RU2660906C1 - Сверхвысокочастотная установка со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме - Google Patents

Сверхвысокочастотная установка со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме Download PDF

Info

Publication number
RU2660906C1
RU2660906C1 RU2017113450A RU2017113450A RU2660906C1 RU 2660906 C1 RU2660906 C1 RU 2660906C1 RU 2017113450 A RU2017113450 A RU 2017113450A RU 2017113450 A RU2017113450 A RU 2017113450A RU 2660906 C1 RU2660906 C1 RU 2660906C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spherical
resonator
spherical resonator
dielectric
rotating
Prior art date
Application number
RU2017113450A
Other languages
English (en)
Inventor
Булат Гусманович Зиганшин
Марьяна Валентиновна Белова
Георгий Валерьевич Жданкин
Галина Владимировна Новикова
Ольга Валентиновна Михайлова
Айрат Расимович Валиев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ)
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 образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ)
Priority to RU2017113450A priority Critical patent/RU2660906C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2660906C1 publication Critical patent/RU2660906C1/ru

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A22BUTCHERING; MEAT TREATMENT; PROCESSING POULTRY OR FISH
    • A22CPROCESSING MEAT, POULTRY, OR FISH
    • A22C17/00Other devices for processing meat or bones

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Fodder In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для переработки непищевых отходов животного происхождения для получения на их основе белковой кормовой добавки. Установка содержит в сферическом экранирующем корпусе 1 с приемным 7 и выгрузным 10 патрубками вращающийся сферический резонатор 4 с пластинчатым диэлектрическим сегментом 5 в верхней части. По вертикальной оси сферического резонатора 4 проложен диэлектрический вал 3, вращающийся от электродвигателя 11, который установлен с наружной стороны экранирующего корпуса 1, снизу. Верхние части сферического экранирующего корпуса 1 и сферического резонатора 4 максимально приближены друг другу. Они имеют соосные отверстия для закрепления приемного патрубка 7 и диэлектрического вала 3 соответственно. Диаметр сферического резонатора согласован с длиной волны. С наружной стороны экранирующего корпуса 1 сверху установлены измельчитель с загрузочной емкостью 9 и нагнетательным шнеком 8, а также СВЧ генераторы 6. Излучатели от СВЧ генераторов 6 направлены внутрь вращающегося сферического резонатора 4 равномерно по периметру диэлектрического пластинчатого сегмента 5. Измельчитель 8 состыкован с приемным патрубком 7, а выгрузной патрубок 10 пристыкован к экранирующему корпусу 1 с нижней стороны. Сферический резонатор 4 перфорированный или дифракционный. Размеры отверстий перфорации и щелей согласованы с размерами частиц готовой продукции. Использование изобретения позволит повысить качество обработки сырья животного происхождения. 6 ил.

