RU2777113C1 - Microwave unit with dual ring resonators for defrosting and heating animal colostrum - Google Patents
Microwave unit with dual ring resonators for defrosting and heating animal colostrum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777113C1 RU2777113C1 RU2021137695A RU2021137695A RU2777113C1 RU 2777113 C1 RU2777113 C1 RU 2777113C1 RU 2021137695 A RU2021137695 A RU 2021137695A RU 2021137695 A RU2021137695 A RU 2021137695A RU 2777113 C1 RU2777113 C1 RU 2777113C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- milk
- resonators
- partition
- dielectric
- Prior art date
Links
- 210000003022 Colostrum Anatomy 0.000 title claims abstract description 25
- 235000021277 colostrum Nutrition 0.000 title claims abstract description 25
- 238000010257 thawing Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 17
- 210000004080 Milk Anatomy 0.000 claims abstract description 32
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 claims abstract description 32
- 239000008267 milk Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005294 ferromagnetic Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 6
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 abstract description 4
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 abstract description 3
- 241000282832 Camelidae Species 0.000 abstract description 2
- 241000283707 Capra Species 0.000 abstract description 2
- 241000283086 Equidae Species 0.000 abstract description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 abstract description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000011068 load Methods 0.000 description 2
- 229940072221 IMMUNOGLOBULINS Drugs 0.000 description 1
- 102000018358 Immunoglobulins Human genes 0.000 description 1
- 108060003951 Immunoglobulins Proteins 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к агропромышленному комплексу и может быть использовано в фермах, где содержится крупный рогатый скот, лошади, верблюды, козы и т.д. для дефростации и подогрева молозива животных.The present invention relates to the agro-industrial complex and can be used in farms where cattle, horses, camels, goats, etc. are kept. for defrosting and heating animal colostrum.
Во всех известных СВЧ установках [1-4] транспортирование замороженного сырья через объемный резонатор осуществляются либо с помощью контейнеров, если в пластиковых бутылках, либо в измельченном виде с использованием перемешивающего механизма. В них реализовывается научная инновационная идея о том, что СВЧ установка для дефростации и разогрева молозива животных должна содержать сдвоенные резонаторы, рассчитанные на разные агрегатные состояния сырья, из-за существенных отличий его электродинамических и теплофизических характеристик в этих процессах. Но полное сохранение кормовой ценности молозива после такой технологии не происходит из-за того, что продолжительность технологического процесса не достаточно снижается, чтобы сохранить иммуноглобулины в продукте.In all known microwave devices [1-4], frozen raw materials are transported through a cavity resonator either using containers, if in plastic bottles, or in crushed form using a mixing mechanism. They implement the scientific innovative idea that a microwave installation for defrosting and heating animal colostrum should contain dual resonators designed for different aggregate states of raw materials, due to significant differences in its electrodynamic and thermophysical characteristics in these processes. But the complete preservation of the nutritional value of colostrum after such technology does not occur due to the fact that the duration of the technological process is not sufficiently reduced to preserve the immunoglobulins in the product.
Целью работы является разработка радиогерметичной СВЧ установки непрерывно-поточного действия магнетронами воздушного охлаждения и с резонаторами, разделяющими процессы дефростации и разогрева молозива животных при изменении агрегатного состояния, позволяющей сохранить кормовую ценность за счет сокращения длительности технологического процесса. The aim of the work is development of a radio-tight microwave unit of continuous-flow operation with air-cooled magnetrons and with resonators that separate the processes of defrosting and heating of animal colostrum when the state of aggregation changes, which makes it possible to preserve the nutritional value by reducing the duration of the technological process.
Один резонатор для дефростации от минус 15°С до 0, другой резонатор - для разогрева до 38-40°С. Сдвоенные резонаторы должны разделять сырье при температуре, равной температуре фазового превращения. One resonator for defrosting from minus 15°C to 0, the other resonator for heating up to 38-40°C. Dual resonators must separate the feedstock at a temperature equal to the phase transformation temperature.
