Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние обработки воды физическими факторами на процесс приготовления и хлебопекарное качество теста
1.1. Влияние основных компонентов теста на качество хлебобулочных изделий... 9
1.2. Физические факторы, применяемые для активации воды 18
1.3. Влияние электромагнитных полей на физико-химические свойства воды 25
1.4. Устройства, используемые для обработки воды электромагнитными полями. 2 9
1.5. Цель и задачи исследования 35
Глава 2. Теоретическое обоснование технологии процесса использования смагниченной воды в хлебопечении
2.1. Оценка структурного строения активированной воды 37
2.2. Способ активации воды и устройство для его осуществления . 45
2.3. Теоретический анализ магнитной системы электроактиватора воды 46
2.4. Расчет индуктивности магнитной катушки и определение относительной магнитной проницаемости корпуса электроактиватора 53
Глава 3. Программа и методика исследований. 64
3.1. Программа эксперименталтных исследований. 64
3.2. Определение физико-химических свойств воды 65
3.3. Определение структурно-механических свойств теста.. 68
3.4. Испытания трубчатого проточного электроактиватора воды 72
3.5. Определения коэффициента теплоотдачи и активной составляющей мощности в катушке индуктивности и в электроактиваторе воды 73
3.6. Методика обработки экспериментальных данных. 77
3.7. Проведение производственного испытания по выпечке хлеба на предприятии края 79
Глава 4. Экспериментальные исследования влияния активированной воды на технологический процесс производства хлебопекарного пшеничного теста
4.1. Оценка физико-химических свойств воды, обработанной переменным электромагнитным полек. 82
4.2. Применение электроактиватора воды в хлебопечении . 89
4.3. Испытания электроактиватора воды для хлебопечения.. 95
4.4. Выбор режимов обработки. 106
4.5. Исследование влияния воды, обработанной переменным электромагнитным полем промышленной частоты на структурно-механические свойства теста. 110
Глава 5. Технико-экономическое обоснование обработки воды переменным электромагнитным полем промышленной частоты для использования в хлебопекарном производстве
Общие выводы 139
Литература 141
Приложения
- Физические факторы, применяемые для активации воды
- Способ активации воды и устройство для его осуществления
- Определение физико-химических свойств воды
- Применение электроактиватора воды в хлебопечении
Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы остро стоит проблема качества выпускаемых хлебобулочных изделий. В большинстве случаев это связано с низким качеством муки, поставляемой на рынок. Урожай 2002 года в Ростовской области составил 6,5 млн. т. зерна, из них 40% - продовольственное, в том числе 20% зерна 3-го класса. Для Ставропольского края валовой сбор составил - 6,32 млн.т., из них 75% - продовольственное, в том числе 35% зерна третьего класса. По данным [144] в России производится 1% от общего объема зерна сильной пшеницы (I и II кл.), причем ее стоимость на 30% выше. Неблагоприятные погодные условия, наличие заболеваний и вредителей зерна снижают количество и качество клейковины, содержащейся в муке, что ухудшает ее хлебопекарные свойства. Использование «улучшителей» теста повышает качество хлеба, однако некоторые из неорганических компонентов этих пищевых добавок являются вредными для здоровья человека, что обуславливает необходимость их исключения из процесса приготовления теста.
В связи с этим как научный, так и практический интерес вызывает поиск дополнительных путей повышения качества хлеба из муки с низким содержанием и качеством клейковины. Наряду с другими существует такое направление, как воздействие ряда факторов физической природы на отдельные компоненты, входящие в состав хлеба. Одним из главных компонентов хлеба является вода. От структуры и состава воды как растворителя зависит интенсивность микробиологических ферментативных процессов и в конечном итоге качество теста. Об актуальности этой проблемы говорит и тот факт, что в производстве хлеба предпринимались попытки очистки и активации воды с использованием различных физических способов: термообработка, дегазация, ионизация воды серебром, акустические и оптические воздействия, электрические поля и т.д. [2,15,27,32,58,74,85,86,
110,111,113,114].
