УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Российский патент 2020 года по МПК F26B9/06 F26B3/347 F26B5/04 

Изобретение относится к области техники СВЧ, а именно к микроволновым устройствам, предназначенным для электротермической обработки растительного сырья в промышленных установках.

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.

Известно устройство микроволновой сушилки (патент на полезную модель РФ №15622 U1; МПК: Н05В 6/64, F26B 11/04; 12.05.2000), содержащее группу СВЧ-генераторов с согласующими элементами и источниками питания, вращающийся барабан 1 для высушиваемого продукта, привод, воздуховод и снабженные средствами защиты от микроволнового излучения отверстия для загрузки и выгрузки продукта. Барабан выполнен в виде полого цилиндра, состоящего из непрозрачных для микроволнового излучения боковой подвижной поверхности 2 и неподвижных оснований 3 и 4, привод и основания установлены на несущей платформе, подвижная боковая поверхность 2 связана с приводом 6 через фрикционный механизм, содержащий установленные на оси привода 6 фрикционные ролики 7 и установленные на боковой поверхности 2 обода 8. В барабане имеются отверстия для загрузки 9 и выгрузки 10 продукта выполнены на противоположных основаниях, СВЧ-генераторы и их источники питания размещены в магнетронном блоке 11. Магнетронный блок установлен в полости барабана 1 на балке 12, соединяющей между собой неподвижные основания 3 и 4, и связан с внешним воздуховодом 13. Барабан 1 установлен на платформе 14 с изменяемым относительно горизонта углом наклона (фиг. 1).

Недостатком устройства является неравномерность нагрева камеры.

Известно устройство барабанной микроволновой сушилки (фиг. 2), содержащее неподвижный цилиндрический корпус сушильной камеры 15 с установленными источниками микроволнового излучения 20, вакуумный насос 16, присоединенный патрубками к сушильной камере, герметично закрывающиеся люки для загрузки 18 и выгрузки 19 продукта, внутри неподвижного цилиндрического корпуса установлена вращающаяся мешалка 17 с приводом 21. Эта СВЧ-установка работает на частоте 2,45 ГГц (патент на полезную модель РФ №139803; МПК: F26B 17/04, F26B 3/347; 18.03.2013).

Такая конструкция позволяет улучшить производительность сушилки путем совершенствования сушильной камеры и системы отвода влаги.

Однако недостатком этого устройства является неравномерность нагрева камеры, маленькая глубина проникновения СВЧ-энергии из-за высокой частоты СВЧ-энергии, неприменимость этой конструкции при использовании в промышленных масштабах.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в увеличении равномерности распределения электромагнитного поля внутри камеры.

Технический результат достигается конструкцией устройства для электротермической обработки растительного сырья в форме вакуумной прямоугольной рабочей камеры с двумя шлюзовыми створками 22, снабженной размещенными на противоположных вертикальных стенках вращающимися излучательными антеннами 23, разнесенными по уровням, а также использованием частоты СВЧ-нагрева 915 МГц. В СВЧ-излучатели по волноводному тракту 24 подается СВЧ-энергия из магнетронного модуля 26 с частотой 915 МГц для нагрева растительного сырья до температуры 85…95°C. Магнетронный модуль рассчитан на подачу мощности в промышленном масштабе величиной 50 кВт. Установка питается от источника питания 25 величиной 13 кВ. В конструкции имеется система водяного охлаждения 27 и стапель 28 (фиг. 3).

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показано устройство микроволновой сушилки согласно прототипу заявителя.

На фиг. 2 изображена барабанная микроволновая сушилка

На фиг. 3 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для электротермической обработки растительного сырья.

Сущность изобретения.

Устройство для электротермической обработки растительного сырья предназначено для снижения уровня вредоносности микроорганизмов в растительном сырье и обеспечения микробиологической безопасности и качества продукции.

Использование для нагрева СВЧ - энергии с частотой 915 МГц в отличие от прототипа, где используется частота 2450 МГц, обеспечивает более глубокий и равномерный нагрев.

Вакуумная прямоугольная камера обеспечивает наиболее полное использование внутреннего объема камеры, облегчает ее загрузку с использованием средств механизации и делает нагрев камеры значительно более равномерным. Камера прямоугольной формы удобно согласуется с прямоугольным волноводом для прохождения электромагнитной волны типа Н₁₀.

Размещение на противоположных вертикальных стенках вращающихся СВЧ-излучателей, разнесенных по уровням, позволяет добиться равномерного нагрева продукта. Вращающееся основание с радиопрозрачным контейнером, располагающимся на паллете, также придает камере большую равномерность нагрева.

Основные элементы установки: вакуумная прямоугольная рабочая камера с двумя шлюзовыми створками 22, снабженная размещенными на противоположных вертикальных стенках вращающимися излучательными антеннами 23, разнесенными по уровням. В СВЧ-излучатели по волноводному тракту 24 подается СВЧ-энергия из магнетронного модуля 26 с частотой 915 МГц. Установка питается от источника питания 25 величиной 13 кВ. В конструкции имеется система водяного охлаждения 27 и стапель 28.

Изобретение относится к области техники СВЧ, а именно к микроволновым устройствам, предназначенным для электротермической обработки растительного сырья в промышленных установках. Устройство в форме вакуумной прямоугольной рабочей камеры с двумя шлюзовыми створками, снабжено размещенными на противоположных вертикальных стенках вращающимися излучательными антеннами, разнесенными по уровням, а также использованием частоты СВЧ-нагрева 915 МГц. В СВЧ-излучатели по волноводному тракту подается СВЧ-энергия из магнетронного модуля с частотой 915 МГц для нагрева растительного сырья до температуры 85…95°C. Технический результат заключается в увеличении равномерности распределения электромагнитного поля внутри камеры. 3 ил.

Устройство для электротермической обработки растительного сырья, отличающееся тем, что вакуумная рабочая камера имеет прямоугольную форму, на противоположных вертикальных стенках камеры имеются вращающиеся СВЧ-излучатели, разнесенные по уровням, для нагрева содержимого сырья камеры используется СВЧ - энергия с частотой 915 МГц.