Технический результат достигается тем, что СВЧ установка со сдвоенными кольцевыми резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных в горизонтальной плоскости содержит состыкованные с общим основанием верхний и нижний кольцевые резонаторы прямоугольного сечения,The technical result is achieved by the fact that the microwave unit with dual ring resonators for defrosting and heating animal colostrum in a horizontal plane contains upper and lower rectangular ring resonators docked with a common base,
причем в кольцевых пространствах обоих резонаторов имеются поярусно расположенные диэлектрические кольцевые перегородки, на которых фиксированы толстостенные молокопроводы, диаметром две глубины проникновения волны, свернутые в кольцо, продолжения которых через диэлектрическую перегородку проходят на последующие ярусы,moreover, in the annular spaces of both resonators there are tiered dielectric annular partitions, on which thick-walled milk pipelines are fixed, with a diameter of two wave penetration depths, rolled into a ring, the continuation of which through the dielectric partition passes to subsequent tiers,
причем продолжение молокопроводов с перегородки последнего яруса верхнего резонатора пропущено через диэлектрические втулки, установленные в общее основание резонаторов, и на этом уровне в молокопроводах имеются неферромагнитные сетки,moreover, the continuation of the milk lines from the partition of the last tier of the upper resonator is passed through dielectric bushings installed in the common base of the resonators, and at this level there are non-ferromagnetic grids in the milk lines,
а продолжения молокопроводов с перегородки последнего яруса нижнего кольцевого резонатора проходят через запредельные волноводы, пристыкованные к основанию нижнего резонатора, и попадают в приемную емкость,and the continuation of the milk lines from the partition of the last tier of the lower ring resonator pass through the transcendental waveguides attached to the base of the lower resonator and enter the receiving container,
причем на монтажном каркасе есть измельчитель с насосом, соединенным через общий молокопровод с молокопроводами и расположенными в запредельных волноводах верхнего резонатора.moreover, on the mounting frame there is a chopper with a pump connected through a common milk line with milk lines and located in the transcendental waveguides of the upper resonator.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:The essence of the invention is illustrated by drawings:
фиг. 1 - пространственное изображение СВЧ установки со сдвоенными кольцевыми резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных (общий вид);fig. 1 - spatial image of a microwave unit with dual ring resonators for defrosting and heating animal colostrum (general view);
фиг. 2 - пространственное изображение СВЧ установки со сдвоенными кольцевыми резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных (в разрезе с позициями);fig. 2 - spatial image of a microwave unit with dual ring resonators for defrosting and warming up animal colostrum (in section with positions);
фиг. 3 - установка в разрезе по центральной оси;fig. 3 - installation in section along the central axis;
фиг.4.- узел разделения общего молокопровода на молокопроводы, сечением две глубины волны;Fig.4. - node separation of the common milk pipeline into milk pipelines, with a cross section of two wave depths;
фиг. 5 - пространственное расположение молокопровода, свернутого в кольцо; fig. 5 - spatial arrangement of the milk pipeline, rolled into a ring;
фиг. 6 - пространственное расположение молокопровода в разрезе;fig. 6 - spatial arrangement of the milk pipeline in section;
фиг. 7 - пространственное изображение фторопластовой втулки с молокопроводом, по сечению которого расположена неферромагнитная сетка.fig. 7 - spatial image of a fluoroplastic sleeve with a milk line, along the cross section of which a non-ferromagnetic grid is located.
СВЧ установка со сдвоенными кольцевыми резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных (фиг. 1- 7) содержит: Microwave unit with dual ring resonators for defrosting and heating animal colostrum (Fig. 1-7) contains:
нижний кольцевой резонатор 1; верхний кольцевой резонатор 2;
общее основание резонаторов 3; магнетроны на верхнем резонаторе 4;the common base of the
диэлектрические кольцевые перегородки 5; молокопроводы 6; dielectric annular partitions 5; milk pipelines 6;
запредельный волновод на верхнем резонаторе 7;transcendental waveguide on the
неферромагнитные сетки 8; диэлектрические втулки 9;non-ferromagnetic
запредельный волновод на нижнем резонаторе 10; transcendental waveguide on the
магнетроны на нижнем резонаторе 11; magnetrons on the
измельчитель12; насос для вязкой жидкости 13; chopper12; viscous
емкость для приема продукта14.container for receiving the product14.
