СВЧ- установка со сдвоенными кольцевыми резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных Российский патент 2022 года по МПК A47J39/00 

Предлагаемое изобретение относится к агропромышленному комплексу и может быть использовано в фермах, где содержится крупный рогатый скот, лошади, верблюды, козы и т.д. для дефростации и подогрева молозива животных.

Во всех известных СВЧ установках [1-4] транспортирование замороженного сырья через объемный резонатор осуществляются либо с помощью контейнеров, если в пластиковых бутылках, либо в измельченном виде с использованием перемешивающего механизма. В них реализовывается научная инновационная идея о том, что СВЧ установка для дефростации и разогрева молозива животных должна содержать сдвоенные резонаторы, рассчитанные на разные агрегатные состояния сырья, из-за существенных отличий его электродинамических и теплофизических характеристик в этих процессах. Но полное сохранение кормовой ценности молозива после такой технологии не происходит из-за того, что продолжительность технологического процесса не достаточно снижается, чтобы сохранить иммуноглобулины в продукте.

Целью работы является разработка радиогерметичной СВЧ установки непрерывно-поточного действия магнетронами воздушного охлаждения и с резонаторами, разделяющими процессы дефростации и разогрева молозива животных при изменении агрегатного состояния, позволяющей сохранить кормовую ценность за счет сокращения длительности технологического процесса.

Один резонатор для дефростации от минус 15°С до 0, другой резонатор - для разогрева до 38-40°С. Сдвоенные резонаторы должны разделять сырье при температуре, равной температуре фазового превращения.

Технический результат достигается тем, что СВЧ установка со сдвоенными кольцевыми резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных в горизонтальной плоскости содержит состыкованные с общим основанием верхний и нижний кольцевые резонаторы прямоугольного сечения,

причем в кольцевых пространствах обоих резонаторов имеются поярусно расположенные диэлектрические кольцевые перегородки, на которых фиксированы толстостенные молокопроводы, диаметром две глубины проникновения волны, свернутые в кольцо, продолжения которых через диэлектрическую перегородку проходят на последующие ярусы,

причем продолжение молокопроводов с перегородки последнего яруса верхнего резонатора пропущено через диэлектрические втулки, установленные в общее основание резонаторов, и на этом уровне в молокопроводах имеются неферромагнитные сетки,

а продолжения молокопроводов с перегородки последнего яруса нижнего кольцевого резонатора проходят через запредельные волноводы, пристыкованные к основанию нижнего резонатора, и попадают в приемную емкость,

причем на монтажном каркасе есть измельчитель с насосом, соединенным через общий молокопровод с молокопроводами и расположенными в запредельных волноводах верхнего резонатора.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:

фиг. 1 - пространственное изображение СВЧ установки со сдвоенными кольцевыми резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных (общий вид);

фиг. 2 - пространственное изображение СВЧ установки со сдвоенными кольцевыми резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных (в разрезе с позициями);

фиг. 3 - установка в разрезе по центральной оси;

фиг.4.- узел разделения общего молокопровода на молокопроводы, сечением две глубины волны;

фиг. 5 - пространственное расположение молокопровода, свернутого в кольцо;

фиг. 6 - пространственное расположение молокопровода в разрезе;

фиг. 7 - пространственное изображение фторопластовой втулки с молокопроводом, по сечению которого расположена неферромагнитная сетка.

СВЧ установка со сдвоенными кольцевыми резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных (фиг. 1- 7) содержит:

нижний кольцевой резонатор 1; верхний кольцевой резонатор 2;

общее основание резонаторов 3; магнетроны на верхнем резонаторе 4;

диэлектрические кольцевые перегородки 5; молокопроводы 6;

запредельный волновод на верхнем резонаторе 7;

неферромагнитные сетки 8; диэлектрические втулки 9;

запредельный волновод на нижнем резонаторе 10;

магнетроны на нижнем резонаторе 11;

измельчитель12; насос для вязкой жидкости 13;

емкость для приема продукта14.

