RU2039461C1

RU2039461C1 - Shf-installation for dilution of viscous products

Info

Publication number: RU2039461C1
Application number: SU925030138A
Authority: RU
Inventors: Валерий Степанович Жилков; Иван Иванович Сапрыкин; Григорий Михайлович Петьков; Сергей Александрович Погарский; Евгений Анатольевич Шаулов
Original assignee: Научно-производственное объединение "Тест-Радио" Лтд.
Priority date: 1992-03-02
Filing date: 1992-03-02
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: treatment of food products. SUBSTANCE: SHF-installation for dilution of viscous products, mainly honey, comprises metal container 10 with a throat, SHF-energy source 2 with waveguide 3 and device 4 for directing of the flow of SHF energy into treated product and draining the diluted product from the container. Device 4 has a form of a piece of round waveguide with a communication hole in its side surface. Located on the end of the round waveguide is funnel-shaped short-circuiting device 11 with a tubular channel for draining the diluted product. The short-circuiting device is positioned at a distance from the communication hole equal to λ/4 where λ - length of E₁₀ type vibration wave in the piece of the round waveguide at the generating frequency of the SHF-energy source. The outlet hole of the round waveguide is closed with a perforated radio-transparent disc. EFFECT: improved design. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике СВЧ и может найти применение в пищевой промышленности, а именно в устройствах для физической обработки пищевых продуктов, в частности меда, с использованием СВЧ-энергии. The invention relates to microwave technology and can find application in the food industry, namely in devices for the physical processing of food products, in particular honey, using microwave energy.

Известны установки, в которых разжижение меда достигается с помощью нагретого пара или электронагрева через стенки металлической емкости [1] Использование косвенного нагрева определяет неравномерность нагрева в объеме емкости, что снижает качество меда, а также обусловливает низкую производительность установок из-за больших энергозатрат на единицу массы продукта. Known installations in which the liquefaction of honey is achieved using heated steam or electric heating through the walls of a metal tank [1] The use of indirect heating determines the uneven heating in the volume of the tank, which reduces the quality of honey, and also determines the low productivity of the plants due to the large energy consumption per unit mass product.

Известно устройство для снижения вязкости продукта, использующее СВЧ-энергию, содержащее емкость, источник СВЧ-энергии, приспособление для направления СВЧ-энергии в емкость, устройство для герметичного сопряжения этого приспособления и емкости, узел для слива разжиженного продукта [2] Установка с использованием СВЧ-нагрева более производительна, чем вышеописанные установки, так как нагрев здесь непосредственный и процесс разжижения проходит интенсивнее. A device for reducing the viscosity of a product using microwave energy containing a container, a source of microwave energy, a device for directing microwave energy into a container, a device for tightly pairing this device and a container, a unit for draining a liquefied product [2] Installation using a microwave -heating is more productive than the above installations, since the heating is direct and the liquefaction process is more intense.

Недостаток известной конструкции неравномерный нагрев продукта, что ухудшает его качество и вызывает дополнительные энергозатраты, снижая производительность установки. The disadvantage of the known design is the uneven heating of the product, which degrades its quality and causes additional energy consumption, reducing the productivity of the installation.

Наиболее близким по технической сущности аналогом заявляемого устройства является СВЧ-установка для разжижения вязких продуктов, преимущественно меда, включающая металлическую емкость с горловиной, источник СВЧ-энергии с волноводом и приспособлением для направления потока СВЧ-энергии в обрабатываемый продукт и слива разжиженного продукта в виде единого узла-патрубка, устройство для герметичного сопряжения горловины емкости с приспособлением [3]
Известная СВЧ-установка также не обеспечивает равномерный нагрев продукта, так как конструкция узла-патрубка с каналом-волноводом в виде конического рупора, раскрывающегося к выходному отверстию, не обеспечивает равномерное распределение СВЧ-энергии в объеме емкости. Создаваемое известной конструкцией распределение электромагнитного поля таково, что в закристаллизованном меде образуется воронка от разжиженного и вытекшего меда, попавшего в интенсивное поле. При завершении технологического цикла вершина воронки достигает дна емкости, при этом на стенках остается значительная масса закристаллизованного меда. Необходимо дальнейшее воздействие СВЧ-энергии, однако при этом возможен как перегрев меда, что снижает его качество, так и возрастание коэффициента стоячей волны, что может привести к выходу из строя генератора СВЧ.The closest in technical essence to the analogue of the claimed device is a microwave installation for thinning viscous products, mainly honey, including a metal container with a neck, a microwave energy source with a waveguide and a device for directing the flow of microwave energy into the processed product and draining the liquefied product in a single node-nozzle, a device for tight coupling of the neck of the container with the device [3]
The known microwave installation also does not provide uniform heating of the product, since the design of the nozzle assembly with the waveguide channel in the form of a conical horn opening to the outlet does not ensure uniform distribution of microwave energy in the volume of the container. The distribution of the electromagnetic field created by the known construction is such that a funnel is formed in the crystallized honey from liquefied and leaked honey that has fallen into the intense field. At the end of the technological cycle, the top of the funnel reaches the bottom of the tank, while a significant mass of crystallized honey remains on the walls. Further exposure to microwave energy is necessary, however, it is possible both to overheat honey, which reduces its quality, and increase the standing wave coefficient, which can lead to failure of the microwave generator.