Установка представлена в горизонтальной плоскости с двумя состыкованными кольцевыми резонаторами 1, 2 с прямоугольными сечениями и с общим основанием 3. В кольцевом пространстве имеются диэлектрические кольцевые перегородки 5, расположенные поярусно. На перегородках расположен молокопровод 6, свернутый в кольцо и фиксированный к перегородке 5. Продолжение молокопровода проложено через перегородку на последующие ярусы. На боковой стороне обоих резонаторов 1, 2 имеются запредельные волноводы 7, 10, сечением менее четверти длины волны. Через них проложены молокопроводы для подачи измельченного замороженного молозива в верхний кольцевой резонатор 2, и слива разогретого молозива из нижнего кольцевого резонатора 1, соответственно. В каждом молокопроводе 6, на выходе из верхнего резонатора 2, имеются неферромагнитные сетки 8 в диэлектрических втулках 9, ограничивающих излучение из верхнего резонатора 2 в нижний резонатор 1, и фильтрующие льдо-водяную смесь. Это чтобы в молокопроводе, расположенном в нижнем резонаторе 1, подвергался воздействию ЭМПСВЧ только жидкое молозиво. Молокопровод сечением менее две глубины проникновения волны (примерно 2,8 см), их длина в резонаторах разная. Длина волны 12,24 см, частота 2450 МГц. Магнетроны с волноводом и вентилятором расположены со сдвигом на 120 градусов сверху на верхнем резонаторе 2 и снизу на нижнем резонаторе 1. Вся установка расположена на монтажном каркасе, куда установлен измельчитель 14 и насос 15 для вязкой жидкости. Общий молокопровод от насоса 15 разветвляется (фиг. 4) на молокопроводы с диаметром, согласованной с глубиной проникновения волны. Это позволит загрузить в резонатор достаточный объем сырья и согласовать продолжительность нахождения сырья в резонаторе с производительностью насоса для вязкой жидкости. Магнетроны 4 расположены на верхнем основании, а магнетроны 11 установлены на нижнем основании нижнего резонатора.The installation is presented in a horizontal plane with two docked
Технологический процесс дефростации и подогрева молозива животных в СВЧ установке со сдвоенными кольцевыми резонаторами происходит следующим образом. Молозиво замороженное следует освободить из пластиковых бутылок, загрузить в измельчитель 14, предварительно включив его. Для увеличения поверхности теплообмена, согласованной с глубиной проникновения волны сантиметрового диапазона и для обеспечения равномерного нагрева замороженное сырье следует измельчить. Далее с помощью насоса 15 для вязкой жидкости следует перекачивать в верхний резонатор 2, где оно подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты. Происходит дефростация молозива животных, жидкое сырье перекачивается через неферромагнитные сетки 8, расположенные в диэлектрических втулках 9, в нижний кольцевой резонатор 1, где под воздействием электромагнитного поля другой дозы разогревается. Молозиво, разогретое до 40°С, сливается в приемную емкость 14. Установка работает в непрерывном режиме. Доза воздействия в каждом резонаторе 1, 2 разная, она регулируется изменением мощности генератора и массой загрузки сырья (так как длина молокопроводов в резонаторах разная), управляя производительностью насоса 12. При фазовом переходе из замороженного состояния в жидкое состояние, молозиво окажется в нижнем резонаторе 1. Запредельные волноводы 7, 10 обеспечивают электромагнитную безопасность.The technological process of defrosting and heating of animal colostrum in a microwave unit with dual ring resonators occurs as follows. Frozen colostrum should be released from plastic bottles, loaded into the
Итак, двухрезонаторная СВЧ установка позволяет реализовать способ дефростации и разогрева молозива в разных дозах, в зависимости от агрегатного его состояния. В кольцевых объемах резонаторов обеспечивается высокая напряженность электрического поля, в пределах 6-10 кВ/см, менее половины пробивной напряженности электрического поля воздуха, 15 кВ/см. Поэтому молокопровод выполнен из толстостенного диэлектрического материала, диаметром менее две глубины проникновения волны. В связи с тем, что напряженность электрического поля очень высокая, а генерируемая в единице объема сырья мощность диэлектрического нагрева пропорциональна квадрату напряженности, поэтому скорость нагрева сырья высокая. А это позволит резко сократить длительность процессов дефростации и разогрева сырья, а значит сохранить кормовую ценность молозива животных.So, a two-cavity microwave unit allows you to implement a method for defrosting and heating colostrum in different doses, depending on its state of aggregation. In the annular volumes of the resonators, a high electric field strength is provided, in the range of 6-10 kV/cm, less than half of the breakdown electric field strength of air, 15 kV/cm. Therefore, the milk pipeline is made of a thick-walled dielectric material with a diameter less than two wave penetration depths. Due to the fact that the electric field strength is very high, and the dielectric heating power generated per unit volume of raw materials is proportional to the square of the strength, therefore, the heating rate of raw materials is high. And this will drastically reduce the duration of the processes of defrosting and heating of raw materials, and thus preserve the nutritional value of animal colostrum.