Установка представлена в горизонтальной плоскости с двумя состыкованными кольцевыми резонаторами 1, 2 с прямоугольными сечениями и с общим основанием 3. В кольцевом пространстве имеются диэлектрические кольцевые перегородки 5, расположенные поярусно. На перегородках расположен молокопровод 6, свернутый в кольцо и фиксированный к перегородке 5. Продолжение молокопровода проложено через перегородку на последующие ярусы. На боковой стороне обоих резонаторов 1, 2 имеются запредельные волноводы 7, 10, сечением менее четверти длины волны. Через них проложены молокопроводы для подачи измельченного замороженного молозива в верхний кольцевой резонатор 2, и слива разогретого молозива из нижнего кольцевого резонатора 1, соответственно. В каждом молокопроводе 6, на выходе из верхнего резонатора 2, имеются неферромагнитные сетки 8 в диэлектрических втулках 9, ограничивающих излучение из верхнего резонатора 2 в нижний резонатор 1, и фильтрующие льдо-водяную смесь. Это чтобы в молокопроводе, расположенном в нижнем резонаторе 1, подвергался воздействию ЭМПСВЧ только жидкое молозиво. Молокопровод сечением менее две глубины проникновения волны (примерно 2,8 см), их длина в резонаторах разная. Длина волны 12,24 см, частота 2450 МГц. Магнетроны с волноводом и вентилятором расположены со сдвигом на 120 градусов сверху на верхнем резонаторе 2 и снизу на нижнем резонаторе 1. Вся установка расположена на монтажном каркасе, куда установлен измельчитель 14 и насос 15 для вязкой жидкости. Общий молокопровод от насоса 15 разветвляется (фиг. 4) на молокопроводы с диаметром, согласованной с глубиной проникновения волны. Это позволит загрузить в резонатор достаточный объем сырья и согласовать продолжительность нахождения сырья в резонаторе с производительностью насоса для вязкой жидкости. Магнетроны 4 расположены на верхнем основании, а магнетроны 11 установлены на нижнем основании нижнего резонатора.

Технологический процесс дефростации и подогрева молозива животных в СВЧ установке со сдвоенными кольцевыми резонаторами происходит следующим образом. Молозиво замороженное следует освободить из пластиковых бутылок, загрузить в измельчитель 14, предварительно включив его. Для увеличения поверхности теплообмена, согласованной с глубиной проникновения волны сантиметрового диапазона и для обеспечения равномерного нагрева замороженное сырье следует измельчить. Далее с помощью насоса 15 для вязкой жидкости следует перекачивать в верхний резонатор 2, где оно подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты. Происходит дефростация молозива животных, жидкое сырье перекачивается через неферромагнитные сетки 8, расположенные в диэлектрических втулках 9, в нижний кольцевой резонатор 1, где под воздействием электромагнитного поля другой дозы разогревается. Молозиво, разогретое до 40°С, сливается в приемную емкость 14. Установка работает в непрерывном режиме. Доза воздействия в каждом резонаторе 1, 2 разная, она регулируется изменением мощности генератора и массой загрузки сырья (так как длина молокопроводов в резонаторах разная), управляя производительностью насоса 12. При фазовом переходе из замороженного состояния в жидкое состояние, молозиво окажется в нижнем резонаторе 1. Запредельные волноводы 7, 10 обеспечивают электромагнитную безопасность.

Итак, двухрезонаторная СВЧ установка позволяет реализовать способ дефростации и разогрева молозива в разных дозах, в зависимости от агрегатного его состояния. В кольцевых объемах резонаторов обеспечивается высокая напряженность электрического поля, в пределах 6-10 кВ/см, менее половины пробивной напряженности электрического поля воздуха, 15 кВ/см. Поэтому молокопровод выполнен из толстостенного диэлектрического материала, диаметром менее две глубины проникновения волны. В связи с тем, что напряженность электрического поля очень высокая, а генерируемая в единице объема сырья мощность диэлектрического нагрева пропорциональна квадрату напряженности, поэтому скорость нагрева сырья высокая. А это позволит резко сократить длительность процессов дефростации и разогрева сырья, а значит сохранить кормовую ценность молозива животных.

