Available via license: CC BY 4.0
Content may be subject to copyright.
128128
ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 34, № 1. 2024
Оригинальная статья
Научно-технические основы разработки
установки с индукционным нагревом
для пастеризации молока
Е. Н. Неверов
, А. А. Владимиров, П. С. Коротких,
Е. В. Николаева, А. Н. Порохнов
Кемеровский государственный университет
(г. Кемерово, Российская Федерация)
neverov42@mail.ru
Аннотация
Введение. Индукционный нагрев является одной из предпочтительных технологий
нагрева для промышленных, медицинских и бытовых систем, поскольку имеет ряд
преимуществ перед традиционными методами передачи тепла. К достоинствам от-
носятся энергоэффективность, быстрота нагрева, безопасность, чистота процесса,
малая металлоемкость, а также простота конструкции и точный контроль темпера-
туры нагреваемого сырья. Особенно актуальна установка с индукционным нагревом
для фермерских хозяйств, перерабатывающих молоко и производящих различные
продукты на его основе.
Цель исследования. Создание установки длительной пастеризации молока с использо-
ванием нагреваемой индукционными токами емкости, а также подбор оптимальных
условий работы созданного прототипа.
Материалы и методы. Для разработки основных узлов прототипа установки пас-
теризации молока с индукционным нагревом было применено 3D-моделирование
в системе автоматизированного проектирования «КОМПАС-3D». Емкость для сырья,
мешалка и крышка изготовлены из нержавеющих сталей марок AISI 304 и AISI 430.
Индуктор представляет собой каркас из полимерного материала со спиралевидно
расположенным в нем литцендратом. Корпус прототипа установки изготовлен из
алюминиевого композитного материала. Разработка и отладка электронной схемы
силовой части прототипа устройства проводилась в программе для проектирования
Proteus 7.10. Для изготовления силовой части блока генерации электромагнитной
индукции использовался микроконтроллер Mega 2560. Контроль регулируемой
температуры осуществлялся с помощью водонепроницаемого датчика температуры
DS18B20. Для визуализации распространения теплового поля по поверхности стенок
емкости применялся тепловизор.
Результаты исследования. Приведен внешний вид схемы прототипа разрабатываемого
устройства длительной пастеризации молока с индукционным нагревом объемом 75 л.
Дано обоснование в составе установки необходимых элементов и исполнительных
механизмов для пастеризации молока в емкости, нагреваемой индукционными токами.
Приведены схема разработанной силовой части установки и результаты ее испытаний
УДК 637.233.6 doi: 10.15507/2658-4123.034.202401.128-144
http://vestnik.mrsu.ru ISSN Print 2658-4123
ISSN Online 2658-6525
ПИЩЕВЫЕ СИСТЕМЫ /
FOOD SYSTEMS
© Неверов Е. Н., Владимиров А. А., Коротких П. С., Николаева Е. В., Порохнов А. Н., 2024
Контент доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 License.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.
129129
ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS
Vol. 34, no. 1. 2024
Food systems
при нагреве емкостей из различных материалов. Также в результате данного исследо-
вания разработан алгоритм для управления работой и PID-регулирования процесса
пастеризации молока в экспериментальной установке на базе микрокомпьютера
Raspberry Pi. Приведены графики переходных процессов при изменении коэффици-
ентов PID-регулирования температуры.
Обсуждение и заключение. В ходе испытаний принципа индукционного нагрева на
нержавеющих сталях разного состава сделан вывод, что для эффективности нагрева
емкости необходима накладка из ферромагнитной стали, навариваемая поверх ос-
новной емкости из пищевой нержавеющей стали. Разработанная система индукторов
позволила создать прототип установки с двумя зонами нагрева в зависимости от
объема обрабатываемого сырья, что актуально для малых крестьянских фермерских
хозяйств, занимающихся переработкой молока и производством продуктов питания
на его основе.
Ключевые слова: автоматизация, пастеризатор, индукционный нагрев, молоко,
микрокомпьютер, индуктор
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Для цитирования: Научно-технические основы разработки установки с индукци-
онным нагревом для пастеризации молока / Е. Н. Неверов [и др.] // Инженерные
технологии и системы. 2024. Т. 34, № 1. С. 128–144. https://doi.org/10.15507/2658-
4123.034.202401.128-144
Original article
Scientific and Technical Basis for the Development
of an Induction Heating Unit for Milk Pasteurization
E. N. Neverov
, A. A. Vladimirov, P. S. Korotkih,
E. V. Nikolaeva, A. N. Porokhnov
Kemerovo State University
(Kemerovo, Russian Federation)
neverov42@mail.ru
Abstract
Introduction. Induction heating is a preferred heating technique for industrial, medi-
cal and consumer systems, because it has a number of advantages over traditional heat
transfer methods. The advantages include energy efficiency, heating rate, safety of ope-
ration, cleanliness of the process, low metal consumption, simple design, and precise
control of the temperature of the heated raw materials. An induction heating unit is
especially important for farms involved in processing of milk and producing milk-based
products.
Aim of the Study. The study is aimed at developing a prototype unit for long-term pas-
teurization of milk using a container heated by induction currents and at selecting optimal
operating conditions for the developed prototype unit.
Materials and Methods. There was used 3D modeling in the KOMPAS-3D computer-
aided design system to develop the main components of a milk pasteurization prototype
unit with induction heating. The container for raw materials, stirrer and lid are made of
stainless steel AISI 304 and AISI 430. The inductor is a frame made of polymer material
with a litz wire arranged in a spiral manner. The body of the prototype unit is made of alu-
minum composite material. The developing and debugging of the electronic circuit of the
prototype unit power part was carried out with the use of the design program Proteus 7.10.
The microcontroller Mega 2560 was used to make the power part of the electromagnetic
induction generation unit. The controlled temperature was monitored by using the water-
proof temperature sensor DS18B20. A thermal imager was used to visualize the propaga-
tion of the thermal field over the surface of the container walls.
130130
ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 34, № 1. 2024
Пищевые системы
Results. The structure diagram of the developed prototype unit with induction heating
for long-term pasteurization of milk is presented. The article gives grounds to the use of
the necessary elements and actuators in the unit for pasteurization of milk in a container
heated by induction currents. There are presented a diagram of the developed power part
for the prototype unit and the results of testing it when heating containers made of various
materials. An algorithm has been developed to control the operation and PID regulation of
the milk pasteurization in an experimental unit with the use the Raspberry Pi microcom-
puter. The graphs of transient processes when changing the coefficients of PID tempera-
ture control are presented.
