RU2428038C1 - Unit for microwave drying and disinfection of meat-and-bone mince - Google Patents

Unit for microwave drying and disinfection of meat-and-bone mince Download PDF

Info

Publication number
RU2428038C1
RU2428038C1 RU2009148793/13A RU2009148793A RU2428038C1 RU 2428038 C1 RU2428038 C1 RU 2428038C1 RU 2009148793/13 A RU2009148793/13 A RU 2009148793/13A RU 2009148793 A RU2009148793 A RU 2009148793A RU 2428038 C1 RU2428038 C1 RU 2428038C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
chambers
meat
mince
power
Prior art date
Application number
RU2009148793/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009148793A (en
Inventor
Натан Яковлевич Фельдман (RU)
Натан Яковлевич Фельдман
Владимир Александрович Углов (RU)
Владимир Александрович Углов
Александр Брониславович Домбровский (RU)
Александр Брониславович Домбровский
Юрий Александрович Харин (RU)
Юрий Александрович Харин
Original Assignee
Государственное научное учреждение Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции Сибирское отделение Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СибНИПТИП СО Россельхозакадемии)
Александр Брониславович Домбровский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное научное учреждение Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции Сибирское отделение Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СибНИПТИП СО Россельхозакадемии), Александр Брониславович Домбровский filed Critical Государственное научное учреждение Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции Сибирское отделение Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СибНИПТИП СО Россельхозакадемии)
Priority to RU2009148793/13A priority Critical patent/RU2428038C1/en
Publication of RU2009148793A publication Critical patent/RU2009148793A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2428038C1 publication Critical patent/RU2428038C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Abstract

FIELD: food industry.
SUBSTANCE: invention is intended for usage in meat industry in the process of drying and disinfection of meat-and-bone mince. The unit contains a transporter, chains of microwave chambers positioned thereon and serially connected with wave-guiders, microwave generators, undesirable radiation energy absorbers, two detector heads. The number of chambers is chosen depending on initial moisture content of mince as well as on its flow width and thickness. The unit performance enhancement is provided by summation of N chains; each of them powered from a dedicated generator. The chains are serially positioned on the transporter along each of the n branches of one power level. Introduction of a continuous mince flow into the system of microwave chambers is performed through the minimum power level chambers which enables mince drying and disinfection in one passage through the unit.
EFFECT: unit performance enhancement, reduction of specific energy- and-labour costs.
3 dwg

Description

Установка может использоваться для СВЧ-обработки мясокостного фарша от любой начальной до заданной конечной влажности при проведении сушки и обеззараживания продукта.The installation can be used for microwave processing of minced meat from any initial to a given final moisture during drying and disinfection of the product.

Учитывая, что структура мясокостного фарша позволяет сформировать поток, практически любой ширины и толщины, для его СВЧ-обработки могут быть использованы камеры, создающие условия для достижения наивысших КПД процесса и коэффициента использования мощности. Известно /Н.Я.Фельдман. СВЧ-камеры проходного типа и их применение в установках электромагнитной обработки материалов. «Современная электроника», 2009, №8/, что к числу таких камер относится камера, базирующаяся на прямоугольном волноводе и обеспечивающая прохождение через нее обрабатываемого материала через осевую плоскость стенки «а» волновода, то есть в максимуме электромагнитного поля. Поэтому именно такая камера принята за основу данной установки.Considering that the structure of meat and bone mincemeat allows forming a stream of almost any width and thickness, cameras can be used for its microwave processing, creating conditions for achieving the highest process efficiency and power utilization factor. It is known / N.Ya. Feldman. Pass-through microwave cameras and their use in installations for the electromagnetic processing of materials. “Modern Electronics”, 2009, No. 8 /, which includes a camera based on a rectangular waveguide and allowing the processed material to pass through it through the axial plane of the waveguide wall “a”, that is, at the maximum of the electromagnetic field. Therefore, such a camera is taken as the basis of this installation.

Известно /СВЧ-энергетика, под ред. Э.Окресса. М., Мир, 1971, т.2, с.183-202/, что последовательное соединение СВЧ-камер, расположенных на едином транспортере, позволяет, практически, полностью использовать мощность СВЧ-генераторов, повышая тем самым КПД установки, в целом.Known / Microwave Energy, ed. E.Okressa. M., Mir, 1971, v.2, p. 183-202 /, that the serial connection of microwave cameras located on a single conveyor makes it possible to practically fully use the power of microwave generators, thereby increasing the efficiency of the installation as a whole.

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

- в нем используются волноводные камеры, предусматривающие перпендикулярный оси волновода ввод в них потока материала, что резко ухудшает условия согласования в камере, то есть увеличивает потери за счет возрастания отраженной мощности и требует введения в установку ферритового вентиля для согласования СВЧ-генератора;- it uses waveguide chambers that introduce a material flow into the perpendicular axis of the waveguide, which sharply worsens the matching conditions in the chamber, that is, increases losses due to an increase in the reflected power and requires the introduction of a ferrite valve into the installation to match the microwave generator;

- в нем предусматривается ввод потока материала в систему последовательно соединенных камер через первую, подсоединенную к СВЧ-генератору камеру, что приводит к снижению воздействующей на материал СВЧ-мощности в ходе процесса.- it provides for the input of the material flow into the system of series-connected cameras through the first camera connected to the microwave generator, which leads to a decrease in the microwave power acting on the material during the process.