Источники информации:

1. Патент № 2694944 РФ, МПК А47J 39/00. Микроволновая установка для размораживания коровьего молозива / Поручиков Д. В., Васильев А. Н., Ершова И. Г., Новикова Г. В., Белова М. В.; заявитель и патентообладатель ВИМ. - № 2018143727; заявл. 11.12.2018, опубл. 18.07.2019. - Бюл. № 20.

2. Патент № 2752938 РФ, МПК А47J.39/00. Двухмодульная СВЧ установка непрерывно-поточного действия для размораживания и разогрева коровьего молозива / Новикова Г. В., Просвирякова М. В., Михайлова О. В., Ершова И. Г., Тараканов Д. А., Тихонов А. А.; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU) . - № 2020141711; заявл. 17.12.2020; опубл. 11.08.2021. Бюл. № 23.

3. Патент № 2752941 РФ, МПК А47J.39/00.Радиогерметичная многорезонаторная установка для размораживания молозива животных / Новикова Г. В., Просвирякова М. В., Михайлова О. В., Ершова И. Г., Зиганшин Б. Г., Тараканов Д. А.; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). - № 2020141715; заявл. 10.09.2020; заявл. 17.12.2020; опубл. 11.08.2021. Бюл. № 23.

Патент № 753424РФ, МПК А47J.39/00. СВЧ установка непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами для размораживания и разогрева молозива животных / Новикова Г. В., Сторчевой В. Ф., Просвирякова М. В., Михайлова О. В., Ершова И. Г., Тараканов Д. А.; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). - № 2021104198; заявл. 19.02.2021, опубл. 16.08.2021. - Бюл. № 9.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в фермах, где содержится крупный рогатый скот, лошади, верблюды, козы и т.д. для дефростации и разогрева молозива животных. Установка СВЧ содержит состыкованные общим основанием верхний и нижний кольцевые резонаторы прямоугольного сечения. В кольцевых пространствах обоих резонаторов имеются поярусно расположенные диэлектрические кольцевые перегородки. На перегородках установлены толстостенные молокопроводы, свернутые в кольцо, продолжения которых через диэлектрическую кольцевую перегородку проходят на последующие ярусы. Продолжение молокопроводов с перегородки последнего яруса верхнего резонатора пропущено через диэлектрические втулки, установленные в общее основание резонаторов. Втулки снабжены неферромагнитными сетками. Продолжения молокопроводов с перегородки последнего яруса нижнего кольцевого резонатора проходят через запредельные волноводы, пристыкованные к основанию нижнего резонатора, и попадают в приемную емкость. На монтажном каркасе установки размещены измельчитель и насос. Насос соединен через общий молокопровод с молокопроводами. Измельчитель и насос размещены в запредельных волноводах верхнего резонатора. Использование изобретения позволит сохранить кормовую ценность молозива животных. 7 ил.

Установка СВЧ для дефростации и разогрева молозива животных, характеризующаяся тем, что она содержит установленные в горизонтальной плоскости и состыкованные общим основанием верхний и нижний кольцевые резонаторы прямоугольного сечения, причем в кольцевых пространствах обоих резонаторов имеются поярусно расположенные диэлектрические кольцевые перегородки, на которых установлены толстостенные молокопроводы, диаметр которых кратен двум глубинам проникновения волны, свернутые в кольцо, продолжения которых через диэлектрическую перегородку проходят на последующие ярусы, причем продолжение молокопроводов с перегородки последнего яруса верхнего резонатора пропущено через снабженные неферромагнитными сетками диэлектрические втулки, установленные в общее основание резонаторов, а продолжения молокопроводов с перегородки последнего яруса нижнего кольцевого резонатора проходят через запредельные волноводы, пристыкованные к основанию нижнего резонатора, и попадают в приемную емкость, причем на монтажном каркасе установки расположены измельчитель и соединенный через общий молокопровод с молокопроводами насос, при этом измельчитель и насос расположены в запредельных волноводах верхнего резонатора.