ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ СВЧ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ МОЛОКА НА

Для обеспечения высокой напряженности электрического поля следует направить энергию излучения в объемный резонатор, емкостью 2000 см3. Повысить напряженность электрического поля СВЧ диапазона с 200…300 В/см до 4…14 кВ/см можно, увеличивая добротность резонатора и уменьшая его емкость. Для обеззараживания молока, при эффективной удельной мощности 6…10 Вт/г, внутренний объем гибкого радиопрозрачного молокопровода в резонаторе должен быть не менее 100 см3, а внутренний радиус - меньше глубины затухания электромагнитных излучений в 2,73 раз. Чем длиннее молокопровод в резонаторе, при сохранении объема молока, тем легче регулируется продолжительность воздействия электромагнитного поля СВЧ, изменением мощности перекачивающего насоса.

В третьей главе «Методика и средства экспериментальных исследований» приведены частные методики исследований и характеристики использованной измерительной аппаратуры; машинно-аппаратная схема производства пастеризованного молока с использованием СВЧ установки; описания разработанных и изготовленных установок для сверхвысокочастотного обеззараживания молока. Источниками СВЧ энергии служили генераторы МW20МД, МW71ЕR, СЕ283GNR, Н–MW1317, DL–63L 20S, работающие на частоте 2450 МГц, потребляемой мощностью 1,15…1,2 кВт. Измерение частоты электромагнитного поля проводили электронно-счетным частотомером ВК1856D. Контроль биологически опасных электромагнитных излучений (напряженность и плотность потока энергии) СВЧ установки осуществляли с помощью измерителя электромагнитных излучений ПЗ-31 (до 40000 МГц, 615 В/м) в испытательной лаборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Чувашской Республике - Чувашия». Контроль напряженности электрического поля осуществляли также с помощью прибора, основанного на принципе свечения газа, интенсивность которого в баллончике при данной частоте прямо пропорциональна напряженности электрического поля. Скорость перекачивания молока, следовательно, продолжительность воздействия электромагнитного поля СВЧ, регулировали изменением мощности насоса НЦ65А от 30 до 65 Вт.

Расход молока определяли с помощью антимагнитного счетчика СГВ-15 «Бетар». Жирность, плотность, содержание белка, содержание общего молочного остатка определяли с помощью анализатора молока «Клевер-2». Содержание соматических клеток в молоке определяли с помощью прибора ИСКМ-1, кислотность молока – титрованием. Микробиологические исследования опытных образцов молока проводили согласно ГОСТ9225-84, ГОСТ13264-88, ГОСТ52054-2003 и Федерального закона № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (от 12.06.2008 г.) в ГУ «Чувашская республиканская ветеринарная лаборатория» Госветслужбы Чувашии. Установку для СВЧ обеззараживания молока подсоединяли с помощью молокопровода к пластинчатому теплообменнику между секциями рекуперации тепла.

Установка для СВЧ обеззараживания молока (рис. 5) собрана из двух модулей, каждый из которых в общем экранном корпусе содержит два источника энергии 1. С боковых сторон общего экранного корпуса 2 расположены, напротив излучателей 5, две цилиндрические резонаторные камеры малой емкости 3. Внутри каждой резонаторной камеры 3 уложен гибкий радиопрозрачный молокопровод 6 в виде спирали, которые соединены между собой и с общим контуром молокопровода 7, включающим перекачивающий насос 12, счетчик молока 13. Молокопровод за пределами генераторных модулей находится в экранирующей трубке определенной длины. Патрубки для подачи молока 10 и для слива обработанного молока 11 содержат вентили, позволяющие регулировать расход молока.

Техническая новизна конструктивного исполнения установки для СВЧ обеззараживания молока состоит в том, что с целью увеличения напряженности электрического поля, рабочие камеры выполнены в виде цилиндрических резонаторов малого объема, содержащие внутри гибкий радиопрозрачный молокопровод. Резонаторные камеры расположены под общим экранным корпусом, образуя отдельные модули. Причем радиопрозрачные молокопроводы, соединенные между собой за пределами модулей, экранированы и образуют замкнутый круг через центробежный насос и резервуар.

В четвертой главе «Результаты исследования технологического процесса СВЧ обеззараживания молока» приведены эффективные конструктивно-технологические параметры установки, режимы обеззараживания молока. Обеззараживание молока осуществляли следующим образом. СВЧ установку, производительностью 100…240 кг/ч согласовали с производительностью технологической линии пастеризации молока через дополнительный резервуар-накопитель. Молоко (рис. 6) между секциями рекупирации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки, температурой 45 оС, заливали в резервуар-накопитель, откуда с помощью насоса перекачивали по молокопроводу через четыре резонаторные камеры. При этом превышение температуры эндогенного нагрева молока составило 16 оС. Далее молоко пастеризовали по традиционной схеме в кратковременном режиме. Это позволило снизить общее микробное число (ОМЧ) в молоке до двух раз. Полезная мощность СВЧ установки составляла 3,2 кВт, напряженность электрического поля в резонаторе – 14 кВ/см. Наиболее существенными факторами, влияющими на эффективность СВЧ обеззараживания молока, являются: продолжительность (16 с) и скорость эндогенного нагрева (1…1,2 °С), удельная мощность генератора (10 Вт/г), напряженность электрического поля (14 кВ/см). Результаты исследования процесса обеззараживания молока за счет воздействия электрического поля высокой напряженности СВЧ диапазона приведены ниже.

Таблица 1 – Техническая характеристика установки для СВЧ обеззараживания молока

№	Наименование
1	Производительность, кг/ч	100…240
2	Скорость перекачивания молока, м/с	0,3…0,6
3	Продолжительность нагрева молока в одном резонаторе, с	4
4	Продолжительность воздействия ЭМПСВЧ за один цикл, с	16
5	Температура нагрева молока за один цикл, °С	16…18
6	Скорость нагрева продукта, °С/с	1,0…1,2
7	Удельная мощность СВЧ генератора, Вт/г	6…10
8	Потребляемая мощность СВЧ установки, кВт	4,8
9	Удельные энергетические затраты, Вт ч/г	0,02…0,048
10	Габаритные размеры установки для СВЧ обеззараживания молока, мм	700х900х800