Задачей предлагаемого изобретения является создание СВЧ-установки, обеспечивающей возможность реализации в ней закона изменения воздействующей на материал мощности СВЧ-электромагнитных колебаний, оптимального для решения обеих ее задач /сушка и уничтожение микроорганизмов/ в течение одного прохода потока материала через установку. Это обеспечивает повышение производительности установки, снижение удельных энерго- и трудозатрат.The objective of the invention is the creation of a microwave installation, making it possible to implement the law of changing the power acting on the material of microwave electromagnetic waves, optimal for solving both of its problems / drying and destruction of microorganisms / during one pass of the material flow through the installation. This provides increased productivity of the installation, reduction of specific energy and labor costs.

Оптимальность закона изменения воздействующей на материал мощности определяется, в первую очередь, требованиями к мощности, выдвигаемыми необходимостью уничтожения микроорганизмов. Известно /Рогов И.А. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов. М., 1988, с.184-185, табл.5.4/, что, хотя и в настоящее время нет единого мнения по механизму этого явления, результаты экспериментальных исследований показывают, что при всех равных условиях /равная продолжительность воздействия, т.е. равная энергия СВЧ-электромагнитных колебаний/ выживаемость бактерий /как кишечной палочки, так и стафилококков/ при СВЧ-нагреве в импульсном режиме ниже, чем в непрерывном. Отсюда, напрашивается вывод, что, помимо значимости СВЧ-энергии, большое значение имеет абсолютное значение воздействующей мощности /в импульсном режиме мощность в импульсе выше мощности в непрерывном режиме/. При этом необходимо учитывать, что электромагнитная энергия, непосредственно соприкасающаяся с микроорганизмом или с их совокупностью определяется не только подаваемой на обрабатываемый материал СВЧ-энергией, но и степенью поглощения этой энергии материалом. Известно /Рогов И.А. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов. М., 1986, табл.2.19/, что диэлектрическая проницаемость костной ткани при низком содержании воды, в диапазоне СВЧ низка /ε=5,6/, а в мясокостном фарше кость составляет 70% всей массы фарша, т.е. в сухом фарше или фарше, содержащем малое количество воды /W=5-10%/, поглощение электромагнитной энергии обрабатываемым материалом незначительно. Между тем, как при большом содержании в нем воды /W=40%/, учитывая, что вода имеет ε=80, значительная часть энергии поглощается материалом, а с микроорганизмами взаимодействуют ее остатки. /В проведенных в Новосибирской лаборатории микроволновой энергетики экспериментальных сушках мясокостного фарша, в одной и той же волноводной СВЧ-камере, при постоянных: объеме фарша, его конфигурации и расположении в камере, поглощение мощности СВЧ-колебаний частоты 915 МГц сырым фаршем - /Wo=35%/ составляло Рпогл=0,87 Рпад, а при достижении им влажности W=5-10% Рпогл=0,25 Рпад/.The optimality of the law of change in the power acting on the material is determined, first of all, by the power requirements put forward by the need to destroy microorganisms. It is known / Rogov I.A. Electrophysical methods of food processing. M., 1988, p.184-185, Table 5.4 /, which, although there is currently no consensus on the mechanism of this phenomenon, the results of experimental studies show that under all equal conditions / the same exposure duration, i.e. equal energy of microwave electromagnetic oscillations / bacterial survival / of both Escherichia coli and staphylococci / with microwave heating in a pulsed mode is lower than in continuous. Hence, the conclusion suggests itself that, in addition to the significance of microwave energy, the absolute value of the acting power / in the pulsed mode is of great importance in the pulse power is higher than the power in the continuous mode /. It should be borne in mind that electromagnetic energy in direct contact with a microorganism or with their combination is determined not only by microwave energy supplied to the processed material, but also by the degree of absorption of this energy by the material. It is known / Rogov I.A. Microwave heating of food products. M., 1986, Table 2.19 /, that the dielectric constant of bone tissue with a low water content in the microwave range is low / ε = 5.6 /, and in meat and bone mincemeat bone accounts for 70% of the total mass of minced meat, i.e. in dry minced meat or minced meat containing a small amount of water / W = 5-10% /, the absorption of electromagnetic energy by the processed material is negligible. Meanwhile, as with a large water content in it / W = 40% /, given that water has ε = 80, a significant part of the energy is absorbed by the material, and its residues interact with microorganisms. / In experimental drying of meat and bone meat in the laboratory of microwave power engineering in the Novosibirsk laboratory, in the same waveguide microwave chamber, with the following: the volume of the meat, its configuration and location in the chamber, the absorption of the power of microwave oscillations of the frequency 915 MHz with raw meat - / W o = 35% / amounted to R pogl = 0.87 P pad , and when it reaches a moisture content of W = 5-10% P pogl = 0.25 P pad /.

Отсюда, вытекает очевидный вывод: СВЧ-установка должна обеспечить вначале сушку мясокостного фарша, используя для этих целей остатки мощности электромагнитных колебаний, обеспечивающих уничтожение микроорганизмов и досушку фарша в предыдущей партии его потока (фиг.2) и только по достижении необходимой конечной влажности обработать материал предельным в данной установке уровнем СВЧ мощности, но позволяющим инактивировать присутствующие в фарше микроорганизмы.The obvious conclusion follows from this: the microwave installation must first ensure the drying of the meat and bone meat, using for this purpose the remnants of the power of electromagnetic waves, which ensure the destruction of microorganisms and dry the forcemeat in the previous batch of its flow (Fig. 2) and only after reaching the required final humidity process the material the maximum microwave power level in this installation, but allowing to inactivate the microorganisms present in the minced meat.

