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

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ТЕКУЧИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ ПОМОЩИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

N. I. Boyko, A. V. Makogon, A. I. Marynin

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.

Ключові слова


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

Повний текст:

PDF ENG (English) PDF RUS

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).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1.     Минухин Л.А., Гаффнер В.В., Меньшенин Г.А. Анализ путей снижения энергозатрат при пастеризации на малых молочных предприятиях // Аграрное образование и наука. – 2016. – №3.
2.     Соловьёв С.В. Повышение эффективности процесса тепловой обработки молока путем обоснования конструктивных и технологических параметров нагревателя: дисс. ... канд. техн. наук (05.20.01). – Великие Луки, 2016. – 155 с.
3.     Бойко Н.И., Тур А.Н., Евдошенко Л.С., Зароченцев А.И., Иванов В.М. Высоковольтный генератор импульсов со средней мощностью до 50 кВт для обработки пищевых продуктов // Приборы и техника эксперимента. – 1998. ‑ №2. – С. 120-126.
4.     Кучинский Г.С. Высоковольтные импульсные конденсаторы. – Ленинград: Энергия, 1973. – 176 с.
5.     Потери и КПД в трансформаторах. Режим доступа: www.ets.ifmo.ru/usolzev/SEITEN/u2/tr/1_9.htm.
6.     Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника. – М.: Наука, 2004. − 704 с.
7.     Богатенков И.М., Иманов Г.М., Кизеветтер В.Е. и др. Техника высоких напряжений: Учебное пособие для вузов. Под ред. Г.С. Кучинского. – СПб: Изд. ПЭИПК, 1998. – 700 с.




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


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)