ТЕХНОЛОГИЯ  ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ  МОЛОКА  КОМПЛЕКСНЫМ  ВОЗДЕЙСТВИЕМ  ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ  ИЗЛУЧЕНИЙ  РАЗНЫХ  ДЛИН  ВОЛН

Родионова  Анастасия  Валерьевна

аспирант  ФГБОУ  ВПО  ЧГСХА  г.  Чебоксары

E-mail: 

TECHNOLOGY  FOR  THE  DISINFECTION  OF  MILK  COMPLEX  INFLUENCE  OF  ELECTROMAGNETIC  RADIATION  OF  DIFFERENT  WAVELENGTHS

Rodionova  Anastasia

Post-graduate  Student  of  the  Chuvash  State  Agricultural  Academy,  Cheboksary

АННОТАЦИЯ

Представлена  технология  низкотемпературного  обеззараживания  молока  комплексным  воздействием  электромагнитного  поля  сверхвысокой  частоты,  ультразвуковых  колебаний  и  бактерицидного  потока  ультрафиолетовых  лучей

ABSTRACT

The  technology  of  low-temperature  disinfection  of  milk  combined  action  of  the  electromagnetic  field  of  ultrahigh  frequency  ultrasonic  vibrations  and  flow  germicidal  ultraviolet  rays.

Ключевые  слова:  электромагнитное  излучение  сверхвысокой  частоты;  резонаторная  камера;  кавитация;  пьезоэлектрические  элементы;  бактерицидный  поток  ультрафиолетовых  лучей.

Keywords:  electromagnetic  radiation  of  ultra-high-frequency;  resonator  chamber;  cavitation;  piezoelectric  elements;  germicidal  UV  flux.

Приоритетным  направлением  государственной  программы  развития  сельского  хозяйства  на  2013—2020  гг.  является  молочная  отрасль.  В  рамках  данной  программы  ожидается  повышение  доли  молока  высшего  и  первого  сортов  к  общему  объёму  перерабатываемой  продукции,  увеличение  объёмов  производства  молока  до  36  млн.  тонн.  Поэтому  исследования  по  разработке  и  внедрению  техники  нового  поколения  с  использованием  физических  факторов,  обеспечивающих  снижение  энергетических  затрат,  повышение  производства  высококачественного  и  конкурентоспособного  продукта,  пользующегося  потребительским  спросом  на  рынке,  является  актуальным. 

Поэтому  целью  исследования  является  —  разработка  и  обоснование  конструктивно-технологических  параметров  и  режимов  работы  установки  проточного  типа  для  обеззараживания  молока  комплексным  воздействием  электромагнитного  поля  сверхвысокой  частоты,  ультразвуковых  колебаний  и  бактерицидного  потока  ультрафиолетовых  лучей,  позволяющей  улучшить  качество  обработанного  молока  при  сниженных  энергетических  затратах. 

Главная  задача  —  это  получение  высококачественного  молока  с  более  длительным  сроком  хранения.  Поэтому  был  проведен  анализ  существующих  установок  для  низкотемпературной  обработки  молока  воздействием  таких  электрофизических  факторов  как,  электромагнитное  поле  сверхвысокой  частоты,  ультразвуковые  колебания  и  ультрафиолетовое  излучение. 

Известна  установка  для  высокоинтенсивной  кавитационной  обработки  жидких  и  жидкодисперсных  сред  (молока,  соков,  напитков  и  т.  д.)  в  тонком  слое  при  помощи  многозонного  ультразвукового  излучателя  [1].  В  состав  установки  производительностью  25  л/мин  входит  электронный  генератор  с  таймером  и  регулятором  выходной  мощности  (20—100  %),  пьезоэлектрическая  колебательная  система,  технологический  объем  из  прозрачного  стекла  для  визуального  контроля.  Однако  степень  снижения  бактериальной  обсемененности  не  достигает  требуемого  значения,  вследствие  не  значительного  времени  экспозиции  в  акустическом  поле.

Известна  также  сверхвысокочастотная  установка  для  обезвреживания  молока,  состоящая  из  двух  модулей,  каждый  из  которых  содержит  два  источника  СВЧ  энергии,  с  общей  резонаторной  камерой  низкой  напряженности  в  виде  параллелепипеда,  из  двух  дополнительных  резонаторных  камер  низкой  напряженности,  цилиндрической  формы  с  крышкой,  (расположенных  в  каждом  модуле)  внутри  которых  находятся  соответствующий  излучатель  и  гибкий  молокопровод,  уложенный  в  виде  спирали  [4]. 

Известно  устройство  для  повышения  эффективности  микроволновых  печей,  содержащее  камеру  нагрева,  изготовленную  из  тонкого  листового  металла,  на  верхней  стенке  которой  установлена  полосковая  антенна,  элементами  которой  являются  излучатель.  На  нижней  стенке  камеры  нагрева  установлен  источник  УЗ-колебаний  [2]. 

Известна  установка  для  комбинированного  воздействия  бактерицидным  потоком  ультрафиолетовых  лучей  и  электромагнитным  полем  сверхвысокой  частоты  [3],  содержащая  излучатель  энергии  в  виде  волновода  круглого  сечения  с  определенным  рабочим  типом  волны  и  лампы  ультрафиолетового  излучения.

Однако  единственной  реально  изготовленной  бактерицидной  установкой  для  обеззараживания  жидкостей  с  использованием  комплексного  воздействия  физических  факторов,  ультрафиолетовых  лучей  и  ультразвуковых  колебаний  является  агрегат  серии  «Лазурь»,  используемый  на  предприятиях  по  производству  напитков,  мясной  и  молочной  промышленности  [5].

