Установка для микронизации зерна

УДК 631.36

УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ ЗЕРНА INSTALLATION FOR MICRONIZATION OF GRAINS

А. А. Белов, Н. К. Кириллов, Г. В. Новикова A. A. Belov, N. К. Kirillov, G. V. Novikovа

ФГБОУВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»,

г. Чебоксары

Аннотация. Описан принцип действия установки, обеспечивающей микронизацию фуражного зерна воздействием электромагнитных излучений инфракрасного и СВЧ-диапазона.

Abstract. The article describes the principle of operation of the installation which provides micro-nizing feed grain by means of infrared electromagnetic emission and super high frequency.

Ключевые слова: сверхвысокочастотный генератор, индукционный нагрев, барабанная резонаторная камера, фуражное зерно.

Keywords: super high frequency generator, induction heating, drum resonator chamber, feed meal.

Актуальность исследуемой проблемы. Расход фуражного зерна в среднем за 20112012 гг. по РФ составляет 50 % от объема произведенного зерна. Доля фуражного зерна, скармливаемого в несбалансированном виде, возросла за последние годы до 85 % по сравнению с 38 % в 1991 г. Важнейшей проблемой в настоящее время является рациональное использование зерна на фуражные цели. В связи с этим решение задачи повышения эффективности использования зерна на фуражные цели требует новых подходов. Поэтому разработка установки для микронизации зерна является актуальной задачей.

Материал и методика исследований. Проанализировав теории диэлектрического нагрева и теплообменных процессов, протекающих в зерне и зернопродуктах при индукционном нагреве, учитывая объективно существующие закономерности кинетики процесса эндогенного нагрева сырья, мы разработали установку, обеспечивающую микронизацию зерна с использованием энергии электромагнитных излучений инфракрасного и СВЧ-диапазона, позволяющую улучшить энергетическую ценность сырья и санитарное состояние.

Результаты исследований и их обсуждение. Выявлены эффективные режимы работы установки для термообработки фуражного зерна, обеспечивающей денатурацию белковых соединений, деструкцию и желатинизацию крахмала и повышающей усвояемость питательных веществ молодняком животных.

Известно, что для увеличения усвояемости и повышения пищевой ценности фуражного зерна проводят термическую обработку. Для этого имеется оборудование: «Микрониза-тор-1», «Микронизатор-2»; микронизатор СОЯР 0,3 производительностью 300 кг/ч; микро-низатор ВТМ-02; микронизатор УТЗ-4 производительностью 250 кг/ч, мощностью 25 кВт; микронизатор ИПБГ-1 производительностью 150.. .500 кг/ч, потребляемой мощностью 36,5 кВт/ч.

Преимущества разработанной нами установки позволяют добиться высокой интенсивности нагрева без превышения допустимой границы температуры. В итоге капилляр-

ная влага интенсивно переходит в пар, вызывая резкий рост давления в зерне, отчего происходит своеобразный взрыв, разламывающий его. Он приводит к запрограммированному процессу. Энергетические затраты составляют 0,03.. .0,06 кВт^ч/кг.

Сущность микронизации состоит в изменении структуры крахмала и белка обрабатываемого зерна в результате интенсивного нагрева электромагнитным излучением СВЧ-диапазона. Под действием микроволн эффективно разрушаются крахмальные субстанции, принимающие легкоусвояемую форму. Влага, входящая в состав зерна, испаряется, а из-за высокой скорости нагрева резко поднимается давление водяных паров. Оболочка крахмальных гранул разрушается, ускоряются химические и биологические процессы в зерне. В связи с этим происходит разрушение токсических и антипитательных веществ (трипсина, пепсина), денатурация белковых соединений, деструкция и желатинизация крахмала. Иными словами, питательные вещества (белки, углеводы) в процессе обработки зерна в микронизаторе подвергаются структурным изменениям. Это улучшает переваримость и усвояемость питательных веществ молодняком животных [1].

СВЧ-энергоподвод позволяет добиться высокой интенсивности нагрева без превышения допустимой границы температуры. Образование декстрина придает зерну сладковатый вкус и приятный запах. После термообработки полностью пропадают плесневые грибы.

Разработанная нами СВЧ-индукционная установка (рис. 1) для микронизации зерна содержит внутри экранного корпуса барабанный дозатор, отсеки которого выполняют функцию объемного резонатора СВЧ-генератора.

На монтажном столе установлен цилиндрический корпус 3 из неферромагнитного материала с загрузочным и выгрузным патрубками 1, 2, 10. На верхнем основании расположены СВЧ-генераторы 11 так, что магнетроны 13 направлены вовнутрь корпуса, а под нижним основанием установлены индукционные плиты 6. При этом внутри цилиндрического корпуса концентрически расположен секционный вращающийся барабан 4, отсеки которого выполнены из неферромагнитного материала и образуют резонаторные камеры С ВЧ-генераторов.

Рис. 1. Схема СВЧ-индукционнойустановки барабанного типа для микронизации зерна (вид спереди): 1 - загрузочный патрубок, 2 - заслонка загрузочного патрубка, 3 - цилиндрический корпус,

4 - секционный барабан, 5 - вал барабана на подшипниках, 6 - плита индукционная, 7 - регуляторы мощности индукционной плиты, 8 - мотор-редуктор, 9 - монтажный стол, 10 - заслонка выгрузного патрубка, 11 - СВЧ-генератор, 12 - регулятор мощности СВЧ-генератора, 13 - магнетрон

Изготовлен лабораторный образец СВЧ-индукционной установки для микрониза-ции зерна (рис. 2).

Рис. 2. СВЧ-индукционный микронизатор зерна: а) резонаторные камеры; б) общий вид

Он содержит внутри экранного цилиндрического корпуса шесть резонаторных камер, поперечное сечение которых выполнено в виде треугольных секторов. Причем каждая резонаторная камера образована между отсеком барабана и частью боковой поверхности экранного корпуса. Дно экранного корпуса выполнено из нержавеющей стали, а образующие и верхняя крышка - из алюминия. На верхней крышке и с боковой стороны цилиндрического корпуса вмонтированы блоки СВЧ-генераторов. Под нижним основанием экранного корпуса установлены индукционные печи в противоположных секторах.

Резюме. Разработан и изготовлен микронизатор зерна. Ожидаемый экономический эффект от применения СВЧ-индукционного микронизатора производительностью 150 кг/ч составляет 100 тыс. руб./год при объеме обрабатываемого фуражного зерна свыше 105 т/год.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент 2389418 Российская Федерация. Установка для микронизации зерна / Кириллов Н. К., Новикова Г. В., Белов А. А. Патентообладатель: ФГБОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия». - Опубл. 20.05.2010. Бюл. № 14.