В последние годы внимание многих ученых все больше привлекает активация пресной природной воды переменным электромагнитным полем промышленной частоты (ПеЭМП ПЧ), как низкоэнергетический вид обработки, отвечающий требованиям экологической безопасности, реализуемый на недорогом оборудовании, практически безопасный для обслуживающего персонала, имеющий широкий диапазон использования во многих технологических процессах. Поэтому разработка способа активации воды ПеЭМП ПЧ с целью улучшения хлебопекарного качества теста является актуальной. Однако большинство устройств, активирующих воду ПеЭМП, разработаны для технических нужд и сочетают два фактора обработки: электромагнитный и тепловой. Практикой хлебопечения установлено, что оптимальная температура теста находится в пределах 26-32 [121]. При дальнейшем повышении температуры тесто ослабляется, снижается эластичность его клейковины, увеличивается его растяжимость, ухудшаются физические свойства. Устройства, пригодные для активации воды в пищевых производствах невозможно вписать в технологический процесс из-за низкой производительности.
Недостаточность теоретических и экспериментальных исследований механизма воздействия физическими факторами на воду (в том числе процесса электромагнитного (ЭМ) воздействия), применяемую в хлебопечении, на сегодняшний день не позволила разработать технологический процесс приготовления теста, обеспечивающий стабильный положительный эффект. Это существенно затрудняет промышленное внедрение в процесс хлебопечения обработки воды ПеЭМП. На основании вышеизложенного можно сформулировать цель и задачи исследований.
Цель исследований. Обоснование параметров, режимов работы и использования электроактиватора воды для улучшения структурно-механических свойств теста.
Объект и место исследований. Технологический процесс приготовления пшеничного теста для выпечки хлеба. Эксперименты проводились в Учебно-научной испытательной лаборатории (УНИЛ) СтГАУ, на кафедре физики и на заводе «Изобильныйхлебопродукт» г. Изобильный, Ставропольского края. Задачи исследований: -определить физико-химические свойства воды, активированной ПеЭМП ПЧ (жесткость, кинематическую вязкость, электропроводность , и др.);
-исследовать степень структурированности активированной воды; -разработать, изготовить и испытать устройство, позволяющее активировать воду ПеЭМП бесконтактным способом и исключающее нежелательный нагрев воды при ее обработке;
-исследовать изменение параметров качества теста из муки с различным количеством и качеством клейковины при использовании в его приготовлении воды, активированной ПеЭМП ПЧ; -обосновать экономическую эффективность использования активированной воды в хлебопечении.
Предмет исследований - установление закономерностей влияния электромагнитного поля на степень структурированности воды, изменяющего ее физико-химические свойства. Научная новизна: -изучено влияние воды, активированной ПеЭМП на структурно-механические свойства пшеничного теста;
- на основе проведенных исследований предложен критерий, оценивающий степень структурированности воды, через отношения жест-
кости, кинематической вязкости и электропроводности активированной воды - к соответствующим параметрам равновесной; - обоснованы параметры электроактиватора воды в технологическом процессе приготовления пшеничного теста;
-определена зависимость эффективности использования в приготовлении пшеничного теста активированной' ПеЭМП воды от количества и качества клейковины муки.
Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований определены параметры технологического процесса активации воды ПеЭМП при замесе теста из пшеничной муки. Усовершенствована методика определения структурно-механических свойств теста. Разработана и апробирована методика определения основных конструктивных и технологических параметров электроактиваторов воды, применяемой в приготовлении хлебопекарного теста. Разработано трубчатое проточное устройство, позволяющее активировать воду ПеЭМП бесконтактным способом с регулировкой толщины обрабатываемого слоя без вмешательства в поток и исключающее нежелательный нагрев воды в процессе обработки. Технические требования и методика расчета устройств сформулированы в региональных агрозоотехнических требованиях. Получено положительное решение о выдаче патента на изобретение.
Положения, выносимые на защиту
Обработка воды ПеЭМП слабыми магнитными полями структурирует воду, изменяя ее физико-химические свойства.
Обоснование критериев оценки степени активации воды ПеЭМП, определяемых отношением параметров жесткости, электропроводности, кинематической вязкости омагниченной воды к равновесной.