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для переработки непищевых отходов животного происхождения, получения на его основе белковой кормовой добавки.
Известно, что отходы убоя животных варят острым паром в специальных котлах под давлением [1]. Существует большое разнообразие конструкций варочного котла паровой группы, отличающихся технологией производства. Котлы периодического действия работают по принципу загрузки сырья через определенные промежутки времени. Варочные котлы непрерывного действия работают по принципу конвейера. Компоненты загружают в котел, нагревают, перемешивают, отстаивают и выгружают. Главное преимущество - это технология исключает подгорание, но процесс очень длительный.
При использовании нагрева сырья с помощью энергии сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний, из-за проникновения волны в сырье, происходит преобразование этой энергии в тепло не на поверхности, а в его объеме, и поэтому можно добиться более интенсивного нарастания температуры при большей равномерности нагрева по сравнению с традиционными способами. Это обеспечивает улучшение качества продукта, стерильность процесса и безынерционность регулирования нагревом.
Имеющие СВЧ установки, изготовленные с использованием нескольких источников энергии, требуют специальных средств защиты магнетронов от отраженной мощности; в них сложно обеспечить равномерность нагрева сырья.
В связи с этим нами проектируется СВЧ установка, снабженная маломощными источниками энергии (0,8…1,2 кВт), с воздушным охлаждением и не требующих защиты от отраженного потока излучений, обеспечивающих равномерность нагрева сырья за счет использования вращающегося сферического резонатора, заполненного малым объемам сырья, согласованным с глубиной проникновения ЭМПСВЧ.
Известна многомодовая сверхвысокочастотная установка типа MKE-1,6, которая оснащена двумя магнетронами. При частоте 2,45 ГГц каждый магнетрон имеет мощность по 800 Вт. СВЧ энергия непосредственно подводится в цилиндрический резонатор, а это неэффективное использование энергии, генерируемой магнетронами, и это лабораторная установка предназначена для применения в диапазоне низкой температуры.
Анализируя существующие аппаратные решения СВЧ установок, можно сделать выводы:
1) все резонаторы, созданные на основе бытовых микроволновых печей, мультимодовые, т.е. генерируется большое число тип волн;
2) для передачи энергии от магнетрона к нагрузке без потерь необходимо согласовать все элементы электродинамической системы (генератор – резонатор - нагрузка);
3) изменение характеристик сырья при воздействии ЭМПСВЧ приводит к рассогласованию нагрузки с волноводом;
4) самой максимальной собственной добротностью обладают резонаторы сферического исполнения, так как максимальный объем резонатора при минимальной его площади поверхности возможен только при сферическом исполнении резонатора.
Поэтому в СВЧ установках следует проектировать сферические резонаторы, у которых добротность 6000…10000. Нагруженная добротность резонатора это отношение запасенной энергии к общим потерям. Ее величина одного и того же резонатора может изменяться в широких пределах (100…500) за счет изменения связи с нагрузкой.
При использовании многомодовых резонаторов геометрия электромагнитного поля эффективнее взаимодействует с сырьем при определенном значении диаметра резонатора. Например, максимум интенсивности нагрева достигается тогда, когда диаметр резонатора равен длине волны электромагнитного поля. Поэтому при проектировании резонаторов следует учитывать, что только при его сферическом исполнении можно достичь максимальной собственной добротности резонатора. Разработка сверхвысокочастотной установки со сферическим резонатором для работы в непрерывном режиме с несколькими излучателями от СВЧ генераторов малой мощности для обеспечения максимума интенсивности нагрева сырья актуальна.
Прототипом является сверхвысокочастотная установка со сферическим резонатором, выполненным из двух полусфер, причем нижняя перфорированная полусфера вращается и обеспечивает непрерывность технологического процесса [2].
Технический результат достигается тем, что сверхвысокочастотная установка со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме содержит в сферическом экранирующем корпусе, с приемным и выгрузным патрубками, вращающийся сферический резонатор с пластинчатым диэлектрическим сегментом в верхней части,
по вертикальной оси резонатора проложен диэлектрический вал, вращающийся от электродвигателя, установленного с наружной стороны экранирующего корпуса снизу, при этом верхние части сферического экранирующего корпуса и сферического резонатора, диаметр которого согласован с длиной волны, максимально приближены друг к другу и имеют соосные отверстия для закрепления приемного патрубка и диэлектрического вала соответственно,
а с наружной стороны экранирующего корпуса сверху установлены измельчитель и сверхвысокочастотные генераторы так, что излучатели направлены внутрь вращающегося сферического резонатора равномерно по периметру диэлектрического пластинчатого сегмента, а измельчитель состыкован с приемным патрубком, при этом выгрузной патрубок состыкован с нижней стороны экранирующего корпуса, причем сферический резонатор перфорирован или дифракционный, размеры отверстий перфорации и щелей согласованы с размерами частиц готовой продукции.
На фиг. 1 приведено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме (в разрезе):
1 - сферический экранирующий корпус; 2 - монтажный каркас; 3 - вал диэлектрический для привода резонатора; 4 - сферический дифракционный резонатор; 5 - диэлектрический пластинчатый сегмент (поверхность между параллелями сферической поверхности); 6 - СВЧ генератор; 7 - приемный патрубок; 8 - нагнетательный шнек; 9 - загрузочный патрубок; 10 - выгрузной патрубок; 11 - электродвигатель для привода резонатора.
На фиг. 2 приведено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме:
1 - сферический экранирующий корпус; 2 - монтажный каркас; 3 - вал диэлектрический для привода резонатора; 4 - сферический перфорированный резонатор; 5 - диэлектрический пластинчатый сегмент (поверхность между параллелями); 6 - СВЧ генератор; 7 - приемный патрубок; 8 - нагнетательный шнек; 9 - загрузочный патрубок; 10 - выгрузной патрубок; 11 - электродвигатель для привода резонатора.