Решение этой задачи достигается тем, что установка СВЧ-сушки и обеззараживания мясокостного фарша, характеризующаяся тем, что она содержит СВЧ-генераторы, каждый из которых соединен с цепочкой последовательно соединенных волноводами СВЧ-камер, размещенных на едином транспортере, при этом каждая камера на входе и выходе из нее потока обрабатываемого фарша оснащена поглотителями энергии паразитного излучения, а на волноводных входе первой и выходе последней камер - отверстиями для удаления пара и двумя детекторными головками, удаленными друг от друга на нечетное число четвертей длины волны в волноводе. При этом ввод потока влажного фарша в установку осуществляется через последнюю в каждой цепочке СВЧ-камеру, т.е. камеру, запитываемую мощностью СВЧ-колебаний наименьшего в каждой цепочке уровня, а выход потока готового продукта - через камеры, запитываемые непосредственно от СВЧ-генераторов.The solution to this problem is achieved by the fact that the installation of microwave drying and disinfection of meat and bone meat, characterized in that it contains microwave generators, each of which is connected to a chain of waveguides connected in series to microwave cameras placed on a single conveyor, with each camera at the entrance and the minced meat stream is equipped with parasitic energy absorbers, and at the waveguide inlet of the first and last chambers, there are holes for removing steam and two detector heads removed apart from each other by an odd number of quarters of the wavelength in the waveguide. In this case, the input of the flow of wet mincemeat into the installation is carried out through the last in each chain microwave chamber, i.e. a chamber powered by the power of microwave oscillations of the lowest level in each chain, and the output of the finished product stream through cameras powered directly from microwave generators.

Рассматриваемая система обеспечивает последовательное проведение двух процессов: процесса сушки мясокостного фарша, в ходе проведения которого фарш подготавливается к процессу уничтожения микроорганизмов, и второго, заключительного процесса - уничтожения микроорганизмов. Использование в системе СВЧ-обработки камер, предусматривающих ввод в них материала под углом 30° к оси волновода камеры, обеспечивает согласование потоков СВЧ-энергии и обрабатываемого материала в широком диапазоне диэлектрических и габаритных характеристик последнего.The system under consideration ensures the sequential implementation of two processes: the drying process of meat and bone meat, during which the meat is prepared for the process of destruction of microorganisms, and the second, final process - the destruction of microorganisms. The use of chambers in the microwave processing system, which include introducing material into them at an angle of 30 ° to the axis of the camera’s waveguide, ensures matching of microwave energy and processed material fluxes in a wide range of the dielectric and overall characteristics of the latter.

Авторам не известны технические решения или источники информации, в которых описаны признаки, заключающиеся в том, что:The authors are not aware of technical solutions or sources of information that describe the signs that:

- ввод потока фарша в систему камер осуществляется через камеру, запитываемую мощностью СВЧ-колебаний наименьшего в цепочке уровня, то есть через последнюю камеру цепочки;- the input of the forcemeat stream into the camera system is carried out through the camera, powered by the power of microwave oscillations of the lowest level in the chain, that is, through the last chamber of the chain;

- вывод потока готового продукта осуществляется через камеру, запитываемую непосредственно от СВЧ-генератора.- the output stream of the finished product is carried out through the camera, fed directly from the microwave generator.

Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».Therefore, the present invention meets the criterion of "inventive step".

Количество «n» /фиг.1/ последовательно соединенных СВЧ-камер в установке опредедляется уровнем коэффициента использования мощностиThe number of "n" / Fig.1/ series-connected microwave cameras in the installation is determined by the level of power utilization

Figure 00000001
Figure 00000001

где Рпогл - мощность, поглощаемая обрабатываемым материалом;where R pogl - power absorbed by the processed material;

Рпад - мощность, излучаемая СВЧ-генератором.P pad - power radiated by the microwave generator.

Вся непоглощенная материалом мощностьAll material non-absorbed power

Figure 00000002
Figure 00000002

уйдет в согласованную нагрузку, т.е. составит прямые потери мощности, определяющие снижение β, а следовательно, и снижение КПД установки. В рассматриваемой схеме значение Рпр определяется числом n последовательно соединенных камер и может быть достигнуто, как показано на фиг.2, сколь угодно малым. Действительно, из фиг.2 следует, что при n=3, при r=3 см и L=15 см в сечении потока В, соответствующем в данном случае выходу энергии из системы камер, неиспользуемая в последней камере цепочки Рпр составляет по отношению к Рпад СВЧ-генератора /камера 1-1/3-1-β=0,04, т.е. β=0,96. Тем же методом можно показать, что при L=10 см и r=3 см, при n=5 β=0,94, а при n=6 β=0,99 и т.д.will go into a coordinated load, i.e. will be direct power losses, determining a decrease in β, and, consequently, a decrease in the efficiency of the installation. In this scheme, the value of P CR is determined by the number n of chambers connected in series and can be achieved, as shown in figure 2, arbitrarily small. Indeed, from figure 2 it follows that with n = 3, with r = 3 cm and L = 15 cm in the cross section of the stream B, corresponding in this case to the energy output from the camera system, the unused in the last chamber of the chain P pr is relative to P pad microwave generator / chamber 1-1 / 3-1-β = 0.04, i.e. β = 0.96. Using the same method, it can be shown that for L = 10 cm and r = 3 cm, for n = 5 β = 0.94, and for n = 6 β = 0.99, etc.

