Результат интеллектуальной деятельности: ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПОДГОТОВКИ ТАБАКА К СУШКЕ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, используется в табаководстве при механизированной послеуборочной обработке табачных листьев.

При сушке растительных продуктов, чтобы повысить эффективность процесса применяют различные методы для активации окислительных процессов и изменения физических свойств находящейся в них воды. Одним из способов является импульсно - прерывистое облучение электромагнитным полем. При движении объекта и прохождении его под постоянным магнитным полем, говорят о градиентном его воздействии на объект. Известно положительное действие градиентного магнитного поля на воду и биологические объекты при перемещении объектов через систему постоянных магнитов, расположенных в пространстве. В теоретической работе (статья Э.В. Клейменова « Градиентное магнитное поле», Вестник ФГОУ ВПО РГА-ТУ, 2011, №2 (10)) указывается, что при изменении магнитного поля в исследуемом объекте наводится вихревое электрическое поле. Для получения полезного эффекта важны следующие параметры: скорость движения исследуемого объекта, величина магнитного поля, число градиентов, пересекаемых исследуемым объектом.

Известны способы применения магнитной обработки на растительном сырье, обеспечивающие получение различных технических результатов, улучшение качества, сохранение питательных веществ и другие.

Известен способ производства целебного чая из лекарственных растений (патент РФ №2168903, опубл. 20.06.2001, Бюл. №17) с применением импульсно - прерывистого облучения электромагнитным полем с определенным чередованием энергетических и информационных периодов с восходящим и нисходящим уровнем энергетической мощности для каждой технологической операции при общей продолжительности цикла 10 мин. Продукт получается с заданным составом активно действующих веществ, высокими органолептическими и качественными показателями.

Известен способ производства зеленого корма (патент РФ №2289268, опубл. 20.12.2006, Б. №35), включающий смешивание семян с измельченным цеолитом, замачивание полученной смеси, ее расстилку, проращивание семян, последующее выращивание проростков и уборку произведенного корма, при этом, цеолит добавляют в количестве 5-15% от исходной массы семян, а в процессе уборки корм обрабатывают в магнитном поле при индукции 50 мТл, время обработки составляет 3-5 с. Применение магнитной обработки в период уборки увеличивает сроки хранения зеленого корма в 2-2,5 раза.

Известен способ уборки биологически ценной части сельскохозяйственных растений (патент РФ №1695849, опубл. 07.12.1991, Бюл. №45), в котором указано размещение устройств с магнитами для обработки потоков сырья на уборочной машине. Способ уборки биологически ценной части растений, включающий срезание растений для укладки в валок или для выделения зерновой части с дальнейшим ее перемещением в транспортное средство, поток срезанных растений или только зерновую часть обрабатывают магнитным полем, магнитное поле образуют магнитами, охватывающими поток, либо охватываемыми потоком, либо совместной установкой охватываемых потоком и охватывающих этот поток магнитов. Способ обработки потоков в магнитном поле обеспечивает повышение сохранности питательных веществ.

Известен способ применения градиентного воздействия магнитного поля на табаке (патент РФ №2232535 Способ подготовки табака к ферментации, опубл. 20.07.04, Бюл. №20), включающий нанизывание свежеубранного табака на шнуры, подачу транспортером нанизанного табака в специальные помещения для томления, томление, фиксацию цвета пластинки листа, сушку, досушку средней жилки и увлажнение, непосредственно перед томлением проводится обработка табака градиентным магнитным полем, с напряженностью от 0 до 10-40 Э, создаваемым набором кассет с постоянными магнитами, над лентой транспортера, движущейся со скоростью 1-2 м/с, при этом табак испытывает 12-кратный перепад напряженности магнитного поля на протяжении 220 см. Градиентное воздействие на табак магнитного поля позволяет ускорить процесса обезвоживания табачных листьев в период томления за счет изменения физических свойств воды. Обосновывается, что под воздействием градиентного магнитного поля изменяется плотность, вязкость, электрическая проводимость воды, которая становится более активной, легче проходит через клеточные мембраны и активнее удаляется.

Недостаток способа - низкая эффективность технологического процесса обработки листьев, неравномерность магнитной обработки листьев, закрепленных на шнуре пучками, спутывание шнуров при перемещении.

Известна Технологическая линия подготовки табака к сушке (патент на полезную модель РФ №71513, опубл.20.03.2008, Бюл. №8), включающая устройство для полистной расщипки и ориентации листьев, состоящее из подающего транспортера, барабана расщипки и системы выносного и растягивающих транспортеров, выполненных с зазорами между ними, устройство для прорезания средних жилок, устройство для загрузки листьев табака в игольчатые кассеты или устройство для закрепления листьев на шнуре. На линии производится подготовка листьев, очистка от примесей, отделение мелочи от целых листьев, прорезание средней жилки листьев и закрепление их на сушильные элементы. Ворох, доставленных с поля листьев в различном виде (в контейнере, в рядне) поступивший на линию, после барабана расщипки трансформируется в поток единичных листьев, перемещающихся по растягивающим транспортерам, которые выполнены с зазорами и имеют различные скорости. Скорости выносного и первого и второго растягивающих транспортерам составляют 1,0; 2,0; 4,0 м/с, соответственно. Система транспортеров позволяет отделять от общего потока табачных листьев примеси и обрывки листьев, обеспечивает ориентированную полистную подачу целых листьев на закрепление.

Эту линию берем за прототип для обработки в потоке единичных листьев градиентным воздействием магнитного поля (до закрепления на шнур).

Цель - интенсификация удаления влаги из листьев при сушке за счет предварительной их обработки в магнитном поле.

Техническим результатом предлагаемой технологической линия подготовки табака к сушке является расширение ее функциональных возможностей за счет введения узла обработки листьев магнитным полем и повышение эффективности технологического процесса обработки листьев.

Технический результат достигается за счет применения градиентной обработки листьев магнитным полем в границах напряженности, в соответствии с патентом РФ №2232535, на технологической линии подготовки табака к сушке, прототипом которой является полезная модель, патент РФ №71513. Технологическая линия подготовки табака к сушке, содержащая подающий транспортер, барабан для полистной расщипки с отверстиями на образующей поверхности, систему выносного и растягивающих транспортеров, выполненных с зазорами между ними и устройство для закрепления листьев на шнуре, дополнительно снабжена узлом обработки листьев магнитным полем, располагающимся над выносным и растягивающими транспортерами, и представляющим собой экран с рядами постоянных магнитов, оказывающих градиентное воздействие магнитного поля на листья табака. Ряды постоянных магнитов располагаются на экране перпендикулярно направлению потока листьев, с шагом S₁, S₂, S₃, зависящим от скоростей транспортеров, для обеспечения градиентного воздействия магнитного поля на листья с равной частотой, высота расположения магнитов и их количество в рядах должны обеспечивать напряженность магнитного поля при его градиентном воздействии от 0 до 40 Э.

Для получения полезного эффекта, как указано выше, важны следующие параметры: скорость движения исследуемого объекта, величина магнитного поля, число градиентов (перепад напряженности), пересекаемых исследуемым объектом. В способе (патент РФ №2232535) эти параметры частично установлены. Известны: скорость ленты транспортера 1-2 м/с; 12-кратный перепад напряженности магнитного поля на протяжении 220 см длины транспортера. Определим расстояние между магнитами и величину частоты воздействия, исходя из указанных в патенте значений. В таблице 1 приведены значения параметров и расчетные данные по патенту РФ №2232535.

Расстояние между магнитами S определено по формуле:

Где S - расстояние между магнитами, м; L - длина транспортера, м;

Z - число градиентов.

На основании уравнения: определена частота воздействия, где V - скорость транспортера, м/с.

Для реализации способа по патенту РФ №2232535, в части предварительной обработки листьев магнитным полем в границах его напряженности, для настоящего изобретения, технологической линии подготовки табака к сушке, необходимо установить расстояние между рядами магнитов, которое будет различным над каждым транспортером, и зависеть от скоростей транспортеров. Частота градиентного воздействия магнитного поля на листья табака должна иметь одинаковую величину.

Применительно к линии подготовки табака к сушке установлена частота воздействия v=5,6 Гц.

Произведем расчет расстояний между магнитами S₁, S₂, S₃(м) в зависимости от скоростей транспортеров и частоты воздействия v=5,6 Гц.

В таблице 2 приведены значения полученных параметров.

На фиг. 1 показана схема технологической линии подготовки табака к сушке, фиг. 2 вид сверху - А - размещение рядов магнитов на экране с указанным шагом.

Технологическая линия подготовки табака к сушке, состоит из устройства для полистной расщипки и ориентации листьев, содержащего подающий транспортер 1, барабан расщипки 2, имеющий по образующей поверхности отверстия 3, выносной транспортер 4 и растягивающие транспортеры 5, 6, экран 7 с установленными постоянными магнитами 8, а также устройство для закрепления листьев на шнур 9.

Принцип работы линии аналогичен прототипу. Доставленные с поля накопители с листьями разгружают в устройство для полистной расщипки и ориентации листьев. Масса листьев сначала попадает на подающий транспортер 1, который загружает ее во вращающийся барабан расщипки 2, где происходит разделение ее полистно, а через отверстия 3 барабана из массы листьев удаляются минеральные и органические примеси. Разделенные листья попадают на выносной транспортер 4 и далее на систему растягивающих транспортеров 5, 6. Над транспортерами 4, 5, 6 проводится обработка листьев переменным магнитным полем, затем листья попадают в устройство для закрепления на шнур 9. Над транспортерами 4, 5, 6 установлен экран с рядами постоянных магнитов, которые осуществляют градиентное (переменное) воздействие магнитного поля на поток единичных листьев. В связи с тем, что, скорости транспортеров различны (для выполнения технологической задачи отделения различных примесей и выравнивания потока единичных листьев), ряды магнитов располагаются на экране по всей длине транспортеров 4, 5, 6 с шагом S=0,18 м; S=0,36 м; S=0,72 м, соответственно над 4 транспортером, 5 и 6 растягивающими транспортерами. Ряды магнитов располагаются перпендикулярно направлению потока листьев. Шаг установки рядов магнитов определен в соответствии с формулами, что обеспечивает градиентное воздействие магнитного поля на листья с равной частотой в 5,6 Гц. Высота расположения магнитов от ленты транспортера составляет 25 мм. Общая длина транспортеров 3,2 м. Градиентное (переменное) воздействие постоянного магнитного поля при шаге размещения рядов магнитов S_1, S₂, S₃, обеспечивает напряженность поля от 0 до 40 Э. После обработки листьев магнитным полем, листья закрепляются на шнур. Шнуры навешиваются на элементы (штанги) сушильных сооружений и проходят весь цикл сушки: томление, фиксацию цвета пластинки листа, сушку, досушку средней жилки и увлажнение.

Пример. Проведен опыт обработки на линии листьев табака сорта Юбилейный. После обработки, листья закрепляли на шнур машинным способом и высушивали в естественных условиях под навесом. Показателем эффективности обработки листьев градиентным воздействием магнитного поля являлось снижение времени томления в 1,5 раза при равном количестве теряемой влаги (около 50%), таблица 3.

Напряженность магнитного поля от 0-40 Эрстед при его градиентном воздействии на лист обеспечивалась экраном с постоянными магнитами со следующими размерными характеристиками: шаг размещения магнитов на экране над всеми транспортерами S₁=0,18 м; S₂=0, 36 м; S₃=0,72 м; шаг размещения магнитов в поперечном направлении - 45 мм; диаметр магнита - 10 мм; высота размещения магнитов - 25 мм.

Таким образом, Технологическая линия подготовки табака к сушке расширяет свои функциональные возможности за счет установки над транспортерами экранов с магнитами для обработки листьев магнитным полем.

На линии реализуется способ по патенту РФ №2232535 в части предварительной обработки листьев магнитным полем, при этом градиентное (переменное) воздействие постоянного магнитного поля с равной частотой, при шаге размещения рядов магнитов S₁, S₂, S₃, обеспечивает напряженность поля от 0 до 40 Э.

Градиентное воздействие магнитного поля на листья табака снижает вязкость влаги листьев, что ускоряет ее испарение при томлении и сушке.

В сравнение с прототипом, эффективность технологического процесса обработки листьев на технологической линии подготовки табака к сушке повышается за счет равномерной магнитной обработки единичных листьев, нет спутывания шнуров. Закрепление листьев на шнур производится после их магнитной обработки, и далее, технологический процесс подготовки их к сушке не прерывается, шнуры с табаком сразу навешиваются на элементы сушильных сооружений и проходят весь цикл сушки: томление, фиксацию цвета пластинки листа, сушку, досушку средней жилки и увлажнение.

Напряженность, создаваемая магнитным полем, над транспортерами линии от 0 до 40 Эрстед, меняет физические свойства воды в листьях табака при их обработке, что обеспечивает достижение цели - ускорение процесса обезвоживания табачных листьев в период томления.