RU2056020C1

RU2056020C1 - Ultra-high-frequency-device for drying free-flowing products

Info

Publication number: RU2056020C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Степанович Жилков; Иван Иванович Сапрыкин; Сергей Александрович Погарский; Григорий Михайлович Петьков; Евгений Анатольевич Шаулов
Original assignee: Научно-производственное объединение "Тест-Радио" Лтд
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1996-03-10

Abstract

FIELD: nutrition production. SUBSTANCE: ultra- high-frequency-device has ultra-high-frequency heating chambers formed with case walls, electroconducting air impermissible partitions, electroconducting air permissible trays of the conveyor, device for forced venting the ultra- high-frequency heating chambers. Passive ribbed reflector is placed in the chambers. Slope about emitters may be changed. Passive reflectors are placed on case walls at an angle to conveyor plane. Front walls of the conveyor trays have slopes about conveyor plane. EFFECT: high efficient drying. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, использующим СВЧ-нагрев, и может найти применение в перерабатывающих отраслях пищевой промышленности для сушки сыпучих продуктов, преимущественно растительного происхождения, например, для сушки моркови. The invention relates to devices using microwave heating, and may find application in the processing industries of the food industry for drying bulk products, mainly of plant origin, for example, for drying carrots.

Известна СВЧ-установка для сушки моркови, содержащая металлический корпус, транспортер, камеру нагрева со щелевой антенной. Установка имеет низкую производительность и не обеспечивает получение качественного продукта из-за неэффективного использования СВЧ-энергии, неравномерного нагрева и невозможности управления технологическим процессом сушки. Known microwave installation for drying carrots, containing a metal body, a conveyor, a heating chamber with a slot antenna. The installation has low productivity and does not provide a high-quality product due to the inefficient use of microwave energy, uneven heating and the inability to control the drying process.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является СВЧ-установка для сушки сыпучих продуктов, содержащая корпус, узлы загрузки и выгрузки, транспортер, камеры нагрева с излучателями СВЧ-энергии, расположенные последовательно друг за другом в направлении движения транспортера и связанные с указанными излучателями СВЧ-энергии через отверстия в стенке корпуса, устройство принудительной вентиляции камер нагрева. Следует отметить, что камеры нагрева, выполненные в виде секций П-образного волновода, составляют часть корпуса СВЧ-установки. К крайним камерам нагрева подсоединены запредельные волноводы. Сквозной прямоугольный туннель из полипропилена, стенки которого плотно прилегают к внутренней поверхности запредельных волноводов, пересекают все камеры нагрева. Транспортер, по которому движутся сыпучие продукты, проходит внутри указанного туннеля через зону взаимодействия, в которой продукты подвергаются тепловой обработке. The closest analogue to the claimed invention is a microwave installation for drying bulk products, comprising a housing, loading and unloading units, a conveyor, heating chambers with microwave energy emitters, arranged sequentially one after another in the direction of conveyor movement and associated with these microwave energy emitters through holes in the wall of the housing, a device for forced ventilation of the heating chambers. It should be noted that the heating chambers, made in the form of sections of a U-shaped waveguide, form part of the body of the microwave installation. Outrageous waveguides are connected to the extreme heating chambers. Through a rectangular tunnel made of polypropylene, the walls of which are tightly adjacent to the inner surface of the transverse waveguides, all the heating chambers cross. The conveyor, along which the bulk products move, passes inside the specified tunnel through the interaction zone in which the products are subjected to heat treatment.

Основным недостатком известной СВЧ-установки является то, что она не обеспечивает получение высококачественного продукта. Действительно, в ней не предусмотрена возможность регулирования процесса сушки при изменении параметров сыпучих продуктов, что приводит к рассогласованию загруженных камер нагрева с волноводным трактом, а значит к неравномерной сушке. Известная СВЧ-установка не обеспечивает эффективное использование СВЧ-энергии. The main disadvantage of the known microwave installation is that it does not provide a high-quality product. Indeed, it does not provide for the possibility of regulating the drying process when changing the parameters of bulk products, which leads to a mismatch of the loaded heating chambers with the waveguide path, and therefore to uneven drying. Known microwave installation does not provide efficient use of microwave energy.