Discussion and Conclusion. When testing the induction heating principle on stainless
steels of different compositions, it has been concluded that for the efficiency of heating the
container, there is required a ferromagnetic steel pad welded on top of the main container
made of food-grade stainless steel. The developed system of inductors made it possible
to create a prototype unit with two heating zones depending on the volume of processed
raw materials that is important for small farms engaged in processing milk and producing
milk-based products.
Keywords: automation, pasteurizer, induction heating, milk, microcomputer, inductor
Conflict of interest: The authors declare no conflict of interest.
For citation: Neverov E.N., Vladimirov A.A., Korotkih P.S., Nikolaeva E.V.,
Porokhnov A.N. Scientific and Technical Basis for the Development of an Induc-
tion Heating Unit for Milk Pasteurization. Engineering Technologies and Systems.
2024;34(1):128‒144. https://doi.org/10.15507/2658-4123.034.202401.128-144
Введение
Традиционным методом, используемым для термической обработки жидких
пищевых продуктов, является пастеризация, технология которой разрабатывалась
десятилетиями и является эффективным и экономичным методом обработки
в пищевой промышленности. Эти методы в основном основаны на конвективной
и кондуктивной передаче тепла, при которой тепловая энергия передается от горя-
чей среды к более холодному продукту, что приводит к большим температурным
градиентам.
Для термической обработки пищевого сырья (молока, сока, морса, джема и др.)
в пищевой промышленности применяют установки с промежуточным теплоноси-
телем. Так, наиболее распространенными промежуточными носителями являются
водяной пар или вода, которые усложняют конструкцию. Из-за этого возникают
сложности с автоматизацией технологического процесса, увеличиваются масса
и габариты установки, требуются затраты на обслуживания дополнительного
оборудования, например, парового котла. Также непосредственно перед тепловой
обработкой самого сырья необходима энергия для получения пара или нагрева воды.
По этой причине в настоящее время продолжается разработка высокоэффективных
устройств с улучшенными техническими характеристиками.
Обзор литературы
Такие технологии обработки продуктов как ультразвуковая [1; 2], инфракрасным
и ультрафиолетовым облучениями [3; 4], кавитация [5], высоким давлением [6],
солнечной энергией [7] и другие [8; 9] не получили широкого распространения
или находятся на стадии исследования и разработки. Также при поиске новых
способов пастеризации важно учитывать их влияние на компоненты пищевого
сырья, пищевую ценность и биологически активные соединения. В работе [10]
131131
ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS
Vol. 34, no. 1. 2024
Food systems
авторами приведены нетермические методы пастеризации и стерилизации молока,
а также их воздействие на микроорганизмы, биологические вещества и физико-
химические свойства продукта.
Перспективным методом кондуктивной передачи тепла является магнитно-
индукционный нагрев, который широко применяется в быту [11; 12], в пищевой
и металлургической промышленности [13; 14], а также в дорожном строитель-
стве [15].
Использование такого метода нагрева демонстрирует в процессе пастеризации
высокую энергоэффективность, быстрый нагрев, безопасность, чистоту, малую
металлоемкость, простоту конструкции и точный контроль температуры нагре-
ваемого сырья. Как бесконтактный метод прямого нагрева материала он основан
на джоулевом нагреве и магнитном гистерезисе. Данные механизмы вызывают
нагрев за счет неравномерного распределения тока в области проводящего мате-
риала из-за образования переменного магнитного поля.
В работах [16; 17] приведено обоснование конструктивных параметров для
проточного пастеризатора индукционного типа с выдерживателем. Однако рабочая
частота данного пастеризатора составляет 50 Гц, и его конструкция предполагает
использование в промышленных масштабах.
А. А. Багаев и С. О. Бобровский [18] на основе энергетического и эксенерге-
тического анализа, сравнив пастеризаторы молока типа «водяной пар – молоко»,
пастеризатор индукционного типа и пастеризатор термосифонного типа, отметили,
что перспективным направлением исследований является совершенствование
установки с индукционным принципом работы. Зарубежные авторы [19] в своем
исследовании по термической обработке 500 л клубничного джема установили,
что для системы с индукционным нагревателем затрачивается меньше энергии
и эксенергии, нежели для системы электрического нагревателя с водяной ру-
башкой.
Преимущества индукционного нагрева и его влияние на физико-химические
свойства продукта показаны в работах, описывающих стерилизацию сока киви [20],
яблочного сока [21], пастеризацию сока гуавы [22], томатной пасты [23], яичных
белков [24]. Авторами исследования [25] показана эффективность внедрения тех-
нологии индукционного нагрева при пастеризации молока на заводе.
В работах [26–28] описываются универсальные индукционные системы, которые
применяются в пищевой промышленности. В таких системах в качестве основных
элементов используются индукционные катушки, блок питания высоковольтного
генератора, микроконтроллер и колебательный контур.
С целью повышения эффективности управления работой аппаратов пищевых
производств в различных технологических процессах авторами в работах [29]
используется автоматизация, которая позволяет освободить человека от выпол-
нения рутинных задач, повышая производительность его труда. Кроме того,
автоматические устройства минимизирует участие человека в том или ином
процессе, минимизируют вероятность ошибки в определении различных вели-
чин. Автоматические системы гораздо точнее и своевременнее реагируют на
изменения тех или иных параметров.
132132
ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 34, № 1. 2024
Пищевые системы
Автоматизация технологических процессов с использованием PID-контроллера
на базе микрокомпьютера, описываемая в работах [30–31], является не просто по-
лезной, но и незаменимой в предлагаемых случаях, когда необходимо учитывать
большое количество параметров технологического процесса и максимально точно
их поддерживать в пределах задаваемых величин.
В исследованиях [32–34] описываются устройства пастеризации молока с ис-
пользованием PID-контроллера, где в отличие от ручного или автоматического
управления PID-регулирование позволяет повысить качество пастеризованного
молока и с более высокой вероятностью уничтожить бактерии, которые находятся
в сыром молоке.
Материалы и методы
Основной частью прототипа установки является резонансный колебательный
LC-контур, в состав которого входит емкость пастеризации, индукторы, отвечаю-
щие за нагрев установки, и силовая часть.