В (1) величина Рпогл определяется:In (1), the value of P is determined:

- диэлектрическими характеристиками обрабатываемого материала и их изменением в процессе сушки, вызванным, в первую очередь, изменением влажности материала;- dielectric characteristics of the processed material and their change during the drying process, caused, first of all, by a change in the moisture content of the material;

- толщиной и шириной потока материала.- thickness and width of the material flow.

Выбирая толщину, r, и ширину, L, потока материала необходимо, прежде всего, учитывать, что их значения никак не связаны с производительностью установки, П. Производительность при сушке материала определяется только количеством воды, Δmв, которую надо удалить из материала, воздействующей на материал, Рпад, и поглощенной им, Pпогл, мощностью и КПД процесса, ηn.When choosing the thickness, r, and width, L, of the material flow, it is necessary, first of all, to take into account that their values are in no way related to the capacity of the installation, P. Productivity during drying of the material is determined only by the amount of water, Δm in , which must be removed from the material acting on the material, P pad , and absorbed by it, P sweep , power and process efficiency, η n .

Figure 00000003
Figure 00000003

где q - удельная теплота парообразования воды, q=2256 кДж/кг=0,627 кВт час/кг;where q is the specific heat of water vaporization, q = 2256 kJ / kg = 0.627 kWh / kg;

Δti - время прохождения потоком материала i-той камеры цепочки;Δt i is the transit time of the material stream of the i-th camera of the chain;

Рпоглi - поглощенная материалом в i-той цепочке мощность.P abs - power absorbed by the material in the i-th chain.

Абсолютное значение Рпоглi. зависит от ширины потока Li, но в цепочке последовательно соединенных камер Li суммируется по n камерам. Поэтому, при выполнении условия минимизации Рпр, одновременно оптимизируются n и Li.The absolute value of P sweep . depends on the stream width L i , but in a chain of series-connected cameras, L i is summed over n cameras. Therefore, when the minimization condition P ol is fulfilled, n and L i are simultaneously optimized.

Аналогичная картина имеет место в зависимости Рпогл=f(r). Действительно, в волноводной камере /Бергер М.Н., Капилевич Б.Ю. Прямоугольные волноводы с диэлектриком. М., Советское радио, 1977/ коэффициент диэлектрического поглощения, α, зависит от толщины диэлектрика, r, что приводит к изменению Рпогл A similar picture takes place in the dependence P ogl = f (r). Indeed, in the waveguide chamber / Berger M.N., Kapilevich B.Yu. Rectangular waveguides with dielectric. M., Soviet radio 1977 / dielectric absorption coefficient, α, dependent on the dielectric thickness, r, which leads to a change in P abs

Рпоглпад(1-е-2αL)P chill = P pad (1st -2αL )

Но, как и в зависимости Рпоглi=f(Li) изменение Рпоглi в каждой i-той камере цепочки может быть скомпенсировано числом, n, цепочек без изменения коэффициента использования мощности, β, см (1).But, as in the dependence P ch = f (L i ), the change in P ch in each i-th camera of the chain can be compensated by the number, n, of the chains without changing the power utilization factor, β, cm (1).

КПД процесса (3) зависит только от следующих характеристик:The efficiency of the process (3) depends only on the following characteristics:

1. Распределение электромагнитного поля в сечении материала.1. The distribution of the electromagnetic field in the cross section of the material.

В СВЧ-камере, построенной на прямоугольном волноводе, при размещении в ней обрабатываемого материала симметрично, относительно осевой плоскости волновода и параллельно стенке «в» волновода, максимум поля всегда находится в срединном сечении материала и потому процесс нагрева материала и испарения воды начинается именно в середине материала. Отсюда, все три градиента /концентрации паров, температуры и давления пара/ направлены в одну сторону /от середины к наружным слоям/, что ускоряет истечение пара из материала, т.е. максимизирует КПД процесса.In a microwave camera built on a rectangular waveguide, when the material to be processed is placed symmetrically relative to the axial plane of the waveguide and parallel to the waveguide wall “c”, the field maximum is always in the mid-section of the material, and therefore the process of heating the material and water evaporation begins in the middle material. Hence, all three gradients / vapor concentration, temperature and vapor pressure / are directed to one side / from the middle to the outer layers /, which accelerates the flow of steam from the material, i.e. maximizes process efficiency.

2. Сцепление молекул воды с материалом.2. The adhesion of water molecules to the material.

3. Сопротивление материала выходу паров воды.3. The resistance of the material to the exit of water vapor.

Последние две характеристики индивидуальны для каждого материала. Экспериментально установлено, что при сушке мясокостного фарша КПД процесса в волноводной камере составляет ηn=0,7-0,8.The last two characteristics are individual for each material. It was experimentally established that when drying meat and bone meat, the efficiency of the process in the waveguide chamber is η n = 0.7-0.8.

