СВЧ установка с биконическим резонатором и пакетами тарелок для термообработки мясокостных конфискатов Российский патент 2023 года по МПК A23N17/00 H05B6/64 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в фермерских хозяйствах для термообработки и обеззараживания мясокостного сырья (кости, отходы переработки мясного сырья, свернувшаяся кровь убойных животных и т.д.) воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) в непрерывном режиме с сохранением кормовой ценности продукта.

Обрабатываемое сырье не однородное, поэтому оно предварительно измельчается с помощью шестеренного нагнетателя, позволяющего измельчать кости и сухожилия.

Задачей является сохранение кормовой ценности при переработке мясокостных конфискатов в условиях фермерских хозяйств. К такому сырью относятся мясо и субпродукты, непригодные в пищу и отбракованные при ветеринарно-санитарной экспертизе на предприятиях мясной промышленности при послеубойном осмотре туш скота и тушек птицы [1].

Техническая проблема – низкая энергоэффективность установок для термообработки вторичного сырья животного происхождения решается путем разработки СВЧ установки, позволяющей при тонком измельчении и перемешивании провести термообработку в биконическом резонаторе в непрерывном режиме с обеспечением электромагнитной безопасности.

Аналогом является центробежный паровой плавитель «Чита» [2, стр. 339]. В нем жиросодержащее сырье обрабатывается острым паром, предварительно измельченное до частиц размером 0,2-0,3 мм. Установка состоит из верхней и нижней конических обечаек, соединенных периметрами оснований. В верхней обечайке установлены два пакета конических тарелок. Недостаток – большой расход пара, из-за чего данную конструкцию в условиях фермерских хозяйств реализовать сложно.

Наиболее близким устройством по совокупности существенных признаков является СВЧ установка непрерывно-поточного действия с биконическим резонатором и шнеком для варки отходов убоя животных (патент № 2729151) [3]. Установка обеспечивает термообработку предварительно измельченных непищевых отходов при перемещении через биконический резонатор электроприводным диэлектрическим винтовым шнеком. Недостаток – энергоэффективность установки не отвечает требованиям фермерских хозяйств.

Существенное отличие предлагаемой установки. В биконическом неферромагнитном резонаторе соосно расположены наружные и внутренние пакеты фторопластовых тарелок в виде усеченных конусов, и электроприводной диэлектрический вал со спиральным диэлектрическим шнеком в нижней обечайке, а верхняя обечайка перфорирована и соосно расположена в экранирующем усеченном конусе, содержащем шестеренный нагнетатель в загрузочной емкости.

Для достижения заявленного технического результата СВЧ установка с биконическим резонатором и пакетами тарелок для термообработки мясокостных конфискатов

содержит в вертикально расположенном биконическом неферромагнитном резонаторе, в виде конических верхней и нижней обечаек, соединенных периметрами оснований, соосно расположенные внешний и внутренний пакеты фторопластовых тарелок в виде усеченных конусов,

при этом внутренний пакет фторопластовых тарелок в виде терок, установлен на электроприводной диэлектрический вал со спиральным диэлектрическим шнеком в нижней конической обечайке, уменьшающимся шагом и диаметром к выходу из резонатора,

а верхняя обечайка перфорирована и соосно расположена в экранирующем усеченном конусе, содержащем на верхнем основании неферромагнитную загрузочную емкость с шестеренным нагнетателем, а по периметру нижнего основания установлен желоб,

причем шаг между фторопластовыми перфорированными коническими тарелками внешнего пакета менее, чем глубина проникновения волны в сырье,

при этом под нижним основанием нижней обечайки предусмотрена неферромагнитная приемная емкость, а волноводы с магнетронами воздушного охлаждения расположены на поверхностях экранирующего корпуса и нижней обечайки со сдвигом на 120 градусов по периметру и равномерно по высоте биконического резонатора, так, что излучатели направлены в резонатор через фторопластовые втулки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлены пространственные изображения:

- технологической схемы СВЧ установки с биконическим резонатором и пакетами тарелок для термообработки мясокостных конфискатов (фиг. 1);

- СВЧ установки с биконическим резонатором и пакетами тарелок для термообработки мясокостных конфискатов, общий вид в разрезе с позициями (фиг. 2);

- экранирующего корпуса с нижней неферромагнитной обечайкой (фиг. 3);

- перфорированной верхней неферромагнитной обечайки (фиг. 4);

- внутреннего фторопластового пакета тарелок и спирального диэлектрического шнека на диэлектрическом валу (фиг. 5);

- первой (позиция № 5) конической фторопластовой тарелки в виде терки, вид сверху (фиг. 6);

- неферромагнитной загрузочной емкости (фиг. 7);

- одной части неферромагнитного шестеренного нагнетателя (фиг. 8).

