СВЧ-УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗЖИЖЕНИЯ ВЯЗКИХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1995 года по МПК A23L1/25 H05B6/64 

Изобретение относится к технике СВЧ и может найти применение в пищевой промышленности, а именно в устройствах для физической обработки пищевых продуктов, в частности меда, с использованием СВЧ-энергии.

Известны установки, в которых разжижение меда достигается с помощью нагретого пара или электронагрева через стенки металлической емкости [1] Использование косвенного нагрева определяет неравномерность нагрева в объеме емкости, что снижает качество меда, а также обусловливает низкую производительность установок из-за больших энергозатрат на единицу массы продукта.

Известно устройство для снижения вязкости продукта, использующее СВЧ-энергию, содержащее емкость, источник СВЧ-энергии, приспособление для направления СВЧ-энергии в емкость, устройство для герметичного сопряжения этого приспособления и емкости, узел для слива разжиженного продукта [2] Установка с использованием СВЧ-нагрева более производительна, чем вышеописанные установки, так как нагрев здесь непосредственный и процесс разжижения проходит интенсивнее.

Недостаток известной конструкции неравномерный нагрев продукта, что ухудшает его качество и вызывает дополнительные энергозатраты, снижая производительность установки.

Наиболее близким по технической сущности аналогом заявляемого устройства является СВЧ-установка для разжижения вязких продуктов, преимущественно меда, включающая металлическую емкость с горловиной, источник СВЧ-энергии с волноводом и приспособлением для направления потока СВЧ-энергии в обрабатываемый продукт и слива разжиженного продукта в виде единого узла-патрубка, устройство для герметичного сопряжения горловины емкости с приспособлением [3]
Известная СВЧ-установка также не обеспечивает равномерный нагрев продукта, так как конструкция узла-патрубка с каналом-волноводом в виде конического рупора, раскрывающегося к выходному отверстию, не обеспечивает равномерное распределение СВЧ-энергии в объеме емкости. Создаваемое известной конструкцией распределение электромагнитного поля таково, что в закристаллизованном меде образуется воронка от разжиженного и вытекшего меда, попавшего в интенсивное поле. При завершении технологического цикла вершина воронки достигает дна емкости, при этом на стенках остается значительная масса закристаллизованного меда. Необходимо дальнейшее воздействие СВЧ-энергии, однако при этом возможен как перегрев меда, что снижает его качество, так и возрастание коэффициента стоячей волны, что может привести к выходу из строя генератора СВЧ.

Цель изобретения обеспечение равномерного нагрева продукта при разжижении для сохранения его свойств путем формирования равномерного распределения СВЧ-поля, снижение энергозатрат на единицу массы продукта, повышение производительности установки.

Цель достигается тем, что в СВЧ-установке для разжижения вязких продуктов, преимущественно меда, включающей металлическую емкость с горловиной, источник СВЧ-энергии с волноводом и приспособлением для направления потока СВЧ-энергии и слива разжиженного продукта, устройство для герметичного сопряжения горловины металлической емкости с приспособлением, приспособление выполнено в виде отрезка круглого волновода с отверстием связи в боковой поверхности, к которому подсоединен волновод источника СВЧ-энергии, а на конце отрезка круглого волновода расположен воронкообразный короткозамыкатель с трубчатым каналом для слива. Короткозамыкатель расположен на расстоянии от отверстия связи, равном λ/4, а выходное отверстие отрезка круглого волновода закрыто радиопрозрачным диском с отверстиями, где λ длина волны колебания E₁₀ в отрезке круглого волновода на частоте генерации источника СВЧ-энергии.

Выполнение приспособления для направления потока СВЧ-энергии и слива разжиженного продукта в виде отрезка круглого волновода с вводом СВЧ-энергии через отверстие связи в боковой поверхности и короткозамкнутого на конце позволяет сформировать структуру поля, имеющую широкую диаграмму направленности, характерную для открытого конца круглого волновода. Короткозамыкатель позволяет также осуществить согласование между подводящим и круглым волноводами, причем экспериментально установлено, что высококачественное согласование (т.е. минимальное значение КСВ) достигается при расположении короткозамыкателя на расстоянии от окна связи, равном λ/4. Воронкообразная форма короткозамыкателя с трубчатым каналом для слива определена такой функцией приспособления, как слив разжиженного продукта. Трубчатый канал для слива выполняет также функцию ослабления СВЧ-мощности в степени, достаточной с точки зрения техники безопасности. Именно такая конструкция наиболее целесообразна с точки зрения обеспечения ослабления СВЧ-мощности, так и для наименьшего сопротивления вытеканию разжиженного продукта. Радиопрозрачный диск, установленный на выходном конце отрезка круглого волновода, предназначен для предотвращения перекрытия канала слива кусками продукта, например меда, оторвавшимися от основной массы. Такие куски задерживаются на диске в СВЧ-поле до разжижения и затем протекают через отверстия в диске.

