Главная » 2014 » Июнь » 22 » Скачать Обоснование и разработка механизированной микроволновой яйцеварки. Гуськов, Юрий Викторович бесплатно
16:40
Скачать Обоснование и разработка механизированной микроволновой яйцеварки. Гуськов, Юрий Викторович бесплатно
Обоснование и разработка механизированной микроволновой яйцеварки
Диссертация
Автор: Гуськов, Юрий Викторович
Название: Обоснование и разработка механизированной микроволновой яйцеварки
Справка: Гуськов, Юрий Викторович. Обоснование и разработка механизированной микроволновой яйцеварки : диссертация кандидата технических наук : 05.20.01 Чебоксары, 2007 192 c. : 61 07-5/2325
Объем: 192 стр.
Информация: Чебоксары, 2007
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
11 Анализ существующих способов и технических средств для варки я щ
12 Физико-механические параметры компонентов яйца
13 Особенности оборудования для диэлектрического нагрева
14 Требования к качеству вареных яиц
15 Цель и задачи исследований
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВАРКИ ЯИЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОВОЛН
21 Электрофизические параметры компонентов яйца
22 Обоснование режимно-конструктивных параметров микроволновой яйцеварки
23 Анализ избыточного давления под скорлупой при СВЧ нагреве яиц
24 Теоретическое обоснование процесса истечения газа и пара через поры скорлупы яйца
25 Аналитический расчет коэффициента теплоотдачи вареных яиц в микроволновой печи при обдувании воздухом
26 Теоретическое обоснование расширения белка при СВЧ нагреве яиц
27 Траектория движения яйца при его транспортировке с помощью ячеистого ротора
28 Зависимость скорости вращения яйца вокруг продольной оси от скорости вращения ротора
29 Выводы по главе
3 МЕТОДИКА И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
31 Методика проектирования микроволновой яйцеварки
32 Описания разработанных микроволновых яйцеварок
33 Выводы по главе
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
41 Кривые нафева и охлаждения компонентов яйца
42 Измерение допустимого давления изнутри и снаружи скорлупы яйца
43 Выводы по главе
5 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
51 Технико-экономическая оценка внедрения механизированных микроволновых яйцеварок
511 Технико-экономическая оценка внедрения механизированной микроволновой яйцеварки с ячеистым ротором
512 Технико-экономическая оценка внедрения микроволновой яйцеварки с цепным транспортером
52 Меры безопасности при эксплуатации установок СВЧ нагрева ОЫЦИЕ
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ Нриложение
1 Договор 45-06 на выполнение научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы
Приложение
2 Акты испытания и внедрения научно-исследовательской работы в учебный процесс
Приложение
3 Техническая документация
Введение:
Потребление яиц в развитых странах ноддерживается на достаточно высоком уровне. Так, в США, Франции и России в среднем на одного человека в год потребляется яиц около 250 шт., в Китае, Янонии, Израиле более 300 шт. В настоящее время яйца широко востребованы международной торговлей как важный компонент пищевой промышленности. По составу и пищевой ценности яйца являются одним из самых полезных и питательных продуктов. Энергетическая ценность 100 г яичной массы составляет 157 кал (657 Дж). По питательности одно куриное яйцо среднего веса равно 40 г хорошего мяса или 200 г цельного молока. Яйцо является самым лучшим источником аминокислот, экзогенных жировых кислот, витаминов, минеральных соединений [45,65,78]. Следует подчеркнуть, что инвестирование в переработку яиц полностью обосновано с экономической и технологической точек зрения, прежде всего, с учетом их питательной ценности. В настоящее время производство яиц в мировом масщтабе превышает 800 млрд. шт. Самыми крупными производителями являются: Китай 300 млрд. шт., ЕС 83 млрд. шт., США 79 млрд. шт. Польша сегодня производит 1 мирового производства яиц. Со временем все большие средства будут вкладываться в производство безопасной и экологически чистой пищевой продукции. В каждой стране должны существовать возможности переработки на уровне выше 20 объема производства яиц, что позволяет регулировать спрос и предложение, особенно в период перепроизводства или других непредвиденных колебаний на рынке. Следует подчеркнуть, что в ЕС количество яиц, направленных на переработку, составляет 25 в США 30 в Польше перерабатывается только 7 производимых яиц [9,36,65]. Современная переработка яиц требует дорогостоящих технологий, поэтому самого большого прогресса в этой области достигли высокоразвитые страны. Яйца, в особенности, сваренные нетрадиционной технологией с высокой степенью переработки, являются популярным товаром на внутреннем