УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КУСКОВОГО САХАРА И ЕГО СУШКИ С ПОМОЩЬЮ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК C13B40/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к установке для производства и сушки кускового сахара, включающей:

- пресс для формования сахарной массы с получением кускового сахара,

- нагревательное устройство для нагрева и осушения кускового сахара,

- кондиционирующее устройство для охлаждения и осушения кускового сахара и

- транспортировочные средства для транспортировки кускового сахара от пресса к нагревательному устройству и оттуда к кондиционирующему устройству,

причем нагревательное устройство включает в себя несколько нагревателей, каждый из которых имеет микроволновой излучатель (генератор микроволнового, или сверхвысокочастотного, излучения), испускающий микроволновое излучение, и волновод, направляющий микроволновое излучение от микроволнового излучателя в сушильную камеру, в которой происходит нагрев кускового сахара.

Уровень техники

Подобная установка известна, например, из публикации ЕР 0894871 В1. Однако описанная в этом патенте установка имеет тот недостаток, что количество кускового сахара, производимого в единицу времени, должно быть относительно постоянным.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является создание установки для производства и сушки кускового сахара, которая была бы лишена недостатков, присущих уровню техники.

Эта задача решается в установке для производства и сушки кускового сахара, включающей в себя:

- пресс для формования сахарной массы с получением кускового сахара,

- нагревательное устройство для нагрева и осушения кускового сахара,

- кондиционирующее устройство для охлаждения и осушения кускового сахара,

- транспортировочные средства для транспортировки кускового сахара от пресса к нагревательному устройству и оттуда к кондиционирующему устройству,

причем нагревательное устройство включает в себя несколько нагревателей, каждый из которых имеет микроволновой излучатель, испускающий микроволновое излучение, и волновод, направляющий микроволновое излучение от микроволнового излучателя в сушильную камеру, в которой происходит нагрев кускового сахара, причем каждый нагреватель также содержит вентиль, расположенный в волноводе и позволяющий излучению проходить только в направлении от излучателя к сушильной камере.

Настоящее изобретение относится к установке для производства и сушки кускового сахара. В этой установке частицы сахара смешивают с водой, и затем эту сахарную массу формуют в прессе, получая кусковой сахар (кубики сахара). Затем кусковой сахар выгружают на транспортировочные средства, например ленточный транспортер, который транспортирует кусковой сахар в нагревательное устройство для нагрева кускового сахара в сушильной камере, чтобы по меньшей мере частично выпарить воду, содержащуюся в кусковом сахаре. Водяной пар удаляют из сушильной камеры, например, путем вентиляции сушильной камеры. За нагревательным устройством, по направлению технологического потока, расположено кондиционирующее устройство для охлаждения и осушения кускового сахара. В заключение кусковой сахар упаковывают, например, в коробки.

Нагревательное устройство, используемое в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя несколько нагревателей, каждый из которых имеет микроволновой излучатель (СВЧ-генератор), в частности магнетрон, испускающий микроволновое излучение. По волноводу, предпочтительно прямоугольному волноводу, микроволновое излучение направляется от микроволнового излучателя к сушильной камере, в которой кусковой сахар нагревается, а, следовательно, содержащаяся в нем вода, по меньшей мере частично, испаряется. Водяной пар удаляют из сушильной камеры периодически или непрерывно.

В большинстве случаев микроволновое излучение полностью не поглощается молекулами содержащейся в кусковом сахаре воды, а отражается, по меньшей мере частично, обратно в волновод. Количество отражаемого излучения зависит от количества излучения и количества воды, вводимой в сушильную камеру в единицу времени.

Предлагаемая в изобретении установка включает в себя расположенный в волноводе вентиль, позволяющий излучению проходить только в направлении от излучателя к сушильной камере. Таким образом, обратное излучение не сможет пройти в волноводе за этот вентиль. Следовательно, даже при изменении количества высушиваемого кускового сахара, а значит, и обратного излучения, это не повлияет на предлагаемую в изобретении установку, что делает эту установку гораздо более гибкой в эксплуатации по сравнению с установкой, известной из уровня техники. Кроме того, изобретение обеспечивает увеличение срока службы микроволнового излучателя.

