ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ СВЧ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ МОЛОКА НА

Российская академия сельскохозяйственных наук

Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации

сельского хозяйства

На правах рукописи

ПОНОМАРЕВ Александр Николаевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ

СВЧ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ МОЛОКА НА ФЕРМАХ

Специальность

05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель	– доктор технических наук, профессор Новикова Галина Владимировна
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор Башилов Алексей Михайлович;
	доктор технических наук, профессор Сторчевой Владимир Федорович
Ведущая организация	– ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА»

Защита состоится «31» мая 2011 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.037.01 при ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства» по адресу: 109456, г. Москва, 1-й Вешняковский проезд, д. 2, ВИЭСХ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу 109456, г. Москва, 1-й Вешняковский проезд, д. 2,

ВИЭСХ.

Факс: 170-51-01

Е-mail: viesh@dol.ru

Автореферат разослан «26» апреля 2011 г. и размещен на официальном сайте: http: http://viesh.ru «27» апреля 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, Некрасов А.И.

доктор технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Производство молока в мире устойчиво увеличивается. В 2010 году объем производства молока в хозяйствах РФ составил 11173,5 тыс. тонн, а в Чувашской Республике - 494,9 тыс. тонн. Причем 24...26 % данного объема содержит общее микробное число выше 1 млн. КОЕ/см3, когда использование традиционной технологии пастеризации молока в пластинчатых теплообменниках, без дополнительного воздействия физических факторов, становится не эффективным.

Известно, что для стерилизации диэлектрических материалов используют мощные, дорогостоящие сверхвысокочастотные (СВЧ) генераторы, требующие сложных систем контроля и управления. Поэтому этот способ для обеззараживания сельскохозяйственных продуктов не получил широкого распространения. В связи с этим разработка установки, без использования мощных генераторов, для сверхвысокочастотного обеззараживания молока, непосредственно в процессе его пастеризации на молочно-товарных фермах, позволяющей улучшить микробиологические показатели, снизить потери продукции, является актуальной научной задачей.

Целью настоящей работы является разработка системы СВЧ обеззараживания молока в процессе пастеризации на фермах, обеспечивающей улучшение микробиологических показателей.

Основные научные задачи:

- разработать методику воздействия электромагнитного поля СВЧ на молоко в линии пастеризации для улучшения микробиологических показателей;

- разработать алгоритм расчета с программным решением, позволяющий обосновать конструктивно-технологические параметры системы и режимы СВЧ обеззараживания молока;

- разработать систему СВЧ обеззараживания молока в линии пастеризации и испытать в производственных условиях;

- оценить технико-экономическую эффективность применения системы СВЧ обеззараживания молока в технологической линии пастеризации.

Научная концепция решаемой задачи. На основе существующих закономерностей процесса эндогенного нагрева жидких продуктов решена научно-техническая задача – разработка системы, обеспечивающей эффективные теплообменные процессы для подавления жизнедеятельности вегетативных форм микроорганизмов в молоке за счет воздействия электрического поля высокой напряженности СВЧ диапазона.

Объектом исследования является система и технологический процесс СВЧ обеззараживания молока в линии пастеризации.

Предмет исследования – режимы СВЧ обеззараживания молока и конструктивно-технологические параметры системы.

Научную новизну результатов исследования представляют:

- аналитические зависимости и алгоритм расчета с программным решением для обоснования и реализации эффективных режимов системы с резонаторными камерами, обеспечивающими высокую напряженность электрического поля СВЧ диапазона, позволяющую обеззараживать молоко;

- конструктивные параметры и режимы работы системы для СВЧ обеззараживания молока в технологической линии пастеризации (заявки на изобретения № 2010143035 - Способ и установка для пастеризации жидких продуктов, № 2010101205 – Установка для тепловой обработки жидкости, положительное решение).

Достоверность основных положений и выводов подтверждена:

- результатами экспериментальных исследований процесса СВЧ обеззараживания молока и актом о положительном испытании системы в цехе по переработке молока Федерального государственного унитарного предприятия учебно-опытного хозяйства «Приволжское» Чебоксарского района Чувашской Республики (ЧР);

- протоколами лабораторий Федерального государственного учреждения здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Чувашской Республике - Чувашия», государственного учреждения «Чувашская республиканская ветеринарная лаборатория» Госветслужбы Чувашии.

Практическую значимость представляет разработанная сверхвысокочастотная установка для СВЧ обеззараживания молока, испытанная в производственных условиях в составе технологической линии пастеризации, позволяющая улучшить микробиологические показатели и увеличить срок хранения.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Методика воздействия электромагнитного поля СВЧ диапазона на молоко в процессе пастеризации, обеспечивающая контроль и регулирование температуры эндогенного нагрева, улучшение микробиологических показателей путем применения резонаторных камер.

2. Аналитические зависимости и алгоритм расчета с программным решением для обоснования и реализации режимов системы с резонаторными камерами, обеспечивающими высокую напряженность электрического поля СВЧ диапазона, позволяющую улучшить микробиологические показатели молока в процессе пастеризации.

3. Рабочие режимы и комплекс конструктивно-технологических параметров СВЧ установки, обеспечивающие снижение бактериальной обсемененности молока.

Реализация результатов исследований. Исследования по разработке установки для СВЧ обеззараживания молока проводились в соответствии с планом НИОКР ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА». В рамках тематического плана Министерство сельского хозяйства РФ по разделу «Био – нанотехнологий» по теме «Разработка методов обеззараживания молока в очагах инфекции и неблагополучных пунктах, вызванных возбудителями лейкоза и других особо опасных болезней крупного рогатого скота» разрабатывается техническая документация на установку. Исследование процесса обеззараживания молока в электрическом поле высокой напряженности СВЧ диапазона, производственное испытание установки осуществлялись в ФГУП УОХ «Приволжское» Чебоксарского района ЧР. Результаты научных исследований используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», ГОУ ВПО «Марийский ГУ», ФГОУ ВПО «Казанский ГАУ». На основе гранта общероссийской общественной организации «Российское аграрное движение - РАД» (14.04.2010 г.) и гранта по Программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (18.02.2011 г.) изготовлена экспериментальная установка для СВЧ обеззараживания молока.

Апробация результатов исследования. Материалы диссертации доложены и обсуждены на: всероссийской научно-практической конференции ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», Чебоксары (2003…2011 г.г.); международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства», ГОУ ВПО «Марийский ГУ», Йошкар-Ола (2007 г., 2011 г.). Установка демонстрировалась на межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодые ученые в решении актуальных проблем современной науки» (ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», Чебоксары, 2010 г., 2011 г.). Результаты диссертационных исследований апробированы в конкурсе «Лучший инновационный проект, в сфере АПК» и были отмечены дипломом и грантом Российского аграрного движения (РАД), (14.04.2010 г.).