На фиг. 3 приведено пространственное изображение сферического дифракционного резонатора: 4 - сферический дифракционный резонатор; 5 - диэлектрический сегмент.
На фиг. 4 приведено пространственное изображение сферического дифракционного резонатора в разрезе.
На фиг. 5. приведено пространственное изображение общего вида установки без СВЧ генераторов.
Сверхвысокочастотная установка (фиг. 1, 2) со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме содержит:
сферический экранирующий корпус 1; монтажный каркас 2; вал диэлектрический 3 для привода резонатора; сферический перфорированный (фиг. 3) резонатор или дифракционный (фиг. 4, 5) резонатор 4; диэлектрический пластинчатый сегмент 5; СВЧ генератор 6; приемный патрубок 7; нагнетательный шнек 8; загрузочный патрубок 9; выгрузной патрубок 10; электродвигатель для привода резонатора 11.
Установка состоит из сферического резонатора 4 в сферическом экранирующем корпусе 1 (фиг. 6), установленном на монтажный каркас 2. Вдоль вертикальной оси резонатора 4 проложен диэлектрический вал 3. Сферический экранирующий корпус 1 содержит с нижней стороны выгрузной патрубок 10, а в верхней части - приемный патрубок 7. Вращающийся сферический резонатор 4 в верхней части содержит пластинчатый диэлектрический сегмент шириной не более четверти длины волны. По вертикальной оси сферического резонатора 4 установлен диэлектрический вал 3, вращающийся от электродвигателя 11 через передаточные механизмы. Электродвигатель 11 расположен с наружной стороны экранирующего корпуса 1 на монтажном корпусе 2. Верхние части сферического экранирующего корпуса 1 и сферического резонатора 4, максимально приближены друг к другу и имеют соосные отверстия для закрепления приемного патрубка 7 к экранирующему корпусу 1 и для подачи сырья в сферический резонатор 4, диаметр которого согласован с длиной волны. С наружной стороны экранирующего корпуса 1 сверху установлены измельчитель с загрузочным патрубком 9 так, что нагнетательный шнек 8 состыкован с приемным патрубком 7, выполняющим функцию запредельного волновода. Вокруг приемного патрубка 7 равномерно по периметру с наружной стороны экранирующего корпуса 1 установлены сверхвысокочастотные генераторы 6. Причем излучатели от каждого СВЧ генератора 6 направлены через диэлектрические втулки, установленные в толщину экранирующего корпуса, внутрь сферического резонатора 4 в тех местах, где имеется диэлектрический пластинчатый сегмент 5. Сферический резонатор 4 может быть перфорированным (фиг. 3) или дифракционным (фиг. 4, 5). Резонатор назвали дифракционный, когда сферическая поверхность образована меридианами, расположенными через щель и выполненными из стержней из неферромагнитного материала. Размеры отверстий перфорации сферы и щели между меридианами согласованы с размерами частиц готовой продукции.
Технологический процесс термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме происходит следующим образом.
Включить электродвигатель 11 для вращения сферического резонатора 4 и включить электродвигатель нагнетательного шнека 8. После чего из загрузочного патрубка 9 сырье попадает с помощью нагнетательного шнека 8 в приемный патрубок 7. Далее предварительно измельченное сырье в нагнетательном шнеке попадает в сферический резонатор 4. После этого следует включить сверхвысокочастотные генераторы 6 на определенные мощности. СВЧ генераторные блоки следует включать, если имеется сырье в резонаторе.
В связи с тем, что излучатели расположены над уровнем диэлектрической пластины 5, излучения будут направлены в сферический резонатор 4. Тогда сырье подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты, варится и в процессе вращения резонатора 4, ударяясь о его стенки, дополнительно измельчается. Размеры частиц сырья в процессе варки уменьшаются и просачиваются через щели, если дифракционный резонатор, а если перфорированный резонатор, то через отверстия. Сваренные частицы подвергаются завихрению из-за вращения резонатора, осаждаются и накапливаются на дне экранирующего корпуса 1, выводятся через выгрузной патрубок 10.
Мощность СВЧ генераторов и частота вращения сферического резонатора регулируются. Сырье в процессе воздействия ЭМПСВЧ подвергается термообработке, варится, обеззараживается и измельчается в виде крупы и проходит через перфорацию. За счет вращения резонатора сырье дополнительно измельчается и перемешивается, что и обеспечивает его равномерный нагрев. Режим термообработки сырья контролируется регулятором мощности СВЧ генератора, частотой вращения резонатора и объемом его загрузки. Производительность установки зависит от количества и мощности сверхвысокочастотных генераторов, электрофизических параметров сырья.
Сложный характер взаимодействия количества выделяющейся теплоты и глубины проникновения электромагнитных излучений приводит к необходимости подбора эффективного объема обрабатываемого сырья. Это необходимо, чтобы не наблюдалось перегрева его наружных (при больших значениях коэффициента поглощения) и внутренних слоев (при малых значениях коэффициента поглощения).
Микроволновая технология имеет ряд преимуществ перед традиционными методами термической обработки: это высокая скорость нагрева и его равномерность; сохранение витаминов в продукте; возможность мягкого режима термообработки; создание заданной температурной неравномерности путем подбора конфигурации резонаторов; возможность обеспечения радиогерметичности установки при непрерывном режиме работы применением экранирующего корпуса и запредельных волноводов; отсутствие контакта с теплоносителем и генерация тепла в самом сырье сводят к минимуму потери тепла на нагрев оборудования и во внешнюю среду; улучшение условий труда за счет сокращения выделения газообразных веществ, пара и тепла в окружающую среду. К преимуществам установки можно отнести также то, что при выходе из строя одного источника СВЧ энергии не следует останавливать весь технологический процесс.
Источники информации
1. Бредихин С.А. Технологическое оборудование мясокомбинатов / С.А. Бредихин. - М.: Колос, 2000. - С. 271.
2. Патент №2543156 РФ, МПК А21В 2/00. Сверхвысокочастотный активатор дрожжей / Д.В. Лукина, М.В. Белова, Г.В. Новикова, А.А. Белов, Н.К. Кириллов; заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - №2012100555; заявл. 10.01.2012 г., бюл. №6 от 20.07.2013. - с. 7.