Источники информации:Sources of information:
1. Патент № 2694944 РФ, МПК А47J 39/00. Микроволновая установка для размораживания коровьего молозива / Поручиков Д. В., Васильев А. Н., Ершова И. Г., Новикова Г. В., Белова М. В.; заявитель и патентообладатель ВИМ. - № 2018143727; заявл. 11.12.2018, опубл. 18.07.2019. - Бюл. № 20.1. Patent No. 2694944 RF, IPC А47J 39/00. Microwave unit for defrosting cow colostrum / Poruchikov D. V., Vasiliev A. N., Ershova I. G., Novikova G. V., Belova M. V.; applicant and patent holder VIM. - No. 2018143727; dec. 12/11/2018, publ. 07/18/2019. - Bull. No. 20.
2. Патент № 2752938 РФ, МПК А47J.39/00. Двухмодульная СВЧ установка непрерывно-поточного действия для размораживания и разогрева коровьего молозива / Новикова Г. В., Просвирякова М. В., Михайлова О. В., Ершова И. Г., Тараканов Д. А., Тихонов А. А.; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU) . - № 2020141711; заявл. 17.12.2020; опубл. 11.08.2021. Бюл. № 23.2. Patent No. 2752938 RF, IPC А47J.39/00. Two-module continuous-flow microwave unit for defrosting and heating bovine colostrum / Novikova G. V., Prosviryakova M. V., Mikhailova O. V., Ershova I. G., Tarakanov D. A., Tikhonov A. A.; applicant and patent holder NGIEU (RU) . - No. 2020141711; dec. 12/17/2020; publ. 08/11/2021. Bull. No. 23.
3. Патент № 2752941 РФ, МПК А47J.39/00.Радиогерметичная многорезонаторная установка для размораживания молозива животных / Новикова Г. В., Просвирякова М. В., Михайлова О. В., Ершова И. Г., Зиганшин Б. Г., Тараканов Д. А.; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). - № 2020141715; заявл. 10.09.2020; заявл. 17.12.2020; опубл. 11.08.2021. Бюл. № 23.3. Patent No. 2752941 of the Russian Federation, MPK А47J.39/00. Radiotight multicavity unit for defrosting animal colostrum / Novikova G. V., Prosviryakova M. V., Mikhailova O. V., Ershova I. G., Ziganshin B. G. ., Tarakanov D. A.; applicant and patent holder NGIEU (RU). - No. 2020141715; dec. 09/10/2020; dec. 12/17/2020; publ. 08/11/2021. Bull. No. 23.