В качестве материала для изготовления емкости, мешалки и крышки была
выбрана используемая для производства пищевого оборудования нержавеющая
сталь марки AISI 304 (российский аналог по ГОСТу – сталь марки 08X18H10)
аустенитного класса с толщиной стенок 2 мм. Она имеет удельное электрическое
сопротивление 0,73 мкОм∙м и относительную магнитную проницаемость около
0,8–1, что показывает отсутствие способности нержавеющих сталей к намагни-
ченности в отличие от ферромагнитных. Токи Фуко, наводимые индуктором на
поверхность металла, возникают в ферромагнитных материалах, поэтому для ло-
кализации места индукционного нагрева к емкости приварены пластины толщиной
2 мм из нержавеющей стали марки AISI 430 ферритного класса.
Индуктор представляет собой каркас со спиралевидно расположенным в нем
проводом. Такое расположение оставляет на поверхности каркаса максимально
возможное свободное пространство, совместимое с его размерами и числом витков
для прохождения силовых линий магнитного поля. Также при таком расположении
силовые линии переменного магнитного поля не пронизывают проводник, умень-
шая явление самонагрева индуктора. При равномерном нагреве цилиндрической
емкости для сырья каркас индуктора повторяет ее профиль.
Генерируемое переменное электромагнитное поле проходит через каркас
и концентрируется на внешней поверхности накладки из ферритной нержавеющей
стали. Таким образом, вихревые токи распределяются на поверхности накладок на
цилиндрической емкости, и выделение тепла происходит в основном на площади
по внешнему периметру индуктора.
В качестве провода для индуктора был выбран многожильный медный провод –
литцендрат, поскольку он отличается высокой гибкостью и простотой укладывания.
Также, как известно, при повышении частоты тока возникает скин-эффект, то есть
происходит смещение тока к поверхности проводника, из-за которого увеличивается
сопротивление. В литцендрате же ток проходит по поверхностному слою каждой
жилы, таким образом увеличивается площадь протекания тока и уменьшаются потери.
Каркас для индуктора выполнен из полимерного материала, выбранного исходя
из основного параметра – температуры эксплуатации. Данный каркас образу
-
133133
ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS
Vol. 34, no. 1. 2024
Food systems
ет дополнительный слой, который исключает вероятность короткого замыкания
литцендрата с металлической емкостью.
Корпус прототипа устройства пастеризации и силового блока изготовлен из
алюминиевого композиционного материала. Для теплоизоляции емкости исполь-
зовали гибкую каучуковую теплоизоляцию толщиной 6 мм.
Разработку основных элементов прототипа проводили с использованием 3D мо-
делирования в системе автоматизированного проектирования «КОМПАС-3D». Для
изготовления основных элементов и узлов прототипа использовались современные
лазерные фрезерные и аддитивные технологии. Разработку и отладку электронной
схемы силовой части прототипа устройства авторы настоящего исследования про-
водили в программе для проектирования Proteus 7.10. Для изготовления силовой
части блока генерации электромагнитной индукции использовали микроконтроллер
Mega 2560 на базе платформ Arduino Mega 2560 и Iskra Mega. Контроль регули-
руемой температуры осуществлялся с помощью водонепроницаемого датчика
температуры DS18B20, для визуализации распространения теплового поля по
поверхности стенок емкости применяли тепловизор.
Для написания программ управления работой прототипа пастеризатора на языке
программирования Python на микрокомпьютере Raspberry Pi использовалась среда
разработки Thonny с соответствующими библиотеками.
Результаты исследования
Внешний вид схемы прототипа разрабатываемого устройства для пастеризации
молока индукционного типа объемом 75 л представлен на рисунке 1.
Р и с. 1. Схема прототипа пастеризатора: 1 ‒ бак пастеризатора; 2 ‒ ферромагнитные накладки;
3 ‒ стол для размещения пастеризатора; 4 – корпус; 5 ‒ элементы корпуса; 6 ‒ крышка;
7 ‒ индукторы; 8 ‒ крепление индуктора; 9 ‒ блок панели управления; 10 ‒ стойка; 11 ‒ мешалка;
12 ‒ электромотор; 13 – теплоизоляционная рубашка
F i g. 1. Diagram of a pasteurizer prototype: 1 – pasteurizer tank; 2 – ferromagnetic pads;
3 – table for the pasteurizer; 4 – body; 5 – body elements; 6 – cover; 7 – inductors; 8 – inductor
mounting; 9 – control panel block; 10 – stand; 11 – stirrer; 12 – electric motor;
13 – thermal insulation jacket
134134
ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 34, № 1. 2024
Пищевые системы
В ходе выполнения конструкторских работ было принято решение об исполь-
зовании системы индукторов из двух параллельно соединенных пар. Такое распо-
ложение позволяет контролировать зону нагрева, допуская технически разработать
установку пастеризации молока с разными областями нагрева в зависимости от
объема обрабатываемого сырья, что актуально для малых крестьянских фермер-
ских хозяйств, занимающихся переработкой молока и производством продуктов
питания на его основе.
В процессе исследования была разработана силовая плата для сопряжения
уровней сигналов в микроконтроллере (далее ‒ МК), были созданы схемы драй-
вера ключей на полевых транзисторах IGBT. В основе силовой части прототипа
устройства находится МК Mega 2560, который контролирует аналоговые сигналы
датчика температуры среды (TSRED), датчика температуры емкости (TMAIN),
датчика температуры с транзистора IGBT (TIGBT), задает сигнал широтно-им-
пульсной модуляции (ШИМ) для управления мощностью выходных транзисторов
(PWM IGBT). МК при необходимости включает вентилятор охлаждения транзисторов
IGBT (FAN) и в случае ошибки подает звуковой сигнал (BAZZER). На рисунке 2
показана функциональная блок-схема силового модуля прототипа устройства для
пастеризации молока.
Р и с. 2. Функциональная блок-схема силового модуля прототипа пастеризатора
с индукционным нагревом
F i g. 2. Functional block diagram of the power module of the prototype pasteurizer
with induction heating
На плате питания вход переменного тока 220 В преобразуется в напряже-
ние с максимальным значением до 300 В мостовым выпрямителем. В модуле
ACDC добавляется 18 В и 5 В. LC-индуктор питается от источника до 300 В
для создания магнитного поля и нагрева емкости пастеризации за счет Джо-
улева тепла.