Исходя из этих данных, принимая, что при выбранном значении числа n, последовательных камер в цепочке Рпр пренебрежимо мало, т.е. ΣРпоглi≅Pпад, производительность установки по сушке фарша определяется только из условия, что за время Δt=1 час, например, при мощности СВЧ-генератора Рпад=40 кВт, установка способна испарить, см (3).From these data, assuming that the chosen value of n, consecutive chambers in straight chain F is negligible, i.e. ΣР sweep ≅P pad , the performance of the installation for drying the stuffing is determined only from the condition that for the time Δt = 1 hour, for example, when the microwave generator power is P pad = 40 kW, the unit can evaporate, cm (3).

Figure 00000004
Figure 00000004

Если сырой материал имеет влажность Wo=40%, то в одном его кг содержится mво=0,4 кг воды. Если после сушки необходимо достигнуть влажности Wк=10%, то остаточное содержание воды этой порции фарша составит mвк=0,07 кг, т.е. из 1 кг сырого фарша в процессе сушки необходимо испарить Δmво=mво-mвк=0,4-0,07=0,33 кг воды. Тогда, по (4), количество кг сырого фарша, которое установка способна высушить за 1 час при Рпад=40 кВт, составитIf the raw material has a moisture content W o = 40%, then one of its kg contains m in = 0.4 kg of water. If after drying it is necessary to achieve a moisture content W k = 10%, then the residual water content of this portion of minced meat will be m bk = 0.07 kg, i.e. 1 kg of raw sausage meat during drying must evaporate during Δm = m in -m VC = 0,4-0,07 = 0.33 kg of water. Then, according to (4), the amount of kg of raw minced meat, which the unit is able to dry in 1 hour at P pad = 40 kW, will be

Figure 00000005
Figure 00000005

Соответственно, объем обрабатываемого установкой в час фарша составитAccordingly, the volume of the minced meat processed by the installation will be

Figure 00000006
Figure 00000006

/удельный вес, р=0,64 кг/дм3 соответствует фаршу, на котором проводились экспериментальные исследования лабораторией микроволновой энергетики, т.е. которому соответствует экспериментально установленная величина ηn=0,7-0,8/. Исходя из этих данных могут быть выбраны ширина потока, L, толщина потока, r, число ветвей волноводных камер, n, и скорость движения потока через систему камер. При выборе величин r и L следует учитывать, что чем меньше сечение потока S=r·L, тем выше будет скорость его движения на транспортере в обеспечение выполнения обработки объема U и, соответственно, меньше время прохождения им через каждую ветвь камеры./ specific gravity, p = 0.64 kg / dm 3 corresponds to the stuffing, on which experimental studies were conducted by the laboratory of microwave energy, i.e. which corresponds to the experimentally established value η n = 0.7-0.8 /. Based on these data, the width of the stream, L, the thickness of the stream, r, the number of branches of the waveguide chambers, n, and the speed of the flow through the camera system can be selected. When choosing the values of r and L, it should be taken into account that the smaller the cross section of the stream S = r · L, the higher the speed of its movement on the conveyor to ensure that the processing of the volume U is performed and, accordingly, the shorter the time it passes through each branch of the chamber.

Это приведет к меньшему изменению диэлектрических характеристик фарша за время прохождения им каждой камеры /особенно это важно для камер первых цепочек/, что уменьшит, с одной стороны, потери на отраженную мощность, а с другой стороны, повысит устойчивость работы СВЧ-генератора. Увеличение же при этом числа n последовательно соединенных в цепочке камер не вызывает возникновения каких-либо технических проблем.This will lead to a smaller change in the dielectric characteristics of the stuffing during the passage of each chamber / this is especially important for the cameras of the first chains /, which will reduce, on the one hand, losses on reflected power, and on the other hand, will increase the stability of the microwave generator. The increase in the number n of the cameras connected in series in the chain does not cause any technical problems.

Так, например, для того, чтобы пропустить через СВЧ-камеры за t=1 час объем фарша U=230 дм3 (см. (5)) при r=0,3 дм и L=1,5 дм, необходима скорость, V, движения потока фарша через камерыSo, for example, in order to pass the forcemeat volume U = 230 dm 3 (see (5)) at r = 0.3 dm and L = 1.5 dm through the microwave cameras for t = 1 hour, speed is required, V, minced meat flow movements through the chambers

Figure 00000007
Figure 00000007

Соответственно, время, Δt, прохождения каждого сечения потока фарша через волновод камеры определится, какAccordingly, the time, Δt, of the passage of each section of the forcemeat flow through the camera waveguide is determined as

Figure 00000008
Figure 00000008

Но при уменьшении ширины потока L до 1 дм V возрастает до 1,28 м/мин, a Δt уменьшится до 11,5 сек.But with a decrease in the flow width L to 1 dm, V increases to 1.28 m / min, and Δt decreases to 11.5 sec.

Увеличение производительности установки, относительно величины П=145 кг/час может быть достигнуто введением в нее дополнительных СВЧ-генераторов. При этом производительность установки будет возрастать пропорционально увеличению суммарной мощности всех генераторов, запитывающих ее, за счет увеличения скорости потока фарша через СВЧ-камеры. Пример схемы установки, обеспечивающей ее удвоенную производительность, П=300 кг/час и, соответственно, запитываемую от двух СВЧ-генераторов, приведен на фиг.3. Скорость потока фарша в этой установке /ΣРпад=80 кВт/, при r=0,3 дм, L=1,5 дм составит по (6), (7) V=1,7 м/мин, а время прохождения одной камеры, Δt=9 сек.An increase in the productivity of the installation, relative to the value П = 145 kg / h, can be achieved by introducing additional microwave generators into it. At the same time, the productivity of the installation will increase in proportion to an increase in the total power of all the generators that feed it, due to an increase in the speed of the stuffing flow through the microwave cameras. An example of the installation scheme, providing its doubled productivity, P = 300 kg / h and, accordingly, fed from two microwave generators, is shown in Fig.3. The forcemeat flow rate in this setup / ΣР pad = 80 kW /, at r = 0.3 dm, L = 1.5 dm will be (6), (7) V = 1.7 m / min, and the transit time of one cameras, Δt = 9 sec.

