RU2758833C1 - Microwave device for electrothermal processing of raw materials in the process of disinfection - Google Patents
Microwave device for electrothermal processing of raw materials in the process of disinfection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2758833C1 RU2758833C1 RU2021110765A RU2021110765A RU2758833C1 RU 2758833 C1 RU2758833 C1 RU 2758833C1 RU 2021110765 A RU2021110765 A RU 2021110765A RU 2021110765 A RU2021110765 A RU 2021110765A RU 2758833 C1 RU2758833 C1 RU 2758833C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave
- disinfection
- section
- raw materials
- sections
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
Abstract
Description
Изобретение относится к области техники СВЧ, а именно к микроволновым устройствам, предназначенным для электротермической обработки растительного сырья в промышленных установках.The invention relates to the field of microwave technology, namely to microwave devices designed for electrothermal processing of plant materials in industrial plants.
При длительном хранении растительного сырья, в том числе продуктов питания, особую опасность человеческому организму причиняет грибная инфекция, вызывающая у человека микозы, аллергические заболевания, микотоксикозы и др. Возбудителем этой инфекции является плесень - микроскопические грибы. Для борьбы с этими микроорганизмами используются электротермические методы, заключающиеся в одновременном воздействии на растительное сырье энергии СВЧ - поля и энергии теплового поля. Трансформация электромагнитной энергии в тепловую происходит за счет вращений или колебаний молекул среды, поглощающей СВЧ - энергию. Общее воздействие на объект осуществляется изнутри за счет тепловой энергии, выделяющейся как в объеме продукта, так и в объеме самого микроорганизма, вызывая повреждение живой клетки. Многие микроорганизмы, особенно споры бактерий, имеют до 5 защитных оболочек, с высоким тепловым сопротивлением, которые препятствуют эффективному нагреву при внешнем воздействии и оказываются совершенно беззащитными даже перед небольшим внутренним тепловыделением, например за счет воздействия СВЧ - поля. В этом случае защитные оболочки спор препятствуют отводу тепла из внутреннего объема и облегчают задачу их уничтожения.During long-term storage of plant materials, including food, a special danger to the human body is caused by a fungal infection that causes mycoses, allergic diseases, mycotoxicosis, etc. in humans. The causative agent of this infection is mold - microscopic fungi. To combat these microorganisms, electrothermal methods are used, which consist in the simultaneous effect of microwave energy - field and thermal field energy on plant raw materials. The transformation of electromagnetic energy into thermal energy occurs due to the rotations or vibrations of the molecules of the medium that absorbs microwave energy. The general impact on the object is carried out from the inside due to thermal energy released both in the volume of the product and in the volume of the microorganism itself, causing damage to the living cell. Many microorganisms, especially bacterial spores, have up to 5 protective shells with high thermal resistance, which impede effective heating under external influences and turn out to be completely defenseless even against a small internal heat release, for example, due to exposure to a microwave field. In this case, the protective shells of the spores prevent heat removal from the internal volume and facilitate the task of their destruction.
Известна камерная микроволновая установка немецкой компании Linn High Therm GmbH, предназначенная для нагрева (стерилизации) растительного сырья, обрабатывающая продукты в собственной таре (фиг. 1). 1 - микроволновая камера, 2 - микроволновые излучатели, 3 - дверца, 4 - тара, 5 - ролики.Known chamber microwave installation of the German company Linn High Therm GmbH, designed for heating (sterilization) of plant materials, processing products in its own container (Fig. 1). 1 - microwave chamber, 2 - microwave emitters, 3 - door, 4 - container, 5 - rollers.
Недостатком этой конструкции является значительно меньшая мощность в сопоставимых с предлагаемой СВЧ установкой габаритах (до 12-15 кВт). Также недостатком является неравномерность нагрева продукта внутри камеры, требующая организации его дополнительного вращения или возвратно-поступательного движения, а также специального размещения продукта слоями.The disadvantage of this design is a significantly lower power in dimensions comparable to the proposed microwave installation (up to 12-15 kW). Also, the disadvantage is the uneven heating of the product inside the chamber, requiring the organization of its additional rotation or reciprocating motion, as well as special placement of the product in layers.