135135
ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS
Vol. 34, no. 1. 2024
Food systems
Для обоснования выбора марки стали, необходимой для изготовления емкости
и осуществления принципа индукционного нагрева, были проведены испытания
генератора с использованием в качестве нагрузки емкости из нержавеющей ста-
ли разных марок. На рисунке 3 показаны результаты изменения сопротивлений
и индуктивности при изменении силы от 1 до 25 А при фиксированном значении
резонансной частоты ƒ = 40 кГц на ферромагнитной (AISI 430) и неферромагнитной
(AISI 304) емкостях.
0
1
2
3
4
5
0 5 10 15 20 25
R, (Ω)
I, (A)
AISI 304
AISI 430
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25
L, (μH)
I, (A)
AISI 304
AISI 430
Р и с. 3. Графики изменения значения сопротивления (R) и индуктивности (L)
при работе генератора с использованием нагрузки – емкости из разных материалов
F i g. 3. Graphs of changes in the value of resistance (R) and inductance (L)
when the generator operates using a load – a container made of different materials
Неферромагнитная емкость не имеет гистерезисных потерь, но имеет от-
носительный уровень магнитной проницаемости, приблизительно равный 1.
Соответственно, на значения R и L неферромагнитного материала емкости не
повлияли приложенные значения силы тока (по сравнению с ферромагнитным
материалом).
На рисунке 4 показаны результаты испытаний работы пастеризатора с индук-
ционным нагревом и с пустой емкостью при определенных значениях основных
136136
ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 34, № 1. 2024
Пищевые системы
величин U, R, L и I. Из рисунка видно, что по данным съемки с тепловизора Testo
875-1i идет эффективный нагрев стенок емкости, изготовленной из нержавеющей
стали марки AISI 430.
Р и с. 4. Результаты испытаний работы пастеризатора с индукционным нагревом
при оптимальных значениях основных величин U, R, L и I
F i g. 4. Results of testing the operation of a pasteurizer with induction heating at optimal values
of the main quantities U, R, L and I
Таким образом, в рабочем прототипе для получения эффективных темпера-
турных интервалов в разных областях емкости пастеризатора нами используется
металлическая накладка из нержавеющей стали ферритного класса (AISI 430),
навариваемая поверх основной емкости, изготовленной из пищевой нержавеющей
стали (AISI 304).
Для управления работой установки PID-регулирования процесса пастеризации
и для взаимодействия с различными его периферийными устройствами, датчиками,
измеряющими различные параметры пастеризации молока, использовали микро-
компьютер Raspberry Pi. Сопряжение микрокомпьютера Raspberry Pi с Arduino
Mega 2560 или Iskra Mega проводили с помощью интерфейса ввода и вывода об-
щего назначения (GPIO). Данный интерфейс позволяет программам обмениваться
с внешними по отношению к микрокомпьютеру устройствами низкоуровневыми
цифровыми сигналами, устанавливать состояние ввода и вывода, а также уровень
сигнала в момент чтения или записи.
На рисунке 5 указаны 2 различных переходных процесса регулирования
температурой относительно задаваемой температуры уставки 65 ºС, необхо-
димой для пастеризации 50 л сырья. Из эксперимента следует, что в течение
30 мин. происходит нагрев сырья до температуры уставки, далее установка
переходит в режим выдержки. В первом случае подбора коэффициентов PID-
регулирования наблюдается сильное увеличение статистической ошибки за
137137
ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS
Vol. 34, no. 1. 2024
Food systems
счет неоптимальных коэффициентов, температура после выхода на режим
выдерживания (65 °С) относительно уставки на 5–7 °С превышает заданное
значение. Во втором случае регулирование происходит плавно, при оптималь-
ных значениях коэффициентов PID-регулирования статистическая ошибка
температуры не превышает 3 ºС.
20
30
40
50
60
70
80
010 20 30 40 50 60 70
T, º С
t,мин / t, min
Температура уставки / Set point
Полиномиальная (ряд2)
Полиномиальная (ряд3)
Kp = 0,2; Ki = 0,1; Kd = 0,01.
Kp = 0,1; Ki = 0,5; Kd = 0,1.
Температура уставки / Set point
Р и с. 5. Графики переходных процессов при изменении коэффициентов
PID-регулирования температуры
F i g. 5. Graphs of transient processes when changing PID temperature control coefficients
Алгоритм регулирования процессом пастеризации молока в эксперименталь-
ной установке представлен на рисунке 6. После включения установки проходит
ее инициализация – проверка базовых параметров, несоответствие которых
с предусмотренными значениями не позволяет проводить процесс пастериза-
ции. Такими параметрами являются ток и напряжение питания, подаваемые на
индуктор, а также скорость перемешивания и температура пастеризации. Если
эти параметры не соответствуют предусмотренным значениям, установка пере-
запускается.
При соответствии введенных данных происходит запуск эксперимента пасте-
ризации молока, следует постоянный анализ данных, получаемых с датчиков, и их
вывод на экран панели управления.
Если на протяжении всего эксперимента все измеряемые данные не превыша-
ют допустимых пределов, эксперимент завершается в штатном режиме, данные
записываются в файлы, а некоторые выводятся на экран. После окончания изме-
рений в окно «Меню» выводится график зависимости температуры пастеризации
от времени. После построения графика происходит его сохранение в формате
изображения PNG, формируется отчет эксперимента.
138138
ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 34, № 1. 2024
Пищевые системы
Р и с. 6. Алгоритм регулирования процесса пастеризации молока в экспериментальной установке
F i g. 6. Algorithm for regulating the milk pasteurization process in an experimental unit
Обсуждение и заключение
Разработано конструктивное решение расположения основных элементов
и узлов для установки длительной пастеризации молока с индукционным на-
гревом. В ходе испытаний принципа индукционного нагрева на нержавеющих
сталях разного состава AISI 304 и AISI 430 при выбранных значениях основных
величин U, R , L и I и фиксированном значении резонансной частоты 40 кГц
сделан вывод, что для осуществления возникновения индукционных токов на
поверхности емкости необходима накладка из ферромагнитной стали AISI 430,
навариваемая поверх основной емкости, изготовленной из пищевой нержавею-
щей стали AISI 304, применяемой в пищевой промышленности. Использование
системы индукторов, повторяющих цилиндрический профиль емкости, позволи-
ло создать прототип установки двумя зонами нагрева в зависимости от объема
обрабатываемого сырья.
