vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2018-1-70-80vguit-1712Research ArticleПроцессы и аппараты пищевых производствProcesses and equipment for food industryОбоснование параметров СВЧ установки для обеззараживания и отделения пуха от шкур кроликовJustification of parameters of microwave installation for decontamination and separation of fluff from the skins of rabbitsШаминЕ. А.ShaminE. A.

к.э.н., доцент, и.о. директора филиала «Институт пищевых технологий и дизайна», ул. Октябрьская, 22, г. Княгинино, 606340, Россия

Cand. Sci. (Econ.), associate professor, acting Director of branch "Institute of food technologies and design", Oktyabrskaya, 22, Knyaginino, 606340, Russia

evg.shamin4@gmail.comНовиковаГ. В.NovikovaG. V.

д.т.н., профессор, главный научный сотрудник, ул. Октябрьская, 22, г. Княгинино, 606340, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, lead researcher, Oktyabrskaya, 22, Knyaginino, 606340, Russia

NovikovaGalinaV@yandex.ruМихайловаО. В.MikhailovaO. V.

д.т.н., профессор, кафедра инфокоммуникационных технологий и систем связи, ул. Октябрьская, 22, г. Княгинино, 606340, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, infocommunication technologies and communication systems department, Oktyabrskaya, 22, Knyaginino, 606340, Russia

ds17823@yandex.ruБеловаМ. В.BelovaM. V.

д.т.н., научный сотрудник, ул. Октябрьская, 22, г. Княгинино, 606340, Россия

Dr. Sci. (Engin.), researcher, Oktyabrskaya, 22, Knyaginino, 606340, Russia

maryana_belova_803@mail.ruНижегородский государственный инженерно-экономический университетРоссияNizhny Novgorod state engineering-economic Universi-tyRussian FederationНижегородский государственный инженерно-экономический университетRussian FederationNizhny Novgorod state engineering-economic UniversityRussian Federation2018220320188017080Copyright © Шамин Е.А., Новикова Г.В., Михайлова О.В., Белова М.В., 20182018Шамин Е.А., Новикова Г.В., Михайлова О.В., Белова М.В.Shamin E.A., Novikova G.V., Mikhailova O.V., Belova M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/1712

Целью настоящей работы является обоснование параметров и режимов работы сверхвысокочастотной установки для отделения пуха со шкур кроликов в непрерывном режиме. В связи с поставленной целью решаются задачи: определить необходимую мощность электромагнитных излучений для снижения бактериальной обсемененности сырья; определить критическую напряженность электрического поля сверхвысокой частоты, обеспечивающую уничтожения микроорганизмов в сырье; согласовать величину напряженности электрического поля с собственной добротностью, объемом резонатора и производительностью установки; обосновать конфигурацию резонатора, обеспечивающую критическую напряженность электрического поля, высокую собственную добротность, радиогерметичность при непрерывном режиме работы установки; разработать СВЧ установку, реализующую микроволновую технологию отделения обеззараженного пуха со шкур кроликов. В работе применена теория электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ). Бактерицидный эффект воздействия ЭМПСВЧ исследовали согласно закону Ламберта–Бугера и по методике Соколова В.Ф. Обоснование критической напряженности электрического поля, обеспечивающей уничтожение микроорганизмов в сырье, проводили по методике Ю.В. Корчагина Разработку биконического резонатора, повышающего радиационную добротность при нагреве шкуры в непрерывном режиме проводили по методике О.О. Дробынина Обоснованы режимы работы СВЧ установки для обеззараживания и отделения пуха от шкур кроликов в непрерывном режиме при критической напряженности электрического поля и высокой собственной добротности биконического резонатора, обеспечивающего радиогерметичность. Приведены результаты вычисления распределения напряженности электромагнитного поля, плотности тока и добротности биконического резонатора, полученные по программе CSTMicrowaveStudioв режиме переходного процесса. Развитие микроорганизмов прекращается только при обеспечении напряженности электрического поля в резонаторе выше 1,2 кВ/см. Усеченный биконический резонатор, объемом 350 л с собственной добротностью 7000, при мощности магнетронов 3200 Вт обеспечит напряженность электрического поля 1,2–1,5 кВ/см и снижение общего микробного числа в два раза при непрерывном режиме работы СВЧ установки. Разработанная СВЧ установка содержит горизонтально расположенный, симметричный усеченный биконический резонатор, внутри которого соосно установлена рабочая ветвь транспортера, выполненного из фторопластовой сеточной ленты. В области вершин конусов имеются щели, ширина которых больше ширины ленты, а высота щелей меньше, чем четверть длины волны. Магнетроны расположены в области оснований конусов, а на образующей одного конуса имеется пневмопровод, а другого – распылитель рассола.