Основная задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении эффективности установки для сушки сыпучих продуктов за счет повышения производительности установки и улучшения качества обработанного продукта путем обеспечения одновременного воздействия на продукты СВЧ-энергией и агентом сушки, обеспечения равномерного распределения электромагнитного поля, в том числе при изменении параметров продукта сушки как в процессе технологического цикла, так и при смене объекта сушки. The main task to be solved by the claimed invention is aimed at increasing the efficiency of the installation for drying bulk products by increasing the productivity of the installation and improving the quality of the processed product by providing simultaneous exposure of the products to microwave energy and a drying agent, to ensure uniform distribution of the electromagnetic field, including including when changing the parameters of the drying product both during the technological cycle, and when changing the drying object.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в СВЧ-установке для сушки сыпучих продуктов, содержащей корпус, узлы загрузки и выгрузки, транспортер, камеры нагрева с излучателями СВЧ-энергии, расположенные последовательно друг за другом в направлении движения транспортера и связанные с указанными излучателями СВЧ-энергии через отверстия в стенке корпуса, устройство принудительной вентиляции камер нагрева, согласно изобретению, камеры нагрева образованы стенками корпуса и примыкающими к ним электропроводящими воздухопроницаемыми перегородками, установленными перпендикулярно плоскости транспортера, снабженного электропроводящими воздухопроницаемыми лотками, выполненными с наклоном передней стенки к указанной плоскости и ограничивающими собой камеры нагрева снизу, при этом излучатели СВЧ-энергии зафиксированы на наружной поверхности стенки корпуса, а внутри каждой из камер нагрева размещен пассивный ребристый отражатель с обеспечением электрического контакта со стенкой корпуса, противоположной той, в которой выполнены отверстия, и возможностью изменения угла наклона относительно плоскости расположения излучателей СВЧ-энергии и на обеих указанных стенках корпуса под углом к плоскости транспортера закреплены пассивные отражатели, причем излучатель СВЧ-энергии выполнен из электропроводящего материала в виде диска, короткозамкнутого на электропроводящее основание, закрепленное на наружной поверхности стенки корпуса вокруг отверстия, закрытого радиопрозрачным материалом, а ребра пассивного ребристого отражателя имеют треугольную форму, глубину, равную λ/8, и расстояние между гребнями, расположенными параллельно плоскости транспортера, равное λ/4, и высота передней стенки лотка равна λ/4 при угле наклона относительно плоскости транспортера, равном 45^о, где λ- длина волны электромагнитных колебаний, поступающих на излучатели СВЧ-энергии.The solution to this problem is achieved by the fact that in a microwave installation for drying bulk products containing a housing, loading and unloading units, a conveyor, heating chambers with microwave energy emitters, arranged sequentially one after another in the direction of conveyor movement and connected with the indicated microwave emitters energy through openings in the wall of the housing, the forced ventilation device of the heating chambers according to the invention, the heating chambers are formed by the walls of the casing and adjacent conductive breathable partitions installed perpendicular to the plane of the conveyor, equipped with electrically conductive breathable trays made with a slope of the front wall to the specified plane and limiting the heating chambers from below, while microwave energy emitters are fixed on the outer surface of the casing wall, and a passive ribbed reflector is placed inside each of the heating chambers providing electrical contact with the wall of the housing opposite to the one in which the holes are made, and the possibility of changing passive reflectors are fixed at an angle to the plane of location of the microwave energy emitters and on both of the indicated walls of the housing at an angle to the conveyor plane, the microwave energy emitter is made of an electrically conductive material in the form of a disk short-circuited to an electrically conductive base mounted on the outer surface of the housing wall around the hole covered with radiolucent material, and the edges of the passive ribbed reflector have a triangular shape, a depth equal to λ / 8, and the distance between the ridges, p located parallel to the conveyor plane, equal to λ / 4, and the height of the front wall of the tray is equal to λ / 4 at an angle of inclination relative to the plane of the conveyor equal to 45 ^about , where λ is the wavelength of electromagnetic waves transmitted to the microwave energy emitters.

