УСТРОЙСТВО ДЛЯ РОСПУСКА ЗАКРИСТАЛЛИЗОВАВШЕГОСЯ В МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ МЕДА Российский патент 1995 года по МПК A01K59/00 

Изобретение относится к агропромышленному комплексу, конкретно к перерабатывающей промышленности продуктов пчеловодства. Оно преимущественно может быть использовано при роспуске загустевшего и закристаллизовавшегося меда в металлической таре типа ЕДМ (емкость для меда) и бидонов.

Кроме того, оно может найти применение при разжижении в металлической таре шоколадных масс, жиров, нефтепродуктов и др. пастообразных продуктов способных к разжижению при подогревании.

Известно устройство разжижения закристаллизовавшегося меда в металлической таре, принцип работы которого основан на разжижении традиционным теплом, например, водой, воздухом при температуре 50^оС (Садовников Ю.А. Пчеловодству - промышленную основу. Сб. докладов научной конференции по пчеловодству: г. Рыбное НИИП, 1976, с.75...79 и Чудаков В.Г. Технология продуктов пчеловодства М., Колос, 1979, с.53).

Недостатками указанного устройства являются: длительность процесса разжижения меда (от 13,5 ч до 2-х сут), значительное снижение качества меда по отношению к меду до разрежения, так как вследствие длительного воздействия температуры изменения происходят в составе сахарных веществ, в деятельности энзимов. При длительном тепловом воздействии в результате реакции появляется вредное вещество - оксиметилфурфурол. Существующее устройство не позволяет механизировать и автоматизировать технологический процесс разжижения меда и при его реализации происходят значительные потери тепла из-за теплоизлучения зеркалом ванны и стенками здания. Кроме того, данное устройство приводит:
к значительному расходу металла, воды, пара, затратам на капитальное строительство термозала и ванны и необходимости в использовании котельной;
к некомфортным условиям работы обслуживающего персонала (повышенная температура и влажность).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемому техническому решению является реализация известного технического решения, в котором используют для роспуска емкость для меда, генератор СВЧ и облучатель.

Однако конструкция известного устройства не обеспечивает роспуск в металлической таре, так как основная часть меда экранирована металлической тарой и будет распускаться только та часть меда, на которую будет попадать электромагнитное поле через горловину металлической тары и эта часть меда может перегреваться и терять свои качества (аромат, целебные свойства).

Целью настоящего изобретения является обеспечение сохранности качества разжиженного меда путем стабилизации температурного режима.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, включающее емкость с медом, генератор СВЧ и облучатель, снабжено установленными в облучателе двумя круглыми волноводами-внутренним и внешним, по которым СВЧ-энергия подается от облучателя к емкости с медом и приводом перемещения внешнего волновода относительно внутреннего. Устройство также снабжено установленным в отверстии слива разжиженного меда термоэлектрическим датчиком, электрически связанным со входом блока преобразователя, выход которого связан с приводом перемещения внутреннего волновода относительно внешнего и приводом поворота емкости с медом, соосно закрепленной с облучательным устройством на станине.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство в исходном положении, на фиг. 2 - устройство в процессе работы.

Устройство роспуска меда в металлической таре содержит установленный на станине 1 и закрепленный на оси 2, бандаж 3 для закрепления в нем емкости 4 с находящимся в ней медом 5, облучательное устройство 6 закреплено с одной стороны с генератором СВЧ 7, с другой стороны соосно с емкостью 4, с помощью клиновых срезов, которые входят в горловину емкости, выше клиньев расположены упоры 8, на которые опирается кольцевое уплотнительное устройство 9 (резиновое кольцо, заключенное в металлическую оплетку) для устранения утечки СВЧ энергии через зазор между горловиной емкости 4 и облучательным устройством 6. На цилиндрической части облучательного устройства расположены запредельные отверстия 10 для слива жидкого меда. Эти отверстия являются запредельными для СВЧ энергии, поэтому она не проходит через них свободно. В облучательном устройстве 6 в отверстиях слива 10 установлен термоэлектрический датчик температуры 11 вытекающего через отверстие 10 меда, термоэлектрический датчик электрически связан со входом блока преобразователя 12 для преобразования датчика температуры в сигнал управления. Выход блока преобразователя электрически связан с приводом поворота 13 для поворота емкости и облучательного устройства на оси 2 относительно горизонта. Внутри облучательного устройства 6 расположены два излучательных круглых волновода. Один - внутренний 14, а второй внешний 15, скользящий по внутреннему. На конце внешнего волновода имеются тяги: одна тяга 16, имеющая винтовую нарезку, проходит через втулку 17 с винтовой нарезкой и соединена с приводом 18, вторая тяга 19 без нарезки проходит через направляющую втулку 20. Обе втулки жестко закреплены. При вращении привода 18 внешний волновод 15 может перемещаться вдоль внутреннего волновода 14, и в целом оба волновода образуют телескопический волноводный излучатель, длина которого за счет передвижения внешнего волновода 15 вдоль внутреннего 14 меняется. На верхнем конце неподвижного волновода крепятся магнетроны. На неподвижном внутреннем волноводе 14 имеется отверстие, в которое устанавливается штыревая антенна 21, электрически связанная с детекторной секцией 22, которая в свою очередь электрически связана с устройством отключения высокого напряжения 23 генератора СВЧ 7. Устройство отключения высокого напряжения 23 состоит из компаратора и реле, контакты которого размыкают цепь питания высоким напряжением магнетрона.