рынке, а также ценным экспортным товаром, и этот процесс будет развиваться в ближайшее время в мировом масштабе. В настоящее время в птицеводстве России на товарной обработке яиц занято более 20 тыс. человек, а на складах готовой продукции крупных птицефабрик от нескольких десятков до сотни. Установлено, что низкий технический уровень оборудования, конструктивные и производственные дефекты соответствуюшк машин приводят не только к снижению качества яиц (повреждениям), но и к весьма ошутимым непроизводственным потерям этой ценной продукции. Только в процессе обработки яиц (с учетом загрузки) из общего числа повреждений браком становится 2/3 яиц [6,33,40,65] Для устранения упомянутых выше негативных факторов необходимо внедрять непрерывные и поточные технологические процессы, исключающие перевалочные операции, шире использовать новое, более надежное и технически более совершенное оборудование для подготовки яиц к реализации, обеспечивающее сокращение их повреждений и непроизводительных потерь на 3,48,8 а значит, и материальных убытков птицеводческих предприятий [9,65]. С учетом сказанного, повышение технологического эффекта процесса варки яиц является важной народно-хозяйственной задачей. Одним из способов решения данной задачи них является применение механизированной нетрадиционной варки яиц с использованием передовых технологий и технических средств. Существуют конструкции бытовых яйцеварок производства западных фирм BOSCH, SIEMENS, SEWERIN, ZAUBER и др. Особенностью технических устройств подобного типа является необходимость прокола скорлупы яйца до процесса варки со стороны тупого конца с целью обеспечения сброса избыточного давления внутри скорлупы при нагреве продукта. ОАО Агрофирма «Птицефабрика Сеймовская» (Нижегородская обл.) имеет технологическую линию по варке и окраске яиц производительностью
3040 тыс. шт. в день. Данная технология достаточно сложна и отличается высокой энергоемкостью. Средство превращения обычных продуктов питания в «удобные» это нагрев с помощью экономичных и эффективных современных микроволновых установок. При поглощении электромагнитных волн пищевыми продуктами происходит их диэлектрический нагрев, интенсивность которого обусловлена электрофизическими характеристиками продукта: значениями диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. Электромагнитные волны, проникая в продукт, нагревают его равномерно по всей массе [2,35,48,62]. В связи с этим нами изучена возможность интенсифицировать варку яиц с применением энергии электромагнитных излучений. При этом процесс варки происходит в особом температурном режиме, который невозможно воспроизвести в существующих бытовых яйцеварках, что обеспечивает вареному яйцу нежную структуру и гармоничный вкус. Высокая эффективность применения электромагнитных излучений в сельскохозяйственном производстве доказана в работах Бородина И.Ф., Возьмилова А.Г., Воробьева В.А., Живописцева В.П., Изакова Ф.Я., Новиковой Г.В., Михайловой О.В., Стребкова Д.С, Савушкина А.В., Сторчевого В.Ф., Тарушкина В.И., Цугленок П.В. и др. ученых. Актуальность работы заключается в применении энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) при механизированной варке яиц. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИОКР ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» и вписывается в Стратегию машиннотехнологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 г., утвержденную Россельхозакадемией, Минпромнауки и Минсельхозом России. Целью настоящей работы является обоснование и разработка конвейерной микроволновой яицеварки для получения качественной продукции при минимальных затратах энергии.В связи с поставленной целью решались следующие научные задачн: обосновать частоту электромагнитного излучения и выявить причины взрыва яиц в микроволновой печи на основе изучения физико-механических параметров и диэлектрического спектра компонентов яйца; определить допустимую скорость нагрева компонентов яйца в процессе воздействия ЭМП СВЧ, исходя из основных положений теории диэлектрического нагрева; провести анализ избыточного давления, развиваемого под скорлупой яйца и обосновать массовый расход пара через поры скорлупы при СВЧ нагреве; обосновать скорость расширения белка под действием внутреннего давления в процессе варки яиц; обосновать траекторию движения яйца в микроволновой яйцеварке и частоту его вращения вокруг продольной оси при транспортировании; разработать, изготовить и испытать производственные механизированные микроволновые яйцеварки; провести экспериментальные исследования процесса нагрева яиц при разных значениях удельной мощности и скважности воздействия; скорректировать режимные параметры яйцеварок; выработать рекомендации к варке