Известна СВЧ-печь конвейерного типа (патент РФ №2106767, дата приоритета 02.02.1996, МПК Н05В /6164), предназначенная для термической обработки диэлектрических материалов, содержащая N СВЧ-генераторов 6, N линий передачи 7, N излучателей 8, 2 шлюза 9, камеру нагрева 10, выполненную металлической в форме цилиндра, усеченного плоскостью, параллельной его оси, причем излучатели 8 установлены на цилиндрической поверхности камеры 10 раскрывами внутрь, в верхней и нижней частях камеры 10 выполнены окна 11 приточной и вытяжной вентиляции, закрытые СВЧ-фильтрами 12. Рабочая часть ленточного транспортера 13 находится в СВЧ-печи. Шлюз 9 выполняется из металла с замедляющей структурой внутри и водяным поглотителем. Ребра 15 замедляющей структуры шлюза могут быть выполнены из металла или диэлектрика. Трубки 14 с водой для поглощения СВЧ-энергии в шлюзах могут быть выполнены из стекла или другого диэлектрика. Недостатками этого изобретения являются ряд факторов:Known microwave oven conveyor type (RF patent No. 2106767, priority date 02.02.1996, IPC Н05В / 6164), designed for heat treatment of dielectric materials, containing
- несогласованность между собой близлежащих излучателей, которая может привести к значительному (более -10 дБ) коэффициенту переходного между излучателями, что приводит к уменьшению коэффициента передачи СВЧ-энергии в рабочую камеру и сокращению срока службы используемых генераторов;- inconsistency between nearby emitters, which can lead to a significant (more than -10 dB) transition coefficient between emitters, which leads to a decrease in the microwave energy transfer coefficient to the working chamber and a reduction in the service life of the generators used;
- конструктивная сложность размещения рупорных и других видов излучателей на цилиндрической поверхности и отсутствие модульности конструкции корпуса рабочей камеры;- the structural complexity of placing horn and other types of emitters on a cylindrical surface and the lack of modularity in the design of the working chamber body;
- создание на оси цилиндрической рабочей камеры значительных градиентов плотности СВЧ-мощности, что может приводить к значительным неравномерностям нагрева материала.- the creation of significant gradients of the microwave power density on the axis of the cylindrical working chamber, which can lead to significant irregularities in the heating of the material.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в а) увеличении равномерности нагрева, что особенно важно при проведении обеззараживания и стерилизации, так как при протекании этих процессов особенно важна равномерность распределения СВЧ-энергии, б) повышении коэффициента передачи СВЧ-мощности от излучателей в рабочую камеру за счет минимизации за счет минимизации коэффициента переходного ослабления между соседними излучателями, в) уменьшении конденсации испаряемой влаги при нагреве с/х продукта СВЧ-энергией, г) улучшении условий электромагнитной безопасности, д) упрощение конструкции за счет внедрения модульного подхода к созданию рабочей камеры. Достижение высокой равномерности и высокого коэффициента передачи СВЧ энергии от излучателей увеличивает темп нагрева продукта, повышая его, а также усиливает энергетический эффект от термообработки.The technical result achieved by the claimed invention consists in a) increasing the uniformity of heating, which is especially important when carrying out disinfection and sterilization, since during these processes the uniformity of the distribution of microwave energy is especially important, b) an increase in the coefficient of transmission of microwave power from the emitters to the working chamber by minimizing by minimizing the coefficient of transient attenuation between adjacent emitters, c) reducing the condensation of evaporated moisture when heating an agricultural product with microwave energy, d) improving the conditions of electromagnetic safety, e) simplifying the design by introducing a modular approach to creating a working chamber ... Achievement of high uniformity and high transmission coefficient of microwave energy from the emitters increases the heating rate of the product, increasing it, and also enhances the energy effect from heat treatment.
