СВЧ-установки для термообработки масла-сырья

Rok vydání: 2022
Předmět:
DOI: 10.24412/2227-9407-2022-7-62-73
Popis: Введение. В статье описана технология термообработки масло-сырья в сверхвысокочастотной установке с тороидальным перфорированным резонатором, позволяющим за счет многократного перекачивания вязкого сырья с помощью насоса эндогенно нагреть при высокой напряженности электрического поля до температуры расплава и обеззараживать топленое масло. Результаты исследования распределения электромагнитного поля в резонаторе и регрессионные модели позволили оптимизировать режимы работы установки. Материалы и методы. Конструкционное исполнение установки, содержащей перфорированный тороидальный резонатор, и исследования электродинамических параметров системы осуществляли трехмерным моделированием в программах CST Microwave Studio. При статистической обработке результатов исследований использовали программы Excel, Statgrahics Plus Windows. Результаты и обсуждение. Целью исследования является разработка и обоснование параметров многогенераторной радиогерметичной установки, обеспечивающей вытопку сливочного масла и обеззараживание в процессе многократного перекачивания с помощью насоса через перфорированный тороидальный резонатор, где в конденсаторной части напряженность электрического поля составляет 1,2–1,5 кВ/см. Проведены экспериментальные исследования динамики нагрева сливочного масла жирностью 72,5 % при разных удельных мощностях СВЧ-генератора. При мощности генератора 10 Вт/г сырье нагревается до 90–100 °С за 80–100 с, а производительность установки составляет 12–15 кг/ч. Установка работает с тремя генераторами по 800 Вт при единовременной загрузке продукта в резонатор 240 г. Для достижения равномерного нагрева продукта его толщина при перекачивании через резонатор согласована с глубиной проникновения волны. Для сливочного масла глубина проникновения волны с увеличением температуры с 0 до 50 °С уменьшается с 2,15 до 1,63 см. Заключение. Разработанная технология вытопки масла-сырья с просроченным сроком хранения за счет многократного перекачивания тонкими слоями через конденсаторную часть перфорированного тороидального резонатора СВЧ-маслоплавителя позволит снизить эксплуатационные затраты малых агропредприятий, сохранить продуктовые показатели топленого масла.
Introduction. The article describes the technology of heat treatment of raw oil in an ultra-high-frequency installation with a toroidal perforated resonator, which allows endogenously heating the melted oil at high electric field strength and disinfecting the melted oil by repeatedly pumping viscous raw materials using a pump. The results of the study of the distribution of the electromagnetic field in the resonator and regression models made it possible to optimize the operating modes of the installation. Materials and methods. The structural design of the installation containing a perforated toroidal resonator and studies of the electrodynamic parameters of the system were carried out by three-dimensional modeling in CST Microwave Studio programs. Excel, Statgrahics Plus Windows programs were used for statistical processing of research results. Results and discussion. The aim of the study is to develop and substantiate the parameters of a multigenerator radio-hermetic installation that provides heating of butter and disinfection during repeated pumping with a pump through a perforated toroidal resonator, where the electric field strength in the condenser part is 1.2–1.5 kV/cm. Experimental studies of the heating dynamics of butter with a fat content of 72.5 % at different specific capacities of a microwave generator have been carried out. With a generator power of 10 W/g, the raw material is heated to 90–100 °C in 80–100 s, and the plant capacity is 12–15 kg / h. The unit operates with three generators of 800 watts each, with a one-time product loading into a 240 g resonator. To achieve uniform heating of the product, its thickness when pumped through the resonator is matched with the depth of penetration of the wave. For butter, the depth of wave penetration decreases from 2.15 to 1.63 cm with an increase in temperature from 0 to 50 °C. Conclusion. The developed technology of heating oil-raw materials with an expired shelf life due to repeated pumping in thin layers through the condenser part of the perforated toroidal resonator of the microwave oil melter will reduce the operating costs of small agricultural enterprises, preserve the product indicators of melted butter.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: