Экономическая оценка затрат на обработку зараженной сахарной свеклы с применением электрофизических установок

Сахар – это рафинированный продукт, который не содержит дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) или белков, а только химическую сахарозу. Основным и экономически эффективным сырьем сахарного продукта является сахарная свекла. Во всем мире 123 страны производят сахар, 80% которого производится из сахарного тростника и 20% из сахарной свеклы. Из одной тонны сахарной свеклы получается от 130 до 160 кг белого сахара. Некристаллизованный сахар остается с патокой, которая содержит 50% сахара. При урожайности сахарной свеклы в диапазоне от 55 до 65 тонн/га ожидаемая урожайность сахара в идеальных условиях составит 6,6-7,8 тонн/га. Сахарная свекла имеет гораздо более высокое содержание азота, чем сахарный тростник, и эти соединения азота могут влиять на определенные этапы обработки.

Литературные и патентные исследования по борьбе с болезнями и паразитами, а также обработки перед хранением показывают, что для значительного повышения сохранности и урожайности сахарной свеклы необходимо разработать новые технологии обработки. В подавляющем большинстве случаев потери сахарной свеклы обусловлены развитием кагатной гнили. Снижение ущерба причиняемого заболеванием — сложная, комплексная проблема, решение которой затруднено широчайшим набором патогенов грибной и бактериальной природы [1-2].

До сих пор не решены вопросы по контролю состояния сахарной свеклы в процессе приемки, обработки и длительного хранения. Для этой цели отсутствуют соответствующие новые методы и измеряющие приборные средства.

Учеными Алматинского технологического университета впервые создана новая методика контроля состояния и качества сахарной свеклы в зависимости от степени зараженности микроорганизмами. Необходимо вести контроль с помощью приборов, вести сортирование сахарной свеклы на определенные классы по степени зараженности. Вести обработку и дальнейшее хранение самыми наилучшим методам, обеспечивающими минимальные потери и сохранность качества при длительном хранении.

Ионоозонаторная установка с ионоозо-натоной кавитационной емкостью, также вы- полняет все функции ионной, озонной, гид-роионной и гидроозонной установок.

Эффективность ионоозонаторной установки с ионоозонатоной кавитационной емкости получена не только путем совершенствования и совмещения электрических схем озонаторной и ионаторной установок, но и подбором материалов, расчётных геометрических размеров и пропорций, а также применения специальных электродов. Согласно расчетам и экспериментально-исследовательским работам в установках внедрены конструктивные решения и параметры для оптимальных и безвредных режимов синтеза экологически чистой ионоозонной смеси. Всю эту универсальность объединяет не только схожесть и этапы процессов синтеза ионоозонной смеси, ионоозонирования воды и их взаимосвязанные квантовофизические процессы, происходящие в биологической среде при их обработке, но и в конструктивном исполнении. Тем более, что синтез ионоозонной смеси сопровождается образованием ионов разных знаков электрической полярности.

Азот и углерод, оставшиеся после преобразования в озон и после расщепления молекул оксидов азота и углерода, имеющих положительный знак электрической полярности, прилипают к конструкции генератора ионов, имеющего отрицательный знак электрической полярности, тем самым происходит синтез озона и ионов кислорода без всевозможных примесей. При этом частота электрического тока не должна превышать 50 кГц.

Ионоозонная смесь очищает воздух и обеззараживает воду, с насыщением их кислородом. Насыщенная ионоозонной смесью вода стерилизуется сама, и определенное время является стерилизующим компонентом. Ионоозонированная вода с большим успехом применяется в пищевой и перерабатывающей промышленности, а также в производствах АПК [3-4].

Нами созданы опытно-экспериментальные установки ионатора, озонатора, ионо-озонатора и кавитационной емкости по обработке сыпучих, вязких и жидких продуктов.

В ходе проведения литературного поиска исследованы техники и технологии длительного хранения сахарной свеклы и борьба с болезнями при хранении, в том числе болезни сахарной свеклы во время хранения, обеспечение безопасного хранения, традиционные методы борьбы с болезнями корнеплодов сахарной свеклы и современные технологии длительного хранения сахарной свеклы. Для эффективного хранения сахарной свеклы нами впервые предлагается инновационная озонно-кавитационная технология [5-6].

Нами были проведены экспериментальные исследования и расчеты экономической эффективности электрофизических методов, в том числе ионоозонной обработки для хранения сахарной свеклы.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования является сахарная свекла. Образцы сахарной свеклы были обработаны ионоозонными потоками с целью уничтожения болезнетворных микроорганизмов и данный метод был сравнен с традиционными технологиями хранения. В исследовании были применены следующие методы: стандартные методы хранения – траншейное, кагатное, герметичное. Для обработки сахарной свеклы озонными и ионоозонными потоками использована ионоозонаторная установка.

