RU2480016C1 - Method for automatic control of continuous hfc defrostation of products in blocks - Google Patents

Method for automatic control of continuous hfc defrostation of products in blocks Download PDF

Info

Publication number
RU2480016C1
RU2480016C1 RU2011140377/14A RU2011140377A RU2480016C1 RU 2480016 C1 RU2480016 C1 RU 2480016C1 RU 2011140377/14 A RU2011140377/14 A RU 2011140377/14A RU 2011140377 A RU2011140377 A RU 2011140377A RU 2480016 C1 RU2480016 C1 RU 2480016C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
block
temperature
electrodes
pairs
product
Prior art date
Application number
RU2011140377/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Тихонович Антипов
Сергей Васильевич Шахов
Александр Алексеевич Чирков
Андрей Николаевич Рязанов
Наталья Валентиновна Суханова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ФГБОУ ВПО ВГТА)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ФГБОУ ВПО ВГТА) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ФГБОУ ВПО ВГТА)
Priority to RU2011140377/14A priority Critical patent/RU2480016C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2480016C1 publication Critical patent/RU2480016C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: food industry.
SUBSTANCE: method involves variation of the power of radiation of the electrode pairs from the generators, of the conveyor movement rate, of the electrode pairs position and of the product block temperature within different unfreezing zones. Information is transmitted to a microprocessor that determines rated heating parameters. Obtained rated temperature values are compared to those measured within the corresponding treatment zones; in case of the latter's deviation from the rated ones the conveyor movement rate and the power of the corresponding electrode pair generators are corrected. The unfreezing process completion is identified by information on uniform distribution of temperature within the block as obtained from the thermal imagery device.
EFFECT: invention ensures unfreezing with uniform heat distribution which excludes the product local boiling.
1 dwg

Description

Изобретение относится к диэлектрической обработке пищевых продуктов в блоках, в частности к рыбной промышленности, и может быть использовано для диэлектрической дефростации рыбы и морепродуктов на береговых рыбообрабатывающих предприятиях, а также на предприятиях для размораживания мяса, плодов, овощей и др. продуктов.The invention relates to dielectric processing of food products in blocks, in particular to the fishing industry, and can be used for dielectric defrosting of fish and seafood at coastal fish processing enterprises, as well as in enterprises for thawing meat, fruits, vegetables, and other products.

Известно устройство, в котором осуществляется способ управления диэлектрической обработкой продуктов в блоках [Патент РФ №2280988, МКИ А23В 4/07. Способ диэлектрической обработки продуктов в блоках / С.Т.Антипов, С.В.Шахов, А.А.Чирков, Э.В.Ряжских, В.Б.Попов, С.П.Телегин. - Заявл. 31.01.2005, №2005102255/13, опубл. 10.08.2006 в БИ №22], включающий размещение замороженного блока продуктов между пластинчатыми электродами прямоугольной формы или в виде колец, подключенных к источникам питания, и воздействие на блоки токов высокой частоты, при этом пластинчатые электроды представляют собой набор отдельных электродов, в качестве источников питания, автономно использующие отдельные генераторы, мощность которых регулируют таким образом, чтобы мощность излучения каждого электрода увеличивалась от периферии к центру при их воздействии на блоки продукта, которые размещают между электродами в ванне, имеющей прямоугольную или круглую форму по конфигурации электродов и заполненной водой с температурой 17-20°С.A device is known in which a method for controlling the dielectric processing of products in blocks is carried out [RF Patent No. 2280988, MKI A23B 4/07. The method of dielectric processing of products in blocks / S.T. Antipov, S.V. Shakhov, A.A. Chirkov, E.V. Ryazhskikh, V. B. Popov, S. P. Telegin. - Declared. January 31, 2005, No. 2005102255/13, publ. 08/10/2006 in BI No. 22], including the placement of a frozen block of products between rectangular plate electrodes or in the form of rings connected to power sources, and exposure to high frequency current blocks, while plate electrodes are a set of separate electrodes, as sources power supply, autonomously using separate generators, the power of which is regulated so that the radiation power of each electrode increases from the periphery to the center when they act on the product blocks, which Several are placed between the electrodes in a bath having a rectangular or circular shape according to the configuration of the electrodes and filled with water with a temperature of 17-20 ° C.

Недостатком данного способа управления диэлектрической обработкой продуктов в блоках является отсутствие возможности управления непрерывной дефростацией токами высокой частоты.The disadvantage of this method of controlling the dielectric processing of products in blocks is the inability to control continuous defrosting by high-frequency currents.

Известен способ управления непрерывной дефростацией токами высокой частоты продуктов в блоках, осуществляемый в устройстве [Патент РФ №2328125, МКИ А23В 4/07. Установка непрерывной ТВЧ-дефростации продуктов в блоках / С.Т.Антипов, С.В.Шахов, А.А.Чирков, А.А.Степыгин, А.Ю.Баранов, Э.В.Ряжских. Заявл. 19.02.2007, №2007106337/13, опубл. 10.07.2008 в БИ №19], в котором мощность каждого электрода, имеющего автономное питание от отдельных генераторов, устанавливают таким образом, чтобы она уменьшалась от центра к периферии при их воздействии на блоки, при этом электрод максимальной мощности находится над центральной частью блока, а последующие пары электродов смещены по ходу конвейера на длину электрода, а по ширине блока на расстояния, превышающие зоны действия краевых эффектов электромагнитного поля токов высокой частоты, образованного электродами.A known method of controlling continuous defrosting by high-frequency currents of products in blocks, carried out in the device [RF Patent No. 2238125, MKI A23B 4/07. Installation of continuous high-frequency defrosting of products in blocks / S.T. Antipov, S.V. Shakhov, A.A. Chirkov, A.A. Stepygin, A.Yu. Baranov, E.V. Ryazhskikh. Claim 02/19/2007, No. 2007106337/13, publ. 07/10/2008 in BI No. 19], in which the power of each electrode, which is independently powered by separate generators, is set so that it decreases from the center to the periphery when they affect the blocks, while the maximum power electrode is located above the central part of the block, and subsequent pairs of electrodes are displaced along the conveyor by the length of the electrode, and along the width of the block by distances exceeding the zones of action of the edge effects of the electromagnetic field of high-frequency currents formed by the electrodes.