Предложенная конструкция камеры нагрева, образованная стенками корпуса и примыкающими к ним воздухопроницаемыми электропроводящими перегородками, установленными перпендикулярно плоскости транспортера, снабженного электропроводящими воздухопроницаемыми лотками, ограничивающими собой камеру нагрева снизу, обеспечивает одновременную обработку сыпучих продуктов, находящихся в лотках, СВЧ-энергией и воздухом, что ускоряет процесс сушки и повышает производительность установки. Кроме того, размещение внутри камеры на противоположных друг другу стенках корпуса под углом к плоскости транспортера пассивных отражателей позволяет эффективно использовать воздушный поток, направляя его на лотки с продуктами для отбора испаряемой с их поверхности влаги. То, что излучатели СВЧ-энергии и, соответственно весь узел обеспечения СВЧ-энергией, расположены на наружной поверхности стенки корпуса, сокращает время на профилактический осмотр и ремонт СВЧ-узла, тем самым повышая эффективность СВЧ-установки. Наличие внутри камеры нагрева напротив излучателей СВЧ-энергии пассивного ребристого отражателя и вышеупомянутых пассивных отражателей, расположенных под углом к плоскости транспортера, равно как и выполнение лотков с наклоном передней стенки к плоскости транспортера, способствует возбуждению в камере нагрева наибольшего числа типов электромагнитных колебаний, тем самым обеспечивая равномерное распределение СВЧ-энергии в объеме камеры и, соответственно качественную сушку продуктов. Благодаря тому, что можно изменять угол наклона ребристого отражателя относительно плоскости расположения излучателей СВЧ-энергии и устанавливать оптимальный угол наклона для каждого вида продуктов, стало возможным осуществлять высокое качество согласования излучающей системы и нагруженной камеры нагрева, обеспечивая равномерное распределение СВЧ-энергии по объему камеры при различных изменениях нагрузки. А это, в свою очередь, повышает эффективность работы СВЧ-установки и обеспечивает высокое качество получаемых продуктов. Экспериментально установлено, что максимальный эффект достигается при выполнении излучателя СВЧ-энергии из электропроводящего материала в виде диска, короткозамкнутого на электропроводящее основание, закрепленное на наружной поверхности стенки корпуса вокруг отверстия, закрытого радиопрозрачным материалом, предотвращающим попадание испаряемой влаги в волноведущий тракт, за счет возбуждения в камере нагрева электромагнитных волн с круговой поляризацией и возможности качественного согласования излучающей системы с передающим трактом. Максимальный рассеивающий эффект падающих электромагнитных волн достигается при выполнении ребер отражателя треугольной формы с глубиной ребер, равной λ/8, расстоянием между гребнями, расположенными параллельно плоскости транспортера, равным λ/4, а также выполнении передней стенки лотка транспортера высотой, равной λ/4 и углом наклона относительно плоскости транспортера, равным 45^о, где λ- длина волны электромагнитных колебаний, поступающих на излучатели СВЧ-энергии.The proposed design of the heating chamber, formed by the walls of the casing and adjacent air-permeable electrically conductive partitions installed perpendicular to the plane of the conveyor, equipped with electrically conductive air-permeable trays that limit the heating chamber from below, provides simultaneous processing of bulk products in the trays, microwave energy and air, which accelerates drying process and increases plant productivity. In addition, placement of passive reflectors inside the chamber on opposite walls of the housing at an angle to the plane of the conveyor allows efficient use of the air flow, directing it to the food trays to collect moisture evaporated from their surface. The fact that microwave energy emitters and, accordingly, the entire microwave energy supply unit are located on the outer surface of the housing wall, reduces the time for routine inspection and repair of the microwave unit, thereby increasing the efficiency of the microwave installation. The presence of a passive ribbed reflector and the aforementioned passive reflectors located at an angle to the conveyor plane inside the heating chamber opposite the microwave emitters, as well as the execution of trays with the front wall inclined to the conveyor plane, contributes to the excitation of the greatest number of types of electromagnetic waves in the heating chamber, thereby ensuring uniform distribution of microwave energy in the chamber volume and, accordingly, high-quality drying of products. Due to the fact that it is possible to change the angle of inclination of the ribbed reflector relative to the plane of location of microwave energy emitters and to establish the optimal angle of inclination for each type of product, it became possible to achieve high quality matching of the radiating system and the loaded heating chamber, ensuring uniform distribution of microwave energy throughout the chamber various load changes. And this, in turn, increases the efficiency of the microwave installation and provides high quality products. It has been experimentally established that the maximum effect is achieved when the microwave energy emitter is made from an electrically conductive material in the form of a disk short-circuited onto an electrically conductive base mounted on the outer surface of the housing wall around an opening covered by a radio-transparent material that prevents the evaporation of moisture from entering the waveguiding path due to excitation in a chamber for heating electromagnetic waves with circular polarization and the possibility of high-quality matching of the radiating system with the transmitting who. The maximum scattering effect of the incident electromagnetic waves is achieved when the ribs of the reflector are triangular in shape with the depth of the ribs equal to λ / 8, the distance between ridges parallel to the conveyor plane equal to λ / 4, and the front wall of the conveyor tray with a height equal to λ / 4 and angle of inclination relative to the plane of the conveyor, equal to 45 ^about , where λ is the wavelength of electromagnetic waves entering the emitters of microwave energy.