Использование в хлебопечении воды, обработанной ПеЭМП приводит к лучшей реализации свойств клейковины слабой муки, в результате чего увеличивается выход хлеба и улучшается его качество.
4. Проточное устройство трубчатого типа с полиамидным водоводом
активирует воду бесконтактным способом и устраняет нежелательный нагрев ее при сохранении значения критерия активации меньше единицы. Апробация Материалы работы доложены и получили одобрение на конференциях: «Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в сельском хозяйстве» (Ставрополь, СГСХА, 2000,2003); «Совершенствование технологических процессов, машин и аппаратов в инженерной сфере АПК» (Зерноград, АЧГАА, 2001, 2003); Первой Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (Ставрополь, СГСХА 2001); Четвертой Международной конференции по физико-техническим проблемам электротехнических материалов и компонентов (Клязьма, Россия, МЭИ, 2001); Четвертой Международной научно-технической конференции «Пища. Экология. Человек» (Москва, Россия, МГУПБ, 2001); 10-й юбилейной Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям (Плес, Россия, ИГЭУ, 2002); Международной научной конференции «Повестка дня на XXI век: Программа действий - экологическая безопасность и устойчивое развитие» (Ставрополь, Россия, СтГАУ, 2002); Второй Всероссийской научно-технической конференции «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, СГТУ, 2002).
Публикации Основные результаты исследований опубликованы в 15 научных статьях.
Объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 181 наименование, и приложений. Общий объем диссертации 140 страниц, в том числе 62 рисунка и 13 таблиц.
Физические факторы, применяемые для активации воды
Исследования многих ученых посвящены изучению свойств воды применительно к нуждам промьшшенности и сельского хозяйства [2,37,38,39,41,50,72,119,126,128,142].. На сегодняшний день известны такие способы и средства активации воды как: термообработка; дегазация; механические и электрохимические воздействия; активирование воды ионами серебра; звук и ультразвук; световые лучи; луч лазера; электрические, электромагнитные поля и т. д.
Все виды активации воды принято разделять на два типа: активация, разрушающая структуру водных систем, и активация, структурирующая воду.
Структурированию воды способствует электромагнитное поле при индукции до 0,025 Тл [126]. Это имеет большое значение для живых организмов, поскольку температурная зона ркизни определяется особенностями изменения структуры воды. Для теплокровных животных при температуре 40-45 осуществляется переход воды из упорядоченного состояния, в не упорядоченное. Поэтому при температуре тела выше 45 в живых организмах начинаются процессы повреждения мем-бран клеток, инактивация ферментов и изменение структуры белков [125].
Представляет интерес технология, разработанная фирмой «Эко-Атом» совместно с Ленинградским Северным заводом по заказу военно-промышленного комплекса России [32]. Комбинация из 19 элементов позволяет удалять из воды такие примеси, как хлор, тяжелые металлы, фенол и т.д. Проводятся четыре активные стадии: очистка, обработка магнитным полем средней напряженности, облучение ультрафиолетом и обогащение ионами серебра. З.К. Аксеновой и И.Д. Зелепухиным [2] доказано, что дегазированная вода приобретает повышенную биологическую активность и ускоряет ряд физико-химических процессов. В последние годы приобретает актуальность проблема изменения свойств воды с помощью электромагнитного поля, поскольку она связана с интенсификацией технологических процессов, охраной окружающей среды. Вода, прошедшая обработку электромагнитным полем, может найти применение для ускорения процессов выпаривания воды из растворов, опреснения жесткой и морской воды, придания воде и различньм напиткам благоприятно влияющих на здоровье человека свойств, поения животных и птицы, полива растений и стимулирования ростовых процессов у черенков винограда, повышение посевных качеств семян зерновых и овощных культур, улучшения качества теста в хлебопечении. и многих v других процессах [2,12,13,21,51,74,77,85,86,90, 103,104,105,126,128,132,159].
В настоящее время существует несколько десятков гипотез и моделей строения воды. Каждая из моделей хорошо объясняет одно или несколько свойств воды. Остановимся на трех наиболее распространенных :
1. Кластерная модель подразумевает существование в воде двух фаз: рыхлой льдоподобной и плотной аморфной. Льдоподобная фаза сохраняет каркас кристаллической решетки льда с тетраэдрическим расположением молекул Н20 и свободными полостями внутри. При повышении температуры доля аморфной фазы возрастает (сжимаемость воды уменьшается).
2. Клатратная модель постулирует заполнение полостей льдоподобной фазы мономерными молекулами Н20 из аморфной фазы. О.Я. Самойлов показал, что полости каркаса могут заполнять не только молекулы воды, но и молекулы растворенного вещества.
3. Континуальная модель предполагает наличие в воде непрерывной сетки водородных связей, вследствие чего жидкая вода подобна твердому телу. Но в жидкой воде эти связи частично замкнутые (до 90%), частично открытые (10%), тогда как во льду - только замкнутые. Наиболее вероятным считается сочетание континуальной и клатратной моделей структурного строения воды [119].
Многими учеными отрицается возможность изменения свойств воды, лишенной примесей при ее прохождении через относительно слабые магнитные поля. По мнению В. И. Классе на [50], природная вода всегда содержит различные примеси и поэтому возможно регулирование свойств такой воды магнитным полем.
Е. Утехин, Е.Ф. Тебенихин[119,120], утверждают, что обработка воды происходит без заметной затраты магнитной энергии, не действует на чистую воду и оказывает влияние только на ее примеси. А непостоянство свойств, а также памяти активированной воды связано с тем, что в разных географических точках наша привычная вода имеет самые разные примеси, от которых собственно и зависит степень активации. Другие авторы (А.И. Шахов [140]), хотя и отрицают влияние магнитного поля на структуру чистой воды, но считают, что магнитное поле может изменять структуру растворов.
В.И. Классен [50] утверждает, что изменения свойств воды после магнитной обработки в подавляющем большинстве случаев наблюдаются тогда, когда вода, так или иначе, соприкасается с твердым телом или газом, т.е. в гетерогенных системах. Другими словами, наиболее заметны изменения, происходящие у границы раздела фаз -твердой и жидкой.
Способ активации воды и устройство для его осуществления
При создании устройств для активации воды используются разные конструктивные решения, характерные признаки и классификация которых рассмотрены в диссертации Р.В. Крона [61] Общими элементами всех конструкций являются разнообразные источники магнитного поля. Наибольший интерес представляют аппараты конструкции ВНИИПТИМЭСХ. Промышленные образцы этих установок типа УПЭ-10 УХЛ4 и др. используются в теплоэнергетике более 10 лет. Напряженность магнитного поля в них меняется от 40 до 50 кА/м, производительность - от 1 до 10 т/ч. Одно из таких устройств было взято нами за прототип при разработке эле ктроактива тора воды.
В настоящее время используются разнообразные способы обработки воды электромагнитными полями. Использование активированной воды в медицинских целях и в пищевой промышленности предъявляет особые требования к ее качеству. Например, сохранение прежним ее химического состава после обработки, то есть недопущение электролитической диссоциации. Поэтому активацию воды в проточных и непроточных устройствах желательно проводить бесконтактным способом. В непроточных установках это требование выполняется за счет использования стеклянной или иной неметаллической тары.
Для хлебопечения наибольший интерес представляет активация воды в проточных установках, так как они высокопроизводительны и соответствуют требованиям технологического процесса. При активации воды, идущей на приготовление теста, желательно исключить ее контакт с металлом полюсов, то есть проводить обработку так называемым бесконтактным способом. Это достигается изоляцией одного полюса за счет нанесения на его поверхность тефлона, или пищевой резины, а другого - конструктивно, за счет использования фторопластового или полиамидного водовода, так как эти материалы разрешены к использованию в пищевых производствах. Кроме того, исходя из условий технологического процесса, необходимо исключить нагрев воды в процессе обработки. Это реализовано в разработанных нами устройствах трубчатого и дискового исполнения. Они допускают регулировку рабочего зазора и времени воздействия магнитного поля на поток во время работы.
