Установка для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты

Обложка
  • Авторы: Кучин Н.Н.1, Цугленок Н.В.2, Сторчевой В.Ф.3, Сторчевой А.В.4
  • Учреждения:
    1. Нижегородский государственный инженерно-экономический университет
    2. Восточно-Сибирская ассоциация биотехнологических кластеров
    3. Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева
    4. Российский биотехнологический университет
  • Выпуск: Том 91, № 2 (2024)
  • Страницы: 145-154
  • Раздел: Экологически чистые технологии и оборудование
  • Статья получена: 20.03.2024
  • Статья одобрена: 13.04.2024
  • Статья опубликована: 19.07.2024
  • URL: https://journals.eco-vector.com/0321-4443/article/view/629272
  • DOI: https://doi.org/10.17816/0321-4443-629272
  • ID: 629272


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Существующие заводы могут перерабатывать до 12 т не шелушённых семян рапса в сутки, производя из каждой тонны семян 40% масла для дизельного топлива и 60 % жмыха с содержанием до 20 % масла. Шелушённые семена рапса необходимо использовать для изготовления пищевого масла. Качественное шелушение семян рапса с отделением лузги и сохранением целостности ядра остаётся нерешённой проблемой.

Цель работы — разработка установки для шелушения семян рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты при гидромеханическом разрушении и истирании оболочек.

Материалы и методы. Шелушение семян рапса происходит: за счёт гидромеханического разрушения (увлажнения оболочки для сохранения прочности ядра, однократного удара для разрушения прочности связей оболочек и ядра); истирания оболочек в результате трения о вращающийся конус конденсаторной части квазитороидального резонатора и взаимного трения семян в электромагнитном поле сверхвысокой частоты с последующим удалением оболочек за счёт продувки семян воздушным потоком.

Результаты. Сырьё транспортируется воздухом в приёмную ёмкость, где увлажняется. Затем увлажнённые семена через радиопрозрачную воронку, расположенную в конденсаторной части квазитороидального резонатора, попадают на поверхность ротора, подвергаются многократному ударному воздействию, интенсивному трению об абразивную поверхность. В результате этого оболочки семян рапса отделяются от ядер. Ядра падают вниз и выводятся через ёмкость. Легкие частицы удаляются воздухом через пневмосепарирующий канал. В осадочной камере происходит разделение тяжёлых относов и легких примесей. В оболочке семян рапса появляются микротрещины, что облегчает её отделение от ядра. Количество и скорость поглощения влаги зависят от температуры эндогенного нагрева компонентов семян рапса. При повышении температуры возрастает кинетическая энергия молекул воды и, следовательно, интенсивность влагопереноса в оболочке.

Заключение. Согласно расчётам, напряжённость электрического поля в резонаторе достигает 15 кВ/см, что позволяет при окружной скорости ротора 18–20 м/с увеличить температуру диэлектрического нагрева семян рапса на 15–20 °С и способствует отделению увлажнённой оболочки от ядра семян. При мощности электропривода ротора 4,2 кВт, частоте вращения 750 об/мин, мощности магнетронов 3,3 кВт, производительность установки составит 150 кг/ч, а энергетические затраты 0,05 кВт∙ч/кг. Достоинства шелушителя с СВЧ энергоподводом в квазитороидальный резонатор: высокая технологическая эффективность и сравнительно малый расход электроэнергии. Эндогенное тепло усиливает процесс набухания оболочек. Возникающие внутренние сдвиги облегчают процесс отделения оболочек от ядер рапса, а тепловой фактор позволяет сокращать продолжительность отделения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Николай Николаевич Кучин

Нижегородский государственный инженерно-экономический университет

Email: nkuchin53@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-9176-2988
SPIN-код: 7394-2263

профессор, д-р тех. наук, профессор кафедры «Технический сервис»

Россия, Княгинино

Николай Васильевич Цугленок

Восточно-Сибирская ассоциация биотехнологических кластеров

Email: ntsuglenok@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7985-4217
SPIN-код: 3675-2354

член-корр. РАН, д-р тех. наук, первый вице-президент

Россия, Красноярск

Владимир Федорович Сторчевой

Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева

Email: v_storchevoy@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6929-3919
SPIN-код: 3546-7363

профессор, д-р техн. наук, заведующий кафедрой «Автоматизация и роботизация технологических процессов имени академика И.Ф. Бородина»

Россия, Москва

Александр Владимирович Сторчевой

Российский биотехнологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: alecks.10@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3404-0361
SPIN-код: 7771-2542

старший преподаватель кафедры социально-гуманитарных дисциплин

Россия, Москва

Список литературы

  1. Патент РФ № 2710063 / 24.12.19. Бюл. № 36. Шамин Е.А., Михайлова О.В., Белова М.В., и др. Установка для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты. EDN: AWTAOV
  2. Патент РФ № 2769134 / 28.03.2022. Бюл. № 10. Новикова Г.В., Просвирякова М.В., Михайлова О.В. Установка для отделения оболочки семян рапса в процессе воздействия ЭМПСВЧ. EDN: ELQDAR
  3. Бутковский В.А., Мельников Е.М. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производств. М.: Агропромиздат, 1989.
  4. Стрекалов А.В., Стрекалов Ю.В. Электромагнитные поля и волны. М.: РИОР: ИНФРА-М. 2014.
  5. Дробахин О.О., Плаксин С.В., Рябчий В.Д., Салтыков Д.Ю. Техника и полупроводниковая электроника СВЧ. Севастополь: Вебер, 2013.
  6. Дробахин О.О., Салтыков Д.Ю. Исследование возможности применения связанных биконических резонаторов для определения параметров диэлектрических материалов // Прикладная радиоэлектроника. 2014. Т. 1, № 1. С. 63–69.
  7. Патент РФ на изобретение 2798570 / 23.06.2023. Бюл. № 18. Новикова Г.В., Михайлова О.В., Просвирякова М.В. и др. СВЧ установка для шелушения семян рапса. EDN: WFWVWU
  8. Патент РФ на изобретение 2769134 / 28.03.2022. Бюл. № 10. Новикова Г.В., Просвирякова М.В., Булатов В.А. и др. Установка для отделения оболочки семян рапса в процессе воздействия ЭМПСВЧ. EDN: ELQDAR
  9. Трухачев В.И., Сторчевой В.Ф., Кабдин Н.Е. и др. Развитие электроснабжения и применения электроэнергии в АПК. Москва: Мегаполис, 2022. EDN: QXUUOP
  10. Новикова Г., Михайлова О., Просвирякова М., Шаронова Т. Установка для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты // Комбикорма. 2022. № 12. С. 29–31. EDN: MSHNBZ doi: 10.25741/2413-287X-2022-12-2-189
  11. Новикова Г.В., Михайлова О.В., Просвирякова М.В. и др. Разработка установки для шелушения рапса // Вестник Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. 2021. № 1 (16). С. 94–99. EDN: JKXXHC
  12. Новикова Г.В., Коробков А.Н., Михайлова О.В., Анисимова М.А. Установка для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты // Инновации в сельском хозяйстве. 2020. № 2 (35). С. 77–85. EDN: ZLSSAT
  13. Осокин В.Л., Михайлова О.В., Казаков А.В., Тихонов А.А. Электромагнитная безопасность при обслуживании СВЧ установок // Инновации в сельском хозяйстве. 2020. № 2 (35). С. 94–101. EDN: EQHXLF
  14. Шамин Е.А., Новикова Г.В., Михайлова О.В., Просвирякова М.В. Исследование распределения электромагнитного поля в резонаторе СВЧ установки непрерывно-поточного действия // Вестник Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 4 (15). С. 115–123. EDN: XFAZRQ doi: 10.17022/chb3-fp18
  15. Новикова Г.В., Жданкин Г.В., Михайлова О.В., Белова М.В. Установка для комплексного воздействия электрофизических факторов на сырье // Известия Национальной академии наук Республики Казахстан. Серия химии и технологии. 2019. № 4 (436). С. 54.
  16. Михайлова О.В., Белова М.В., Коробков А.Н., Новикова Г.В. Разработка установки для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2019. Т. 81. № 2 (80). С. 27–34. EDN: XDAEZW doi: 10.20914/2310-1202-2019-2-27-34
  17. Крайнов Ю.Е., Михайлова О.В., Казаков А.В., Меженина Е.И. Разработка и обоснование параметров установок для высокотемпературного формования комбинированного сырья // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2019. № 2 (35). С. 84–89. EDN: XBMGOV
  18. Патент РФ на изобретение 2641705 / 22.01.2018. Бюл. № 3. Осокин В.Л., Коробков А.Н., Белов А.А., и др. Сверхвысокочастотная установка для обеззараживания сыпучего сырья в непрерывном режиме. EDN: LFQEUF