Недостатком данного способа управления непрерывной дефростации токами высокой частоты продуктов в блоках является отсутствие контроля за температурой блоков в процессе размораживания в непрерывном режиме и в соответствии с этим изменения условий подвода теплоты к блокам.The disadvantage of this method of controlling continuous defrosting by high-frequency currents of products in blocks is the lack of control over the temperature of the blocks during defrosting in continuous mode and, accordingly, changes in the conditions for supplying heat to the blocks.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ управления процессом дефростации блоков мороженых пищевых продуктов [Патент РФ №2016518, А23В 4/07. Заявка: 5020424/13, 03.01.1992. Опубл. 30.07.1994], сущность которого заключается в том, что определяют температуру продукта на входе в дефростер, сравнивают полученное значение с эталонным и определяют необходимое для процесса дефростации количество пара, после чего определяют температуру поверхности лотка на выходе из дефростера и корректируют расход пара.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed is a method for controlling the process of defrosting blocks of frozen food products [RF Patent No.2016518, А23В 4/07. Application: 5020424/13, 01/03/1992. Publ. 07/30/1994], the essence of which is that the temperature of the product at the inlet to the defroster is determined, the obtained value is compared with the reference value and the amount of steam necessary for the defrosting process is determined, then the surface temperature of the tray at the outlet of the defroster is determined and the steam flow rate is adjusted.

Недостатками способа управления процессом дефростации блоков мороженых пищевых продуктов являются невысокая точность управления процессом дефростации продукта, низкое качество продукта и высокие энергозатраты, т.к. имеется проблема регулирования температуры продукта в непрерывном режиме и обеспечения равномерности распределения температуры по площади блока продукта за счет дозированного воздействия на него мощности излучения, исключающей локальное проваривание.The disadvantages of the method of controlling the process of defrosting blocks of frozen food products are the low accuracy of controlling the process of defrosting the product, low quality of the product and high energy consumption, because there is a problem of regulating the temperature of the product in a continuous mode and ensuring a uniform temperature distribution over the area of the product block due to the dosed effect of radiation power on it, excluding local boiling.

Технической задачей изобретения является улучшение качества продукта за счет повышения точности управления процессом дефростации продукта, его качества, а также снижение энергозатрат путем регулирования температуры продукта в непрерывном режиме и равномерности распределения температуры по площади блока продукта за счет дозированного воздействия на него мощности излучения, исключающей локальное проваривание.An object of the invention is to improve the quality of the product by increasing the accuracy of controlling the process of defrosting the product, its quality, as well as reducing energy costs by regulating the temperature of the product in a continuous mode and the uniformity of temperature distribution over the area of the product block due to the dosed effect on it of radiation power, eliminating local boiling .