139139
ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS
Vol. 34, no. 1. 2024
Food systems
В процессе выполнения работы была разработана силовая плата для сопряжения
уровней сигналов в МК, созданы схемы драйвера ключей на полевых транзисторах
IGBT. Также разработан алгоритм для управления работой и PID-регулирования
процесса пастеризации молока в экспериментальной установке на базе микро-
компьютера Raspberry Pi, позволяющего учитывать параметры технологического
процесса и максимально точно их поддерживать в пределах задаваемых величин.
Подобраны оптимальные значения коэффициентов PID-регулирования, с помощью
которых возможно удерживать заданную температуру пастеризации, способную
эффективно нейтрализовать все патогенные бактерии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Baboli Z. M., Williams L., Chen G. Design of a Batch Ultrasonic Reactor for Rapid Pasteurization
of Juices // Journal of Food Engineering. 2020. Vol. 268. Article no. 109736. https://doi.org/10.1016/j.
jfoodeng.2019.109736
2. Ультразвуковая обработка жидких сред / Г. Н. Самарин [и др.] // Известия Великолукской
государственной сельскохозяйственной академии. 2017. № 5. С. 41–45. EDN: YLSEGX
3. Кузьмичев А. В. Модульная установка инфракрасным, ультрафиолетовым облучением
и ультразвуковой обработкой жидкости с активным теплообменником // Инновации в сельском хо-
зяйстве. 2019. № 4 (33). С. 290–298. EDN: ARGLTA
4. Infrared Radiation Favorably Influences the Quality Characteristics of Key Lime Juice / A. B. Altemi-
mi [et al.] // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, Issue 6. Article no. 2842. https://doi.org/10.3390/app11062842
5. A Novel Continuous Hydrodynamic Cavitation Technology for the Inactivation of Pathogens
in Milk / X. Sun [et al.] // Ultrasonics Sonochemistry. 2021. Vo l . 71. Article no. 105382. https://doi.
org/10.1016/j.ultsonch.2020.105382
6. Comparison Between Thermal Pasteurization and High Pressure Processing of Bovine Skim Milk
in Relation to Denaturation and Immunogenicity of Native Milk Proteins / D. Bogahawaththa [et al.] //
Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2018. Vo l . 47. P. 301–308. https://doi.org/10.1016/j.
ifset.2018.03.016
7. Tigabe S., Bekele A., Pandey V. Performance Analysis of the Milk Pasteurization Process Using
a Flat Plate Solar Collector // Journal of Engineering. 2022. Vo l . 2022. Article no. 6214470. https://doi.
org/10.1155/2022/6214470
8. Ansari A., Parmar K., Shah M. A Comprehensive Study on Decontamination of Food-Borne Mi-
croorganisms by Cold Plasma // Food Chemistry: Molecular Sciences. 2022. Vo l . 4. Article no. 2100098.
https://doi.org/10.1016/j.fochms.2022.100098
9. Pulsed Electric Field: a Potential Alternative Towards a Sustainable Food Processing / R. N. Ar-
shad [et al.] // Trends in Food Science & Technology. 2021. Vo l . 111. P. 43–54. https://doi.org/10.1016/j.
tifs.2021.02.041
10. Pegu K., Arya S. S. Non-thermal Processing of Milk: Principles, Mechanisms and Effect on Milk
Components // Journal of Agriculture and Food Research. 2023. Vo l . 14. Article no. 100730. https://doi.
org/10.1016/j.jafr.2023.100730
11. Optimal Design of High-Frequency Induction Heating Apparatus for Wafer Cleaning Equipment
Using Superheated Steam / S. M. Park [et al.] // Energies. 2020. Vo l . 13, Issue 23. Article no. 6196. https://
doi.org/10.3390/en13236196
12. Induction Heating Technology and Its Applications: Past Developments, Current Technology,
and Future Challenges / O. Lucia [et al.] // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2014. Vo l . 61, Is-
sue 5. P. 2509–2520. https://doi.org/10.1109/TIE.2013.2281162
140140
ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 34, № 1. 2024
Пищевые системы
13. Current Applications and Challenges of Induced Electric Fields for the Treatment of Foods /
L. Zhang [et al.] // Food Engineering Reviews. 2022. Vol . 14. P. 491–508. https://doi.org/10.1007/s12393-
022-09314-2
14. Li L., Mi G., Wang C. A Comparison Between Induction Pre-heating and Induction Post-heating
of Laser-induction Hybrid Welding on S690QL Steel // Journal of Manufacturing Processes. 2019. Vol . 43.
P. 276–291. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.05.003
15. Investigation of the Effect of Induction Heating on Asphalt Binder Aging in Steel Fibers Mo-
dified Asphalt Concrete / H. Li [et al.] // Materials. 2019. Vo l . 12, Issue 7. Article no. 1067. https://doi.
org/10.3390/ma12071067
16. Каунова Л. М. Обоснование конструктивных параметров индукционного нагревате-
ля для пастеризации молока // АгроЭкоИнженерия. 2022. № 3 (112). С. 141–148. https://doi.
org/10.24412/2713-2641-2022-3112-141-148
17. Обоснование параметров конструктивных элементов индукционнного нагревателя для па-
стеризации молока в потоке / С. В. Соловьев [и др.] // Известия Оренбургского государственного
аграрного университета. 2019. № 1 (75). С. 100–103. EDN: YXZMVV
18. Bagaev А, Bobrovskiy О. Electrotechnological Heat Treatment of Milk: Energy and Exergy Ef-
ficiency // Food Processing: Techniques and Technology. 2023. Vo l . 53, Issue 2. P. 272–280. https://doi.
org/10.21603/2074-9414-2023-2-2428
19. Başaran A., Yilmaz T., Çivi C. Energy and Exergy Analysis of Induction-Assisted Batch Pro-
cessing in Food Production: a Case Study-Strawberry Jam Production. Journal of Thermal Analysis and
Calorimetry. 2020. Vo l . 140. P. 1871–1882. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08931-0
20. Application of Induced Electric Field for Inner Heating of Kiwifruit Juice And its Analysis /
C. He [et al.] // Journal of Food Engineering. 2021. Vo l . 306, Issue 12. Article no. 110609. https://doi.
org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110609
21. Inactivation of Escherichia Coli O157:H7 in Apple Juice Via Induced Electric Field (IEF) And its
Bactericidal Mechanism / S. Wu [et al.] // Food Microbiology. 2022. Vol . 102. Article no. 103928. https://
doi.org/10.1016/j.fm.2021.103928
22. Pasteurization of Guava Juice Using Induction Pasteurizer and Optimization of Process Parameters /
C. Lamo [et al.] // LWT. 2019. Vo l . 112. Article no. 108253. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108253
23. Başaran A., Yılmaz T., Çivi C. Application of Inductive Forced Heating as a New Approach
to Food Industry Heat Exchangers // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018. Vo l . 134.
P. 2265–2274. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7250-7
24. Wang G., Wa n Z., Yang X. Induction Heating by Magnetic Microbeads for Pasteurization of
Liquid Whole Eggs // Journal of Food Engineering. 2020. Vo l . 284. Article no. 110079. https://doi.
org/10.1016/j.jfoodeng.2020.110079
25. Comparison of Drinking Milk Production with Conventional and Novel Inductive Heating in Pas-
teurization in Terms of Energetic, Exergetic, Economic and Environmental Aspects / A. Başaran [et al.] //
Journal of Cleaner Production. 2021. Vo l . 317, Issue 1. Article no. 128280. https://doi.org/10.1016/j.
jclepro.2021.128280
26. Development of an Innovative Induction Heating Technique for the Treatment of Liquid Food:
Principle, Experimental Validation and Application / S. Wu [et al.] // Journal of Food Engineering. 2020.
Vo l . 271. Article no. 109780. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.109780
27. Induction Heating as Cleaner Alternative Approach in Food Processing Industry / R. A. Razak
[et al.] // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vo l . 1878. Article no. 012053. https://doi.
org/10.1088/1742-6596/1878/1/012053
28. A Flexible Cooking Zone Composed of Partially Overlapped Inductors / J. Serrano [et al.] // IEEE
Trans. Ind. Electron. 2018. Vol. 65, Issue 10. P. 7762–7771. https://doi.org/10.1109/TIE.2018.2801815
29. Jibril M., Tadese M., Alemayehu E. Temperature Control of Stirred Tank Heater using Optimal Con-
trol Technique // ScienceOpen Preprints. 2020. https://doi.org/10.14293/S2199-1006.1.SOR-.PPVT203.v1
30. Optimization of Pid Control Parameters with Genetic Algorithm Plus Fuzzy Logic in Stirred
Tank Heater Temperature Control Process / N. I. Septiani [et al.] // 2017 International Conference on
141141
ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS
Vol. 34, no. 1. 2024
Food systems
Electrical Engineering and Computer Science (ICECOS). 2017. P. 61–66. https://doi.org/10.1109/ICE-
COS.2017.8167167
31. Divya Priya A. V., Tamilselvan G. M., Rajesh T. Real Time Implementation of Fuzzy Based PID
Controller Tuning forContinuous Stirred Tank Heater (CSTH) Process // Journal of Fuzzy Systems. 2018
Vol. 10, Issue 3. P. 78–81. URL: https://www.i-scholar.in/index.php/CiiTFS/article/view/172673/0 (дата
обращения: 01.07.2023).
32. Alamirew T., Balaji Dr. V., Gabbeye N. Comparison of PID Controller with Model Predictive
Controller for Milk Pasteurization Process // Bulletin of Electrical Engineering and Informatics. 2017.
Vol. 6, Issue 1. P. 24–35. https://doi.org/10.11591/eei.v6i1.575
33. Hariyadi E., Singgih H. Optimization of Pid Controler In Temperature Control System Proces-
ses Pasteurization of Milk // American Journal of Engineering Research (AJER). 2017. Vol. 6, Issue 9.
P. 175–187. URL: https://www.ajer.org/papers/v6(09)/V0609175187.pdf (дата обращения: 01.07.2023).
34. Induction Heating in Domestic Cooking and Industrial Melting Applications: A Systematic Re-
view on Modelling, Converter Topologies and Control Schemes / P. Vishnuram [et al.] // Energies. 2021.
Vol. 14, Issue 20. Article no. 6634. https://doi.org/10.3390/en14206634
Поступила в редакцию 04.09.2023; поступила после рецензирования 04.10.2023;
принята к публикации 20.11.2023
Об авторах:
Неверов Евгений Николаевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
техносферной безопасности Института инженерных технологий Кемеровского государственного
университета (650000, Российская Федерация, г. Кемерово, ул. Красная, д. 6), ORCID: https://orcid.
org/0000-0002-3542-786X, ResearcherID: Н-3524-2017, neverov42@mail.ru
Владимиров Александр Александрович, кандидат технических наук, проектный менед-
жер Дома научной коллаборации им. П. А. Чихачева Кемеровского государственного университе-
та (650000, Российская Федерация, г. Кемерово, ул. Красная, д. 6), ORCID: https://orcid.org/0000-
0002-8438-2872, zickemsu@mail.ru
Коротких Павел Сергеевич, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры те-
плохладотехники Кемеровского государственного университета (650000, Российская Федерация,
г. Кемерово, ул. Красная, д. 6) ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4546-0276, korotkix42@gmail.com
Николаева Елена Владимировна, кандидат физико-математических наук, руководитель Дома
научной коллаборации им. П. А. Чихачева Кемеровского государственного университета (650000,
Российская Федерация, г. Кемерово, ул. Красная, д. 6), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6393-
1898, nevkem@yandex.ru
Порохнов Андрей Николаевич, директор Дома научной коллаборации им. П. А. Чихачева Ке-
меровского государственного университета (650000, Российская Федерация, г. Кемерово, ул. Красная,
д. 6), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6416-4122, Researcher ID: O-8306-2017, porohnov@gmail.com
Заявленный вклад авторов:
Е. Н. Неверов – научное руководство, постановка цели и задач исследования.
А. А. Владимиров – разработка прототипа и модуля силовой части установки, разработка алго-
ритма регулирования процессом пастеризации, проведение испытаний работы прототипа и подбор
оптимальных коэффициентов PID-регулирования температуры.
П. С. Коротких – литературный и патентный анализ.
Е. В. Николаева – разработка конструктивного решения расположения основных узлов прото-
типа пастеризации и изготовление прототипа, доработка текста статьи.