Патентный поиск и материалы, опубликованные в печати, показали, что Г.В. Никитенко и И.В. Атановым была разработана математическая модель аппарата магнитной обработки вещества [88]. Изучению магнитных проводимостей воздушных зазоров посвящена работа В.Н. Гурницкого, г.В. Никитенко, И.В. Атанова [23], в которой обозначены проблемы, связанные с проектированием электрических аппаратов, методы их решения. Расчету индуктивностей катушек большое внимание уделено в труде П.Л. Калантарова и Л.А. Цейтлина [43], где дан обзор методов расчета параметров намагничивающих катушек, массы, габаритных размеров аппаратов магнитной обработки, их производительность и т.д.
Однако все вышеуказанные работы были выполнены для расчета аппаратов, активирующих воду для технических целей. Они дают возможность определить изменения магнитной индукции в зависимости от радиуса поперечного сечения рабочей камеры B=f(R) для полюсов различной формы с погрешностью, не превышающей 11 %. Но в этих работах не учтены особенности процесса получения активированной воды для пищевых производств. Здесь особое внимание нужно уделить снижению тепловых потерь в стали магнитопровода и меди намагничивающих катушек.
Для создания устройства, активирующего воду электромагнитным полем промышленной частоты (ПеЭМП ПЧ), необходимо решить ряд технических проблем: рассчитать электрические параметры магнитной катушки с целью достижения необходимых величин магнитной индукции (магнитного потока) в рабочем зазоре при наименьших потребляемой мощности и температуре перегрева корпуса, минимальных габаритных размерах и массе, обеспечивающих достаточную производительность электроактиватора. На рис. 5 изображен схематический разрез конструкции устройства, применяемый в расчетах магнитного потока. Геометрические размеры элементов конструкции указаны в приложении 20.
Расчет магнитного потока и магнитной индукции, создаваемых магнитной катушкой установки в двух водяных зазорах цилиндрической формы (верхнем и нижнем, рис 5) выполнен с применением эквивалентной магнитной схемы замещения магнитопровода устройства. Она представляет собой последовательно соединенные магнитные сопротивления, образованные отдельными конструктивными металлическими элементами (сердечником, гильзой, поверхностями крышек, поверхностью корпуса) и двумя водяными рабочими зазорами между металлическими крышками цилиндрической формы.
Определение физико-химических свойств воды
Опыты проводились при постоянной температуре окружающей среды 20С. Вода обрабатывалась в электроактиваторе, создающем ПеЭМП ПЧ с индукцией В=0,030 Тл, при экспозиции t=3c. Измерения проводились сразу после обработки и затем в 12 часов ежедневно в течение 5 суток.
Кинематическая вязкость воды измерялась стеклянным капиллярным вискозиметром (ВПЖ - 4) согласно методике, приведенной в [138]. Диаметр капилляра 0,37 мм. Постоянная прибора -0,003131 мм2/с2.
Плотность определяли весовым методом, для чего мерную колбу вместимостью 1 литр, взвешивали на аналитических весах с точностью до 1 мг, наливали воду до отметки и повторно взвешивали.
Электропроводность воды определялась измерением сопротивления раствора согласно методике РД 52.24.495-95 с помощью моста Р577, типа МНЕ, класса 1 по ГОСТ9486-60. При этом использовался сосуд для измерения электропроводности Х-38 (электролитическая ячейка).
Раствор, сопротивление которого измеряли, наливали в элек-тролитическую ячейку, в которой на некотором расстоянии друг от друга закреплены платиновые электроды. Отношение расстояния между электродами к площади поперечного сечения S для данного сосуда является величиной постоянной и называется постоянной сосуда Кс- По показаниям прибора определяли удельное сопротивление раствора. Удельная электропроводность находим как величину обратную удельному сопротивлению,
Для определения коэффициента поверхностного натяжения воды применяли метод висячей капли, который заключался в измерении геометрических размеров капли в момент появления отрывной шейки - (рис. 13).
Капля жидкости, свисающая с конца капилляра, по мере своего роста вытягивается до тех пор, пока изменение гидростатического давления воды и окружающей среды становится соизмеримым с давлением, обусловленным кривизной ее поверхности.