Техническая задача изобретения достигается тем, что в способе автоматического управления непрерывной дефростации токами высокой частоты продуктов в блоках, включающем измерение температуры продукта на входе в дефростер, сравнение полученного значения с заданным и определение необходимого для процесса дефростации количества энергии, определение температурных режимов на выходе из дефростера и корректировку подвода энергии, новым является то, что подвод энергии осуществляют дозированно от пары электродов, воздействующих на центральную часть блока, и от пар электродов, смещенных по ходу конвейера на длину электрода, а по ширине блока - на расстояния, превышающие зоны действия краевых эффектов электромагнитного поля токов высокой частоты, образованного электродами, при этом в ходе проведения процесса размораживания осуществляют измерение мощности излучения пар электродов от генераторов, скорости движения конвейера, положения пар электродов, а также температуры блока в различных зонах размораживания, информация передается в микропроцессор, в который предварительно вводят ограничение на температуру продукта и теплофизические параметры блока - плотность, теплоемкость, теплопроводность, геометрические характеристики блока - длину и ширину, определяются расчетные значения темпа нагрева, температуропроводности блока, критерия Пекле, времени пребывания блока в зоне обработки, характерного числа Фурье, параметра, отвечающего за перенос теплоты теплопроводностью, параметра, полученного отношением последнего к критерию Пекле, безразмерной характеристики генератора пары электродов, воздействующих на центральную часть блока, и в зависимости от этого генератора определяются безразмерные характеристики генераторов других пар электродов, обеспечивающих равномерный прогрев блока и температуры прогрева блока на выходе из соответствующей зоны обработки, полученные расчетные значения температур сравнивают с определяемыми дистанционными бесконтактными способами измерения температуры с помощью пирометров значениями температуры в соответствующих зонах обработки блока продукта и при отклонении последних от расчетных, корректируют сначала скорость движения конвейера путем передачи сигнала с микропроцессора через цифроаналоговый преобразователь исполнительному механизму, а затем мощности соответствующих генераторов пар электродов путем передачи сигнала с микропроцессора через цифроаналоговые преобразователи исполнительным механизмам, а окончание процесса размораживания при этом осуществляют по информации, полученной от тепловизора о равномерном распределении температуры блока.The technical problem of the invention is achieved in that in a method for automatically controlling continuous defrosting by currents of high frequency products in blocks, including measuring the temperature of the product at the inlet of the defroster, comparing the obtained value with the set value and determining the amount of energy necessary for the defrosting process, determining the temperature conditions at the outlet of the defroster and adjustment of energy supply, new is that energy supply is carried out dosed from a pair of electrodes acting on the central part of the block, and from pairs of electrodes displaced along the conveyor by the length of the electrode, and along the width of the block, by distances exceeding the zone of action of the edge effects of the electromagnetic field of the high-frequency currents formed by the electrodes, while during the defrosting process, the radiation power is measured pairs of electrodes from generators, conveyor speed, position of pairs of electrodes, as well as the temperature of the unit in various defrost zones, the information is transmitted to the microprocessor, which is previously there is a restriction on the temperature of the product and the thermophysical parameters of the block — density, heat capacity, thermal conductivity, geometric characteristics of the block — length and width, the calculated values of the heating rate, thermal diffusivity of the block, Peclet’s criterion, the residence time of the block in the processing zone, the characteristic Fourier number, and the parameter corresponding to for heat transfer by thermal conductivity, a parameter obtained by the ratio of the latter to the Peclet criterion, dimensionless characteristics of the generator of a pair of electrodes acting on the neutral part of the block, and, depending on this generator, the dimensionless characteristics of the generators of other electrode pairs are determined, which ensure uniform heating of the block and block heating temperature at the outlet of the corresponding treatment zone, the calculated temperature values are compared with the temperature values determined using non-contact non-contact methods of measuring temperature using pyrometers in the respective processing areas of the product block and when the latter deviates from the calculated ones, they are adjusted first the conveyor speed by transmitting the signal from the microprocessor through the digital-to-analog converter to the actuator, and then the power of the corresponding generators of the electrode pairs by transmitting the signal from the microprocessor through the digital-to-analog converters to the executive mechanisms, and the end of the defrosting process is carried out according to the information received from the thermal imager on the uniform temperature distribution block.

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества продукта за счет повышения точности управления процессом дефростации продукта, его качества, а также в снижении энергозатрат путем регулирования температуры продукта в непрерывном режиме и равномерности распределения температуры по площади блока продукта за счет дозированного воздействия на него мощности излучения, исключающей локальное проваривание.The technical result of the invention is to improve the quality of the product by increasing the accuracy of controlling the process of defrosting the product, its quality, as well as reducing energy consumption by regulating the temperature of the product in a continuous mode and the uniformity of temperature distribution over the area of the product block due to the dosed exposure to radiation power excluding it local boiling.

На фиг.1 изображена схема автоматического управления непрерывной дефростации токами высокой частоты продуктов в блокахFigure 1 shows a diagram of the automatic control of continuous defrosting currents of high frequency products in blocks

Схема автоматического управления непрерывной дефростацией токами высокой частоты продуктов в блоках (фиг.1) включает в себя цепной конвейер 1 с рабочей камерой 2. Настил цепного конвейера 1 состоит из пластин, изготовленных из диэлектрического материала, на поверхности которых располагаются блоки продукта 3. В рабочей камере 2 под пластинами настила конвейера 1 и над блоками продукта, расположенными на настиле конвейера 1, соответственно, установлены нижние и верхние электроды в виде отдельных пластин, образующие пары электродов 4-11. Каждая пара электродов 4-11 подключена к отдельным источникам питания - генераторам 12-19, имеющим возможность регулирования мощности, подаваемой на пары электродов 4-11.The automatic control circuit for continuous defrosting by high-frequency currents of products in blocks (Fig. 1) includes a chain conveyor 1 with a working chamber 2. The floor of the chain conveyor 1 consists of plates made of dielectric material, on the surface of which product blocks 3 are located. In the working the chamber 2 under the plates of the floor of the conveyor 1 and above the product blocks located on the floor of the conveyor 1, respectively, the lower and upper electrodes are installed in the form of separate plates, forming a pair of electrodes 4-11. Each pair of electrodes 4-11 is connected to separate power sources - generators 12-19, with the ability to control the power supplied to the pairs of electrodes 4-11.

Под пластинами настила конвейера 1 установлен лоток 20 для сбора воды, образовавшейся при таянии льда блоков.Under the plates of the flooring of the conveyor 1, a tray 20 is installed for collecting water formed during the melting of ice blocks.

Привод конвейера 1 осуществляется от приводной звездочки 21, установленной с возможностью вращения при помощи электродвигателя 22, соединенного муфтой 23 с редуктором 24, и цепной передачи 25.The conveyor 1 is driven by a drive sprocket 21 mounted rotatably with an electric motor 22 connected by a coupling 23 to a gearbox 24 and a chain gear 25.