Патент № 753424РФ, МПК А47J.39/00. СВЧ установка непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами для размораживания и разогрева молозива животных / Новикова Г. В., Сторчевой В. Ф., Просвирякова М. В., Михайлова О. В., Ершова И. Г., Тараканов Д. А.; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). - № 2021104198; заявл. 19.02.2021, опубл. 16.08.2021. - Бюл. № 9.Patent No. 753424RF, IPC А47J.39/00. Continuous-flow microwave unit with quasi-stationary toroidal resonators for defrosting and heating animal colostrum / Novikova G. V., Storchevoi V. F., Prosviryakova M. V., Mikhailova O. V., Ershova I. G., Tarakanov D. BUT.; applicant and patent holder NGIEU (RU). - No. 2021104198; dec. 02/19/2021, publ. 08/16/2021. - Bull. No. 9.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2777113C1 true RU2777113C1 (en) | 2022-08-01 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2816761C1 (en) * | 2023-06-02 | 2024-04-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Colostrum defroster with microwave power supply to coaxial resonator |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2694944C1 (en) * | 2018-12-11 | 2019-07-18 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Microwave device for defrosting of cow colostrum |
RU2751023C1 (en) * | 2020-02-25 | 2021-07-07 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Нижегородская Государственная Сельскохозяйственная Академия" (ФГБОУ ВО НГСХА) | Ultra high frequency unit with prismatic resonators for unfreezing bovine colostrum |
RU2752941C1 (en) * | 2020-12-17 | 2021-08-11 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) | Radio-hermetic multi-resonator installation for defrosting and heating of colostrum of animals |
RU2753424C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-08-16 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) | Continuous-flow microwave installation with quasi-stationary toroidal resonators for defrosting and heating of animal colostrum |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2694944C1 (en) * | 2018-12-11 | 2019-07-18 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Microwave device for defrosting of cow colostrum |
RU2751023C1 (en) * | 2020-02-25 | 2021-07-07 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Нижегородская Государственная Сельскохозяйственная Академия" (ФГБОУ ВО НГСХА) | Ultra high frequency unit with prismatic resonators for unfreezing bovine colostrum |
RU2752941C1 (en) * | 2020-12-17 | 2021-08-11 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) | Radio-hermetic multi-resonator installation for defrosting and heating of colostrum of animals |
RU2753424C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-08-16 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) | Continuous-flow microwave installation with quasi-stationary toroidal resonators for defrosting and heating of animal colostrum |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2816761C1 (en) * | 2023-06-02 | 2024-04-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Colostrum defroster with microwave power supply to coaxial resonator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2694944C1 (en) | Microwave device for defrosting of cow colostrum | |
JP2021525439A (en) | Bone marrow coagulation in bone | |
RU2611153C2 (en) | Thawing vessels for biological products | |
BR112019022160A2 (en) | DEFROSTING APPLIANCE AND METHOD FOR DEFROSTING A SUBSTANCE | |
JP2023052153A (en) | Apparatus due to solid state rf energy technology and related industrial use | |
RU2777113C1 (en) | Microwave unit with dual ring resonators for defrosting and heating animal colostrum | |
US4457220A (en) | Apparatus for continuously separating fat from butter | |
Prosviryakova et al. | Electrotechnology of animal colostrum defrosting in two-resonator microwave installations | |
RU2489068C1 (en) | Microwave induction unit of drum type for grain micronisation | |
Ozcelik et al. | Microwave plant requirements and process control for advanced applications | |
Novikova et al. | Installations for defrosting and warming colostrum in continuous mode | |
ES2963955T3 (en) | Apparatus and method for treating dairy products | |
Kalantari | Microwave Technology in Freeze-Drying Process | |
RU2667751C2 (en) | Microwave installation with spherical resonators for thermal processing of fat-containing raw materials | |
US10292214B2 (en) | Device for heat treating products by means of microwaves and heat treatment method implementing such a device | |
RU2787383C1 (en) | Modular continuous-flow microwave unit for heat treatment of raw materials | |
Ershova et al. | Mathematical model of colostrum defrosting in super-high-frequency generator equipped | |
RU2753424C1 (en) | Continuous-flow microwave installation with quasi-stationary toroidal resonators for defrosting and heating of animal colostrum | |
Novikova et al. | Effect of heating of frozen colostrum in two-resonator installation | |
US11523476B2 (en) | Single-mode microwave applicator, device and method for thermal treatment of products | |
WO1982000403A1 (en) | A method of thawing frozen food and an equipment for carrying out this method | |
RU2751023C1 (en) | Ultra high frequency unit with prismatic resonators for unfreezing bovine colostrum | |
CN105146675A (en) | Wet type high-temperature sterilization method for aquatic products through tunnels and microwaves and processing and testing equipment | |
RU2734593C1 (en) | Uhf apparatus for defrosting and heating cow colostrum with coaxially located resonators | |
Braginets et al. | Mathematical modeling of microwave-vacuum drying of vegetative mass |