На фиг. 1 показан вид спереди СВЧ-установки; на фиг. 2 вид сбоку СВЧ-установки. In FIG. 1 shows a front view of a microwave installation; in FIG. 2 side view of a microwave installation.

СВЧ-установка для сушки сыпучих продуктов содержит узел 1 загрузки продуктов на лотки 2 транспортера 3, узел 4 выгрузки продуктов после сушки, камеры 5 нагрева, образованные стенками корпуса 6, 7 и верхней стенкой (не обозначена), примыкающими к ним электропроводящими воздухопроницаемыми перегородками 8 и лотками 2, выполненными из электропроводящего материала, также являющимися воздухопроницаемыми, а также устройство 9 известной конструкции для принудительной вентиляции камер 5. Каждая из камер 5 нагрева через отверстия в стенке 6 корпуса, закрытые радиопрозрачным материалом, связана с излучателями 10 СВЧ-энергии, выполненными из электропроводящего материала в виде диска 11, короткозамкнутого на электропроводящее основание 12, которое закреплено на наружной поверхности стенки 6 вокруг отверстия. На внутренней поверхности стенки 7 в каждой из камер 5 нагрева с обеспечением электрического контакта с указанной стенкой размещен пассивный ребристый отражатель 13, с которым связано устройство 14 для изменения угла наклона отражателя 13 относительно плоскости расположения излучателей 10 СВЧ-энергии. Ребра отражателя 13 имеют треугольную форму, глубина ребер равна λ/8, расстояние между гребнями, расположенными параллельно плоскости транспортера 3, равно λ/4. Устройство 14 для изменения угла наклона выполнено, например, в виде резьбового штыря, соединенного шарнирно с отражателем 13 и выведенного на наружную поверхность стенки 7 корпуса. Кроме того, на стенках 6 и 7 в каждой из камер 5 нагрева расположены пассивные отражатели 15 под углом к плоскости транспортера 3 с лотками 2, передние стенки 16 которых имеют высоту, равную λ/4 и наклон в 45^о относительно вышеуказанной плоскости.The microwave installation for drying bulk products contains a unit 1 for loading products on trays 2 of the conveyor 3, a unit 4 for unloading products after drying, heating chambers 5 formed by the walls of the housing 6, 7 and the upper wall (not labeled), adjacent to them electrically conductive breathable partitions 8 and trays 2 made of electrically conductive material, which are also breathable, as well as a device 9 of known design for forced ventilation of the chambers 5. Each of the heating chambers 5 through openings in the wall 6 of the housing, rytye radio transparent material 10 is connected with emitters of microwave energy, made of an electrically conductive material in the form of a disc 11, a short-circuited on the electroconductive base 12 which is fixed on the outer surface of the wall 6 around the opening. A passive ribbed reflector 13 is placed on the inner surface of the wall 7 in each of the heating chambers 5 with electrical contact with the specified wall, with which a device 14 is connected for changing the angle of inclination of the reflector 13 relative to the plane of the arrangement of microwave energy emitters 10. The ribs of the reflector 13 have a triangular shape, the depth of the ribs is equal to λ / 8, the distance between the ridges located parallel to the plane of the conveyor 3 is equal to λ / 4. The device 14 for changing the angle of inclination is made, for example, in the form of a threaded pin pivotally connected to the reflector 13 and displayed on the outer surface of the wall 7 of the housing. In addition, on the walls 6 and 7 in each of the heating chambers 5 there are passive reflectors 15 at an angle to the plane of the conveyor 3 with trays 2, the front walls 16 of which have a height equal to λ / 4 and a slope of 45 ^° relative to the above plane.