Пары электродов 4-11 в зоне их воздействия на блоки 3 продукта, расположенного на конвейере 1, устанавливают таким образом, чтобы пара электродов 4 находилась в начале дефростера в зоне воздействия на центральную часть блока 3 и обеспечивала максимальную мощность воздействия на продукт, а последующие пары электродов 5-11 смещены по ходу конвейера 1 на длину электрода, а по ширине блока 3 на расстояния, превышающие зоны действия краевых эффектов электромагнитного поля токов высокой частоты, образованного электродами, и установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью автономных приводов 26-31.The pairs of electrodes 4-11 in the zone of their influence on the product blocks 3, located on the conveyor 1, are set so that the pair of electrodes 4 is at the beginning of the defroster in the zone of influence on the central part of the block 3 and provides maximum power for the product, and subsequent pairs electrodes 5-11 are displaced along the conveyor 1 by the length of the electrode, and along the width of the block 3 by distances exceeding the zone of action of the edge effects of the electromagnetic field of high-frequency currents formed by the electrodes, and installed with the possibility th reciprocating movement using autonomous drives 26-31.

Схема содержит датчики температуры поверхности блоков дистанционными бесконтактными способами измерения температуры в виде пирометров 32-43 и в виде тепловизоров 44 и 45, датчики 46-53 мощности излучения пар электродов 4-11 от генераторов 12-19, датчик 54 угловой скорости вращении приводной звездочки 21 конвейера 1, датчики 55-60 положения пар электродов 5-10, вторичные приборы 61-89, микропроцессор 90, цифроаналоговые преобразователи 91-105, исполнительные механизмы 106-120.The circuit contains temperature sensors of the surface of the blocks by remote non-contact methods of measuring temperature in the form of pyrometers 32-43 and in the form of thermal imagers 44 and 45, sensors 46-53 of the radiation power of the pairs of electrodes 4-11 from generators 12-19, an angular velocity sensor 54 of the drive sprocket 21 conveyor 1, sensors 55-60 position of the pairs of electrodes 5-10, secondary devices 61-89, microprocessor 90, digital-to-analog converters 91-105, actuators 106-120.

Способ автоматического управления непрерывной дефростации токами высокой частоты продуктов в блоках осуществляется следующим образом.The method of automatic control of continuous defrosting currents of high frequency products in blocks is as follows.

Замороженные блоки 3 укладывают на настил движущегося цепного конвейера 1. Через приемное окно рабочей камеры 2 установки блоки 3 попадают в зону обработки, где, проходя между парами электродов 4-11, прогреваются и размораживаются.Frozen blocks 3 are laid on the floor of a moving chain conveyor 1. Through the receiving window of the working chamber 2 of the installation, blocks 3 fall into the processing zone, where, passing between the pairs of electrodes 4-11, they warm up and thaw.

Равномерный прогрев блоков 3 происходит благодаря расположению электродов 4-11 и возможности регулирования мощности их излучения от источников питания - генераторов 12-19.Uniform heating of blocks 3 occurs due to the location of the electrodes 4-11 and the ability to control the power of their radiation from power sources - generators 12-19.

Подвод энергии от генераторов 12-19 в необходимом количестве энергии излучения от электродов 4-11 на размораживание, измеряемой с помощью датчиков 46-53, осуществляют дозированно сначала от пары электродов 4, воздействующих на центральную часть блока 3 с предельно допустимой максимальной мощностью, а затем от пар электродов 5-11 с меньшей мощностью и размещенных со смещением по ходу конвейера 1 на длину электрода, а по ширине блока 3 на расстояния, превышающие зоны действия краевых эффектов электромагнитного поля токов высокой частоты, образованного электродами. При этом устанавливается предельно допустимая скорость движения конвейера 1 с помощью исполнительного механизма 120, которая измеряется с помощью датчика 54.The energy supply from the generators 12-19 in the required amount of radiation energy from the electrodes 4-11 to defrost, measured using sensors 46-53, is metered first from a pair of electrodes 4 acting on the central part of the block 3 with the maximum permissible maximum power, and then from pairs of electrodes 5-11 with lower power and placed with an offset along the conveyor 1 by the length of the electrode, and along the width of the block 3 by distances exceeding the zone of action of the edge effects of the electromagnetic field of high-frequency currents formed oh electrodes. In this case, the maximum permissible speed of the conveyor 1 is set using the actuator 120, which is measured using the sensor 54.

При прохождении блока 3 между первой парой электродов 4 происходит прогрев центральной его части. При этом на электроды 4 подается максимальная мощность от источника питания-генератора 12 с помощью исполнительного механизма 106. Центральная часть блока 3 под воздействием электромагнитного поля прогревается от температуры t1 до t2, при этом возникает температурный градиент, направленный в сторону убывания температуры, т.е. от центра блока 3 к его периферии.When the block 3 passes between the first pair of electrodes 4, its central part warms up. In this case, the maximum power is supplied to the electrodes 4 from the power source-generator 12 using the actuator 106. The central part of the block 3 under the influence of an electromagnetic field warms up from temperature t 1 to t 2 , and a temperature gradient arises in the direction of decreasing temperature, t .e. from the center of block 3 to its periphery.

После прогрева центральной части непрерывно движущийся блок 3 проходит между двумя последующими парами электродов 5, 6, где происходит прогрев удаленной на некоторое расстояние от центра части блока 3 до температуры t2, однако затраты энергии при этом будут меньше и мощность источников - генераторов 13, 14 - необходимо снижать. Размер прогретой зоны увеличивается. Несмотря на то, что вторые электроды располагаются в один ряд, перегрев продукта вследствие возникновения краевого эффекта не происходит из-за большего расстояния между соседними электродами.After warming up the central part, a continuously moving block 3 passes between two subsequent pairs of electrodes 5, 6, where the heating of a part of the block 3 remote at a certain distance from the center takes place to temperature t 2 , however, the energy costs will be lower and the power of the sources - generators 13, 14 - must be reduced. The size of the heated zone is increasing. Despite the fact that the second electrodes are arranged in one row, overheating of the product due to the occurrence of the edge effect does not occur due to the greater distance between adjacent electrodes.