А. Н. Порохнов – проведение анализа информационных источников, участие в изготовлении
прототипа, обработка экспериментальных данных и их контрфактуальный анализ.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
142142
ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 34, № 1. 2024
Пищевые системы
REFERENCES
1. Baboli Z.M., Williams L., Chen G. Design of a Batch Ultrasonic Reactor for Rapid Pasteurization of
Juices. Journal of Food Engineering. 2020;268:109736. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.109736
2. Samarin G.N., Skoptsova T.I., Eventeva E.A., Krivoguzov D.Yu. Ultrasonic Treatment of a Liquid
Medium. Proceedings of the State Agricultural Academy of Velikie Luki. 2017;(5):41–45. (In Russ.) EDN:
YLSEGX
3. Kuzmichyov A.V. Modular Plant with Infrared, Ultraviolet and Ultrasonic Treatment of Liquid
With Active Heat Exchanger. Innovations in agriculture. 2019;(4):290–298. (In Russ.) EDN: ARGLTA
4. Altemimi A.B., Al-Hilphy A.R.S., Abedelmaksoud T.G., Aboud S.A., Badwaik L.S., Noore S.,
et al. Infrared Radiation Favorably Influences the Quality Characteristics of Key Lime Juice. Applied
Sciences. 2021;11(6):2842. https://doi.org/10.3390/app11062842
5. Sun X., Xuan X., Ji L., Chen S., Liu J., Zhao S., et al. A Novel Continuous Hydrodynamic Cavita-
tion Technology for the Inactivation of Pathogens in Milk. Ultrasonics Sonochemistry. 2021;71:105382.
https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105382
6. Bogahawaththa D., Buckow R., Chandrapala J., Vasiljevic T. Comparison Between Thermal Pas-
teurization and High Pressure Processing of Bovine Skim Milk in Relation to Denaturation and Immuno-
genicity of Native Milk Proteins. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2018;47:301–308.
https://doi.org/10.1016/j.ifset.2018.03.016
7. Tigabe S., Bekele A., Pandey V. Performance Analysis of the Milk Pasteurization Process Using a Flat
Plate Solar Collector. Journal of Engineering. 2022;2022:6214470. https://doi.org/10.1155/2022/6214470
8. Ansari A., Parmar K., Shah M. Comprehensive Study on Decontamination of Food-Borne Micro-
organisms by Cold Plasma. Food Chemistry: Molecular Sciences. 2022;4:00098. https://doi.org/10.1016/j.
fochms.2022.100098
9. Arshad R.N., Abdul-Malek Z., Roobab U., Munir M.A., Naderipour A., Qureshi M., et al. Pulsed
Electric Field: a Potential Alternative Towards a Sustainable Food Processing. Trends in Food Science
& Technology. 2021;111:43–54. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.02.041
10. Pegu K., Arya S.S. Non-Thermal Processing of Milk: Principles, Mechanisms and Effect on
Milk Components. Journal of Agriculture and Food Research. 2023;14:100730. htps://doi.org/10.1016/j.
jafr.2023.100730
11. Park S.M., Jang E., Park J.S., Kim J.-H., Choi J.-H., Lee B.K. Optimal Design of High-Frequen-
cy Induction Heating Apparatus for Wafer Cleaning Equipment Using Superheated Steam. Energies.
2020;13:6196. https://doi.org/10.3390/en13236196
12. Lucia O., Maussion P., Dede E., Burdio J.M. Induction Heating Technology and Its Applications:
Past Developments, Current Technology, and Future Challenges. IEEE Transactions on Industrial Elec-
tronics. 2014;61(5):2509–2520. https://doi.org/10.1109/TIE.2013.2281162
13. Zhang L., Liu F., Jin Y., Wu S., Xu X., Yang N. Current Applications and Challenges of Induced
Electric Fields for the Treatment of Foods. Food Engineering Reviews. 2022;14:491–508. https://doi.
org/10.1007/s12393-022-09314-2
14. Li L., Mi G., Wang C. A Comparison Between Induction Pre-Heating and Induction Post-
heating of Laser-Induction Hybrid Welding on S690QL Steel. Journal of Manufacturing Processes.
2019;43:276–291. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.05.003
15. Li H., Yu J., Wu S., Liu Q., Li Y., Wu Y., et. al. Investigation of the Effect of Induction Heating
on Asphalt Binder Aging in Steel Fibers Modified Asphalt Concrete. Materials. 2019;12(7):1067. https://
doi.org/10.3390/ma12071067
16. Kaunova L.M. Substantiation of the Design Parameters of an Induction Heater for Milk Pasteuri-
zation. AgroEcoEngineeriya. 2022;(3):141–148. (In Russ.) https://doi.org/10.24412/2713-2641-2022-
3112-141-148
17. Soloviev S.V., Morozov V.V., Radkevich E.V., Kartashov L.P., Makarovskaya Z.V. Rationale of
Parameters of Constructive Elements of an Induction Heater for Pasteurizing Milk in a Stream. Izvestia
Orenburg State Agrarian University. 2019;(1):100–103. (In Russ.) EDN: YXZMVV
143143
ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS
Vol. 34, no. 1. 2024
Food systems
18. Bagaev А., Bobrovskiy О. Electrotechnological Heat Treatment of Milk: Energy and Exergy Effi-
ciency. Food Processing: Techniques and Technology. 2023;53(2):272–280. https://doi.org/10.21603/2074-
9414-2023-2-2428
19. Başaran A., Yilmaz T., Çivi C. Energy and Exergy Analysis of Induction-Assisted Batch Pro-
cessing in Food Production: a Case Study-Strawberry Jam Production. Journal of Thermal Analysis and
Calorimetry. 2020;140:1871–1882. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08931-0
20. He C., Yang N., Jin Y., Wu S., Pan Y., Xu X., et al. Application of Induced Electric Field for Inner
Heating of Kiwifruit Juice and its Analysis. Journal of Food Engineering. 2021;306(12):110609. https://
doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110609
21. Wu S., Xu X., Yang N., Jin Y., Jin Z., Xie Z. Inactivation of Escherichia Coli O157:H7 in
Apple Juice Via Induced Electric Field (IEF) and its Bactericidal Mechanism. Food Microbiology.