Цель изобретения обеспечение равномерного нагрева продукта при разжижении для сохранения его свойств путем формирования равномерного распределения СВЧ-поля, снижение энергозатрат на единицу массы продукта, повышение производительности установки. The purpose of the invention is to ensure uniform heating of the product during liquefaction to maintain its properties by forming a uniform distribution of the microwave field, reducing energy consumption per unit mass of the product, increasing plant productivity.

Цель достигается тем, что в СВЧ-установке для разжижения вязких продуктов, преимущественно меда, включающей металлическую емкость с горловиной, источник СВЧ-энергии с волноводом и приспособлением для направления потока СВЧ-энергии и слива разжиженного продукта, устройство для герметичного сопряжения горловины металлической емкости с приспособлением, приспособление выполнено в виде отрезка круглого волновода с отверстием связи в боковой поверхности, к которому подсоединен волновод источника СВЧ-энергии, а на конце отрезка круглого волновода расположен воронкообразный короткозамыкатель с трубчатым каналом для слива. Короткозамыкатель расположен на расстоянии от отверстия связи, равном λ/4, а выходное отверстие отрезка круглого волновода закрыто радиопрозрачным диском с отверстиями, где λ длина волны колебания E₁₀ в отрезке круглого волновода на частоте генерации источника СВЧ-энергии.The goal is achieved in that in a microwave installation for thinning viscous products, mainly honey, including a metal container with a neck, a microwave energy source with a waveguide and a device for directing the microwave energy flow and draining the liquefied product, a device for tightly coupling the neck of a metal container with device, the device is made in the form of a segment of a circular waveguide with a communication hole in the side surface to which a waveguide of a microwave energy source is connected, and at the end of a circular waveguide The funnel-shaped short-circuit with a tubular drain channel is located in the water main. The short circuit is located at a distance from the communication hole equal to λ / 4, and the output hole of the circular waveguide segment is closed by a transparent disk with holes, where λ is the oscillation wavelength E ₁₀ in the circular waveguide segment at the frequency of generation of the microwave energy source.

Выполнение приспособления для направления потока СВЧ-энергии и слива разжиженного продукта в виде отрезка круглого волновода с вводом СВЧ-энергии через отверстие связи в боковой поверхности и короткозамкнутого на конце позволяет сформировать структуру поля, имеющую широкую диаграмму направленности, характерную для открытого конца круглого волновода. Короткозамыкатель позволяет также осуществить согласование между подводящим и круглым волноводами, причем экспериментально установлено, что высококачественное согласование (т.е. минимальное значение КСВ) достигается при расположении короткозамыкателя на расстоянии от окна связи, равном λ/4. Воронкообразная форма короткозамыкателя с трубчатым каналом для слива определена такой функцией приспособления, как слив разжиженного продукта. Трубчатый канал для слива выполняет также функцию ослабления СВЧ-мощности в степени, достаточной с точки зрения техники безопасности. Именно такая конструкция наиболее целесообразна с точки зрения обеспечения ослабления СВЧ-мощности, так и для наименьшего сопротивления вытеканию разжиженного продукта. Радиопрозрачный диск, установленный на выходном конце отрезка круглого волновода, предназначен для предотвращения перекрытия канала слива кусками продукта, например меда, оторвавшимися от основной массы. Такие куски задерживаются на диске в СВЧ-поле до разжижения и затем протекают через отверстия в диске. The implementation of the device for directing the flow of microwave energy and draining the liquefied product in the form of a segment of a circular waveguide with the input of microwave energy through the communication hole in the side surface and short-circuited at the end allows you to create a field structure having a wide radiation pattern characteristic of the open end of a circular waveguide. The short circuit also allows matching between the supply and circular waveguides, and it has been experimentally established that high-quality matching (i.e. the minimum SWR) is achieved when the short circuit is located at a distance from the communication window equal to λ / 4. The funnel-shaped short-circuit with a tubular discharge channel is determined by such a function of the device as the discharge of a liquefied product. The tubular drain channel also performs the function of attenuating the microwave power to a degree sufficient from a safety point of view. It is such a design that is most suitable from the point of view of ensuring attenuation of microwave power, and for the least resistance to leakage of a liquefied product. A radiolucent disk mounted on the output end of a circular waveguide segment is designed to prevent the drain channel from being blocked by pieces of product, such as honey, detached from the bulk. Such pieces are retained on the disk in the microwave field until liquefied and then flow through the holes in the disk.

Таким образом совокупность признаков, характеризующих изобретение, позволяет обеспечить равномерный нагрев продукта при разжижении и тем самым сохранить его свойства. Thus, the totality of the features characterizing the invention, allows to ensure uniform heating of the product during liquefaction and thereby maintain its properties.