Попеременное прохождение потоком обрабатываемого фарша СВЧ-камер, запитываемых от разных генераторов и имеющих равный уровень мощности в установке фиг.3, обеспечивают сохранение общего закона изменения воздействующей на фарш мощности /относительно схемы фиг.1/. Дополнительным преимуществом этой схемы является противоположное направление распространения волны в каждой паре соседних равноуровневых камер, что в сумме по этим камерам повышает равномерность распределения СВЧ-поля по ширине потока L фарша. Так коэффициент равномерностиAlternating passage of the processed minced meat by microwave cameras powered from different generators and having an equal power level in the installation of FIG. 3 ensures that the general law of change in the power acting on the minced meat / relative to the circuit of FIG. 1 / is maintained. An additional advantage of this scheme is the opposite direction of wave propagation in each pair of adjacent equal-level chambers, which in total over these chambers increases the uniformity of the distribution of the microwave field along the width of the stream L of the stuffing. So the uniformity coefficient

δ=Рmax/Pmin δ = P max / P min

в схеме фиг.3, относительно схемы фиг.1 уменьшается при L=15 см в камерах 1 - в 1,5 раза; в камерах 2 - в 2,2 раза; в камерах 3 - в 4,5 раза.in the scheme of figure 3, relative to the scheme of figure 1 decreases with L = 15 cm in chambers 1 - 1.5 times; in chambers 2 - 2.2 times; in chambers 3 - 4.5 times.

Установка СВЧ-сушки позволяет осуществлять контроль и автоматическое управление процессом сушки. Контроль процесса сушки осуществляется измерением мощности на волноводном входе первой и выходе последней камер, путем сопоставления показаний установленных в каждой из этих точек двух детекторных головок (поз.8), удаленных друг от друга на нечетное число четвертей длины волны в волноводе. Мощности Рпад и Рпр могут быть измерены с помощью детекторных головок. При этом необходимо учитывать, что в тракте распространения электромагнитных волн, благодаря сложению падающей и отраженной волн, создается стоячая волна. Длина стоячей волны составляет λсвв/2, где λв - длина бегущей волны в волноводе.The installation of microwave drying allows you to control and automatically control the drying process. The drying process is controlled by measuring the power at the waveguide input of the first and output of the last chambers, by comparing the readings of two detector heads installed at each of these points (pos. 8), separated from each other by an odd number of quarters of the wavelength in the waveguide. The powers of P pad and P pr can be measured using detector heads. It should be borne in mind that in the path of propagation of electromagnetic waves, due to the addition of the incident and reflected waves, a standing wave is created. The length of the standing wave is λ st = λ in / 2, where λ in is the length of the traveling wave in the waveguide.

Расположение стоячей волны в волноводе зависит от многих факторов (взаимного расположения последовательно соединенных камер, длины, толщины и диэлектрических характеристик материала и др.). Поэтому заранее определить фазу стоячей волны в сечении расположения детекторной головки невозможно, а изменение мощности в пределах 180 градусов стоячей волны может быть весьма существенным. Приемлемой точности измерения мощности можно достичь, использовав как на входе, так и на выходе камер по две детекторные головки, установленные на расстоянии λв/4. Если эти головки предварительно совместно откалибровать по мощности, то, усреднение их показаний всегда позволяет найти значение Рпад и Рпр с приемлемой точностью:The location of the standing wave in the waveguide depends on many factors (the relative position of the cameras connected in series, the length, thickness and dielectric characteristics of the material, etc.). Therefore, it is impossible to determine the phase of the standing wave in the cross section of the location of the detector head, and the change in power within 180 degrees of the standing wave can be very significant. Acceptable accuracy of power measurement can be achieved using both detector input and output cameras with two detector heads mounted at a distance of λ in / 4. If these heads are previously jointly calibrated for power, then averaging their readings always allows you to find the value of P pad and P CR with acceptable accuracy:

Figure 00000009
, где P1 и P2 - результаты измерения мощности каждой детекторной головкой. Управление же процессом осуществляется изменением мощности СВЧ-генератора и скорости движения транспортера.
Figure 00000009
where P 1 and P 2 are the power measurement results of each detector head. The process is controlled by changing the power of the microwave generator and the speed of the conveyor.

Все приведенные здесь характеристики процесса сушки мясокостного фарша подтверждены приведенными выше результатами экспериментальных исследований, проведенных при толщине слоя фарша r=30, 40, 50 мм, ширине потока L=15 см и мощности Рпад=5, 10 и 20 кВт.All of the characteristics of the drying process of meat and bone meat presented here are confirmed by the above results of experimental studies conducted with the thickness of the meat layer r = 30, 40, 50 mm, flow width L = 15 cm and power P pad = 5, 10 and 20 kW.

