Гуськов Юрий Викторович. Обоснование и разработка механизированной микроволновой яйцеварки

brief description

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

ФГОУВПО
«Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»
На правах рукописи
УДК 637.4
ГУСЬКОВ Юрий Викторович
ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕХАНИЗИРОВАННОЙ
МИКРОВОЛНОВОЙ ЯЙЦЕВАРКИ
Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации
сельского хозяйства
Диссертация
на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель - доктор технических наук, профессор
Новикова Г.В.
Чебоксары - 2007
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 11
1.1. Анализ 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
35
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
58
яиц
2.7. Траектория движения яйца при его транспортировке с помощью
64
ячеистого ротора
2.8. Зависимость скорости вращения яйца вокруг продольной оси от
68
скорости вращения ротора
2.9. Выводы по главе 76
3. МЕТОДИКА И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 78
3.1. Методика проектирования микроволновой яйцеварки 7 8
3.2. Описания разработанных микроволновых яйцеварок 84
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 яй¬цеварки 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 177

bibliography

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Известные способы варки яиц на пару и на воде имеют высокую энергоемкость. Бытовые паро-яйцеварки и технологические линии для СВЧ обработки продуктов в силу специфических особенностей их конструкции и рабочих режимов использовать в процессе микроволновой варки яиц нецеле¬сообразно.
2. Основные причины взрыва яиц в микроволновых печах: фактор по¬терь желтка в 2,57...2,0 раза выше, чем у белка при частотах Ю8...2,45-109 Гц; теплоемкость белка в 1,5 раза выше, чем у желтка; газопроницаемость скор¬лупы низкая; при СВЧ нагреве градиенты давления, температуры и влажно¬сти направлены от центра к периферии.
3. С учетом специфических особенностей процесса варки яиц разрабо¬таны две механизированные микроволновые яйцеварки, операционно¬технологические схемы которых предусматривают транспортирование яиц поверх печей или между печами. Яйца перемещаются и вращаются вокруг продольной оси под действием фторопластового ротора или контейнеров. Расположение микроволновых печей в яйцеварках может быть карусельным, туннельным, многоярусным. При последовательном расположении печей, для осуществления циклического процесса воздействия, расстояние между ними должно быть не менее ширины одной рабочей камеры.
4. Основные требования, предъявляемые к процессу варки яиц:
- воздействовать электромагнитным полем с частотой 2540 МГц, при ко¬торой отношение факторов потерь желтка и белка минимальное, равное двум;
- воздействовать определенной плотностью потока энергии электромаг¬нитной волны (РУд = 2,24... 18,5 Вт/г);
- транспортировать яйца через яйцеварку со скоростью меньше критической 0,37 м/с (0,0315 м/с - с цепным транспортером; 0,0178 м/с - с ячеистым ротором) с одновременным вращением их вокруг продольной оси с частотой меньше кри¬тической 100 об/мин (14,16 об/мин - с цепным транспортером; 8 об/мин - с ячеи¬стым ротором);
- при транспортировании яиц через микроволновые печи, траектория их движения (циклоида) в одной печи должна чередоваться с эволютой циклои¬ды в последующей;
- обеспечить скважность процесса воздействия меньше критической 0,5;
- регулировать пространственное расположение яйца внутри микровол¬новой печи;
- варить со скоростью нагрева меньше критической А7УАт= 1,11 °С/с до достижения температуры в белке 100 °С;
- обеспечить массовый расход пара через поры скорлупы яйца меньше 0,0827 г/с;
5. Максимальная производительность яйцеварки достигается при транс-портировании яиц через микроволновые печи или внутри них при макси¬мальном значении удельной мощности и скважности, близкой к критической.
6. Технико-экономическая оценка внедрения микроволновой яйцеварки показывает, что прибыль от реализации одного вареного яйца составляет 1,32... 1,61 руб./шт., рентабельность - 49,31...67,39 %.