- внешних фторопластовых тарелок в виде усеченных конусов для каждого яруса (фиг. 9 - 13).

СВЧ установки с биконическим резонатором и пакетами тарелок для термообработки мясокостных конфискатов содержит (фиг. 1−13):

- неферромагнитную загрузочную емкость 1;

- неферромагнитный шестеренный нагнетатель 2 для измельчения и загрузки сырья;

- верхнюю перфорированную неферромагнитную обечайку 3 биконического резонатора;

- внешний пакет фторопластовых перфорированных конических тарелок 4 (в виде усеченных конусов);

- верхнюю сплошную фторопластовую коническую тарелку 5 внутреннего пакета тарелок;

- внутренний пакет фторопластовых терочных конических тарелок 6 (в виде усеченных конусов);

- диэлектрический электроприводной вал 7;

- нижнюю коническую неферромагнитную обечайку 8;

- диэлектрический спиральный шнек 9;

- неферромагнитную приемную емкость 10;

- магнетроны 11 воздушного охлаждения с волноводами и диэлектрическими втулками;

- желоб для сбора жидкой фракции 12;

- экранирующий неферромагнитный конический корпус 13.

Установка содержит биконический неферромагнитный резонатор, представленный в виде соединенных периметрами оснований верхней 3 и нижней 8 конических обечаек. Перфорированная верхняя коническая обечайка 3 расположена внутри неферромагнитного конического экранирующего корпуса 13. На верхней части экранирующего корпуса 13 установлена неферромагнитная загрузочная емкость, внутри которой расположен неферромагнитный шестеренчатый нагнетатель 2. В верхней обечайке соосно установлено два пакета конических (в виде усеченного корпуса) тарелок из фторопласта: внешний перфорированный 4 и внутренний терочный 5, 6. Тарелки установлены поярусно, причем перфорированные тарелки внешнего пакета 4 расположены усеченными конусами вниз, а тарелки внутреннего пакета 6, выполненные в виде терок – усеченными конусами вверх. Верхняя тарелка 5 внутреннего пакета 6 сплошная и на него поступает мясокостное сырье. Остальные терочные тарелки пакета 6 выполнены в виде усеченных конусов. Внутренний пакет фторопластовых тарелок 5, 6 прикреплен на диэлектрический электроприводной вал 7, установленный соосно в биконическом резонаторе. В нижней обечайке, 8 на этот вал прикреплен диэлектрический спиральный шнек 9, шагом и диаметром, уменьшающимся к выходу из резонатора. Внешний пакет 6 фторопластовых тарелок прикреплен на верхнюю перфорированную обечайку 3. Под нижним основанием нижней обечайки 8 предусмотрена неферромагнитная приемная емкость 10. Волноводы с магнетронами воздушного охлаждения и диэлектрическими втулками расположены на поверхности экранирующего корпуса 13 и на поверхности нижней обечайки 8 со сдвигом на 120 градусов по периметру и равномерно по высоте биконического резонатора.

Технологический процесс происходит следующим образом.

Загрузить мясокостное сырье в приемную емкость 1. Включить электропривод внутреннего пакета фторопластовых конических тарелок 5, 6 и спирального диэлектрического шнека 9. Включить электропривод неферромагнитного шестеренного нагнетателя 1 [4], после чего многокомпонентное измельченное сырье, попадая на верхнюю сплошную фторопластовую коническую тарелку 5, распределяется между вращающимися фторопластовыми тарелками внутреннего пакета 6 и между фторопластовыми тарелками внешнего стационарного пакета 4 в перфорированной обечайке 3. Включить все магнетроны 11 с вентиляторами для охлаждения, тогда в биконическом резонаторе 3, 8 возбуждается электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ, 2450 МГц, 12,24 см). Сырье за счет центробежной силы отбрасывается к периферии и попадает между фторопластовыми тарелками внешнего пакета 4, жидкая фаза просачивается через верхнюю перфорированную обечайку, стекает через кольцевое пространство между экранирующим коническим корпусом 13 в желоб 12, оттуда в специальный накопитель жидкости. Твердые частицы дополнительно измельчаются при вращении фторопластовых терочных тарелок 6. Тонкоизмельченное многокомпонентное сырье нагревается в ЭМПСВЧ равномерно, так как межтарельчатое пространство внешнего пакета фторопластовых тарелок 4, менее чем глубина проникновения волны (6-11,2 см) в сырье [5]. Частицы сырья в результате вращения терочных тарелок находятся во взвешенном состоянии, что также повышает равномерность термообработки. Готовый продукт выводится из резонатора с помощью диэлектрического спирального шнека 9 в приемную емкость 10. Частоту вращения следует согласовать с продолжительностью нахождения сырья в резонаторе и со скоростью витания частиц продукта. В нижней обечайке напряженность электрического поля высокая (1-3 кВ/см), достаточная для обеззараживания продукта до 500 тыс. КОЕ/г. Размеры биконического резонатора согласованы с длиной волны, что обеспечивает равномерное распределение ЭМПСВЧ в объеме и высокий КПД.

