ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ТЕКУЧИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ ПОМОЩИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Автор(и)

  • N. I. Boyko Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт"
  • A. V. Makogon Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт"
  • A. I. Marynin Национальный университет пищевых технологий http://orcid.org/0000-0001-6692-7472

DOI:

https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.3.07

Ключові слова:

генератор высоковольтных импульсов, трансформатор, конденсатор, многозазорный разрядник, многоканальный разрядник, рабочая камера, обеззараживающая обработка пищевых продуктов

Анотація

Цель. Экспериментально определить рациональные режимы и энергоэффективность обеззараживающей обработки текучих пищевых продуктов при помощи высоковольтных импульсных воздействий в сравнении с традиционной пастеризацией. Методика. Для получения высоковольтных импульсов на рабочих камерах – нагрузке генератора применена методика генерирования импульсов при помощи повышающего трансформатора, высоковольтных импульсных конденсаторов и разрядников с системой обострения фронта импульсов. Импульсы на нагрузке измерялись при помощи низкоомного резистивного делителя напряжения, передавались по широкополосному коаксиальному кабелю и регистрировались при помощи аналогового осциллографа С8-12 или цифрового осциллографа Rigol DS1102E с полосой пропускания 100 МГц у каждого. Рабочие камеры заполнялись водой, молоком или молочной сывороткой и состояли из кольцеобразного корпуса, выполненного из фторопласта, и металлических электродов, образующих дно и крышку камеры, имеющих плоские накладки из пищевой нержавеющей стали для контакта с пищевым продуктом внутри камеры. Результаты. Получены высоковольтные импульсы на нагрузке генератора с длительностью по основанию 300-1200 нс при частотах следования импульсов до 500 имп/с. Экспериментально полученные амплитуды импульсов напряжения на нагрузке генератора – до 75 кВ, а напряженности электрического поля – до 35 кВ/см в рабочих камерах с зазором 22 мм и до 50 кВ/см в рабочих камерах с зазором 15 мм. Указанные характеристики импульсов позволили осуществить полную и необратимую инактивацию микроорганизмов в пищевых жидкостях в рабочих камерах. Научная новизна. Показано, что существуют режимы обработки пищевых продуктов при помощи высоковольтных импульсных воздействий, позволяющие лучше сохранить биологическую и пищевую ценность продуктов по сравнению с тепловой обработкой при их полном обеззараживании и при существенно меньших удельных энергозатратах. Практическая значимость. Полученные экспериментально режимы обработки молока, молочной сыворотки и воды с уменьшенными удельными энергозатратами открывают перспективу промышленного применения комплекса высоковольтных импульсных воздействий для обеззараживающей обработки водосодержащих пищевых продуктов.

Посилання

1. Minuhin L.A., Gaffner V.V., Menshenin G.A. Study the possibility of reducing energy consumption during the pasteurization of milk on small enterprises. Agrarnoe obrazovanie i nauka, 2016, no.3. (Rus).

2. Solovyov S.V. Povyshenie effektivnosti protsessa teplovoy obrabotki moloka putem obosnovaniya konstruktivnykh i tekhnologicheskikh parametrov nagrevatelya. Diss. cand. techn. nauk [Improving the efficiency of the process of milk thermal processing by justifying the design and technological parameters of the heater. Cand. tech. sci. diss.]. Velikie Luki, Russia, 2016. 155 p. (Rus).

3. Boyko N.I., Tur A.N., Evdoshenko L.S., Zarochentsev A.I. High-voltage pulse generator with an average power of up to 50 kW for treatment of food products. Instruments and experimental technique, 1998, no.2, pp. 120-126. (Rus).

4. Kuchinskiy G.S. Vysokovoltnye impulsnye kondensatory. [High-voltage pulse capacitors]. Leningrad, Energiya Publ., 1973. 176 p. (Rus).

5. Losses and efficiency in transformers. Available at: www.ets.ifmo.ru/usolzev/SEITEN/u2/tr/1_9.htm (accessed 15 May 2017). (Rus).

6. Mesiats G.A. Impul'snaia energetika i elektronika [Pulsed power and electronics]. Moscow, Nauka Publ., 2004. 704 p. (Rus).

7. Bogatenkov I.M., Imanov G.M., Kizevetter V.E. Tekhnika vysokikh napriazhenii: Uchebnoe posobie dlya vuzov [High voltage techniques]. Saint Petersburg, PEIPK Publ., 1998. 700 p. (Rus).

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-06-07

Як цитувати

[1]
N. I. Boyko, A. V. Makogon, і A. I. Marynin, «ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ТЕКУЧИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ ПОМОЩИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ», Electrical Engineering & Electromechanics, вип. 3, с. 53–60, Чер 2018.

Номер

№ 3 (2018)

Розділ

Інженерна електрофізика. Техніка сильних електричних та магнітних полів

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 N. I. Boyko, A. V. Makogon, A. I. Marynin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають