WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 15 |

Спиридонов анатолий борисович исследование и разработка электрофизической технологии дражирования семян льна-долгунца специальность 05.20.02 – электротехнологии и

-- [ Страница 5 ] --

обработанном семени находиться в лигнине оболочки, в белках и липидах мембран. Уже в процессе ультразвукового замачивания семян, когда осуществлен доступ к этим структурам воды и кислорода воздуха, происходит быстрое исчезновение свободных радикалов и возникновение в мембранах первичных радиационно-химических процессов окисления сульфогидридных групп белков, ненасыщенных связей полиеновых соединений липидной фазы, полифенолов мембран. Результат этих первичных реакций – изменение проницаемости мембран. Он является причиной стимуляции притока воды и кислорода, существенного для первого этапа прорастания [119].

Исследование сверхвысокочастотной обработки. Растительные материалы представляют собой сложные гетерогенные среды, которые с точки зрения электрофизических свойств, относятся к диэлектрикам с большими потерями.

СВЧ-воздействие на влажные материалы вызывает в нем сложные молекулярные процессы. Под действием внешних электромагнитных полей происходит поляризация диэлектрика, и возникают токи проводимости и смещения. Таким образом, происходит генерирование определенного количества теплоты.

Особенностью СВЧ-нагрева растительного материала является одновременное выделение теплоты во всем его объеме [90].

обсеменённость бактериями, грибами и вирусами снижается, что изложено в работах [12, 13, 31, 46, 53, 62, 94, 104, 139, 147, 149, 152, 156]. Это значительно увеличивает урожайность культур.

В своих работах И.Ф. Бородиным, В.И. Тарушкина, Н.Д. Девяткова электромагнитных волн СВЧ-диапазона на биологические объекты. Полученные результаты свидетельствуют о взаимодействие внешнего поля с собственными ЭМП биологического объекта, что дает улучшение посевных свойств семян.

Однако такой эффект возникает при стимуляции клеток в биологическом организме малыми дозами, с увеличением дозы в начале наблюдается стрессовое явление клеток, а затем их гибель [63, 137].

болезнетворных организмов с поверхности семян без снижения всхожести [137].

Установлено, что СВЧ-нагрев комбикорма до 120…130 °С снижает его общую обсеменённость микроорганизмами фактически до нуля [21].

Удельная мощность энергии, поглощаемая за единицу времени в единице объема обрабатываемой СВЧ-полем среды, согласно закону Ома и Джоуля-Ленца с учетом отражения волны от поверхности образца определяется по формуле [71]:

где - относительная диэлектрическая проницаемость; tg - тангенс угла диэлектрических потерь; f -частота электромагнитного поля, Гц; F - коэффициент отражения Френеля; Е - напряженность электрической составляющей ЭМП у поверхности образца падающей ЭМВ, В/м; к -коэффициент экстинкции, 1/м; х глубина проникновения СВЧ-поля в материал, м; Р0 - удельная мощность теплового источника у поверхности материала (х=0), Вт/м3.

В зависимости от компонентов гетерогенной среды с различными формами связи влаги, т.е. различными диэлектрическими свойствами, может наблюдаться избирательный нагрев в широком диапазоне изменения частоты ЭМП. При малой частоте колебаний ЭМП СВЧ наибольшее количество теплоты будет выделяться в материале с преобладанием капиллярной и свободной влаги, так как для него комплекс tg больше по сравнению с материалом, у которого влага в основном связана адсорбционно. Также с увеличением частоты большее количество теплоты будет выделяться в материале, у которого комплекс tg будет больше или же убывает меньше в зависимости от частоты ЭМП [52, 90].

В процессе обработки одну их важных ролей занимает и способ подвода энергии к материалу, так как действие СВЧ-поля влияет на характер всего процесса тепло- и массообмена. Так в материале возникают температурные поля, способствующие внутреннему массопереносу, интенсивность нагрева определяется не только термическим сопротивлением материала, но и напряженностью электрической составляющей электромагнитного поля, а также электрофизическими и теплофизическими характеристиками материала.

Вследствие этого перенос влаги вызывается совместным действием нескольких важнейших факторов: величиной и направлением напряженности электрической составляющей ЭМП СВЧ, градиентов влагосодержания, температуры и давления [52, 90].

