СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами Российский патент 2020 года по МПК A47J39/00 

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для размораживания и разогрева коровьего молозива в фермерских хозяйствах.

Известно, что физические, биохимические свойства коровьего молозива при хранении в течение 8 дней при температуре в морозильной камере минус 10^оС существенно не изменяются. Доказано, что этот способ хранения обеспечивает сохранность иммуноглобулина, если процесс размораживания составляет не более 20 мин, а другие показатели (белок, витамин А) существенно снижаются [1].

Размораживатели коровьего молозива марки «Эконом», «Прималакт», «РМ- 2» и др. с использованием трубчатых электронагревателей, не всегда обеспечивают сохранность всех полезных свойств, и длительность размораживания и разогрева коровьего молозива до +40°C достигает до 40-90 мин [2].

Анализ диэлектрических параметров показывает, что глубина проникновения электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) в сырье (замороженном коровьем молозиве) увеличивается. Фактор потерь замороженного коровьего молозива (произведение диэлектрической проницаемости на тангенс угла диэлектрических потерь) в зависимости от температуры нагрева растет с 4 до 27 в диапазоне температур от -10°С до 0°С, а с 0°С до + 40°С падает с +27°С до +11,9°С [3]. Это означает, что мощность диэлектрических потерь при размораживании коровьего молозива (от - 10 до 0°С) растет, а при разогреве от 0 до +38°С, мощность диэлектрических потерь уменьшается при равной напряженности электрического поля. Все это доказывает, что для снижения продолжительности размораживания и разогрева коровьего молозива, эти процессы следует реализовать в разных объемных резонаторах при разных дозах воздействия ЭМПСВЧ. Поэтому для ускорения процессов размораживания и разогрева коровьего молозива предлагается СВЧ установка с резонаторами, обеспечивающими разделение процессов и электромагнитную безопасность при непрерывном режиме работы за счет реализации одним из резонаторов функцию экранирующего корпуса и использования запредельных волноводов.

Задачей изобретения является разработка СВЧ установки с соосно расположенными резонаторами, позволяющими разделить и ускорить процессы размораживания и разогрева коровьего молозива в непрерывном режиме с соблюдением электромагнитной безопасности.

Технический результат достигается тем, что СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами содержит сферический резонатор с магнетронами, расположенными на наружной поверхности со сдвигом на 120 градусов, излучатели которых направлены внутрь,

причем по его горизонтальной оси соосно расположен цилиндрический мелкоячеистый резонатор, с диаметром кратным половине длины волны, вращающийся с помощью фторопластового вала от электродвигателя, со стационарными основаниями в виде колпаков, имеющими отверстия,

при этом к отверстию одного стационарного основания пристыкована приемная емкость с заслонкой, расположенная с наружной стороны сферического резонатора, в отверстие другого стационарного основания вставлена диэлектрическая втулка, через которую направлен излучатель от дополнительного магнетрона внутрь цилиндрического мелкоячеистого вращающегося резонатора, причем с нижней стороны сферического резонатора установлен запредельный волновод с шаровым краном.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлено: схематическое изображение СВЧ установки для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами (фиг. 1); пространственное изображение СВЧ установки для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами (вид спереди в разрезе) (фиг. 2).

СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами содержит: приемную емкость 1 с заслонкой; магнетроны 2 СВЧ генераторов с излучателями, направленными в сферический резонатор; сферический резонатор 3; цилиндрический мелкоячеистый (перфорированный) вращающийся резонатор 4; стационарные основания 5 цилиндрического перфорированного резонатора в виде колпаков, имеющих отверстия; дополнительный магнетрон 6 от дополнительного СВЧ генератора с излучателем, направленным в цилиндрический мелкоячеистый вращающийся резонатор 4; фторопластовую (диэлектрическую) втулку 7; запредельный волновод 8 с шаровым краном; вал фторопластовый для вращения цилиндрического мелкоячеистого резонатора 4 с помощью электродвигателя 9.

СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами (фиг. 1, 2) позволяет разделять процессы размораживания и разогрева коровьего молозива за счет расположения цилиндрического мелкоячеистого вращающегося резонатора 4 внутри сферического резонатора 3. В цилиндрическом резонаторе 4 происходит размораживание коровьего молозива, а в сферическом резонаторе, который выполняет одновременно функцию экранирующего корпуса, происходит разогрев жидкого коровьего молозива до 38°С.

СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами 3, 4 содержит сферический резонатор 3 с магнетронами 2, расположенными на его поверхности со сдвигом на 120 градусов (чтобы магнетроны не выбивали друг друга), излучатели которых направлены внутрь. По горизонтальной оси сферического резонатора 3 соосно установлен цилиндрический мелкоячеистый (перфорированный) резонатор 4, вращающийся с помощью фторопластового вала от электродвигателя 9. Диаметр цилиндрического мелкоячеистого резонатора кратен половине длины волны. Причем основания 5 цилиндрического резонатора 4 выполнены в виде стационарно установленных колпаков, и имеют выше вала, отверстия. К отверстию одного стационарного основания 5 цилиндрического мелкоячеистого резонатора 4 пристыкована приемная емкость 1 с заслонкой, расположенная с наружной стороны сферического резонатора 3. В отверстие другого стационарного основания вставлена диэлектрическая втулка 7, через которую направлен излучатель от дополнительного магнетрона 6 (дополнительного СВЧ генератора) внутрь цилиндрического мелкоячеистого вращающегося резонатора 4. С нижней стороны сферического резонатора 3 установлен запредельный волновод 8 с шаровым краном. Сюда же установлен датчик температуры.