Окислительно-восстановительный потенциал Е определялся по отношению к стандартному водородному электроду, потенциал которого был принят равным нулю. Для определения электродных потенциалов использовался платиновый электрод ЭПВ-1. Определение энергетического состояния воды, активированной электромагнитным полем Коэффициент относительной структурной активации воды определяли по методике, предложенной Г.М. Федорищенко [169]. Для определения коэффициента относительной структурной активации воды электромагнитным полем А в чашечки равного диаметра и объема набирали одинаковое количество (15 г) исследуемой и равновесной жидкости. Чашечки взвешивали с точностью до 0,1 мг и затем помещали рядом под фарфоровый или иной колпак.
Критерии активации воды получали как отношения параметров (жесткости, кинематической вязкости, электропроводности) активированной воды к соответствующим значениям у равновесной.
Время плавления замороженной активированной и равновесной воды определялось следующим образом. По три образца объемом 15 мл водопроводной активированной и равновесной воды замораживались. Плавление льда производилось при комнатной температуре под стеклянным колпаком на двух одинаковых тарелочках. Опыт проводился в трех кратной повторности. Время начала и окончания таяния фиксировалось секундомером. Анализ литературных источников [2, 14, 21, 26, 37, 38, 41, 44, 46, 47, 62, 66, 74, 85, 86, 98, 106, 108, 111, 113, и др.] и полученных теоретических зависимостей показал необходимость проведения экспериментальных исследований с целью повьшения производительности и снижения энергоемкости активации воды ПеЭМП ПЧ с приобретением ею свойств, полезных для хлебопечения. Для этого необходимо изучить влияние воды, обработанной ПеЭМП ПЧ на хлебопекарные свойства муки. А также влияние состава муки на эффективность обработки. Программа экспериментальных исследований, в соответствии с целью исследований, включает в себя следующие вопросы: - изучение физико-химических свойств вода, как основного компонента теста, в том числе оценка степени ее структурированности; - испытание трубчатого проточного электроактиватора, поиск путей повышения его производительности и снижения мощности; - исследования влияния различных по составу воды, количества и качества клейковины муки на структурно-механические свойства теста; - производственное испытание и получение данных для технико экономического анализа.
Условия и место проведения экспериментов Экспериментальные исследования физико-химических свойств воды и структурно-механических свойств теста проводились в Учебно-научной испытательной лаборатории (УНИЛ) Ставропольского государственного аграрного университета, испытания трубчатого проточного электроактиватора - в лаборатории кафедры физики. Требования, предъявляемые к проточным устройствам, способы их расчета, производства и эксплуатации подтверждены агрозоотехническим сертификатом, утвержденным в Министерстве сельского хозяйства Ставропольского края. Проверка результатов теоретических и экспериментальных исследований проводилось на ОАО «Изо-бильныйхлебопродукт» в городе Изобильный Ставропольского края.
Применение электроактиватора воды в хлебопечении
Дальнейшие эксперименты были проведены нами с использованием электроактиватора воды ПеЭМП ПЧ. Разработанное нами устройство трубчатого типа предназначалось для активации воды в хлебопечении, где необходима вода с упорядоченной структурой, что соответствует значениям коэффициента активации 1. Для увеличения диапазона режимов обработки была предусмотрена возможность регулировки рабочего зазора без вмешательства в поток жидкости. Конструкция устройства обеспечивала легкую сборку, разборку, промывку и замену узлов и содержало размещенные коаксиально немагнитный трубопровод, намагничивающую катушку, трубчатый сердечник и цилиндрический корпус, являющийся магнитопроводом, соединенным резьбой с торцевыми крышками, рис. 24. Сердечник выходил за пределы магнитопровода и выполнялся с уступами одного направления на обоих концах. Торцевые крышки магнитопровода жестко связывались тягой с возможностью совместного перемещения при вращении. Сердечник соединялся с трубопроводом с натягом и устанавливался в нем так, что уступы сердечника образовывали кольцевые рабочие зазоры с поверхностями торцевых крышек. При выставлении любой из предусмотренных величин зазора расстояние между полюсами оставалось постоянным. Для обеспечения бесконтактной активации воды конструкция устройства предусматривала изоляцию жидкости от полюса водоводом из литьевого полиамида. Изоляция другого полюса осуществлялась покрытием его полимерным материалом, например, тефлоном, [20,21]. Сталь сердечника и магнитопровода соединялись между собой электрически и заземлялись. Заземление на рисунке не показано.