Аналогично происходит прогрев остальной части блока 3 до требуемой температуры.Similarly, the rest of the block 3 is heated to the required temperature.

При этом в ходе проведения процесса размораживания осуществляется измерение мощности излучения пар электродов от генераторов, скорость движения конвейера, положение пар электродов, а также температура блока в различных его зонах размораживания, информация о которых с помощью датчиков 32-60 и вторичных приборов 61-89 передается в микропроцессор 90, в который предварительно вводят ограничение на температуру продукта и теплофизические параметры блоков: плотность ρ [кг/м3], теплоемкость cр [Дж/(кг·K)], теплопроводность λ [Вт/(м·K)], геометрические характеристики блока длину l [м] и ширину h [м].In this case, during the defrosting process, the radiation power of the pairs of electrodes from the generators is measured, the conveyor speed, the position of the pairs of electrodes, as well as the temperature of the unit in its various defrost zones, information about which is transmitted using sensors 32-60 and secondary devices 61-89 into the microprocessor 90, into which the restriction on the product temperature and the thermal parameters of the blocks are preliminarily introduced: density ρ [kg / m 3 ], specific heat c p [J / (kg · K)], thermal conductivity λ [W / (m · K)] geometric x The block characteristics are length l [m] and width h [m].

Регулирование мощности источников питания - генераторов 12-19 осуществляется на основании информации о температуре продукта, полученной с помощью дистанционных бесконтактных способов измерения температуры в начале и в конце дефростера с помощью тепловизоров 44 и 45, а в различных зонах размораживания блока продукта с помощью пирометров 32-43.Power control of power sources - generators 12-19 is carried out on the basis of information about the temperature of the product obtained using remote non-contact methods of measuring temperature at the beginning and at the end of the defroster using thermal imagers 44 and 45, and in different areas of the defrosting of the product block using pyrometers 32- 43.

Выбор тепловизоров 44 и 45 и пирометров 32-43 в качестве дистанционных бесконтактных способов измерения температуры обоснован тем, что в процессе обработки блоков токами высокой частоты происходит объемный подвод энергии равномерно по всей высоте блока, а при этом принимается, что температура в месте воздействия пары электродов по высоте является постоянной, поэтому достаточно получать информацию о температуре блока в различных его зонах с его поверхности, что эффективно и достоверно осуществляется с помощью тепловизоров и пирометров.The choice of thermal imagers 44 and 45 and pyrometers 32-43 as remote non-contact methods of measuring temperature is justified by the fact that during the processing of blocks with high-frequency currents, volumetric energy is supplied uniformly over the entire height of the block, and it is assumed that the temperature at the site of exposure of a pair of electrodes it is constant in height, therefore it is enough to obtain information about the temperature of the block in its various zones from its surface, which is effectively and reliably carried out using thermal imagers and pyrometers.

С целью регулирования мощности источников питания - генераторов сначала в микропроцессоре 90 определяются расчетные значения:In order to regulate the power of power sources - generators, the calculated values are first determined in microprocessor 90:

темпа нагрева:heating rate:

q=Q/(cpρ),q = Q / (c p ρ),

где Q - объемная мощность электрода, находящегося над центральной частью блока, Вт/м3; ρ - плотность, кг/м3; cр - теплоемкость, Дж/(кг·K); λ - теплопроводность, Вт/(м·K),where Q is the volumetric power of the electrode located above the Central part of the block, W / m 3 ; ρ is the density, kg / m 3 ; c p - heat capacity, J / (kg · K); λ - thermal conductivity, W / (m · K),

температуропроводности блока:thermal diffusivity of the block:

a=λ/(cpρ) a = λ / (c p ρ)

значения критерия Пекле:Peclet test values:

Ре=h2ν/(4al)Pe = h 2 ν / (4al)

где l, h - длина и ширина блока, м, ν - скорость движения блока, м/с,where l, h is the length and width of the block, m, ν is the speed of movement of the block, m / s,

времени пребывания блока в зоне обработки:block residence time in the processing zone:

τ*=l/ντ * = l / ν

характерного числа Фурье:characteristic Fourier number:

Fo=аτ*/(h/10)2 Fo = a τ * / (h / 10) 2

параметра K, отвечающего за перенос теплоты теплопроводностью:parameter K, responsible for heat transfer by thermal conductivity:

Figure 00000001
.
Figure 00000001
.

параметраparameter

К/РеK / Re

безразмерной характеристики генератора пары электродов, воздействующих на центральную часть блокаdimensionless characteristics of the generator of a pair of electrodes acting on the central part of the block

W3=qν/(t0l)W 3 = qν / (t 0 l)

где t0 - начальная температура блока.where t 0 is the initial temperature of the block.

