronika sverkhvysokikh chastot. [Ultrahigh-frequency electronics]. / Yu.N. Pchelnikov, V.T. Sviridov. - M.: Radio i svyaz, 1981. - P. 96.
15. Samodelkin A.G. Multiresonator plant for melting fat. [Mnogorezonatornaya ustanovka dlya plavleniya zhira]. / A.G. Samodelkin, G.V. Novikova, M.V. Belova, I.G. Ershova, A.A. Belov // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. - Natural and technical sciences. - Moskva: “Sputnik+”, 2015, № 6. - P. 492…494.