Claims (1)

  1. Сверхвысокочастотная установка со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме, характеризующаяся тем, что она содержит в сферическом экранирующем корпусе с приемным и выгрузным патрубками вращающийся сферический резонатор с пластинчатым диэлектрическим сегментом в верхней части, по вертикальной оси резонатора установлен диэлектрический вал, вращающийся от электродвигателя, размещенного с наружной стороны экранирующего корпуса снизу, при этом верхние части сферического экранирующего корпуса и сферического резонатора, диаметр которого согласован с длиной волны, максимально приближены друг к другу и имеют соосные отверстия для закрепления приемного патрубка и диэлектрического вала соответственно, а с наружной стороны экранирующего корпуса сверху установлены измельчитель и сверхвысокочастотные генераторы так, что излучатели направлены внутрь вращающегося сферического резонатора равномерно по периметру диэлектрического пластинчатого сегмента, причем измельчитель состыкован с приемным патрубком, выгрузной патрубок присоединен с нижней стороны экранирующего корпуса, а сферический резонатор выполнен перфорированным или дифракционным, при этом размеры отверстий перфорации и щелей согласованы с размерами частиц готовой продукции.
RU2017113450A 2017-04-18 2017-04-18 Сверхвысокочастотная установка со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме RU2660906C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113450A RU2660906C1 (ru) 2017-04-18 2017-04-18 Сверхвысокочастотная установка со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113450A RU2660906C1 (ru) 2017-04-18 2017-04-18 Сверхвысокочастотная установка со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2660906C1 true RU2660906C1 (ru) 2018-07-11

Family

ID=62916807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017113450A RU2660906C1 (ru) 2017-04-18 2017-04-18 Сверхвысокочастотная установка со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2660906C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726563C1 (ru) * 2019-07-25 2020-07-14 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Нижегородская Государственная Сельскохозяйственная Академия" (ФГБОУ ВО НГСХА) Свч установка с резонатором в виде объёмной астроиды для термообработки измельчённого жиросодержащего мясного сырья
RU2728461C1 (ru) * 2019-12-02 2020-07-29 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) Установка для предпосадочной обработки овощных культур комплексным воздействием электрофизических факторов в непрерывном режиме