яиц в микроволновой яйцеварке; провести технико-экономическую оценку реализации разработанных механизированных микроволновых яйцеварок, Конценцня. На основе: анализа диэлектрического спектра составных частей яйца и избыточного давления под скорлупой; определения допустимого превышения температуры в компонентах яйца; исследования зависимости времени варки яиц от удельной мошрости СВЧ энергии и скважности юздействия; обоснования траектории движения и частоты вращения яйца в электрическом поле; изучения методики проектирования технических средств, основанных на применении СВЧ энергии, согласовываются режимные и конструктивные параметры, разрабатываются механизированные микроволновые яйцеварки. Объектом исследований является система факторов, обеспечивающих высококачественную конвейерную варку яиц в микроволновой яйцеварке при минимальных затратах и отрицательных воздействиях СВЧ энергии на окружающую среду. Предметом исследоваиий является установление оптимального процесса воздействия микроволн на пищевые яйца, обеспечивающего наибольшую эффективность решаемой народно-хозяйственной задачи. Методология исследоваиий. На основе диэлектрических характеристик компонентов яйца, теории диэлектрического нагрева, системного подхода к комплексу теоретических и экспериментальных результатов, полученных при помощи математических, физических, биометрических, статистических методов, разрабатываются механизированные микроволновые яйцеварки, состоящие из источников СВЧ энергии, рабочих камер и механизмов транспортирования яиц. Научиая новизиа: теоретически и экспериментально подтверждена возможность варки яиц в микроволновой печи; разработан циклический метод воздействия ЭМП СВЧ (эндогенный нагрев пауза) для варки яиц; проведен анализ избыточного давления под скорлупой при СВЧ нагреве и обоснован массовый расход газа и пара через поры скорлупы; исследована скорость нагрева компонентов яйца при разных значениях удельной мощности СВЧ энергии и скважности воздействия; выявлена необходимая траектория движения яиц и частота их вращения вокруг продольной оси при механизированной транспортировке через микроволновые печи; обоснованы режимные и конструкпшные параметры микроволновых яйцеварок:
а) с ячеистым ротором (заявка №2006139783 «Механизированная микроволновая яйцеварка с ячеистым ротором»); б) с цепным транспортером (заявка №2006139784 «Механизированная микроволновая яйцеварка с цепным транспортером»). Практическую ценность работы составляют: разработанный циклический способ варки яиц с использованием микроволновых печей (заявка №2006139783); обоснованная методика проектирования функциональных модулей с механизмами транспортирования вращающихся объектов (яиц) через рабочие камеры СВЧ печей; созданные яйцеварки с ячеистым ротором (производительностью до 150 шт./ч) и цепным транспортером (производительностью 110 шт./ч); выработанные рекомендации к варке яиц в механизированных микроволновых яйцеварках. Реализация результатов исследований. Разработка конструкции микроволновой яйцеварки производилась в сотрудничестве с 0 0 0 «Птицепром Сервис» (г. Новосибирск) по договору на выполнение научно исследовательской и опытно конструкторской работы 45-06. Производственные испытания микроволновых яйцеварок проводились в ГУП ЧР «Птицефабрика «Моргаушская». Результаты научных исследований используются в учебных процессах ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» и ФГОУ ВПО «Марийский ГУ». Аиробация результатов исследований. Материалы диссертации доложены и обсуждены на итоговых научно практических конференциях ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» (20032007 г.г.); на аграрной научно практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства», ФГОУ ВПО «Марийский государственный университет»: Йошкар-Ола, 2007 г.; на II Международной научной конференции «Знания молодых новому веку», ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА»: Киров, 2007 г.Механизированная микроволновая яйцеварка демонстрировалась с 23 но 26 июня 2006 года на Всероссийской универсальной выставке ярмарке «Регионы: сотрудничество без границ» (г. Чебоксары, МТВ Центр). Онисания механизированных микроволновых яйцеварок онубликованы в газете «Аргументы и факты Чувашия» №6,2007 г. Публикации. Результаты теоретических и экснериментальных исследований отражены в 10 нечатных работах, в том числе 1 работа онубликована в ведущем журнале, рекомендованном ВАК Федерального агентства по образованию РФ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и рекомендаций, приложений, списка литературы из 89 наименований. Общий объем диссертации составляет 193 страницы, в том числе на 159 страницах изложен основной текст со 64 рисунками и 22 таблицами.