На фиг. 1 показана установка для разжижения вязких продуктов, общий вид; на фиг. 2 конструкция приспособления для направления СВЧ-энергии и слива разжиженного продукта (разрез А-А на фиг. 1). In FIG. 1 shows an apparatus for thinning viscous products, general view; in FIG. 2 design of a device for directing microwave energy and draining a liquefied product (section AA in FIG. 1).

СВЧ-установка для разжижения вязких продуктов содержит основание 1, на котором закреплены источник 2 СВЧ-энергии с волноводом 3 и приспособление 4 для направления СВЧ-энергии и слива разжиженного продукта. Приспособление 4 выполнено в виде отрезка круглого волновода 5 с отверстием 6 связи в боковой поверхности, к которому известным образом подсоединен волновод 3 для ввода СВЧ-энергии. Выходное отверстие отрезка круглого волновода 5 закрыто радиопрозрачным диском 7 с отверстиями 8 и с помощью устройства 9 известной конструкции, например металлизированного резинового шланга, герметично сопряжено с горловиной металлической емкости 10. На другом конце волновода 5 расположен воронкообразный короткозамыкатель 11 с трубчатым каналом 12 для слива разжиженного продукта. Канал 12 представляет собой цилиндр, снабженный системой ослабления СВЧ-энергии из пакета трубок 13. Короткозамыкатель 11 расположен на расстоянии от отверстия связи 6, равном λ/4. The microwave apparatus for thinning viscous products contains a base 1 on which a microwave energy source 2 with a waveguide 3 and a device 4 for directing microwave energy and draining the liquefied product are fixed. The device 4 is made in the form of a segment of a circular waveguide 5 with a communication hole 6 in the side surface, to which the waveguide 3 for inputting microwave energy is connected in a known manner. The output hole of the circular waveguide section 5 is closed by a transparent disk 7 with holes 8 and, using a device 9 of a known design, for example, a metallized rubber hose, is hermetically connected to the neck of a metal container 10. At the other end of the waveguide 5 there is a funnel-shaped short circuit 11 with a tubular channel 12 for draining the liquefied product. Channel 12 is a cylinder equipped with a system of attenuation of microwave energy from a packet of tubes 13. Short circuit 11 is located at a distance from the communication hole 6, equal to λ / 4.

Работа установки заключается в следующем. Емкость 10 с медом устанавливается в нужном положении. Горловина емкости 10 герметично сопрягается устройством 9 с приспособлением 4. СВЧ-энергия подается в зону роспуска от источника 2 по волноводу 3 через отверстие 6 связи и отрезок круглого волновода 5. С помощью воронкообразного короткозамыкателя 11 достигается согласование волноводов 3 и 5, а система ослабления СВЧ-энергии в виде пакета трубок 13 из нержавеющей стали, размещенных в канале 12, обеспечивает величину затухания до 200 дБ, что достаточно с точки зрения безопасности. Поглощение СВЧ-энергии вызывает снижение вязкости продукта и его вытекание по волноводу 5 и каналу 12 в тару. При этом большие куски меда, оторвавшиеся от общей массы, задерживаются в СВЧ-поле диском 7, дополнительно нагреваются и протекают через отверстия в диске 7. The operation of the installation is as follows. Capacity 10 with honey is set in the right position. The neck of the container 10 is hermetically mated by the device 9 with the device 4. Microwave energy is supplied to the dissolution zone from the source 2 through the waveguide 3 through the communication hole 6 and a segment of the circular waveguide 5. Using a funnel-shaped short circuit 11, matching of the waveguides 3 and 5 is achieved, and the microwave attenuation system -energy in the form of a package of tubes 13 made of stainless steel, placed in the channel 12, provides an attenuation value of up to 200 dB, which is sufficient from a safety point of view. The absorption of microwave energy causes a decrease in the viscosity of the product and its leakage through the waveguide 5 and channel 12 into the container. In this case, large pieces of honey, detached from the total mass, are trapped in the microwave field by the disk 7, additionally heated and flow through the holes in the disk 7.

Claims

1. Microwave installation for thinning viscous products, mainly honey, including a metal container with a neck, a microwave energy source with a waveguide and a device for directing the flow of microwave energy into the processed product and draining the liquefied product from the tank, as well as a device for hermetically matching the neck containers with a device for directing the flow of microwave energy into the processed product and draining the liquefied product from the tank, characterized in that the device for directing the flow of microwave energy in the processing yvaemy product and discharge the liquefied product formed in a circular waveguide segment with an aperture in its side connection surface that is connected to the waveguide of the microwave energy source, while at the end of the segment of the circular waveguide is funnel-shaped with a tubular shorting channel for draining liquefied product.

2. The microwave installation according to claim 1, characterized in that the short circuit is located at a distance from the communication hole equal to λ / 4, where λ is the wavelength of the oscillations of type E ₁ ₀ in the segment of the circular waveguide at the frequency of generation of the microwave energy source.

3. The microwave installation according to claim 1, characterized in that the output hole of the circular waveguide is closed by a radio-transparent disk with holes.