Технологический процесс размораживания и разогрева коровьего молозива происходит следующим образом. Закрыть заслонку и засыпать измельченное замороженное коровье молозиво в приемную емкость 1. Включить электродвигатель 9 для вращения с помощью диэлектрического вала цилиндрического мелкоячеистого резонатора 4. Открыть заслонку на приемной емкости 1. Включить дополнительный магнетрон 6 дополнительного СВЧ генератора, излучатель которого направлен через фторопластовую втулку 7 на стационарном основании 5, выполненном в виде колпака, в цилиндрический мелкоячеистый вращающийся резонатор 4. После чего под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ, частота 2450 МГц, длина волны 12,24 см) замороженное коровье молозиво начинает размораживаться, и жидкая фракция стекает через мелкие ячейки на поверхности цилиндрического резонатора 4, в сферический резонатор 3. Как только в сферический резонатор 3 начинает стекать размороженное коровье молозива, необходимо включить СВЧ генераторы 2, расположенные на его поверхности. Тогда в сферическом резонаторе 3 под воздействием определенной дозы ЭМПСВЧ коровье молозиво разогревается до температуры 36-38°С. Датчик температуры, установленный на дне сферического резонатора 3, и шаровой кран регулируют слив разогретого коровьего молозива через запредельный волновод 8.

Такое разделение сырья с противоположными характерами изменения диэлектрических параметров (фактора потерь) в зависимости от температуры нагрева (фактор потерь сырья увеличивается от -10 до 0°С и падает с 0 до 40°С) позволяет сократить продолжительность всего процесса до 8-10 мин, при разных дозах воздействия в соосно расположенных резонаторах 3,4.

Источники информации

1. kormly.ru›moloko/polza-i-vred-korovego-moloziva/

2. igloos.ru›razmorazhivatel-moloziva

3. Рогов, И.А. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов / под ред. И.А. Рогова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 288 с.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для размораживания и разогрева коровьего молозива в фермерских хозяйствах. СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами содержит сферический резонатор 3. Сферический резонатор выполнен из неферромагнитного материала с возможностью разогрева коровьего молозива и с магнетронами 2. Магнетроны расположены на поверхности со сдвигом на 120 градусов, излучатели которых направлены внутрь. По горизонтальной оси сферического резонатора соосно расположен цилиндрический мелкоячеистый (перфорированный) неферромагнитный резонатор 4, имеющий основания. Резонатор 4 выполнен с возможностью размораживания коровьего молозива и с возможностью вращения посредством фторопластового вала от электродвигателя 9. Основания цилиндрического мелкоячеистого резонатора выполнены в виде стационарно установленных колпаков 5 с отверстиями выше диэлектрического вала. Диаметры сферического и цилиндрического резонаторов согласованы с длиной волны (2450 МГц, 12,24 см). К отверстию одного основания 5 цилиндрического мелкоячеистого резонатора 4 пристыкована приемная емкость 1 с заслонкой, расположенная с наружной стороны сферического резонатора 3. В отверстие другого основания вставлена диэлектрическая втулка 7. Через втулку 7 направлен излучатель от дополнительного магнетрона 6 внутрь цилиндрического мелкоячеистого вращающегося резонатора 4. С нижней стороны сферического резонатора 3 имеется запредельный волновод 8 с шаровым краном с установленным датчиком температуры. Изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в сокращении времени размораживания и разогрева коровьего молозива при сохранении требуемых физических, химических и биологических свойств последнего в непрерывном режиме работы при одновременном сокращении энергозатрат. 2 ил.

СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами, содержащая резонаторы, магнетроны, приемную емкость с заслонкой, запредельный волновод с шаровым краном, отличающаяся тем, что один из резонаторов выполнен сферическим с возможностью разогрева коровьего молозива, магнетроны расположены на наружной поверхности сферического резонатора со сдвигом на 120 градусов, излучатели которых направлены внутрь него, другой резонатор расположен внутри сферического резонатора по его горизонтальной оси соосно и выполнен с возможностью размораживания коровьего молозива цилиндрическим, мелкоячеистым с диаметром, кратным половине длины волны, с возможностью вращения с помощью фторопластового вала от электродвигателя и со стационарными основаниями в виде колпаков, имеющими отверстия, к отверстию одного стационарного основания пристыкована приемная емкость с заслонкой, расположенная с наружной стороны сферического резонатора, а в отверстие другого стационарного основания вставлена диэлектрическая втулка с возможностью направления излучения от излучателя дополнительного магнетрона внутрь цилиндрического мелкоячеистого вращающегося резонатора, при этом с нижней стороны сферического резонатора установлен запредельный волновод с шаровым краном.