Таким образом совокупность признаков, характеризующих изобретение, позволяет обеспечить равномерный нагрев продукта при разжижении и тем самым сохранить его свойства.

На фиг. 1 показана установка для разжижения вязких продуктов, общий вид; на фиг. 2 конструкция приспособления для направления СВЧ-энергии и слива разжиженного продукта (разрез А-А на фиг. 1).

СВЧ-установка для разжижения вязких продуктов содержит основание 1, на котором закреплены источник 2 СВЧ-энергии с волноводом 3 и приспособление 4 для направления СВЧ-энергии и слива разжиженного продукта. Приспособление 4 выполнено в виде отрезка круглого волновода 5 с отверстием 6 связи в боковой поверхности, к которому известным образом подсоединен волновод 3 для ввода СВЧ-энергии. Выходное отверстие отрезка круглого волновода 5 закрыто радиопрозрачным диском 7 с отверстиями 8 и с помощью устройства 9 известной конструкции, например металлизированного резинового шланга, герметично сопряжено с горловиной металлической емкости 10. На другом конце волновода 5 расположен воронкообразный короткозамыкатель 11 с трубчатым каналом 12 для слива разжиженного продукта. Канал 12 представляет собой цилиндр, снабженный системой ослабления СВЧ-энергии из пакета трубок 13. Короткозамыкатель 11 расположен на расстоянии от отверстия связи 6, равном λ/4.

Работа установки заключается в следующем. Емкость 10 с медом устанавливается в нужном положении. Горловина емкости 10 герметично сопрягается устройством 9 с приспособлением 4. СВЧ-энергия подается в зону роспуска от источника 2 по волноводу 3 через отверстие 6 связи и отрезок круглого волновода 5. С помощью воронкообразного короткозамыкателя 11 достигается согласование волноводов 3 и 5, а система ослабления СВЧ-энергии в виде пакета трубок 13 из нержавеющей стали, размещенных в канале 12, обеспечивает величину затухания до 200 дБ, что достаточно с точки зрения безопасности. Поглощение СВЧ-энергии вызывает снижение вязкости продукта и его вытекание по волноводу 5 и каналу 12 в тару. При этом большие куски меда, оторвавшиеся от общей массы, задерживаются в СВЧ-поле диском 7, дополнительно нагреваются и протекают через отверстия в диске 7.

Использование: для физической обработки пищевых продуктов, в частности меда, с использованием СВЧ-энергии. Сущность изобретения: СВЧ-установка для разжижения вязких продуктов, преимущественно меда, включает металлическую емкость 10 с горловиной, источник 2 СВЧ-энергии с волноводом 3 и приспособлением 4 для направления потока СВЧ-энергии в обрабатываемый продукт и слива разжиженного продукта из емкости. Приспособление 4 выполнено в виде отрезка круглого волновода с отверстием связи в его боковой поверхности. На конце отрезка круглого волновода расположен воронкообразный короткозамыкатель 11 с трубчатым каналом для слива разжиженного продукта. Короткозамыкатель расположен на расстоянии от отверстия связи, равном λ/4 где λ длина волны колебания типа E₁₀ в отрезке круглого волновода на частоте генерации источника СВЧ-энергии. Выходное отверстие круглого волновода закрыто радиопрозрачным диском с отверстиями. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СВЧ-УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗЖИЖЕНИЯ ВЯЗКИХ ПРОДУКТОВ, преимущественно меда, включающая металлическую емкость с горловиной, источник СВЧ-энергии с волноводом и приспособлением для направления потока СВЧ-энергии в обрабатываемый продукт и слива разжиженного продукта из емкости, а также устройство для герметичного сопряжения горловины емкости с приспособлением для направления потока СВЧ-энергии в обрабатываемый продукт и слива разжиженного продукта из емкости, отличающаяся тем, что приспособление для направления потока СВЧ-энергии в обрабатываемый продукт и слива разжиженного продукта выполнено в виде отрезка круглого волновода с отверстием связи в его боковой поверхности, к которому подсоединен волновод источника СВЧ-энергии, при этом на конце отрезка круглого волновода расположен воронкообразный короткозамыкатель с трубчатым каналом для слива разжиженного продукта. 2. СВЧ-установка по п.1, отличающаяся тем, что короткозамыкатель расположен на расстоянии от отверстия связи, равном λ/4, где λ - длина волны колебания типа Е₁₀ в отрезке круглого волновода на частоте генерации источника СВЧ-энергии. 3. СВЧ-установка по п.1, отличающаяся тем, что выходное отверстие круглого волновода закрыто радиопрозрачным диском с отверстиями.