Общее уравнение А.В. Лыкова [72] для скорости перемещения влаги, характеризующее тепло- и массообмен в процессе СВЧ-обработки коллоидного капиллярно-пористого материала примет вид:

где iф - фильтрационный поток, кг/(м2с); am - коэффициент диффузии влаги, м2/с;

плотность сухого вещества, кг/м3; о - относительный коэффициент о термодиффузии влаги, 1/град; kф- коэффициент фильтрации внутрипоровой среды, кг/(м с Па); аэ - коэффициент электродиффузии влаги, м4/В2; u, t, p, E - градиенты влагосодержания, температуры, давления и напряженности электрической составляющей ЭМП СВЧ соответственно.

В уравнении (1.7) градиенты играют различную роль во внутреннем тепловлагопереносе в периоде обработки. Таким образом, характерны для конвективного, ультрафиолетового и кондуктивного методов нагрева. В этих процессах тепло подводится от поверхности к середине материала, и градиент температуры препятствует градиенту влагосодержания при выходе влаги к поверхности. По мощности внутренних источников различают два режима диэлектрического нагрева - малоинтенсивный и высокоинтенсивный [73, 150].

Значения составляющих общего потока влаги, входящих в уравнение (1.7), коэффициенты являются электро- и теплофизическими характеристиками материала и в значительной степени зависят от температуры и влажности.

Процесс обработки высоковлажных капиллярно-пористых растительных материалов и нагрев в СВЧ-поле идет весьма интенсивно. При этом скорость испарения во много раз может превышать скорость переноса пара внутри пористого материала. Внутри тела возникает градиент общего давления при температуре выше 60 оС [71]. Этому явлению способствует диффузия скольжения в макрокапиллярах, так как температура в центре образца больше, чем на его поверхности. Если в процессе конвективного плазмолиза, имеющего место в начале процесса вылежки, температурный градиент препятствует перемещению влаги к поверхности тела, то СВЧ-нагрев способствует термовлагопроводности [6].



Поэтому длительность гибели растения под действием конвективного плазмолиза намного больше, чем электроплазмолиза [111]. Это влечет ряд негативных явлений, связанных с ухудшением качества продукта [1, 111], которые зависят от денатурации белка в процессе длительного воздействия температуры. Вследствие того, что денатурация белка замедляет процесс влагопереноса, длительность процесса обработки следует ограничить, особенно в период максимального воздействия высоких температур, который происходит на начальной фазе процесса влагопереноса.

определенную температуру областей интенсивной обработки, выше которой в семенах могут происходить необратимые процессы, разрушающие капиллярнопористый каркас, вызывающие ионизацию газов в СВЧ-камере, денатурацию белков и т.д. [1, 98, 100].

При перемещении влаги по капиллярам растительного материала под действием СВЧ-энергии свободная и физико-механическая влага (благодаря градиентам температуры и давления) перемещается к поверхности материала, вместе с растворимыми в воде сахарами. Вязкость жидкости в граничной фазе в 8…15 раз больше вязкости в капиллярах. Кристаллизация сахаров в граничной фазе вызывает закупорку капилляров. При этом фильтрационный поток резко снижается и наступает перегрев материала, что приводит к ухудшению его качества.

Для учета длительности и интенсивности СВЧ-воздействия во время обработки предложено ввести критерий запаривания. Критерий запаривания – это денатурации, который происходит после закупорки капилляров[71].

Для определения допустимого времени обработки в СВЧ-поле (без запаривания) применим интеграл летальности с учетом изменения температуры в процессе обработки на стадиях его нагрева [71]:

где А и В - коэффициенты, которые определяют путем регистрации в двух и более точках времени наступления летального эффекта, денатурации белка, либо резкого ухудшения его качества под действием постоянной температуры, на обрабатываемый продукт, к - конечное время воздействия температуры после остывания биообъекта.

Коэффициенты А и В можно определить по данным температурных зависимостей Куртиса и Кларка [157, 131].

С учетом зависимостей температуры для определения минимального времени воздействия поля интеграл летальности представлен в виде [153]:

здесь где п1 и п2 - нормированные коэффициенты полиномом второй степени зависимости температуры от времени; tc - температура окружающей среды, оС; W - коэффициент линейной аппроксимации зависимости температуры нагрева материала от времени у поверхности, численно равен W0 = 0,21C/c, а физический смысл, которого есть удельная мощность у поверхности материала, отнесенная к его объемной теплоемкости [32, 33].