Бандаж 3 выполнен в виде стоек (тяг) 24, которые с помощью винтового механизма 25 прижимают емкость 4 с медом 5 к облучательному устройству 6. На бандаже закреплен генератор СВЧ 7. Устройство роспуска меда в металлической таре работает следующим образом: емкость 4 с медом 5 устанавливают в бандаж 3 и тягами 24 бандажа 3 с помощью винтового механизма прижима 25 прижимают горловину емкости 4 к облучательному устройству 6. Включают электропривод поворота 13 и переводят емкость 4 с медом 5 в горизонтальное положение (см. фиг.2) и выключает привод поворота 13. Затем включают генератор СВЧ 7, и электромагнитная энергия по круглым волноводам 14,15 от генератора СВЧ 7 подается через облучательное устройство 6 к поверхности меда 5 емкости 4. Первоначальное положение меда - позиция 26 (см.фиг.2). По прошествии 3-3,5 мин поверхность меда 5, обращенная в сторону облучательного устройства 6, нагревается на глубину проникновения электромагнитного поля (на частоте 2375 МГц, глубина проникновения равна Δ = 3 см). При нагреве СВЧ-энергией мед разжижается и под действием собственного веса разжиженная часть меда перемещается относительно неразжиженной части меда, при этом дополнительно облучаясь электромагнитной энергией генератора СВЧ 7, подаваемой по волноводам 14,15, через облучательное устройство 6 к меду 5. Поверхность меда 5 занимает положение 27 (см.фиг.2). Установлено, чем на меньший угол (см. фиг.2) относительно горизонта наклонена ось емкости 4 и облучательного устройства 6, тем температура меда выше (т.е. более длительно мед облучается СВЧ энергией). По мере разжижения меда он через запредельные отверстия сливается в специальные емкости через фильтры. При протекании меда через отверстия 10 мед протекает по поверхности датчика температуры меда 11, последний выдает сигнал, пропорциональный температуре меда, и передает этот сигнал на вход преобразователя 12, затем пропорционально этому сигналу вырабатывает сигнал управления, который подается на привод поворота емкости 13. Привод поворота поворачивает емкость 4 с медом 5 и соосно закрепленное облучательное устройство 6 на заданный преобразователем угол α относительно горизонта. В зависимости от величины угла α меняется время облучения СВЧ энергией вытекающего меда, следовательно меняется и его температура. Датчик температуры 11 и преобразователь 12 отрегулированы на поддержание температуры разжиженного меда на выходе из облучательного устройства в пределах 50-55^оС, при которой качество меда сохраняется при его роспуске электромагнитным полем СВЧ.

Установлено, что при мощности генератора СВЧ в 1 кВт роспуск меда весом 50-55 кг в емкости длится 1 ч 40 мин. При увеличении мощности генератора в 2 раза время роспуска такого же бидона меда весом 50-55 кг - один час. Однако при увеличении мощности генератора СВЧ сохранить температуру меда 50-55^оС изменением угла α после роспуска половины емкости принципиально невозможно по следующим причинам: изменение угла α более 70^о ведет к попаданию меда в генераторную секцию через облучательное устройство, что приводит к сгоранию попавшего меда внутрь генераторной секции и выходу из строя генератора СВЧ 7. Если закрыть генераторную секцию радиопрозрачным экраном, то это приведет к перегреву меда, попавшему на экран (мед карамелизуется).