По микробиологическим показателям достигнуты следующие результаты:According to microbiological indicators, the following results were achieved:

ОбразецSample МАФАнМMAFANM БГКПBGKP SalmonellaSalmonella Мясокостный фарш (контроль)Minced meat (control) 28,7-106 КОЕ/г28.7-10 6 CFU / g обнаруженоdiscovered не обнаруженоnot found Мясокостный фарш (20 кВт, 30 сек)Minced meat (20 kW, 30 sec) 43 КОЕ/г43 CFU / g не обнаруженоnot found не обнаруженоnot found Мясокостный фарш (20 кВт, 40 сек)Minced meat and bone (20 kW, 40 sec) I. не обнаруженоI. not found не обнаруженоnot found не обнаруженоnot found II. не обнаруженоII. not found не обнаруженоnot found не обнаруженоnot found III. не обнаруженоIII. not found не обнаруженоnot found не обнаруженоnot found

Таким образом, в результате СВЧ-обработки мясокостного фарша произошло снижение величины МАФАнМ на 6 порядков и эффективность обеззараживания составила 99,999%.Thus, as a result of microwave processing of minced meat and bone, the MAFAnM decreased by 6 orders of magnitude and the disinfection efficiency was 99.999%.

Температура фарша не превышала 108°С.The temperature of the meat did not exceed 108 ° C.

В описании приведены следующие иллюстрационные материалы.The following illustrative materials are described.

Фиг.1. Схема соединения СВЧ-волноводных камер, размещенных на общем транспортере и составляющих единую СВЧ-печь. (Все СВЧ-камеры (поз.1), входящие в состав установки (фиг.1, 3), конструктивно одинаковы. Но мощность СВЧ-колебаний, направление их распространения относительно потока фарша изменяются от камеры к камере в зависимости от места, n, каждой камеры в цепочке (n=1 в первой, подключенной к генератору, камере). Кроме того, характеристика процесса, проходящего в системе СВЧ-камер, зависит от того к какому из К генераторов (Г1, Г2, Гк) подключена каждая цепочка камер. Поэтому здесь на СВЧ-камеры введено обозначение: 1-К/n.)Figure 1. Connection diagram of microwave waveguide chambers located on a common conveyor and constituting a single microwave oven. (All microwave cameras (pos. 1) included in the installation (Figs. 1, 3) are structurally identical. But the power of microwave oscillations, the direction of their propagation relative to the forcemeat flow change from camera to camera depending on the location, n, each chamber in the chain (n = 1 in the first chamber connected to the generator) .In addition, the characteristics of the process taking place in the microwave camera system depend on which of the K generators (G 1 , G 2 , G to ) is connected each chain of cameras. Therefore, here on the microwave cameras the designation is entered: 1-K / n.)

Фиг.2. Распределение воздействующей мощности, Рпад, по ветвям установки при непрерывном потоке фарша и L=15 см, r=3 см.Figure 2. Distribution of the acting power, P pad , along the branches of the installation with a continuous flow of minced meat and L = 15 cm, r = 3 cm.

а - камера 1-1/1; в - камера 1-1/2; с - камера 1-1/3.a - camera 1-1 / 1; in - camera 1-1 / 2; s - camera 1-1 / 3.

Фиг.3. Схема соединения СВЧ-волноводных камер, размещенных на общем транспортере, при запитке системы от 2-х СВЧ-генераторов.Figure 3. Connection diagram of microwave waveguide chambers located on a common conveyor when powering the system from 2 microwave generators.

Число СВЧ-генераторов, Гк, в установке может быть любым - оно определяется ее необходимой производительностью /фиг.1, 3/. Каждый генератор запитывает одну цепочку n камер. Минимальное число камер в цепочке nmin=3. Максимальное число камер в цепочке не лимитируется. Оно обусловлено необходимостью полного использования мощности каждого генератора при выбранном значении ширины, L, толщины, r, потока, которые, в свою очередь, зависят от начальной влажности мясокостного фарша. Неиспользованная мощность из каждой цепочки по волноводам, 3, передается в свою согласованную нагрузку, Н, число которых в установке равно числу генераторов. На входе и выходе потока фарша в каждой камере установлены коробы, 4, поглощающие паразитные СВЧ-излучения. Длина короба по оси потока 0,5 м и она определяет минимальное расстояние между любыми двумя соседними камерами /фиг.1/. Если короба соединены между собой фланцами, 6 /фиг.3/, то общая длина двух стыкующихся между собой коробов может быть уменьшена до 0,5 м. Соединение СВЧ-камер, расположенных в одной цепочке, осуществляется волноводами, 3, соединенными между собой с помощью фланцев, 2.The number of microwave generators, G to , in the installation can be any - it is determined by its required performance / 1, 3 /. Each generator feeds one chain of n cameras. The minimum number of cameras in the chain is n min = 3. The maximum number of cameras in a chain is not limited. It is due to the need to make full use of the power of each generator for a selected value of width, L, thickness, r, flow, which, in turn, depend on the initial humidity of the meat and bone meat. Unused power from each circuit along the waveguides, 3, is transferred to its agreed load, N, the number of which in the installation is equal to the number of generators. At the inlet and outlet of the forcemeat stream, in each chamber there are installed boxes, 4, absorbing parasitic microwave radiation. The length of the box along the flow axis is 0.5 m and it determines the minimum distance between any two adjacent cameras / 1 /. If the boxes are interconnected by flanges 6 / Fig. 3/, then the total length of two boxes interlocking with each other can be reduced to 0.5 m. The connection of microwave cameras located in one chain is carried out by waveguides, 3 connected to each other using flanges, 2.