Результаты и их обсуждение

Учеными Алматинского технологического университета создана ионоозонаторная установка, предназначенная для обработки сахарной свеклы озонными и ионоозонными потоками.

Источником электрического тока для озонаторной и ионаторной установок служит мощный фазовый регулятор напряжения, работающий на базе микромощной интегральной микросхемы ГРН-1-220 , которая в свою очередь управляет мощным тиристором Д5 (КУ 202Н). Благодаря включению тиристора через выпрямительный мост на диодах Д247А (Д1–Д4) под нагрузкой протекают токи обеих полупериодов, что в 2 раза эффективнее однополупериодного источника питания.

Также, благодаря фазовому управлению нагрузкой тиристором, возникают импульсы с крутыми фронтами напряжения, что даёт повышение производительности и повышение напряжения на контуре ионоозонатора.

Причём, концентрация озона или молекулярных ионов будет преобладать там, где больше вольтамперная нагрузка, выдаваемая регулятором. Регулирование момента открытия тиристора переднего крутого фронта осуществляется резистором R2(330k) от 0 - 180 ° .

Рисунок 1 – Электрическая схема ионоозонатора

Рисунок 2 – Крутой фронт открытия тиристора

Данное устройство апробировано в области здравоохранения, коммунального хозяйства, ветеринарии, в производстве продукции сельскохозяйственных, зерновых и пищевых производств.

Ионаторные, озонаторные и ионоозонаторные установки можно готовить для тоннажного производства электрозаряженных смесей, которые долговечны в работе, не требуют специальных профилактических работ, что позволяет готовить установки разной направленности, разной производительности и мощности с большой концентрацией озона и количества ионов, а также их смесей.

Нами проведена экономическая оценка затрат на обработку зараженной сахарной свеклы с применением электрофизических установок и сравнены затраты на ее хранение с традиционными методами.

На заводе свекла складывается в большие стеки и обработка проходит до февраля. Сахарная свекла остается в грузовиках до тех пор, пока не прибудет на перерабатывающие заводы, где ее сбрасывают и накрывают известью. Почти все заводы хранят таким традиционным методом, но такой метод затрудняет процесс мойки и также переработки.

Для определения эффективности хранения сахарной свеклы, заложенной в хранилища, необходимо учитывать по себестоимости и рыночной стоимости на моменты ее укладки и реализации после хранения. Прибыль от традиционного хранения (П х ) в этом случае определяется по формуле [7]:

П х = Ц 2 К 2 - (Ц 1 К 1 + З т ), (1)

где: Ц 1 , Ц 2 – средняя цена реализации плодов соответственно в период закладки на хранение (сентябрь-октябрь) и после хранения (январь-март), тг.;

K l , K 2 – соответствующее количество заложенных на хранение и реализованных плодов, ц;

З т – материально-денежные затраты на хранение, тг. Материально-денежные затраты

должны учитывать и годовую амортизацию

плодохранилища, которая зависит от срока его службы.

При определении эффективности хранения продукции, заложенной в хранилища с применением ЭНТ, необходимо учитывать также себестоимость и рыночную стоимость

на моменты ее укладки и реализации после

хранения. Прибыль от хранения с примене-

нием ЭНТ (Пхэнт) в этом случае определяется подобным образом по формуле [7]:

П хэнт

= Ц 2энт Х К 2энт

- (Ц 1энт К 1

энт

+ З тэнт )

где: Ц 1энт , Ц 2энт - средняя цена реализа-

ции плодов соответственно в период закладки на хранение с применением ЭНТ (сентябрь-октябрь) и после хранения (январь-март), тг.;

K lэнт , K 2энт – соответствующее количество заложенных на хранение и реализо-

ванных плодов, ц;

З т энт – материально-денежные затраты на хранение с применением ЭНТ, тг. Мате-

риально-денежные затраты должны учиты-

вать и годовую амортизацию плодохранилища с учётом амортизации техники ЭНТ, которая также зависит от срока его службы.