Источники информации:

1. Конфискаты ветеринарные vet⋅erinary.academic.ru /Электронный ресурс, дата обращения 18.05.2023 г.

2. Ивашов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть 1. Оборудование для убоя и первичной обработки. М.: Колос, 2001. − 552 с.

3. Патент № 2729151 РФ, МПК А23К10/26. Сверхвысокочастотная установка с биконическим резонатором и шнеком для варки отходов убоя животных / Жданкин Г.В., Белова М.В., Михайлова О.В., Лаврентьева Т.Н.; заявитель и патентообладатель НГСХА (RU). – № 2018112186; заявл. 5.02. 2018. Бюл. № 22 от 04.08.2020. – 13 с.

4. Технологическое оборудование пищевых производств / под ред. Азарова Б.М. М.: ВО Агропромиздат, 1988. − 463 с (стр. 260).

Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов / И. А. Рогов и др. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. -288 с (стр. 105-108).

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для измельчения и термообработки мясокостного сырья в непрерывном режиме с сохранением кормовой ценности. СВЧ установка с биконическим резонатором и пакетами тарелок для термообработки мясокостных конфискатов содержит вертикально расположенный биконический неферромагнитный резонатор 1 в виде конических верхней 3 и нижней 8 обечаек, а также соосно расположенные внешний 4 и внутренний 5, 6 пакеты фторопластовых тарелок в виде усеченных конусов. Внутренний пакет 5, 6 фторопластовых тарелок установлен на электроприводной диэлектрический вал 7 со спиральным диэлектрическим шнеком 9 в нижней конической обечайке 8. Шнек 9 имеет уменьшающийся шаг и диаметр к выходу из резонатора. Верхняя обечайка 3 перфорирована и соосно расположена в экранирующем усеченном конусе 13. Экранирующий конус 13 содержит неферромагнитную загрузочную емкость 1 с шестеренным нагнетателем 2, а по периметру нижнего основания − желоб 12. Шаг между фторопластовыми перфорированными тарелками в виде усеченных конусов внешнего пакета 4 менее, чем глубина проникновения волны в сырье. Под нижним основанием нижней неферромагнитной обечайки 8 предусмотрена неферромагнитная приемная емкость 10. Волноводы с магнетронами 11 воздушного охлаждения расположены на поверхностях экранирующего корпуса 13 и нижней обечайки 8 со сдвигом на 120 градусов по периметру и равномерно по высоте биконического резонатора, так, что излучатели направлены в биконический резонатор через фторопластовые втулки. Использование изобретения позволит повысить качество обработки мясокостных конфискатов. 13 ил.

СВЧ установка с биконическим резонатором и пакетами тарелок для термообработки мясокостных конфискатов, характеризующаяся тем, что она имеет вертикально расположенный биконический неферромагнитный резонатор, состоящий из конических верхней и нижней обечаек, соединенных периметрами оснований, и соосно расположенные внешний и внутренний пакеты фторопластовых тарелок, при этом верхняя обечайка резонатора перфорирована и соосно расположена в экранирующем усеченном конусе, содержащем на верхнем основании загрузочную неферромагнитную емкость с шестеренным нагнетателем, а по периметру нижнего основания - желоб, кроме того, внутренний пакет фторопластовых тарелок выполнен в виде терок и установлен на электроприводном диэлектрическом валу со спиральным диэлектрическим шнеком, расположенным в нижней конической обечайке с уменьшающимся шагом и диаметром к выходу из резонатора, причем шаг между фторопластовыми перфорированными коническими тарелками внешнего пакета менее чем глубина проникновения волны в сырье, при этом под нижним основанием нижней обечайки установлена неферромагнитная приемная емкость, а волноводы с магнетронами воздушного охлаждения расположены на поверхностях экранирующего корпуса и нижней обечайки со сдвигом на 120 градусов по периметру и равномерно по высоте биконического резонатора, так что излучатели направлены в резонатор через фторопластовые втулки.