СВЧ-установка для сушки сыпучих продуктов работает следующим образом. Предварительно измеряют влажность продуктов, предназначенных для сушки. С помощью устройства 14 устанавливают угол наклона отражателя 13 в каждой из камер 5, образованной стенками 6, 7 и верхней стенкой корпуса, перегородками 8 и ограниченной лотками 2 снизу в соответствии с величиной измеренного параметра и выбранным технологическим процессом. Тем самым производят согласование каждой из нагруженных камер 5 с излучателями 10 СВЧ-энергии, выполненными в виде диска 11, короткозамкнутого на основание 12. Затем включают транспортер 3, устройство 9 для осуществления принудительной вентиляции камер 5, загружают сыпучими продуктами через узел 1 загрузки лотки 2. Через излучатели 10 подают СВЧ-энергию в камеры 5 для нагрева обрабатываемого продукта. За время движения транспортера 3 по каждой из камер 5 происходит одновременное нагревание продуктов СВЧ-энергией и отбор испаряемой влаги принудительным потоком воздуха от устройства 9, направленным на продукты пассивными отражателями 15 и проходящим сквозь воздухопроницаемые лотки 2 и перегородки 8. При движении транспортера 3 передние стенки 16 лотков 2 дополнительно способствуют равномерности распределения электромагнитного поля внутри камер 5. После обработки в последней из камер 5 высушенный продукт подается в узел 4 для выгрузки. Microwave installation for drying bulk products is as follows. Pre-measure the humidity of products intended for drying. Using the device 14, the angle of inclination of the reflector 13 is set in each of the chambers 5, formed by the walls 6, 7 and the upper wall of the housing, partitions 8 and bounded by trays 2 from the bottom in accordance with the value of the measured parameter and the selected technological process. Thereby, each of the loaded chambers 5 is matched with microwave energy emitters 10 made in the form of a disk 11 short-circuited to the base 12. Then, a conveyor 3, a device 9 for forced ventilation of the chambers 5 are turned on, and trays 2 are loaded with bulk products through the loading unit 1 Through the emitters 10, microwave energy is supplied to the chambers 5 for heating the processed product. During the movement of the conveyor 3 along each of the chambers 5, the products are simultaneously heated by microwave energy and the evaporated moisture is taken out by a forced air stream from the device 9, directed to the products by passive reflectors 15 and passing through the breathable trays 2 and partitions 8. When the conveyor 3 moves, the front walls 16 trays 2 additionally contribute to the uniform distribution of the electromagnetic field inside the chambers 5. After processing in the last of the chambers 5, the dried product is fed to the node 4 for unloading.

Claims

1. Microwave installation for drying bulk products, comprising a housing, loading and unloading units, a conveyor, heating chambers with microwave energy emitters, arranged sequentially one after the other in the direction of conveyor movement and connected to said microwave energy emitters through openings in the housing wall , a device for the forced ventilation of the heating chambers, characterized in that the heating chambers are formed by the walls of the housing and adjacent to them electrically conductive breathable partitions installed perpendicular to oskost of the conveyor, equipped with electrically conductive breathable trays made with the front wall inclined to the specified plane and limiting the heating chambers from below, while microwave energy emitters are fixed on the outer surface of the casing wall, and a passive ribbed reflector is placed inside each of the heating chambers with electrical contact with the wall of the housing opposite to the one in which the holes are made, and the possibility of changing the angle of its inclination relative to the plane located microwave emitters and on both of the indicated walls of the housing passive reflectors are fixed at an angle to the conveyor plane.

2. The microwave installation according to claim 1, characterized in that the microwave energy emitter is made of an electrically conductive material in the form of a disk short-circuited on an electrically conductive base mounted on the outer surface of the housing wall around an opening covered by a radio-transparent material.

3. The microwave installation according to claim 1, characterized in that the passive ribbed reflector is made with ribs of a triangular shape with a depth of ribs equal to λ / 8, the distance between ridges located parallel to the conveyor plane equal to λ / 4, where λ is the wavelength electromagnetic waves arriving at the emitters of microwave energy.

4. The microwave installation according to claim 1, characterized in that the height of the front wall of the tray is equal to λ / 4, and its angle of inclination relative to the plane of the conveyor is 45 ^o .