Поток фарша, 5, вводится в установку со стороны камер, запитываемых наименьшим в каждой цепочке уровнем мощности.Forcemeat flow, 5, is introduced into the installation from the side of the chambers powered by the lowest power level in each chain.

Для удаления пара из СВЧ-камер на входе каждой цепочки, запитываемой генератором, устанавливается волновод с запредельной трубой (поз.7), через которую осуществляется свободный ввод воздуха в цепочку камер. На выходе каждой цепочки к аналогичному волноводу подключается вытяжной вентилятор.To remove steam from the microwave chambers, a waveguide with a transverse pipe (pos. 7) is installed at the input of each circuit fed by the generator, through which free air is introduced into the chain of chambers. At the output of each chain, an exhaust fan is connected to a similar waveguide.

Claims (1)

Установка СВЧ-сушки и обеззараживания мясокостного фарша, содержащая СВЧ-генераторы, каждый из которых соединен с цепочкой последовательно соединенных волноводами СВЧ-камер, размещенных на едином транспортере, при этом каждая камера на входе и выходе из нее потока обрабатываемого фарша оснащена поглотителями энергии паразитного излучения, а на волноводных входе первой и выходе последней камер каждой цепочки - отверстиями для удаления пара и двумя детекторными головками, удаленными друг от друга на нечетное число четвертей длины волны в волноводе, причем ввод потока влажного фарша в систему камер осуществляется через камеры, запитываемые мощностью СВЧ-колебаний наименьшего в цепочке уровня, а выход потока готового продукта - через камеры, запитываемые непосредственно от СВЧ-генераторов. Microwave drying and disinfection of minced meat, containing microwave generators, each of which is connected to a chain of microwave chambers connected in series by waveguides placed on a single conveyor, with each chamber at the input and output of the processed meat flow equipped with parasitic radiation absorbers and at the waveguide inlet of the first and the last chambers of each chain, with holes for removing steam and two detector heads spaced apart from each other by an odd number of quarters of the wavelength in the waveguide, and the feed of wet minced meat into the system of chambers is carried out through chambers powered by the microwave power of the lowest level in the chain, and the output of the finished product stream through chambers fed directly from microwave generators.
RU2009148793/13A 2009-12-28 2009-12-28 Unit for microwave drying and disinfection of meat-and-bone mince RU2428038C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009148793/13A RU2428038C1 (en) 2009-12-28 2009-12-28 Unit for microwave drying and disinfection of meat-and-bone mince

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009148793/13A RU2428038C1 (en) 2009-12-28 2009-12-28 Unit for microwave drying and disinfection of meat-and-bone mince

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009148793A RU2009148793A (en) 2011-07-10
RU2428038C1 true RU2428038C1 (en) 2011-09-10

Family

ID=44739865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009148793/13A RU2428038C1 (en) 2009-12-28 2009-12-28 Unit for microwave drying and disinfection of meat-and-bone mince

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2428038C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СВЧ-энергетика. ОКРЕССА Э. - М.: Мир, 1971, т.2, с.183-202. СВЧ-камеры проходного типа и их применение в установках электромагнитной обработки материала. ФЕЛЬДМАН Н.Я. Современная электроника, 2009, с.38. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009148793A (en) 2011-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3277580A (en) Method and apparatus for drying
JP4474506B2 (en) Vacuum drying method and apparatus using microwaves
US10258066B2 (en) Microwave sterilization or pasteurization transport carriers and system
US12063947B2 (en) Coagulation of the marrow in bones
JP2008230962A (en) Device for drying ceramic body by microwave irradiation
JP2008230962A6 (en) Equipment for drying ceramic bodies by microwave irradiation
JPS58142184A (en) Drier
JP2007502961A (en) Dehumidification method and device
EA012476B1 (en) Device for drying capillary-porous materials by an acoustic-thermal method
RU2428038C1 (en) Unit for microwave drying and disinfection of meat-and-bone mince
CN110650632B (en) Apparatus and method for heating frying oil using solid state RF energy technology
Alfiya et al. Process optimization for drying of Shrimp (Metapenaeus dobsoni) under hot air‐assisted microwave drying technology using response surface methodology
RU2479954C1 (en) Plant for microwave treatment of loose products or materials
US3665142A (en) System for applying microwave energy to a lossy cylindrical object
Kalantari Microwave Technology in Freeze-Drying Process
RU2291596C1 (en) Device for microwave processing of free-flowing and extensive materials
JP6720592B2 (en) Microwave heating device
RU2572033C1 (en) Method of cereal products processing and device to this end
KR101089151B1 (en) An apparatus for rapid drying sludge
RU2171552C2 (en) Set for shf burning of hydraulic micas
WO2018206639A1 (en) Malaxation apparatus for the production of virgin olive oil
RU1794285C (en) Waveguide chamber for thermal treatment of dielectrics
RU139814U1 (en) SUPER HIGH FREQUENCY ELECTROMAGNETIC INSTALLATION FOR MODIFICATION OF POLYMER FILMS
RU2766713C1 (en) Pasteurization unit
RU2251060C1 (en) Shaft type grain drier

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121229