Рентабельность хранения (Рх) рассчитывают как процентное отношение прибыли, полученной от хранения, к материально-

денежным затратам с учетом стоимости заложенных плодов [7]:

„ Пх

Рх =----------

Ц1К1 + Зт         (3)

Рентабельность хранения (Рх энт) рассчитывают также, как и процентное отношение прибыли по традиционной технологии, полученной от хранения, к материально-денежным затратам с учетом

стоимости

заложенных

плодов с

применением ЭНТ [7]:

Рхэнт =

_____Пхэнт______Ц1энтК1энт+ Зтэнт

■ 100%

Степень использования емкостей пло-

дохранилищ обеих технологий (Эф) исчисляется одинаково как отношение фактичес-

кого объема хранения в тонно-днях к возможному его объему, % [7]:

Э ф = О ф / О в 100% О в

Фактический объем хранения (Оф) в тонно-днях определяется по материалам первичного учета. Возможный объем хранения в тонно-днях определяет по формуле [7]:

О в = О*Д, (5)

• где: О – проектная мощность плодохранилища, т;

Д – число дней, в течение которых хранятся основные сорта данной зоны.

Перед укладкой свеклы подкагатные земляные площадки выравнивают, поливают водой и для дезинфекции обрабатывают известковым молоком плотностью 1,03-1,05 г/см3 (5 л на 1 м2). На ряде заводов применяют бетонные кагатные поля. Чтобы уменьшить интенсивность прорастания, корнеплоды свеклы перед укладкой в кагаты обрабатывают 1 %-ным водным раствором гидразида малеиновой кислоты в количестве 3-4 л/т или смесью хлорной извести и фильтрационного осадка. Свеклу, содержащую подвяленные и сильно механически поврежденные корнеплоды, обрабатывают пирокатехином. Большинство сахарных заводов применяют данный способ хранения, но оно затрудняет процесс мойки и переработки. Средняя стоимость обработки традиционным методом на 1 тонну сахарной свеклы составляет – 335 тг.

При изучении экономической эффективности переработки продукции используют следующую систему показателей: себестоимость, прибыль, уровень рентабельности, трудоемкость, расход сырья по традиционной и инновационной технологии на весь объём продукции при хранении.

При ионоозонной обработке сахарной свеклы перед закладкой на хранение и хранение сахарной свеклы в зоне электрозаряжен-ных частиц азота аэрация, прорастание и загнивание корнеплодов сахарной свеклы исключается до минимума.

Для подавления жизнедеятельности микрофлоры на корнеплодах в количестве 1 тн ЭНТ применяется ионоозонная смесь с концентрацией озона 4 г/м3 и количество молекулярных ионов кислорода 100000 ед/см2 с экспозицией по времени 15 минут.

Затраты на 1 м3 сахарной свеклы (полезный вес 1 м3 сахарной свеклы = 997 кг/м3) с применением ЭНТ являются:

М озон уст = 4 кВ х 0,07А = 0,28 кВт/ч;

М ион уст = 24 000 кВ х 0,00001 А = 0,24 кВт/ч;

Мощность ионоозонаторной установки при обработке сахарной свеклы:

М ионоз уст = 0,28 кВт/ч + 0,24 кВт/ч = 0,52 кВт/ч:

З тг энт = 0,52 кВт/ч х 16,65 тг. = 8,658 тг/тн.

• где: М озон уст – мощность, потребляемая озонаторной установкой, кВт/ч;

М ион уст – мощность, потребляемая ионаторной установкой, кВт/ч;

М ионоз уст – мощность, потребляемая ионоозонаторной установкой, кВт/ч;

З тг энт час – стоимость 1 кВт/ч на 20.10.2019 г =16,65 тг/ч.

Стоимость ионоозонной обработки 1 тн сахарной свеклы в течении 15 минут равна:

З тг энт час/4 = 8,658 тг/тн. : 4 = 2,2 тг.

Стоимость обработки сахарной свеклы в зоне электрозаряженных частиц азота в течении 1 часа равна:

М азот уст = 24 000 кВ х 0,00001 А = 0,24 кВт/ч х 16,65 тг/ч. = 3,996 тг = 4,0 тг/ч.

Всего стоимость ионоозонной обработки и обработки сахарной свеклы в зоне электрозаряженных частиц в течение 15 минут равна:

• 8,7 тг + 4,00тг = 12,7 тг/ч

Средняя стоимость ионоозонной обработки на 1 тонну сахарной свеклы составляет – 127 тг.

Экономический эффект хранения сахарной свеклы с применением ионоозонной технологии составляет: 335 – 127 = 208 тг/т

Заключение

Эффективность экспериментального образца электрофизической установки для проведения исследования по установлению технологических режимов обработки для уничтожения болезнетворных микроорганизмов была сравнена с традиционной технологией хранения сахарной свеклы. Экспериментальный образец ионозонаторной установки воздействует с молекулярными и атомарными ионами на биологические объекты и восстанавливает больные клетки, повышает биологическую ценность растительного сырья и продуктов его переработки. На основе анализа и сопоставления значений была рекомендована инновационная электронанотехнология (ЭНТ) для хранения сахарной свеклы.