Предпочтительно, чтобы вентиль был подключен к устройству водяного охлаждения, предпочтительно к контуру водяного охлаждения, причем вентиль перенаправляет обратное излучение, отражаемое из сушильной камеры, в устройство водяного охлаждения, предпочтительно контур водяного охлаждения, где обратное излучение поглощается водой. Более предпочтительно, чтобы предлагаемая в изобретении установка включала в себя теплопоглотитель в контуре водяного охлаждения, где происходит отвод теплоты, переданной воде в контуре водяного охлаждения, и затем вода направляется по контуру циркуляции к вентилю. Теплоту, отводимую в теплопоглотителе из водяного контура, предпочтительно повторно использовать, например, в предлагаемом в изобретении процессе для нагревания воздуха, пропускаемого, например, через сушильную камеру. В качестве дополнения или альтернативы, отводимую теплоту можно использовать в другом процессе и/или, например, для отопления здания или привода генератора.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения контур охлаждения также охлаждает микроволновой излучатель, причем микроволновой излучатель расположен в контуре охлаждения, предпочтительно за вентилем по потоку воды.

Предпочтительно, чтобы предлагаемая в изобретении установка включала в себя расположенные в волноводе, предпочтительно между вентилем и сушильной камерой, по направлению распространения излучения, средства для по меньшей мере частичной нейтрализации обратного излучения, обеспечивающие уменьшение нагрузки вентиля обратным излучением, которое должно поглощаться вентилем. В предпочтительном варианте осуществления изобретения нейтрализация обратного излучения достигается путем модуляции характера колебаний обратного излучения таким образом, что генерируемое излучение по меньшей мере частично нейтрализует энергию обратного излучения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения предлагаемая в изобретении установка включает в себя измерительные средства для измерения количества обратного излучения. Вырабатываемый при этом сигнал предпочтительно использовать для регулирования работы средств нейтрализации обратного излучения.

В качестве средств нейтрализации обратного излучения предпочтительно использовать несколько выдвигаемых в волновод металлических стержней, предпочтительно три таких металлических стержня, причем выдвижение металлических стержней в волновод является регулируемым. Регулируя выдвижение стержней в волновод, можно изменять длину волны и/или предпочтительно фазу обратного излучения.

В соответствии с предпочтительным, или еще одним, вариантом осуществления настоящего изобретения предлагаемая установка включает в себя по одному блоку питания на каждый микроволновой излучатель, причем блоки питания расположены отдельно от предлагаемой в изобретении установки. Этот вариант осуществления настоящего изобретения имеет то преимущество, что он облегчает доступ к микроволновым излучателям и/или волноводам, а блок питания, являясь дополнительным источником тепла, удален от микроволновых излучателей, что увеличивает срок их службы.

Краткое описание чертежей

Ниже осуществление настоящего изобретения поясняется со ссылкой на чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - вид сбоку предлагаемой в изобретении установки, на фиг.2 - вид сверху предлагаемой в изобретении установки.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показано нагревательное устройство 17, являющееся составной частью предлагаемой в изобретении установки 1 по производству кускового сахара. В этой установке 1 сахар и воду обычным путем подают в пресс, в котором сахар и воду смешивают и в котором прессованием получают кусковой сахар в виде кусочков, в частности кубиков, требуемой формы, размера и веса. От пресса кусковой сахар перемещается транспортировочными средствами 2 к нагревательному устройству 17. Нагревательное устройство 17 включает многорежимные нагреватели 18 (см. фиг.2). Транспортер 2 перемещает влажный кусковой сахар 4 через сушильную камеру, где кусковой сахар 4 нагревается энергией микроволнового излучения до температуры приблизительно 75°С и где происходит испарение основной части влаги, содержащейся в кусковом сахаре 4. Таким образом, кусковой сахар 4 поглощает скрытую энергию, чтобы в кондиционирующем устройстве дойти до состояния с требуемым конечным влагосодержанием. После пропускания кускового сахара через кондиционирующее устройство 4 его перемещают транспортировочными средствами 2 в обычное упаковочное устройство, где кусковой сахар упаковывают в коробки или иную подобную тару. Пресс, транспортировочные средства 2 и упаковочное устройство известным образом приводятся в действие от электропривода, причем приводы работают согласованно. Для того чтобы потери микроволновой энергии были как можно меньшими, транспортировочным средством 2 предпочтительно является ленточный транспортер с лентой из синтетического материала, диэлектрические характеристики которого таковы, что транспортерная лента поглощает минимально возможное количество энергии.