Численное решение (1.9) для выбранных констант показывает, что денатурация растительного материала в процессе обработки под действием температуры наступит только при min = 64 с, а фактическое время обработки меньше (30 с). Следовательно, при выбранных режимах СВЧ-воздействия представляется возможным проведение предпосевной обработки семян.

Из приведенных выше, теоретических исследований ультразвукового и электромагнитного (в СВЧ-диапазоне) воздействия на семена следует: в первом случае с ультразвуковым воздействием происходит увеличение проницаемости мембран кожицы семян (микротрещин), что может оказать существенное влияние на первоначальное поступление в обработанные семена воды, кислорода, и, тем самым ускорить протекание первых фаз развития растения; во втором случае с СВЧ-воздействием происходит взаимодействие внешнего поля с собственным внутренним полем семян, что ускоряет биохимические процессы в клетках.

Одним из условий получения урожая высокого качества из семян сельскохозяйственных культур является проведение работ по предпосевной обработке, рациональных для каждого вида растений.

Предпосевная обработка позволяет вывести посевной материал из состояния покоя, сохранить жизнеспособность каждого семени и защитить от возбудителей болезней растений.

Анализ отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о том, что предпосевная обработка семян льна пока не нашла широкого применения в хозяйствах, что в значительной мере связано с отсутствием физических методов обработки, разрешенных препаратов и современных фунгицидных протравителей.

Важными факторами, влияющими на результат работы льноводческой отрасли, являются наличие необходимой техники для проведения полевых работ и качество посевного материала. Для решения данных проблем необходимо разрабатывать и внедрять энергоэффективные, ресурсосберегающие и экологические технологии подготовки к посеву семенного материала.

На данном этапе развития льняной отрасли и для увеличения глубокой переработки льна необходимо разрабатывать технологии дражирования семян льна-долгунца с применением экологически безвредных компонентов. Данное направление позволит реализовать Государственные программы по развитию льняного комплекса и выйти России на мировой уровень по выращиванию и переработке данного продукта.

Ультразвуковое и электромагнитное (в СВЧ-диапазоне) воздействие на семена позволит: в первом случае увеличить проницаемость мембран кожицы семян, что может оказать существенное влияние на первоначальное поступление в обработанные семена воды и кислорода и ускорить протекание первых фаз развития растения; во втором случае при СВЧ-воздействии происходит взаимодействие внешнего поля с собственным внутренним полем семян, что ускоряет биохимические процессы в клетках.

Дражирование семян обеспечивает более равномерный их высев, облегчает высев мелких семян, способствует экономии посевного материала, улучшает условия роста растений и повышает урожай, за счет оболочки, в состав которого входят питательные вещества, необходимые для стартового роста растений, а также защитные средства.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 15 |
 

Похожие материалы:

« ВОЛКОВ ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ РАЗРАБОТКА РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СПОСОБА МЕХАНОАКТИВАЦИИ ВИТАМИНИЗИРОВАННОЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ Специальность: 05.20.02. – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: д.т.н., профессор Беззубцева М.М. Санкт-Петербург 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………. 4 Глава 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ...»

« Еремочкин Сергей Юрьевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОБИЛЬНЫХ МАШИН В АПК НА ОСНОВЕ ВЕКТОРНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Халина Т.М. Барнаул - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Введение Глава 1. Обоснование выбора типа электродвигателя и анализ существующих методов ...»

« Хныкина Анна Георгиевна ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ НИЗКОВОЛЬТНОГО АКТИВАТОРА ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЛУКА Специальность: 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель к.т.н., доцент кафедры физики Рубцова Елена Ивановна Ставрополь 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ стр. ВВЕДЕНИЕ 4 АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ 10 1 ПРЕДПОСЕВНОЙ ...»

« ВАЛЕЕВ РУСЛАН АЛЬФРЕДОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЛУЧЕНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕТОДИОДНЫХ УСТАНОВОК Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: 1 Доктор технических наук, профессор Кондратьева Н.П. Ижевск 2014 2 Оглавление ВВЕДЕНИЕ 1.АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ И ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ...»

« Нигматулин Ильдар Дагиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ, ОСНАЩЕННЫХ ГАЗОБАЛЛОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Володин В.В. Саратов – 2014 2 Содержание СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1 1.1 Системы ...»

« Кожевников Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук научный руководитель: д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………………………………. 6 Актуальность ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.