Установлено, чем выше мощность генератора СВЧ, тем за более короткий промежуток времени нагревается мед до заданной температуры. С целью поддержания температуры меда и исключения его перегрева выше 50-55^оС необходимо сократить время облучения меда СВЧ энергией за счет дополнительной установки 2-х круглых излучающих волноводов 14 и 15, длина которых может изменяться телескопическим перемещением волновода 15 относительно волновода 14. Стабилизация температуры меда в пределах 50-55^оС при увеличении мощности генератора СВЧ осуществляется следующим образом: с повышением мощности генератора СВЧ температура разжиженного меда растет значительно быстрее, чем при пониженной мощности. Поворотное устройство постоянно увеличивает угол α (см. фиг. 2), чтобы поддержать температуру в пределах 50-55^оС. При достижении угла наклона емкости с медом α = 70^о механически размыкается цепь питания привода поворота 13 с помощью концевика и замыкается цепь подачи питания на привод 18. Поддержание температуры в заданных пределах теперь осуществляется по следующей цепи: сигнал от датчика температуры 11 передается на преобразователь 12, далее сигнал управления с преобразователя подается на включение привода 18, ось которого механически связана с тягой 16, имеющей винтовую нарезку. При вращении оси двигателя 18 тяга 16 перемещается относительно втулки 17 и наружный круглый волновод перемещается вдоль внутреннего волновода 14. Для исключения перекоса и заклинивания вторая тяга 19 перемещается во втулке 20. При выдвижении наружного волновода внутрь горловины емкости время облучения СВЧ-энергией поверхности меда сокращается так как путь меда под облучением сокращается, т.е. сокращается общая экспозиция облучения меда СВЧ-энергией, как бы часть пути меда экранируется от СВЧ-энергии подвижным волноводом 15. При увеличении температуры меда сигнал управления с блока 12 подается на двигатель 18 и волновод вводится глубже в бак.

Исследованиями установлено, что в первые 3-3,5 мин, когда мед еще не разжижен КстU (коэффициент стоячей волны) напряжения канала между емкостью с медом и генератором СВЧ равен 4-5, при этом поверхность меда занимает положение (позиция 26, фиг. 2). По мере разжижения он занимает положение (позиция 27, фиг. 2) КстU в этом случае равен 1,3-1,4. С момента, когда в емкости остается 3/4 от начального объема (полного бака), угол между осью емкости и облучательного устройства по отношению к горизонту увеличивается, и поверхность меда 5 занимает положение (позиция 28), в этом время падает до 1,3-1,1.

В результате исследований можно сделать вывод, что основное время устройство работает в режиме, близком к режиму бегущей волны, и генератор СВЧ работает в облегченном режиме, что увеличивает срок службы генератора СВЧ и повышение КПД установки в целом. При полном вытекании разжиженного меда из емкости КстU резко возрастает до величины 6-8, поэтому необходимо отключить генератор. С целью облегчения работы оператора и сохранения срока службы магнетрона предусмотрено следующее: когда мед из бака полностью вытекает, появляется отраженный сигнал от металлического дна емкости, суммарный сигнал (прямой и отраженный), принимаемый штыревой антенной 21, значительно увеличивается и передается в детекторную секцию 22, затем на устройство отключения высокого напряжения 23, с помощью которого размыкается цепь питания высоким напряжением магнетрона, генератор СВЧ отключается, на этом процесс роспуска меда в металлической таре заканчивается.

Использование: в пчеловодстве для роспуска закристаллизовавшегося в металлической таре меда. Мед распускают с помощью генератора СВЧ с облучателем, смонтированным на общей станине с тарой (емкостью) и соосно ей. Горловина емкости сопряжена с выходным проемом облучателя, на стенках которого имеются отверстия для слива меда. При разогреве меда емкость автоматически поворачивается, и мед сливается через отверстия облучателя в сборную емкость. В горловине емкости установлен термодатчик, связанный с блоком преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РОСПУСКА ЗАКРИСТАЛЛИЗОВАВШЕГОСЯ В МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ МЕДА, включающее СВЧ-генератор с имеющим выходной проем облучателем, отличающееся тем, что, с целью обеспечения сохранности качества разжиженного меда путем стабилизации его температуры и своевременного вывода из емкости, облучатель смонтирован на общей с емкостью станине и соосно с емкостью с сопряжением горловины емкости с выходным проемом облучателя, причем облучатель с емкостью установлены на станине с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и снабжены приводом с системой автоматического управления, а на стенке облучателя выполнены отверстия для слива меда. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система автоматического управления приводом выполнена в виде блока преобразователя, электрически связанного с приводом и установленным в горловине емкости термодатчиком.