Microwave unit for continuous heat treatment of poultry muscle stomachs

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The volume of processed chicken muscle stomachs as meat raw materials in Russia is 0.1-0.15 million tons per year. Therefore, the implementation of microwave technology for heat treatment of such raw materials is relevant.

OBJECTIVE: Development of a radio-proof unit with a conical resonator for heat treatment of poultry muscle stomachs in continuous operation at high electric field strength in farm conditions.

METHODS: The raw material is chicken muscle stomachs. The innovative idea is that the muscular stomach as a multicomponent raw material, pre-crushed with an electrically driven grating disc, is grinded with the abrasive coils of an electrically driven auger during dielectric heating in continuous mode in a conical resonator, ensuring high electric field strength and electromagnetic safety by truncating the cone at the critical surface level. The study of the raw materials heating temperature was carried out using the Testo 845 infrared thermometer, and the distribution of the electric field in the resonator was carried out in the CST Microwave Studio 2018 software.

RESULTS: In a conical resonator, where a grating disk is installed under the base with a gap of no more than a quarter of the wavelength, a fluoroplastic electrically driven auger with screws coated with an abrasive material is installed coaxially. The diameters of the screws change with the change in the diameter of the resonator. The resonator is truncated at the critical section level. The results of a study of the dynamics of dielectric heating of a chicken muscular stomach at specific capacities of 3.3–7 W/g show that they will be cooked in 3–4 minutes. The specific energy costs for heat treatment of raw materials in the unit with a power consumption of 4.15 kW and a capacity of 30 kg/h are 0.14 kWh/kg. The intrinsic Q−factor of the resonator is 77200, the electric field strength is 4–5 kV/cm.

CONCLUSIONS: A new design solution for a radio-tight installation containing a truncated conical resonator, a grinding disk made of non-ferromagnetic material, a fluoroplastic screw with an electric drive, the screw pitch of which is no more than two depths of wave penetration into the raw material, made it possible to create a design of a working chamber for the heat treatment of avian muscles stomachs in a continuous mode at high electric field strength in farm conditions.

About the authors

Dmitry V. Poruchikov

Federal scientific agroenginiring center VIM

Author for correspondence.
Email: dv.poruchikov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4210-3468
SPIN-code: 6969-8846

Reseach Scientist of the Laboratory of Intelligent Robotic Tools and Climate Control Equipment for Closed Ecosystems

Russian Federation, Moscow

Mariana V. Prosviryakova

Russian State Agrarian University – K.A. Timiryazev Agricultural Academy

Email: prosviryakova.maryana@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3258-260X
SPIN-code: 5642-4560

Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor, Professor of the Automation and Robotization of Technological Processes Department named after Academician I.F. Borodin

Russian Federation, Moscow

Alexander A. Tikhonov

Nizhny Novgorod State Agrarian and Technological University

Email: tichonov57@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3687-977X
SPIN-code: 7146-3523

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Metal Technology and Machine Repair Department

Russian Federation, Nizhny Novgorod

Maxim E. Fedorov

Nizhny Novgorod State Agrarian and Technological University

Email: maxim-fedorovnn@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-7471-2718
SPIN-code: 9404-8228

Postgraduate of the Metal Technology and Machine Repair Department

Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. Chicken production growth has virtually stopped in Russia. Vedomosti; 2023. [internet] Accessed: 27.02.2024. Available from: https://www.vedomosti.ru/business/articles/2023/09/26/997078-v-rossii-prakticheski-ostanovilsya-rost-proizvodstva-kuritsi
  2. Vertiprakhov VG. Physiology of intestinal digestion in chickens (experimental approach). Moscow: RGAU-MSKhA im KA Timiryazeva; 2022. (In Russ.)
  3. Ivashov VI. Technological equipment of meat industry enterprises. Part 1. Equipment for slaughter and primary processing. Moscow: Колос, 2001. (In Russ.)
  4. Caloric content Chicken stomach. Chemical composition and nutritional value. (In Russ.) Accessed: 26.02.2024. Available from: https://health-diet.ru/base_of_food/sostav/23920.php?ysclid=m67qjiqz9v652648007
  5. Patent RUS 2671710 / 06.11.2018. Bull. 31. Novikova GV, Zhdankin GV, Zaitsev PV, Sergeeva EYu. Microwave installation for heat treatment of raw materials during grinding. (In Russ.) EDN: HYRNVB
  6. Mikhailova OV, Gdankin GV, Prosviryakova MV, et al. Microwave heating of slaughterhouse confiscations to increase the feed value. IOP Conf. Series: Earth Envir. Sci. 2021;857. doi: 10.1088/1755-1315/857/1/012002
  7. Voronov EV. Research and substantiation of the parameters of a microwave installation implementing a resource-saving technology for heat treatment of meat waste. Vestnik NGIEI. 2023;8(147):33–43. (In Russ.) doi: 10.24412/2227-9407-2023-8-33-43
  8. Ershova IG, Belova MV, Poruchikov DV, Ershov МА. Heat treatment of fat-containing raw materials with energy of electromagnetic radiation. International research journal. 2016;9(51):38–40.
  9. Patent RUS 2710154 / 24.12.2019. Bull. 36. Tikhonov AA, Kazakov AV, Novikova GV, Gorbunov BI. Ultra-high-frequency installation with a conical resonator for dehydration and heat treatment of meat waste. (In Russ.) EDN: KTZAKO
  10. Drobakhin OO, Plaksin SV, Ryabchiy VD, Saltykov DYu. Microwave technology and semiconductor electronics. Sevastopol: Veber; 2013. (In Russ.)
  11. Derachits DS, Kisel NN, Grishchenko SG. Modeling based on CAD CST Microwave Studio. Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki. 2015;3(164):257–265. (In Russ.) EDN: TVWWOB
  12. Pchelnikov YuN, Sviridov VT. Microwave Electronics. Moscow: Radio i svyaz; 1981. (In Russ.)
  13. Strekalov AV, Strekalov YuV. Electromagnetic fields and waves. Moscow: RIOR INFRA-M; 2014. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. A chicken muscular stomach: a — the muscular stomach after evisceration; b, с — the muscular stomach cut with contents; d — the muscular stomach with cuticles; e — the cleared of contents with cuticle; f — the cleared of cuticle and fat.

Download (630KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The microwave unit with a conical resonator for heat treatment of poultry muscle stomachs: а — general view; b — general view in section with positions; c — the conical resonator; d — a grating disc; e — a screw auger, f — loading port; 1 — the conical resonator; 2 — the base of conical resonator; 3 — a loading container with a non−ferromagnetic valve gate 4; 5 — electric drive of the grating disc 6; 7, 12 — mounting profiles; 8 — magnetrons; 9 — a fluoroplastic shaft; 10 — fluoroplastic screws; 11 — a fine−grained abrasive material; 13 — a non−ferromagnetic receiving tank; 14 — a truncated part; 15 — electric drive.

Download (282KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Electrodynamic parameters of the system with the conical resonator (5×λ) (mode 1): 1 — EMF distribution along the coordinates x, y, z; 2, 3 — electric field strength, V/m; 4, 5, 6 — magnetic field strength, A/m; 7, 8 — Е-energy, J/m3; 9 — Н-energy, J/m3. The height and diameter of the conical resonator are 5×λ, where λ is the wavelength.

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dynamics of heating of shredded chicken muscle stomachs in the ultra-high frequency electromagnetic field at various specific capacities: 3.3W/g; 7 W/g.

Download (97KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».