Нагревательное устройство 17 предлагаемой в изобретении установки 1 включает в себя несколько нагревателей 18 (см. фиг.2), причем на фиг.1 показан только один нагреватель. Нагреватель 18 содержит волновод 10, присоединенный к опоре 6, в данном случае к плите из нержавеющей стали, являющейся, например, частью каркаса установки 1, посредством, например, фланца 8. В опоре 6 имеется отверстие 9, через которое микроволновое излучение 19 может проходить в сушильную камеру 5. Внизу волновода расположен микроволновой излучатель 14, представляющий собой магнетрон, испускающий в волновод 10 микроволновое излучение. Затем этот волновод 10 направляет излучение, как показано стрелками 19, в направлении сушильной камеры 5. За микроволновым излучателем 14, по направлению 19 распространения излучения, расположен вентиль 15, позволяющий микроволновому излучению проходить только в направлении, обозначенном стрелками 19. Обратное излучение 20 через этот вентиль проходить не может. Вентиль представляет собой, например, устройство, передающее обратное излучение 20 в водяную поглощающую нагрузку 13, где это излучение поглощается. Вентиль содержит, например, постоянный магнит для перенаправления обратного излучения 20 в водяную поглощающую нагрузку 13.

Далее, в волноводе 10 перед вентилем 15 (по направлению распространения обратного излучения), или на вентиле, расположен измерительный прибор 16, измеряющий количество обратного излучения 20. Сигнал, несущий результат этого измерения, предпочтительно используется для регулирования или контроля средств 12 нейтрализации обратного излучения, которые также расположены перед вентилем (по направлению распространения обратного излучения). Эти средства 12 нейтрализации обратного излучения представляют собой в данном случае несколько стержней, а именно три стержня 12, установленных с возможностью регулируемого выдвижения в волновод 10. Регулируя выдвижение этих стержней, диапазон частот и/или фазу обратного излучения 20 можно изменять таким образом, чтобы его энергия нейтрализовалась излучением 19, а излучение 19 сохранялось в том виде, как оно испускается.

Используемое в предлагаемой установке нагревательное устройство 17 также включает в себя контур 13 водяного охлаждения, подключенный к вентилю 15 для обеспечения непрерывного или периодического потока воды, поглощающего энергию обратного излучения, направляемого от вентиля в контур 13 водяного охлаждения. Вода, проходящая по водяному контуру 13 от вентиля 15, предпочтительно также охлаждает микроволновой излучатель 14, причем микроволновой излучатель предпочтительно расположен перед вентилем (по направлению распространения излучения). Нагретая вода затем охлаждается в теплопоглотителе 7, после чего охлажденная вода повторно направляется к вентилю и/или микроволновому излучателю 14. Теплота, отбираемая из водяного контура 13 в теплопоглотителе 7, может использоваться предлагаемой в изобретении установкой, например, для нагрева воздуха, которым вентилируется сушильная камера 5 и/или для предварительного подогрева сахара. В качестве дополнения или альтернативы, эта теплота может использоваться для отопления здания или для выработки электричества.

На фиг.1 также показано, что на каждый микроволновой излучатель 14 предусмотрено по одному отдельному блоку питания 11. Кроме того, на чертеже видно, что этот блок питания 11 расположен на удалении от предлагаемой в изобретении установки.