При питании магнитной катушки 2 переменным током в рабочем зазоре создается электромагнитное поле, которое изменяет направление с частотой, равной частоте тока, не меняя положения силовых линий [128] . Электромагнитное поле пересекает объем жидкости, движущейся тонким слоем, перпендикулярно силовым линиям магнитного поля.
Устройство активирует воду переменным электромагнитным полем промышленной частоты на одной или двух парах полюсов, позволяет вести обработку воды полем постоянного тока, изменять соотношение воды/ идущей на обработку, (используя заглушки с калиброванными отверстиями, закрывающие тракт полого сердечника), с потоком, не подвергающимся обработке. Электроактиватор может обрабатывать ПеЭМП ПЧ семена и сыпучие материалы, для чего сердечник удаляется из катушки. Она имеет следующие преимущества по сравнению с известными установками: -Предусмотрены три диапазона регулирования, позволяющие устанавливать различную толщину слоя жидкости в потоке. -Работает на переменном и постоянном токе. -Позволяет пропускать часть жидкости без обработки от входного патрубка к выходному и наоборот. Вход и выход установки взаимозаменяемы. С целью экспериментальной проверки теоретических соотношений (23, гл. 2)-(68), выполнены измерения вольтамперных характеристик двух магнитных катушек на переменном токе промышленной частоты, (рис. 12) При этом установлено, что они имеют ярко вьраженныи нелинейный характер. И только при малых токах питания катушки (І й 20...30 мА.) они проявляют линейную зависимость тока от напряжения. Это может быть объяснено наличием «паразитной» емкости магнитной катушки, которая шунтирует собственный импеданс образованный последовательно соединенными омическим сопротивлением катушки Якая1к ее индуктивного импеданса - . 7 (смотри приложение 13) . Экспериментальная проверка выражения (70) осуществлена непосредственным измерением величины магнитной индукции в зависимости от величины тока питания катушки, содержащей N = 6200 витков медного провода при трех величинах рабочего зазора (1 мм, 2 мм, 3 мм). Измерения выполнены путем последовательного размещения магнитного датчика (щупа) тесламетра 43205 в нескольких точках цилиндрического рабочего зазора. Величина переменного тока питания катушки увеличивалась от 0 до 220 мА, что соответствовало напряжению от 0 до 340 В.
Как представлено на рисунке 26, совпадение расчетных и экспериментальных данных достоверно, когда учитывается токовый поправочный коэффициент ос (значения которого приведены в таблице 1) . При малых амплитудах тока питания катушки паразитная емкость не успевает перезаряжаться и не шунтирует импеданс индуктивности (os0,07), то есть через импеданс емкости практически не протекает ток. При больших токах питания магнитной катушки (1 100 мА) шунтирующее действие паразитной емкости настолько велико, что основная часть тока питания протекает через нее. При этом суммарный импеданс катушки существенно уменьшается, а ток через нее резко возрастает (рис. 26). Из-за значительного уменьшения тока, протекающего через индуктивность катушки, уменьшается создаваемый ею магнитный поток, и как следствие, возрастание магнитной индукции в рабочем зазоре с ростом тока замедляется. Данный нежелательный эффект можно устранить, если корпус устройства выполнять из стали, имеющей больший коэффициент относительной магнитной проницаемости на переменном токе.
Таким образом, проведенный теоретический анализ и его сопоставление с экспериментальными измерениями магнитной индукции в рабочем зазоре устройства показали возможность создания простой и компактной магнитной системы и устройства для активации воды ПеЭМП ПЧ в целом и требуемой магнитной индукцией 0,03-0,05 Тл. Следует также отметить, что опытный образец устройства имеет небольшие габаритные размеры (180x90 мм) и небольшой вес (примерно 5 кг) . Это позволяет присоединять устройство непосредственно к питающему водопроводу, не занимая дополнительных площадей и не нарушая хода технологического процесса.