The purpose of this work is to substantiate the parameters and modes of operation of the ultra-high-frequency plant for separating the down from the skins of rabbits in continuous mode. In connection with the goal, the following tasks are solved: to determine the required power of electromagnetic radiation to reduce the bacterial contamination of the raw material; to determine the critical intensity of the ultrahigh frequency electric field that ensures the destruction of microorganisms in the raw material; to agree on the magnitude of the electric field strength with its own quality, the volume of the resonator and the performance of the installation; to justify the configuration of the resonator, providing the critical electric field, high quality, radiopharmacist in the continuous mode of operation; to develop microwave installation, microwave technology implements the separation of disinfected feathers from skins of rabbits. In the work of the applied theory of the electromagnetic field of ultrahigh frequency (EFUF). The bactericidal effect of EFUF exposure was investigated according to the Lambert-booger law and the Sokolov V. F. method. The rationale for the critical electric field strength that ensures the destruction of microorganisms in raw materials, carried out by the method of Korchagin and the Development of a biconical resonator, enhancing radiation q-factor at heating the skins in continuous mode was carried out according to the method Drobinin O. Justified modes of operation of the microwave installation for decontamination and separation of fluff from the skins of rabbits in continuous mode at the critical electric field and high q-factor biconical resonator, providing radiopharmacist. The results of calculating the distribution of the electromagnetic field intensity, current density and q-factor of the biconical resonator obtained by the program CST Microwave Studio in the transient mode are presented. The development of microorganisms stops only when the electric field strength in the resonator is above 1.2 kV/cm. Truncated biconical resonator, with a volume of 350 l with its own q-factor of 7000, with the power of the magnetrons 3200 watts will provide the electric field strength of 1.2 m to 1.5 kV/cm and reduced the total microbial number in half for continuous operation of the microwave installation. The developed microwave plant contains a horizontally located, symmetrical truncated biconical resonator, inside which the working branch of the conveyor made of fluoropolymer mesh belt is coaxially installed. In the region of the cone vertices there are cracks whose width is greater than the width of the ribbon, and the height of the cracks is less than a quarter of the wavelength. Magnetrons are located in the base area of the cones, and the generator of one cone has a pneumatic line, and the other – a brine spray.