  19. Патент РФ на изобретение 2671699 / 06.11.2018. Бюл. № 5. Белов А.А., Жданкин Г.В., Новикова Г.В., Михайлова О.В. Сверхвысокочастотная установка с передвижными полусферами для термомеханического разрушения сырья. EDN: KICAIF
  20. Патент РФ на изобретение 2655756 / 29.05.2018. Бюл. № 15. Коробков А.Н., Белов А.А., Михайлова О.В. и др. Сверхвысокочастотная установка для термообработки сыпучих продуктов. EDN: ZSVWSS
  21. Коробков А.Н., Михайлова О.В., Злобина Н.О. Разработка сверхвысокочастотной установки для термообработки сыпучего сырья. В кн.: Техника, дороги и технологии: перспективы развития. Сборник материалов Десятой студенческой научно-практической конференции имени Николая Васильевича Попова. Чебоксары: Волжский филиал МАДИ, 2018. С. 100–103. EDN: YWRTCT
  22. Крайнов Ю.Е., Михайлова О.В., Кириллов Н.К. Анализ рабочих камер, обеспечивающих термообработку и гранулирование отходов сельскохозяйственного сырья // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 2 (42). С. 6–12. EDN: XREQAX doi: 10.18286/1816-4501-2018-2-6-12
  23. Патент РФ на изобретение 2629221 / 28.08.2017. Бюл. № 25. Белов А.А., Жданкин Г.В., Новикова Г.В., Михайлова О.В. Сверхвысокочастотная установка с резонатором, образованным между двумя сферами для термомеханического разрушения сырья. EDN: VVXFQC
  24. Коробков А.Н., Михайлова О.В. Совершенствование технологии и сверхвысокочастотных установок для обеззараживания комбикорма // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. 2018. № 20. С. 380–384. EDN: YLBHLN
  25. Коробков А.Н., Осокин В.Л., Михайлова О.В., Белов А.А. Разработка установки для обеззараживания сыпучего сырья в непрерывном режиме // Вестник ВИЭСХ. 2017. № 1 (26). С. 27–31. EDN: YYYSJF
  26. Белов А.А., Михайлова О.В. Безопасная эксплуатация сверхвысокочастотной техники // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 4 (19). С. 335–338. EDN: WHAOVP
  27. Рябченко В.Ю., Паслен В.В. Компьютерное моделирование объектов с помощью ПП СST microwave Studio // Современные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций. 2018. № 1. С. 139. EDN: QIKITH
  28. Захаров В.В., Янкин С.В., Тригорлый С.В. Численное моделирование процессов СВЧ термообработки диэлектриков большой площади с применением СВЧ установок непрерывного действия // Вопросы электротехнологии, 2018. № 3(20). С. 36–41.
  29. Алексейчик Л.В., Курушин А.А. Моделирование возбуждения диэлектрического резонатора полем плоской электромагнитной волны // Журнал радиоэлектроники. 2020. № 11. С. 6. EDN: XYFOXB doi: 10.30898/1684-1719.2020.11.1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Установка для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты: 1 — неферромагнитная загрузочная емкость; 2 — направляющий лоток; 3 — электропривод с радиопрозрачным валом; 4 — патрубок для подачи воды; 5 — радиопрозрачная воронка; 6 — радиопрозрачная электроприводная щетка; 7 — неферромагнитный наружный конус; 8 — конденсаторная часть квазитороидального резонатора; 9 — неферромагнитный внутренний электроприводной конус; 10 — мелкозернистый абразивный материал; 11 — неферромагнитный наружный цилиндр; 12 — тороидальная часть; 13 — радиопрозрачный центральный цилиндр; 14 — радиопрозрачная осадочная камера; 15 — пневмосепарирующий канал; 16 — радиопрозрачный патрубок; 17 — клапан; 18 — неферромагнитная коническая емкость; 19 — внутренний неферромагнитный цилиндр; 20 — радиопрозрачный средний цилиндр; 21 — радиопрозрачный поддон; 22 — радиопрозрачное отражательное кольцо; 23 — магнетроны воздушного охлаждения.

Скачать (326KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
 СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 81900 выдано 05.10.2021.