Технический результат увеличения равномерности нагрева достигается за счет того, что сечение секции (фиг. 3, фиг. 4) установки представляет из себя правильный многогранник с числом граней n (n от 3 до 14), такая форма многогранника в сечении секции позволяет увеличить количество переотражений электромагнитных волн СВЧ диапазона, что, в свою очередь, повышает равномерность нагрева обрабатываемого с/х продукта. Также результат увеличения равномерности нагрева достигается за счет того, что источники СВЧ излучения 18 (фиг.3) могут размещаться на каждой грани многогранника либо через грань многогранника либо в произвольном порядке, от секции к секции установки размещение источников СВЧ излучения на гранях многогранника может не совпадать. При этом длина грани многогранника больше длины волны СВЧ излучения, что позволяет разместить на его грани источник СВЧ излучения, например, в виде рупорной антенны. Также результат увеличения равномерности нагрева достигается за счет того, что лента транспортера 16 (фиг. 3), на котором размещается обрабатываемый продукт смещена вниз от геометрического центра сечения секции на величину от 0 до 3⋅λ, что, в свою очередь, позволяет избежать фокусирующего воздействия СВЧ нагрева по центру секции и более равномерно распределить падающие волны на поверхность обрабатываемого материала Расположение ленты транспортера относительно центральной оси описывается через ширину ленты L и размер стороны многогранника а формулой (фиг. 4). Вывод формулы проводился при использовании отрезков х и у, указанных на фиг. 5 и проведенных вдоль линии 3-4 (для х) и 1 -2 (для у) от центра многогранника до ленты транспортера.The technical result of increasing the uniformity of heating is achieved due to the fact that the section section (Fig. 3, Fig. 4) of the installation is a regular polyhedron with the number of faces n (n from 3 to 14), this shape of the polyhedron in the section section allows you to increase the number of multiple reflections electromagnetic waves of the microwave range, which, in turn, increases the uniformity of heating of the processed agricultural product. Also, the result of an increase in the uniformity of heating is achieved due to the fact that the sources of microwave radiation 18 (Fig. 3) can be placed on each face of the polyhedron either through the face of the polyhedron or in an arbitrary order, from section to section of the installation the placement of microwave sources on the faces of the polyhedron may not coincide ... In this case, the length of the edge of the polyhedron is greater than the wavelength of the microwave radiation, which makes it possible to place a source of microwave radiation on its edge, for example, in the form of a horn antenna. Also, the result of an increase in the uniformity of heating is achieved due to the fact that the conveyor belt 16 (Fig. 3), on which the processed product is placed, is displaced downward from the geometric center of the section section by an amount from 0 to 3⋅λ, which, in turn, avoids focusing exposure to microwave heating in the center of the section and more evenly distribute the incident waves on the surface of the material being processed.The location of the conveyor belt relative to the central axis is described through the width of the belt L and the size of the side of the polyhedron a by the formula (fig. 4). The derivation of the formula was carried out using the segments x and y indicated in Fig. 5 and drawn along lines 3-4 (for x) and 1-2 (for y) from the center of the polyhedron to the conveyor belt.
Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента передачи СВЧ-мощности от излучателей 18 в рабочую камеру 19, достигается за счет минимизации воздействия одного источника СВЧ излучения на другой, что, свою очередь, достигается за счет расстояния между центрами близлежащих источников СВЧ излучения кратного р⋅λ/4, где р - нечетная величина Максимальное значение параметра р может достигать 13.The technical result, which consists in increasing the transmission coefficient of microwave power from the
Технический результат, заключающийся в улучшении условий электромагнитной безопасности, достигается за счет уменьшения излучения электромагнитной волны через шлюзовую камеру 17 и 20 посредством установки на входе и выходе рабочей камеры секций без источников СВЧ излучения 21 или выбора расстояния от источника СВЧ-излучения до торцевой металлической поверхности обращенной в сторону шлюза равного k⋅λ/2+λ/4±0.1λ/4, где k=1,2,3… Максимальное значение параметра р может достигать 13. Также результат улучшения условий электромагнитной безопасности достигается посредством шлюзовых камер, устанавливаемых на входе и выходе установки для предотвращения выхода СВЧ излучения из рабочей камерыThe technical result, which consists in improving the conditions of electromagnetic safety, is achieved by reducing the radiation of an electromagnetic wave through the
Технический результат, заключающийся в уменьшении конденсации испаряемой влаги при нагреве с/х продукта СВЧ-энергией, достигается тем, что в каждой секции установки на месте отсутствующих источников СВЧ-энергии могут устанавливаться вентиляторы, работающие в режиме притока или вытяжки для предотвращения конденсации испаряемой влаги при нагреве сельскохозяйственного продукта СВЧ-энергией. Количество вентиляторов и производительность вентиляторов по перекачиваемому воздуху определяется интенсивностью процесса испарения в рабочей камере установки.The technical result, which consists in reducing the condensation of evaporated moisture when heating an agricultural product with microwave energy, is achieved by the fact that in each section of the installation, in place of the missing sources of microwave energy, fans can be installed operating in the supply or exhaust mode to prevent condensation of evaporated moisture when heating an agricultural product with microwave energy. The number of fans and the performance of the fans for the pumped air are determined by the intensity of the evaporation process in the working chamber of the installation.