2022;102:103928. https://doi.org/10.1016/j.fm.2021.103928
22. Lamo C., Shahi N.C., Singh A., Singh A.K. Pasteurization of Guava Juice Using Induction
Pasteurizer and Optimization of Process Parameters. LWT. 2019;112:108253. https://doi.org/10.1016/j.
lwt.2019.108253
23. Başaran A., Yılmaz T., Çivi C. Application of Inductive Forced Heating as a New Approach to
Food Industry Heat Exchangers. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018;134:2265–2274.
https://doi.org/10.1007/s10973-018-7250-7
24. Wang G., Wan Z., Yang X. Induction Heating by Magnetic Microbeads for Pasteurization
of Liquid Whole Eggs. Journal of Food Engineering. 2020;284:110079. https://doi.org/10.1016/j.
jfoodeng.2020.110079
25. Başaran A., Yılmaz T., Azgın Ş.T., Çivi C. Comparison of Drinking Milk Production with Con-
ventional and Novel Inductive Heating in Pasteurization in Terms of Energetic, Exergetic, Economic
and Environmental Aspects. Journal of Cleaner Production. 2021;317:128280. https://doi.org/10.1016/j.
jclepro.2021.128280
26. Wu S., Yang N., Jin Y., Li D., Xu Y., Xu X., et al. Development of an Innovative Induction Hea-
ting Technique for the Treatment of Liquid Food: Principle, Experimental Validation and Application.
Journal of Food Engineering. 2020;271:109780. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.109780
27. Razak R.A., Ibrahim N.M., Rahman A.S.F., Fayzul1 M., Azizan1 M.M, Hashim U., et al. Induc-
tion Heating as Cleaner Alternative Approach in Food Processing Industry. Journal of Physics: Conference
Series. 2021;1878:012053. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1878/1/012053
28. Serrano J., Acero J., Lope I., Carretero C., Burdío J.M. A Flexible Cooking Zone Composed
of Partially Overlapped Inductors. IEEE Trans. Ind. Electron. 2018;65(10): 7762–7771. https://doi.
org/10.1109/TIE.2018.2801815
29. Jibril M., Tadese M., Alemayehu E. Temperature Control of Stirred Tank Heater using Opti-
mal Control Technique. ScienceOpen Preprints. 2020. https://doi.org/10.14293/S2199-1006.1.SOR-.
PPVT203.v1
30. Septiani N.I., Bayusari I., Caroline, Haiyunnisa T., Suprapto B.Y. Optimization of Pid Control
Parameters with Genetic Algorithm Plus Fuzzy Logic in Stirred Tank Heater Temperature Control Process.
2017 International Conference on Electrical Engineering and Computer Science (ICECOS). 2017;61–66.
https://doi.org/10.1109/ICECOS.2017.8167167
31. Divya Priya A.V., Tamilselvan G.M., Rajesh T. Real Time Implementation of Fuzzy Based
PID Controller Tuning for Continuous Stirred Tank Heater (CSTH) Process. Journal of Fuzzy Systems.
2018;10(3):78–81. Available at: https://www.i-scholar.in/index.php/CiiTFS/article/view/172673/0 (ac-
cessed 01.07.2023).
32. Alamirew T., Balaji Dr.V., Gabbeye N. Comparison of PID Controller with Model Predic-
tive Controller for Milk Pasteurization Process. Bulletin of Electrical Engineering and Informatics.
2017;6(1):24–35. https://doi.org/10.11591/eei.v6i1.575
33. Hariyadi E., Singgih H. Optimization of Pid Controler in Temperature Control System Processes
Pasteurization of Milk. American Journal of Engineering Research (AJER). 2017;6(9):175–187. Availab-
le at: https://www.ajer.org/papers/v6(09)/V0609175187.pdf (accessed 01.07.2023).
144144
ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 34, № 1. 2024
Пищевые системы
34. Vishnuram P., Ramachandiran G., Sudhakar Babu T., Nastasi B. Induction Heating in Domestic
Cooking and Industrial Melting Applications: A Systematic Review on Modelling, Converter Topologies
and Control Schemes. Energies. 2021;14(20):6634. https://doi.org/10.3390/en14206634
Submitted 04.09.2023; revised 04.10.2023; accepted 20.11.2023
About the authors:
Evgeny N. Neverov, Dr.Sci. (Engr.), Professor, Head of the Chair of Technosphere Safety at the
Institute of Engineering Technologies of Kemerovo State University (6 Krasnaya St., Kemerovo 650000,
Russian Federation), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3542-786X, ResearcherID: Н-3524-2017,
neverov42@mail.ru
Alexander A. Vladimirov, Cand.Sci. (Engr.), Project Manager of P.A. Chikhachev HSC, Kemerovo
State University (6 Krasnaya St., Kemerovo 650000, Russian Federation), ORCID: https://orcid.org/0000-
0002-8438-2872, zickemsu@mail.ru
Pavel S. Korotkih, Cand.Sci. (Engr.), Senior Lecturer at the Department of Heat and Cooling Engi-
neering of Kemerovo State University (6 Krasnaya St., Kemerovo 650000, Russian Federation), ORCID:
https://orcid.org/0000-0002-4546-0276, korotkix42@gmail.com
Elena V. Nikolaeva, Cand.Sci (Phys.-Math.), Head of P.A. Chikhachev HSC, Kemerovo State Uni-
versity (6 Krasnaya St., Kemerovo 650000, Russian Federation), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-
6393-1898, nevkem@yandex.ru
Andrey N. Porokhnov, Director of P.A. Chikhachev HSC of Kemerovo State University (6 Kras-
naya St., Kemerovo 650000, Russian Federation), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6416-4122,
Researcher ID: O-8306-2017, porohnov@gmail.com
Authors contribution:
E. N. Neverov – scientific guidance, setting the goals and objectives of the study.
A. A. Vladimirov – developing the prototype and module of the unit power part, developing the al-
gorithm for controlling the pasteurization process, testing of the prototype operation and selecting optimal
coefficients of PID temperature control.
P. S. Korotkih – literary and patent analysis.
E. V. Nikolaeva ‒ developing a constructive solution for the location of the main parts of the pasteuri-
zation prototype unit, making the prototype unit, and revising the article text.
A. N. Porokhnov – analyzing information sources, participation in making a prototype unit, proces-
sing experimental data and their counterfactual analysis.
All authors have read and approved the final manuscript.