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2535146C1 (ru) * 2013-05-07 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашская государственния сельскохозяйственная академия" Свч установка для обеззараживания комбикормов
RU2543156C2 (ru) * 2012-01-10 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение профессионального образования "Чувашская государственная сельскохозяйственная академия" Сверхвысокочастотный активатор дрожжей
RU2592861C1 (ru) * 2015-05-21 2016-07-27 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Академия технологии и управления" Сверхвысокочастотная установка для термообработки сырья в оболочке

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543156C2 (ru) * 2012-01-10 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение профессионального образования "Чувашская государственная сельскохозяйственная академия" Сверхвысокочастотный активатор дрожжей
RU2535146C1 (ru) * 2013-05-07 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашская государственния сельскохозяйственная академия" Свч установка для обеззараживания комбикормов
RU2592861C1 (ru) * 2015-05-21 2016-07-27 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Академия технологии и управления" Сверхвысокочастотная установка для термообработки сырья в оболочке

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
С.А.БРЕДИХИН Технологическое оборудование мясокомбинатов. М.: Колос, 2000, с.271. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726563C1 (ru) * 2019-07-25 2020-07-14 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Нижегородская Государственная Сельскохозяйственная Академия" (ФГБОУ ВО НГСХА) Свч установка с резонатором в виде объёмной астроиды для термообработки измельчённого жиросодержащего мясного сырья
RU2728461C1 (ru) * 2019-12-02 2020-07-29 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) Установка для предпосадочной обработки овощных культур комплексным воздействием электрофизических факторов в непрерывном режиме

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3277580A (en) Method and apparatus for drying
US3806689A (en) Apparatus and method for heating simultaneously with microwaves of two widely different frequencies
RU2592861C1 (ru) Сверхвысокочастотная установка для термообработки сырья в оболочке
RU2581224C1 (ru) Центробежная установка для термообработки жиросодержащего сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты
RU2629159C1 (ru) Сверхвысокочастотная установка с тороидальным резонатором и с ячеистым ротором для термообработки сырья
RU2660906C1 (ru) Сверхвысокочастотная установка со сферическим резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме
KR101893254B1 (ko) 패각류를 마이크로파 가열처리하여 고활성 산화칼슘을 제조하는 방법
US20180045462A1 (en) Ultrasound and infrared assisted conductive hydro-dryer
US2632838A (en) Ultrahigh-frequency electromag-netic radiation heating method and apparatus
GB896422A (en) Improvements in or relating to the heating in tunnel furnaces of various substances by very high frequencies
CN110602952A (zh) 利用固态rf能量技术的设备及相关的工业应用
RU2629221C1 (ru) Сверхвысокочастотная установка с резонатором, образованным между двумя сферами для термомеханического разрушения сырья
US3532847A (en) Device for heating non-metallic material
RU2489068C1 (ru) Свч-индукционная установка барабанного типа для микронизации зерна
US3027442A (en) High-frequency furnaces
RU2655756C2 (ru) Сверхвысокочастотная установка для термообработки сыпучих продуктов
RU2600697C1 (ru) Сверхвысокочастотная установка для плавления жира
RU2651594C1 (ru) Микроволновая сушилка пушно-мехового сырья роторного типа
JP2009100675A (ja) 円偏波による食品の連続均一加熱装置
RU2690482C1 (ru) СВЧ установка с коническими резонаторами для термообработки непищевых отходов животного происхождения
RU2729153C2 (ru) Микроволновая установка с коническими резонаторами для термообработки непищевых отходов животного происхождения в непрерывном режиме
RU2818738C1 (ru) СВЧ-установка со сферическим резонатором для вытопки жира из измельченных жиросодержащих мясных отходов в непрерывном режиме
RU2801722C1 (ru) СВЧ яйцеварка с тороидальным резонатором
RU2710154C1 (ru) Сверхвысокочастотная установка с коническим резонатором для обезвоживания и термообработки мясных отходов
RU2797259C1 (ru) Свч-маслоплавитель непрерывно-поточного действия с эллипсоидным резонатором

Legal Events

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

Effective date: 20190419