И в зависимости от этого генератора определяются безразмерные характеристики других генераторов пар электродов, обеспечивающих равномерный прогрев блокаAnd depending on this generator, the dimensionless characteristics of other generators of electrode pairs are determined, which ensure uniform heating of the block

Figure 00000002
;
Figure 00000003
Figure 00000002
;
Figure 00000003

гдеWhere

A11=A22=A, A12=A21=BA 11 = A 22 = A, A 12 = A 21 = B

A11=2[(α1121)2+(α1131)2+(α2131)2];A 11 = 2 [(α 1121 ) 2 + (α 1131 ) 2 + (α 2131 ) 2 ];

A12=2[(α1222)(α1121)+(α1232)(α1131)+(α2232)(α2131)];A 12 = 2 [(α 1222 ) (α 1121 ) + (α 1232 ) (α 1131 ) + (α 2232 ) (α 2131 )] ;

A13=2[(α1323)(α1121)+(α1333)(α1131)+(α2333)(α2131)];A 13 = 2 [(α 1323 ) (α 1121 ) + (α 1333 ) (α 1131 ) + (α 2333 ) (α 2131 )] ;

A21=2[(α1121)(α1222)+(α1131)(α1232)+(α2131)(α2232)];A 21 = 2 [(α 1121 ) (α 1222 ) + (α 1131 ) (α 1232 ) + (α 2131 ) (α 2232 )] ;

A22=2[(α1222)2+(α1232)2+(α2232)2];A 22 = 2 [(α 1222 ) 2 + (α 1232 ) 2 + (α 2232 ) 2 ];

A23=2[(α1323)(α1222)+(α1333)(α1232)+(α2333)(α2232)]A 23 = 2 [(α 1323 ) (α 1222 ) + (α 1333 ) (α 1232 ) + (α 2333 ) (α 2232 )]

гдеWhere

Figure 00000004
;
Figure 00000004
;

Figure 00000005
;
Figure 00000005
;

Figure 00000006
;
Figure 00000007
;
Figure 00000006
;
Figure 00000007
;

Figure 00000008
;
Figure 00000009
;
Figure 00000008
;
Figure 00000009
;

Figure 00000010
;
Figure 00000010
;

Figure 00000011
;
Figure 00000011
;

Figure 00000012
.
Figure 00000012
.

и температуры прогрева блока на выходе из соответствующей зоны обработкиand the temperature of the block warming up at the outlet of the corresponding treatment zone

Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,

Figure 00000015
.
Figure 00000015
.

А затем полученные расчетные значения температур сравнивают с определяемыми дистанционными бесконтактными способами измерения температуры с помощью пирометров 32-43 значениями температуры в соответствующих зонах обработки блока продукта 13 и при отклонении последних от расчетных корректируют сначала скорость движения конвейера 1 путем передачи сигнала с микропроцессора 90 через цифроаналоговый преобразователь 105 исполнительному механизму 120, а затем мощности соответствующих генераторов 12-19 пар электродов 4-11 путем передачи сигнала с микропроцессора 90 через цифроаналоговые преобразователи 91, 92, 94, 95, 97, 98, 100, 101 исполнительным механизмам 106, 107, 109, 110, 112, 113, 115, 116, а окончание процесса размораживания при этом осуществляют по информации, полученной от тепловизора 45, о равномерном распределении температуры блока, например (-3)-(-2)°С.And then, the calculated temperature values obtained are compared with the determined non-contact temperature measuring methods using pyrometers 32-43 as the temperature values in the respective processing zones of the product block 13 and, if the latter deviate from the calculated ones, they first correct the conveyor 1 speed by transmitting a signal from microprocessor 90 via a digital-to-analog converter 105 to the actuator 120, and then the power of the respective generators 12-19 pairs of electrodes 4-11 by transmitting a signal from m processor 90 through digital-to-analog converters 91, 92, 94, 95, 97, 98, 100, 101 to actuators 106, 107, 109, 110, 112, 113, 115, 116, and the end of the defrosting process is carried out according to information received from thermal imager 45, on the uniform distribution of the temperature of the block, for example (-3) - (- 2) ° C.

Несмотря на то, что разнесенная схема размещения электродов 5-11 позволяет избежать наложения электромагнитных полей от двух соседних источников при чрезмерно близком расположении электродов друг к другу и избежать зон подваривания продукта, но при отклонении равномерности температуры по блоку по информации, полученной от тепловизора 45 осуществляют коррекцию положения пар электродов 5-10 путем передачи корректирующего сигнала с микропроцессора 90 через цифроаналоговые преобразователи 93, 96, 99, 102, 103, 104 исполнительным механизмам 108, 111,114, 117, 118, 119 автономных приводов 26-31.Despite the fact that the spaced apart arrangement of electrodes 5-11 avoids the application of electromagnetic fields from two adjacent sources when the electrodes are too close to each other and the product’s cooking zones are avoided, but when the temperature uniformity deviates from the block according to the information received from the thermal imager 45, the correction of the position of the pairs of electrodes 5-10 by transmitting a correction signal from the microprocessor 90 through digital-to-analog converters 93, 96, 99, 102, 103, 104 to the actuators 108, 111,114, 117, 118, 119 autonomous drives 26-31.

Размороженный продукт выгружается через разгрузочное окно рабочей камеры 2. Образовавшаяся при размораживании вода собирается в установленный под настилом конвейера 1 лоток 20, из которого она потом удаляется.The thawed product is discharged through the unloading window of the working chamber 2. The water formed during defrosting is collected in a tray 20 installed under the conveyor flooring, from which it is then removed.