На фиг.2 показан вид сверху нагревательного устройства. На чертеже четко видно, что под сушильной камерой 5 расположено несколько нагревателей 18. В данном случае нагреватели 18 расположены в порядке, периодически повторяющемся через каждые пять нагревателей 18. Каждый из нагревателей 18 выполнен, как это описано выше со ссылкой на фиг.1, причем каждый микроволновой излучатель 14 снабжается энергией от отдельного блока питания, расположенного на удалении от предлагаемой в изобретении установки. Контур охлаждения предпочтительно включает в себя по одной ветки на каждый нагреватель 18, причем ветки контура работают параллельно. Все ветки соединены с одним теплопоглотителем 7.

Изобретение относится к сахарной промышленности. Установка для производства и сушки кускового сахара включает в себя: пресс для формования сахарной массы с получением кускового сахара, нагревательное устройство для нагрева и осушения кускового сахара, кондиционирующее устройство для охлаждения и осушения кускового сахара и транспортировочные средства для транспортировки кускового сахара от пресса к нагревательному устройству и оттуда к кондиционирующему устройству. Причем нагревательное устройство включает в себя несколько нагревателей, каждый из которых имеет микроволновой излучатель, испускающий микроволновое излучение, и волновод, направляющий микроволновое излучение от микроволнового излучателя в сушильную камеру, в которой происходит нагрев кускового сахара. При этом каждый нагреватель содержит вентиль, расположенный на волноводе, благодаря которому обратное излучение не сможет пройти в волноводе за этот вентиль, что делает эту установку более гибкой в эксплуатации по сравнению с другими. Кроме того, изобретение обеспечивает увеличение срока службы микроволнового излучателя. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка (1) для производства и сушки кускового сахара, включающая в себя:
- пресс для формования сахарной массы с получением кускового сахара (4),
- нагревательное устройство (17) для нагрева и осушения кускового сахара (4),
- кондиционирующее устройство для охлаждения и осушения кускового сахара (4),
- транспортировочные средства (2) для транспортировки кускового сахара (4) от пресса к нагревательному устройству (17) и оттуда к кондиционирующему устройству,
причем нагревательное устройство (17) включает в себя несколько нагревателей (18), каждый из которых имеет микроволновой излучатель (14), испускающий микроволновое излучение, и волновод (10), направляющий микроволновое излучение (19) от микроволнового излучателя (14) в сушильную камеру (5), в которой происходит нагрев кускового сахара,
отличающаяся тем, что каждый нагреватель (18) содержит вентиль (15), расположенный в волноводе (10) и позволяющий излучению проходить только в направлении от излучателя (14) к сушильной камере (5).

2. Установка (1) по п. 1, отличающаяся тем, что вентиль (15) подключен к устройству (13) водяного охлаждения, предпочтительно к контуру водяного охлаждения, причем вентиль (15) перенаправляет обратное излучение (20), отражаемое из сушильной камеры (5), в устройство (13) водяного охлаждения, предпочтительно контур (13) водяного охлаждения, где обратное излучение поглощается.

3. Установка (1) по п. 2, отличающаяся тем, что в состав контура (13) водяного охлаждения входит теплопоглотитель (7).

4. Установка (1) по п. 3, отличающаяся тем, что утилизируемая в теплопоглотителе (7) теплота повторно используется.

5. Установка (1) по одному из пп. 2-4, отличающаяся тем, что контур (13) водяного охлаждения охлаждает микроволновой излучатель (14).

6. Установка (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она включает в себя расположенные в волноводе (10) за вентилем (15), по направлению распространения излучения, средства (12) для по меньшей мере частичной нейтрализации обратного излучения (20), предпочтительно для нейтрализации путем модуляции характера колебаний обратного излучения (20).

7. Установка (1) по п. 6, отличающаяся тем, что она включает в себя измерительные средства (16) для измерения обратного излучения (20), причем средства (12) по меньшей мере частичной нейтрализации обратного излучения являются регулируемыми на основании сигнала от измерительных средств (16).

8. Установка (1) по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что средства (12) по меньшей мере частичной нейтрализации обратного излучения представляют собой несколько металлических стержней, выдвигаемых в волновод (10), причем их выдвижение в волновод является регулируемым (10).

9. Установка (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она включает в себя несколько центральных блоков питания (11), отдельных от нее.