Технический результат упрощение конструкции рабочей камеры достигается путем использования идентичных модулей с сечением правильного многогранника с размещением на плоскостях которого СВЧ-излучателей и вентиляторов 22. Также увеличение СВЧ мощности установки может осуществляться присоединением идентичных модулей к рабочей камере установки.The technical result of simplifying the design of the working chamber is achieved by using identical modules with a cross-section of a regular polyhedron with the placement of microwave emitters and
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
На фиг. 1 изображена микроволновая установка, предназначенная для нагрева (стерилизации) растительного сырья, обрабатывающая продукты в собственной таре. Установка состоит из микроволновой камеры 1, микроволновых излучателей 2, дверцы 3, тары 4, роликов 5.FIG. 1 shows a microwave installation designed for heating (sterilizing) vegetable raw materials, processing products in its own container. The installation consists of a
На фиг. 2 изображена СВЧ-печь конвейерного типа, предназначенная для термической обработки диэлектрических материалов, содержащая СВЧ-генераторы 6, линии передачи 7, излучатели 8, шлюзы 9, камеру нагрева 10, окна приточной и вытяжной вентиляции 11, закрытые СВЧ-фильтрами 12, рабочую часть ленточного транспортера 13, ребра замедляющей структуры шлюза 15, трубки с водой для поглощения СВЧ-энергии 14.FIG. 2 shows a conveyor-type microwave oven designed for heat treatment of dielectric materials, containing
На фиг. 3 изображена СВЧ-печь конвейерного типа, содержащая ленту транспортера 16, входной шлюз 17, СВЧ-источники 18, рабочую камеру 19, выходной шлюз 20, секции без излучателей 21, вентилятор 22.FIG. 3 shows a conveyor-type microwave oven containing a
На фиг. 4 изображено расположение ленты транспортера.FIG. 4 shows the location of the conveyor belt.
На фиг. 5 изображены отрезки линий участвующие в выводе формулы к фиг. 4.FIG. 5 shows the line segments involved in the derivation of the formula for FIG. 4.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Поперечное сечение шлюзовой камеры определяется размерами окна ввода продукта в установку и шириной конвейера. Шлюзовая камера состоит из четырех секций, которые последовательно уменьшают выходящее из камеры СВЧ излучение. Первая секция оснащена СВЧ фильтрами предотвращающими распространение СВЧ излучения. Вторая секция оснащена автоматическими дверцами, отделяющими ее от первой и третьей секции, и СВЧ фильтрами задерживающими СВЧ излучение. Третья секция оснащена автоматическими дверцами, отделяющими ее от второй и четвертой секции шлюзовой камеры, и поглощающими нагрузками, поглощающими выходящее СВЧ излучение. Последняя четвертая секция шлюзовой камеры оснащена поглощающими нагрузками, абсорбирующими паразитное излучение.The cross-section of the lock chamber is determined by the dimensions of the product entry port into the installation and the width of the conveyor. The airlock consists of four sections, which sequentially reduce the microwave radiation coming out of the chamber. The first section is equipped with microwave filters preventing the propagation of microwave radiation. The second section is equipped with automatic doors separating it from the first and third sections, and microwave filters that block microwave radiation. The third section is equipped with automatic doors separating it from the second and fourth sections of the airlock, and absorbing loads that absorb the outgoing microwave radiation. The last fourth section of the airlock is equipped with absorbing loads that absorb spurious radiation.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110765A RU2758833C1 (en) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | Microwave device for electrothermal processing of raw materials in the process of disinfection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110765A RU2758833C1 (en) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | Microwave device for electrothermal processing of raw materials in the process of disinfection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2758833C1 true RU2758833C1 (en) | 2021-11-02 |
Family