Способ автоматического управления непрерывной дефростации токами высокой частоты продуктов в блоках имеет следующие преимущества:The method of automatic control of continuous defrosting by currents of high frequency products in blocks has the following advantages:

- осуществление дозированного подвода энергии от пары электродов, воздействующих на центральную часть блока, и от пар электродов, смещенных по ходу конвейера на длину электрода, а по ширине блока на расстояния, превышающие зоны действия краевых эффектов электромагнитного поля токов высокой частоты, образованного электродами, позволяет осуществлять равномерный нагрев при непрерывной дефростации токами высокой частоты продукта путем регулирования распределения мощности излучения по площади продукта, что устраняет локальные зоны его перегрева;- the implementation of a metered supply of energy from a pair of electrodes acting on the central part of the block, and from pairs of electrodes displaced along the conveyor by the length of the electrode, and along the width of the block by distances exceeding the area of action of the edge effects of the electromagnetic field of high-frequency currents formed by the electrodes, allows to carry out uniform heating with continuous defrosting by high-frequency currents of the product by controlling the distribution of radiation power over the product area, which eliminates the local zones regreva;

- применение последовательного алгоритма размораживания блоков продукта, заключающийся в том, что сначала устанавливаются предельно допустимая максимальная мощность генератора пары электродов, воздействующих на центральную часть блока и скорость движения конвейера, их измерение, а также начальной температуры блока, а затем осуществляется передача информации в микропроцессор, в котором определяются расчетные значения темпа нагрева, температуропроводности блока, значения критерия Пекле Ре, времени пребывания блока в зоне обработки, характерного числа Фурье, параметра K, отвечающего за перенос теплоты теплопроводностью, параметра K/Pe, безразмерной характеристики генератора пары электродов, воздействующих на центральную часть блока, и в зависимости от этого генератора определяются безразмерные характеристики других генераторов пар электродов, обеспечивающих равномерный прогрев блока, и температуры прогрева блока на выходе из соответствующей зоны обработки, которые сравнивают с определяемыми дистанционными бесконтактными способами измерения температуры значениями температуры в соответствующих зонах обработки, и при отклонении их от расчетных, корректируют сначала скорость движения конвейера, а затем мощности соответствующих генераторов пар электродов, позволяет оптимизировать подвод энергии и минимизировать энергозатраты;- the use of a consistent algorithm for defrosting product blocks, which first sets the maximum permissible maximum power of the generator of a pair of electrodes acting on the central part of the block and the speed of the conveyor, their measurement, as well as the initial temperature of the block, and then the information is transmitted to the microprocessor, in which the calculated values of the heating rate, thermal diffusivity of the block, the values of the Peclet criterion Re, the residence time of the block in the treatment zone, x the characteristic Fourier number, the parameter K, which is responsible for heat transfer by heat conduction, the parameter K / Pe, the dimensionless characteristic of the generator of a pair of electrodes acting on the central part of the block, and the dimensionless characteristics of other generators of electrode pairs that ensure uniform heating of the block are determined depending on this generator, and block heating temperatures at the outlet of the corresponding treatment zone, which are compared with the values determined by remote non-contact methods of temperature measurement the temperatures in the respective processing zones, and when they deviate from the calculated ones, first correct the speed of the conveyor, and then the power of the corresponding generators of the pairs of electrodes, allows you to optimize the energy supply and minimize energy consumption;

- использование для бесконтактного измерения температуры пирометров и тепловизоров позволяет повысить точность управления путем оперативного измерения температурных параметров процесса, что обеспечивает осуществление адресного подвода энергии, исключающего локальное проваривание продукта, а также гарантированное окончание процесса размораживания при достижении равномерного распределения температуры блока.- the use of non-contact temperature measurement of pyrometers and thermal imagers allows to increase the control accuracy by measuring the temperature parameters of the process on-line, which provides targeted energy supply that excludes local product boiling, as well as guaranteed end of the defrosting process when a uniform temperature distribution of the unit is achieved.

Claims (1)