СВЧ установкабиконический резонаторкритическая напряженность электрического полядобротностьбактерицидный эффектшкуры кроликоврассолmicrowave installationbiconical resonatorthe critical electric field strengthq-factora bactericidal effectthe skins of rabbitsbrineReferencesМак-Доналд А. СВЧ-пробой в газах. М.: Мир, 1969. 167 с.Mac-Donald A. Microwave breakdown in gases. Moscow: Mir, 1969. 167 p.Белова М.В. Разработка сверхвысоко-частотных установок для термообработки сельскохо-зяйственного сырья. М.: ВИЭСХ, 2016. 40 с.Belova M.V. Razraborka sverkhvysokochstotnykh ustanovok [Development of ultrahigh-frequency plants for heat treatment of agricultural raw materials] Moscow, VIESKh, 2016. 40 p. (in Russian).Гинзбург А.С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. М.: Агропромиздат, 1985. 336 с.Ginzburg, A.S. Raschet I proektirovanie [Calculation and design of drying installations of the food industry] Moscow, Agropromizdat, 1985. 336 p. (in Russian).Григорьев А.Д. Электродинамика и микроволновая техника. СПб.: Лань, 2007. 704 с.Grigoriev A.D. Elektrodinamika I mikrovolovnaya [Electrodynamics and microwave technology] Saint-Petersburg, Lan’, 2007. 704 p. (in Russian).Дробахин О.О., Плаксин С.В., Рябчий В.Д., Салтыков Д.Ю. Техника и полупроводниковая электроника СВЧ. Севастополь: Вебер, 2013. 322 с.Drobakhin O.O., Plaksin S.V., Ryabchiy D.V., Saltykov D.Yu. Tekhnika I poluprovodnikovaya [Electronics and semiconductor microwave electronics: a tutorial] Sevastopol, Weber, 2013. 322 p. (in Russian).Дробахин О.О. Резонансные свойства аксиально-симметричных микроволновых резонаторов с коническими элементами // Радиофизика радиоастрономия. 2009. Т. 14. С. 433–441.Drobakhin O.O. Resonant properties of axially symmetrical microwave resonators with conical elements. Radiofizika raioastroomiya [Radiophysics radio astronomy] 2009, no. 14, pp. 433–441. (in Russian).Коломейцев В.А., Кузьмин Ю.А., Никуйко Д.Н., Захаров А.А. Электродинамические и тепловые свойства микроволновых печей при различных способах и системах возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере // Вопросы электротехнологии. 2014. № 2(3). С. 28–34.Kolomeytsev V.A. Electrodynamic and thermal properties of microwave ovens in different ways and systems of excitation of the electromagnetic field in the working chamber. Voprosy elektrotekhnologii [Questions of Electrotechnology] 2014, no. 2(3). pp. 28–34.(in Russian).Новикова Г.В., Жданкин Г.В., Михайлова О.В., Белов А.А. Анализ разработанных сверхвысоко-частотных установок для термообработки сырья // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2016. № 4 (42). С. 89–93.Novikova G.V., Zhdankin G.V., Mikhailova O.V., Belov  A.A. Analysis of developed ultrahigh-frequency plants for heat treatment of raw materials. Vestnik KazGAU [Proceedings of Kazan state agrarian University] 2016, no. 4 (42). pp. 89–93. (in Russian).Патент № 2161505. Способ стерилизации материалов при помощи СВЧ излучения с высокой напряженностью поля и устройство для реализации способа. URL: http://ru-patent.info/21/60–64/2161505.html.Sposob sterilizatsii pri pomoshchi SVCh izlucheniya [Patent number 2161505. Method of sterilizing materials by means of microwave radiation with a high field strength and device for implementing the method] Available at; http://ru-patent.info/21/60–64/2161505.html. (in Russian).Пчельников Ю.Н., Свиридов В.Т. Электроника сверхвысоких частот. М.: Радио и связь, 1981. 96 с.Pchelnikov Yu.N. Elektronika sverkhvysokikh chastot [Electronics of ultrahigh frequencies] Moscow: Radio and communication, 1981. 96 p.(in Russian).Рогов И.А. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 288 с.Rogov I.A. Elektrofiizcheskie, opticheskie I akusticheskie [Electrophysical, optical and acoustic characteristics of food products] Moscow, Light and food industry, 1981. 288 p. (In Russian).Рубцов П.А. Применение электрической энергии в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1964. 502 с.Rubtsov P.A. Primenenie elektricheskoi energii [Use of electrical energy in agriculture] Moscow, Kolos, 1964. 502 p. (In Russian).Стрекалов А.В., Стрекалов Ю.А. Электромагнитные поля и волны. М.: РИОР: ИНФРА-М, 2014. 375 с.Strekalov A.V., Strekalov Yu. A. Elektromagnitnye polya I volny [Electromagnetic fields and waves: textbook] Moscow, RIOR: INFRA-M, 2014. 375 p. (In Russian).Шамин Е.А., Новикова Г.В., Зиганшин Б.Г., Белов Е.Л.Технологии переработки мехового сырья кроликов // Вестник Казанский ГАУ. 2017. № 3(45). С. 61–67.Shamin, E.A. Technologies of processing of fur raw materials of rabbits. Vestnik KazGA [Proceedings of Kazan state agrarian university] 2017. no. 3(45). pp. 61–67. (in Russian).Чурсин В.Н., Дормидонтова О.В. Влияние низкотемпературной обработки сырья на структуру дермы // Кожевенно-обувная промышленность, 2004. № 2. С. 40–41.Chursin, V.N. The influence of low-temperature processing of raw materials on the structure of the derma. Kozhevenno-obuvnaya promyshlennost’ [Leather and footwear industry] 2004. no. 2. pp. 40–41.(in Russian).Перспективы кролиководства URL: agbz.ru›articles/perspektivy-krolikovodstva.Perspektive krolikovodstva [Prospective of rabbit breading] Available at: agbz.ru articles / perspektivy-krolikovodstva. (in Russian)Бурдо О.Г., Терзиев С.Г., Яровой И.И., Борщ А.А. Моделирование процессов обезвоживания пищевого сырья в электромагнитном поле // Вестник ВГУИТ. 2013. № 3. С. 62–65.Burdo O.G., Terziev S.G., Yarovoy I.I., Borsch A.A. Modeling of food raw material dehydration processes in the electromagnetic field. Vestnik VGUIT [Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies]. 2013. no. 3. pp. 62-65. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.