ID=78466545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021110765A RU2758833C1 (en) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | Microwave device for electrothermal processing of raw materials in the process of disinfection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2758833C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4430539A (en) * | 1980-11-11 | 1984-02-07 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | High-frequency heating device |
US4430538A (en) * | 1980-08-28 | 1984-02-07 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | High-frequency heating device |
RU2106767C1 (en) * | 1996-02-02 | 1998-03-10 | Акционерное общество закрытого типа "ЭТНА" | Conveyor-type microwave oven options |
RU2150182C1 (en) * | 1998-07-18 | 2000-05-27 | Волков Леонид Григорьевич | Device for irradiating object |
RU134726U1 (en) * | 2013-02-20 | 2013-11-20 | Государственное научное учреждение Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии) | DEVICE FOR CONTINUOUS MICROWAVE PROCESSING OF BULK AGRICULTURAL MATERIALS |
RU2592861C1 (en) * | 2015-05-21 | 2016-07-27 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Академия технологии и управления" | Microwave plant for thermal processing of raw material in casing |
-
2021
- 2021-04-16 RU RU2021110765A patent/RU2758833C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4430538A (en) * | 1980-08-28 | 1984-02-07 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | High-frequency heating device |
US4430539A (en) * | 1980-11-11 | 1984-02-07 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | High-frequency heating device |
RU2106767C1 (en) * | 1996-02-02 | 1998-03-10 | Акционерное общество закрытого типа "ЭТНА" | Conveyor-type microwave oven options |
RU2150182C1 (en) * | 1998-07-18 | 2000-05-27 | Волков Леонид Григорьевич | Device for irradiating object |
RU134726U1 (en) * | 2013-02-20 | 2013-11-20 | Государственное научное учреждение Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии) | DEVICE FOR CONTINUOUS MICROWAVE PROCESSING OF BULK AGRICULTURAL MATERIALS |
RU2592861C1 (en) * | 2015-05-21 | 2016-07-27 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Академия технологии и управления" | Microwave plant for thermal processing of raw material in casing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7119313B2 (en) | Apparatus and method for heating objects with microwaves | |
US9504098B2 (en) | Furnace system having hybrid microwave and radiant heating | |
CN103416383B (en) | Insecticidal device and usage method thereof | |
RU2758833C1 (en) | Microwave device for electrothermal processing of raw materials in the process of disinfection | |
Dubey et al. | Comparative study of radio-frequency and microwave heating for phytosanitary treatment of wood | |
CN1839289A (en) | Method and apparatus for dehumidification | |
CN212787306U (en) | Microwave sterilization device | |
KR20170098371A (en) | Apparatus for drying sludge using hybrid wave and method thereof | |
EP1600172B1 (en) | Device for disinfesting and drying wooden packaging material | |
KR20150120185A (en) | Ultraviolet ray sterilizer having scattered reflection structure | |
KR20160032068A (en) | Ultraviolet ray sterilizer having scattered reflection structure | |
KR100654356B1 (en) | Apparatus for steriliaztion using micro wave | |
EP0069105B1 (en) | Industrial modular microwave oven | |
CN110493908B (en) | Microwave leakage prevention grid and microwave heater | |
RU2479954C1 (en) | Plant for microwave treatment of loose products or materials | |
RU2291596C1 (en) | Device for microwave processing of free-flowing and extensive materials | |
Potter et al. | Irradiation, microwave, and ohmic processing of foods | |
RU2772992C1 (en) | Hop dryer with toroidal and astroidal resonators with energy supply in an electromagnetic field | |
RU2572033C1 (en) | Method of cereal products processing and device to this end | |
RU2049295C1 (en) | Drying plant | |
KR101089151B1 (en) | An apparatus for rapid drying sludge | |
CN217407676U (en) | A fault disappears and kills storehouse for cold chain food | |
CN103928379B (en) | Substrate loads and unloads carrier unit and base plate processing system | |
RU2757925C2 (en) | Reactor for proximal and perpendicular emission of electromagnetic waves on a thin layer of liquid | |
RU2774186C1 (en) | Continuous-flow hop dryer with endogenous-convective heating sources |