Способ автоматического управления непрерывной дефростации токами высокой частоты продуктов в блоках, включающий измерение температуры продукта на входе в дефростер, сравнение полученного значения с заданным и определение необходимого для процесса дефростации количества энергии, определение температурных режимов на выходе из дефростера и корректировку подвода энергии, отличающийся тем, что подвод энергии осуществляют дозированно от пары электродов, воздействующих на центральную часть блока, и от пар электродов, смещенных по ходу конвейера на длину электрода, а по ширине блока - на расстояния, превышающие зоны действия краевых эффектов электромагнитного поля токов высокой частоты, образованного электродами, при этом в ходе проведения процесса размораживания осуществляют измерение мощности излучения пар электродов от генераторов, скорости движения конвейера, положения пар электродов, а также температуры блока в различных зонах размораживания, информация передается в микропроцессор, в который предварительно вводят ограничение на температуру продукта и теплофизические параметры блока - плотность, теплоемкость, теплопроводность, геометрические характеристики блока - длину и ширину, определяются расчетные значения темпа нагрева, температуропроводности блока, критерия Пекле, времени пребывания блока в зоне обработки, характерного числа Фурье, параметра, отвечающего за перенос теплоты теплопроводностью, параметра, полученного отношением последнего к критерию Пекле, безразмерной характеристики генератора пары электродов, воздействующих на центральную часть блока, и в зависимости от этого генератора определяются безразмерные характеристики генераторов других пар электродов, обеспечивающих равномерный прогрев блока и температуры прогрева блока на выходе из соответствующей зоны обработки, полученные расчетные значения температур сравнивают с определяемыми дистанционными бесконтактными способами измерения температуры с помощью пирометров значениями температуры в соответствующих зонах обработки блока продукта и при отклонении последних от расчетных корректируют сначала скорость движения конвейера путем передачи сигнала с микропроцессора через цифроаналоговый преобразователь исполнительному механизму, а затем мощности соответствующих генераторов пар электродов путем передачи сигнала с микропроцессора через цифроаналоговые преобразователи исполнительным механизмам, а окончание процесса размораживания при этом осуществляют по информации, полученной от тепловизора, о равномерном распределении температуры блока. A method for automatically controlling continuous defrosting by high-frequency currents of products in blocks, including measuring the temperature of the product at the defroster inlet, comparing the obtained value with the set value and determining the amount of energy needed for the defrosting process, determining the temperature conditions at the defroster exit and adjusting the energy supply, characterized in that energy is supplied in a dosage form from a pair of electrodes acting on the central part of the block, and from pairs of electrodes displaced along the fan over the length of the electrode, and over the width of the block, at distances exceeding the area of action of the edge effects of the electromagnetic field of the high-frequency currents formed by the electrodes, while during the defrosting process, the radiation power of the pairs of electrodes from the generators, the speed of the conveyor, the position of the pairs of electrodes are measured as well as the temperature of the unit in various defrost zones, information is transmitted to the microprocessor, into which a restriction on the temperature of the product and thermal The unit’s parameters - density, heat capacity, thermal conductivity, geometric characteristics of the unit — length and width, the calculated values of the heating rate, thermal diffusivity of the block, Peclet’s criterion, residence time of the block in the treatment zone, the characteristic Fourier number, the parameter responsible for heat transfer by thermal conductivity, are determined obtained by the ratio of the latter to the Peclet criterion, the dimensionless characteristic of the generator of a pair of electrodes acting on the central part of the block, and depending on this, the generator The dimensionless characteristics of generators of other pairs of electrodes are determined that ensure uniform heating of the block and block heating temperature at the outlet of the corresponding treatment zone, the calculated temperature values are compared with the temperature values determined using remote non-contact methods of pyrometer measurement in the corresponding processing zones of the product block and when the latter from the calculated first correct the conveyor speed by transmitting a signal with the microprocessor through the digital-analog converter to the actuator, and then the power of the corresponding generators of the electrode pairs by transmitting the signal from the microprocessor through the digital-analog converters to the actuators, and the end of the defrosting process is carried out according to the information received from the thermal imager about the uniform distribution of the block temperature.
RU2011140377/14A 2011-10-04 2011-10-04 Method for automatic control of continuous hfc defrostation of products in blocks RU2480016C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011140377/14A RU2480016C1 (en) 2011-10-04 2011-10-04 Method for automatic control of continuous hfc defrostation of products in blocks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011140377/14A RU2480016C1 (en) 2011-10-04 2011-10-04 Method for automatic control of continuous hfc defrostation of products in blocks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2480016C1 true RU2480016C1 (en) 2013-04-27

Family

ID=49152904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011140377/14A RU2480016C1 (en) 2011-10-04 2011-10-04 Method for automatic control of continuous hfc defrostation of products in blocks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2480016C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2016518C1 (en) * 1992-01-03 1994-07-30 Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства Method of controlling process of thawing blocks of frozen food
RU2280988C1 (en) * 2005-01-31 2006-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия Method for dielectric processing of products in blocks
RU2328125C1 (en) * 2007-02-19 2008-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) Equipment of continuous high frequent current products defrostation in blocks

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2016518C1 (en) * 1992-01-03 1994-07-30 Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства Method of controlling process of thawing blocks of frozen food
RU2280988C1 (en) * 2005-01-31 2006-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия Method for dielectric processing of products in blocks
RU2328125C1 (en) * 2007-02-19 2008-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) Equipment of continuous high frequent current products defrostation in blocks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10405380B2 (en) Device and method for heating using RF energy
US9374852B2 (en) Device and method for heating using RF energy
US20230070244A1 (en) Thawing-apparatus and method to thaw a substance
KR20130034041A (en) Processing objects by radio frequency (rf) energy
RU2016132165A (en) MEASURING DIELECTRIC PROPERTIES DURING THAWING OR FROZENING OF FOOD
US20140287112A1 (en) Device and method for producing foods
CN112425263A (en) Coagulation of bone marrow in bones
JP7204675B2 (en) Solid state RF energy technology devices and related industrial applications
RU2480016C1 (en) Method for automatic control of continuous hfc defrostation of products in blocks
KR100991764B1 (en) frozen food thaw method
RU2016147880A (en) AUTOMATIC STOP FUNCTION IN A KITCHEN UNIT
EP3621458B1 (en) Apparatus and method for heating frying oil with solid-state rf energy technology
RU2328125C1 (en) Equipment of continuous high frequent current products defrostation in blocks
Bedane et al. Performance comparison between batch and continuous thawing of food products assisted by radio frequency heating
EP3621453A1 (en) Malaxation apparatus for the production of virgin olive oil
McHugh Radio frequency processing of food
RU2777113C1 (en) Microwave unit with dual ring resonators for defrosting and heating animal colostrum
RU2694631C1 (en) Device for thermal treatment of grain
Therdthai Radio frequency processing equipment for the food industry
JPS5915608B2 (en) How to thaw frozen foods
Rattan et al. Radio-frequency thawing and tempering

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20150519

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151005