Совместное  использование  разных  методов  актуально,  если  один  из  методов  не  обладает  необходимым  свойством  и/(ли)  их  комплексное  или  комбинированное  воздействие  позволяет  интенсифицировать  процесс  термообработки  молока.  Так,  например,  УФ  облучение  не  обеспечивает  последействия.  Вклад  ультразвука  в  инактивацию  патогенной  микрофлоры  по  сравнению  с  УФ  облучением  незначителен,  а  сам  процесс  обеззараживания  молока  достаточно  энергоёмок.  Механизм  влияния  ультразвуковой  обработки  до  стадии  обработки  ультрафиолетовыми  лучами  заключается  в  том,  что  ультразвук  разрушает  большие  взвешенные  частицы,  и  эффективность  обеззараживания  УФ  излучением  частиц,  которые  находились  внутри,  возрастает.  Аналогично  воздействие  ЭМПСВЧ  на  обработанное  ультразвуком  молоко.  Скорость  торможения  развития  бактерий  вегетативной  формы  в  гомогенизированном  ультразвуком  молоке  увеличивается  за  счет  непосредственного  поглощения  раздробленной  частицей  энергии  сверхвысоких  частот.  Дополнительное  приращение  температуры  кавитирующего  молока  за  счет  токов  поляризации  позволяет  снизить  общее  микробное  число  и  достичь  эффекта  стерилизации.  Поэтому  изучение  теории  взаимовлияния  ЭМПСВЧ  и  ультразвуковых  колебаний  актуально.

С  целью  снижения  энергетических  затрат  и  улучшения  качества  продукции  нами  предлагается  обеспечить  комплексное  влияние  на  молоко  электромагнитного  поля  сверхвысокой  частоты  и  ультразвуковых  колебаний  и  комбинированное  воздействие  ультразвука  и  бактерицидного  потока  УФ  лучей. 

Установка  для  обеззараживания  молока  состоит  из  цилиндрического  экранирующего  корпуса  1,  герметично  закрытого  крышкой  2,  внутри  которого  коаксиально  установлена  резонаторная  камера  5,  причем  внутрь  неё  направлен  магнетрон  3  СВЧ  генераторного  блока  4,  находящегося  в  верхнем  основании  цилиндрического  корпуса,  а  нижнее  его  основание  через  перфорацию  в  резонаторной  камере  сообщается  с  ёмкостью,  на  дне  которой  установлены  пьезоэлектрические  элементы  6  ультразвукового  генератора  7.  Патрубки  подвода  и  отвода  молока  соединены  с  насосом  8,  счетчиком  молока  9,  системой  вентилей  14  трубопроводом,  в  который  вмонтирован  участок  из  увиолевого  стекла  10,  а  параллельно  ему  установлен  УФ  облучатель  11.  Патрубок  подвода  представляет  собой  запредельный  волновод. 

В  установке  молоко  одновременно  подвергается:

нагреву  молока  в  результате  диссипации  механической  энергии  потока  жидкости  в  тепловую; 

кавитационному  нагреву  за  счет  пьезоэлектрических  элементов  6  ультразвуковых  генераторов  7; 

диэлектрическому  нагреву  в  резонаторной  камере  5  СВЧ  генератора  4;

воздействию  бактерицидного  потока  УФ  лучей  в  тонком  слое  кварцевой  трубы  10. 

С  помощью  трубопровода,  насоса  8  и  системы  вентилей  14  возможно  проводить  как  поточную,  так  и  циклическую  обработку  жидкости. 

Рисунок  1.  Пространственное  изображение  установки  для  обеззараживания  молока:  1  —  цилиндрический  экранирующий  корпус,  2  —  крышка,  3  —  магнетрон,  4  —  СВЧ  генератор,  5  —  резонаторная  камера,  6  —  пьезоэлементы,  7  —  УЗ  генератор,  8  —  насос,  9  —  счетчик  молока,  10  —  увиолевое  стекло,  11  —  УФ  облучатель,  12  —  рамная  конструкция,  13  —  стол,  14  —  вентили,  15  —  патрубок  подвода  молока

Данная  установка  предназначена  для  использования  в  поточных  технологических  линиях  первичной  обработки  молока  на  животноводческих  фермах.

Разработан  и  изготовлен  лабораторный  образец  установки  для  обеззараживания  молока  комплексным  воздействием  электромагнитного  поля  сверхвысокой  частоты,  ультразвуковых  колебаний  и  бактерицидного  потока  ультрафиолетовых  лучей  производительностью  100...250  кг/ч  потребляемой  мощностью  2  кВт. 

Годовой  экономический  эффект  от  применения  установки  составляет  346  752  рубля  при  объеме  выпускаемой  продукции  свыше  495  тысяч  тонн. 

Список  литературы:

1.ООО  "Центр  ультразвуковых  технологий"  Аппараты  ультразвуковые  //  Каталог  продукции.  —  2013.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://u-sonic.com/upload/price/catalogproduct.  (дата  обращения:  03.01.2013).

2.Патент  РФ  №  2355136,  10.05.2009.

3.Патент  РФ  №  2173561  от  20.09.2001.

4.Пономарев  А.Н.  Обоснование  параметров  и  режимов  работы  системы  СВЧ  обеззараживания  молока  на  фермах:  Автореф.  дис.  канд.  техн.  наук.  —  Чебоксары,  2011.  —  18  с.

5.Ульянов  А.Н.  Основные  преимущества  установок  для  обеззараживания  воды  и  стоков  ультрафиолетом  с  применением  ультразвука  серии  «Лазурь-М»  //  Технический  каталог  статей.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.rusarticles.com/texnologii-statya  (дата  обращения:  03.01.2013).