Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Гуськов Юрий Викторович. Обоснование и разработка механизированной микроволновой яйцеварки : дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 Чебоксары, 2007 192 с. РГБ ОД, 61:07-5/2325

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 11

1.1. Аналш существующих способов и технических средств для варки яиц 11

1.2. Физико-механические параметры компонентов яйца 18

1.3. Особенности оборудования для диэлектрического нагрева 27

1.4. Требования к качеству вареных яиц 32

1.5. Цель и задачи исследований 3 4

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВАРКИ ЯИЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОВОЛН

2.1. Электрофизические параметры компонентов яйца 35

2.2. Обоснование режимно-конструктивных параметров микроволно 44 вой яйцеварки

2.3. Анализ избыточного давления под скорлупой при СВЧ нагреве яиц 50

2.4. Теоретическое обоснование процесса истечения газа и пара через поры скорлупы яйца

2.5. Аналитический расчет коэффициента теплоотдачи вареных яиц в

56 микроволновой печи при обдувании воздухом

2.6. Теоретическое обоснование расширения белка при СВЧ нагреве яиц

2.7. Траектория движения яйца при его транспортировке с помощью ячеистого ротора

2.8. Зависимость скорости вращения яйца вокруг продольной оси от скорости вращения ротора

2.9. Выводы по главе 76

3. МЕТОДИКА И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 78

3.1. Методика проектирования микроволновой яйцеварки 78

3.2. Описания разработанных микроволновых яйцеварок з

3.3. Выводы по главе 102

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 104

4.1. Кривые нагрева и охлаждения компонентов яйца 104

4.2. Измерение допустимого давления изнутри и снаружи скорлупы яйца 126

4.3. Выводы по главе 132

5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 133

5.1. Технико-экономическая оценка внедрения механизированных микроволновых яйцеварок 133

5.1.1. Технико-экономическая оценка внедрения механизированной микроволновой яйцеварки с ячеистым ротором 134

5.1.2. Технико-экономическая оценка внедрения микроволновой яйцеварки с цепным транспортером 139

5.2. Меры безопасности при эксплуатации установок СВЧ нагрева 145

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 150

ЛИТЕРАТУРА 152

ПРИЛОЖЕНИЯ 160

Приложение 1. Договор № 45-06 на выполнение научно-исследова

тельской и опытно-конструкторской работы 160

Приложение 2. Акты испытания и внедрения научно-исследователь

ской работы в учебный процесс 172

Приложение 3. Техническая документация 1  

Введение к работе:

Потребление яиц в развитых странах поддерживается на достаточно высоком уровне. Так, в США, Франции и России в среднем на одного человека в год потребляется яиц около 250 шт., в Китае, Японии, 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 масштабе 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 выкой 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 соответствующих машин приводят не только к снижению качества яиц (повреждениям), но и к весьма ощутимым 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 3,4...8,8 %, 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

б 30...40 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.Н., Изакова Ф.Я., Новиковой Г.В., Михайловой О.В., Стребкова Д.С, Савушкина А.В., Сторчевого В.Ф., Тарушкина В.И., Цугленок Н.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 машинно-технологического 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 задачи:

- 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 механизирован

ные 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 ме

ханизированных микроволновых яйцеварок.

Концепция. 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 мощности СВЧ энергии и скважности воздействия;

- обоснования траектории движения и частоты вращения яйца в электриче

ском 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 исследований является установление оптимального процесса воздействия микроволн на пищевые яйца, обеспечивающего наибольшую эффективность решаемой народно-хозяйственной задачи.

Методология исследований. 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.

Научная новизна:

- 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 конструктивные параметры микроволновых яйце-варок: а) с ячеистым ротором (заявка №2006139783 «Механизированная микро

волновая 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 ООО «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». 

Апробация результатов исследований. Материалы диссертации доложены и обсуждены на итоговых научно - практических конференциях ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» (2003...2007 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. 

Подобные работы
Сафонов Сергей Викторович
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров дисково-штифтового высевающего аппарата пневматической сеялки для посева семян фитомелиорантов : на примере костреца
Урбан Владимир Александрович
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров молочного насоса для доильных установок
Юрасов Владимир Сергеевич
Разработка и обоснование параметров барабанной картофелесортировки
Свиридов Алексей Геннадьевич
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров гидравлического контура доильного аппарата автоматизированной доильной установки
Михайлова Ольга Валентиновна
Обоснование и разработка технических средств с источниками электромагнитных излучений для технологических процессов птицеводства
Катков Алексей Анатольевич
Обоснование и разработка шнеково-вальцового очистителя кормовых корнеклубнеплодов от почвы
Скляров Александр Иванович
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров агрегата индивидуального доения коров со шланговым вакуумным насосом
Федоров Андрей Аполлинарьевич
Разработка и обоснование барабанно-щеточного очистителя кормовых корнеплодов
Шаронова Татьяна Вячеславовна
Обоснование и разработка установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов
Буш Низар Касем
Обоснование и разработка механизированных диэлектрических установок для варки яиц

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net