Плавитель жирового сырья с СВЧ энергоподводом Российский патент 2023 года по МПК C11B1/12 

Изобретение относится к перерабатывающей мясной промышленности и может быть использовано в цехах по переработке жиросодержащего мясного сырья.

Жировое сырье животного происхождения (жир КРС, свиней, овец, кур и т.п.) лабильно ко многим внешним факторам в период первичной обработки: температуре среды, воздействию кислорода воздуха, микробиальному загрязнению и др. Поэтому его одновременно с плавлением необходимо обеззараживать. Для того, чтобы извлечь жир из жиросодержащего сырья разрушают белковую структуру, содержащую жир и проводят тепловую обработку конвективным и кондуктивным методами подвода теплоты [1, стр. 322]. Продолжительность обработки жирового сырья определяется временем плавления жира и временем выдержки сырья для уничтожения патогенной микрофлоры при данной температуре. Существуют для этих целей котлы разных типоразмеров, работающие в периодическом режиме с паровыми теплоносителями, при достаточно высоких эксплуатационных затратах [1].

Использование острого пара давлением 0,15 Мпа для ускорения процесса плавления жира возможно только для тонкоизмельченного жиросодержащего сырья (0,2-0,5 мм), что также увеличивает энергетические затраты, например для измельчителя-плавителя АВЖ энергетические затраты составляют 0,015 кВт⋅ч/кг, а расход пара на 1 т сырья 100 кг. [1, стр. 338].

Интенсифицировать процесс вытопки жира из жиросодержащего сырья, не превышая температуру выше 120-130 °С (превышение ухудшает качество конечной продукции) можно с сверхвысокочастотным энергоподводом в рабочую камеру. Продолжительность вытопки жира из предварительно измельченного жиросодержащего сырье до размеров менее две глубины проникновения волны (2-3 см), при воздействии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) (частота 2450 МГЦ, длина волны 12,24 см) в несколько раз уменьшается. Для интенсификации процесса извлечения жира из жиросодержащего сырья существуют СВЧ установки [2-6], но периодического действия.

Наиболее близкой по конструкционному исполнению некоторых узлов является жироотделитель для разделения смеси жира, бульона и осадка (К7-ФКЕ-4) [1, стр. 371].

Техническим результатом изобретения является - сохранение потребительских свойств вытопленного жира из измельченного жиросодержащего сырья.

Для достижения заявленного технического результата плавитель жирового сырья с СВЧ энергоподводом содержит

внутри вертикально расположенного неферромагнитного экранирующего цилиндра с наклонным нижним основанием, соосно установленный неферромагнитный перфорированный резонатор в виде усеченного конуса, прикрепленного большим основанием обечайки к верхнему основанию неферромагнитного экранирующего цилиндра, на котором по периметру со сдвигом на 120 градусов установлены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения, излучатели которых направлены в резонатор,

а по центру верхнего основания неферромагнитного экранирующего цилиндра прикреплена неферромагнитная загрузочная емкость с неферромагнитным спиральным шнеком и заслонкой,

при этом по диаметру, на малом основании резонатора, расположен электроприводной диэлектрический винтовой шнек с шагом винта не более две глубины волны, с неферромагнитным витком на выходе из неферромагнитного экранирующего цилиндра, а диэлектрический корпус шнека с перфорированным основанием проложен от обечайки резонатора через боковую поверхность неферромагнитного экранирующего цилиндра,

причем на стыке боковой поверхности экранирующего цилиндра с его наклонным основанием, имеется неферромагнитный патрубок с шаровым краном,

а, к боковой поверхности неферромагнитного экранирующего цилиндра с внутренней стороны установлен цилиндрический керамический отражатель.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:

- пространственное изображение плавителя жирового сырья с СВЧ энергоподводом, общий вид (фиг. 1);

- пространственное изображение плавителя жирового сырья с СВЧ энергоподводом в разрезе с позициями (фиг. 2);

- схема технологического процесса (фиг. 3);

- пространственное изображение неферромагнитного экранирующего цилиндра (фиг. 4)

- пространственное изображение неферромагнитного перфорированного резонатора в виде усеченного конуса (фиг. -5);

- пространственное изображение диэлектрического винтового шнека (фиг. 6);

- пространственное изображение неферромагнитного спирального шнека (фиг. 7).

- пространственное изображение диэлектрического корпуса шнека с перфорированным основанием (фиг. 8).

- пространственное изображение цилиндрического керамического отражателя (фиг. 9).

Плавитель жирового сырья с СВЧ энергоподводом содержит (фиг. 1- 9):

- загрузочную емкость 1 с заслонкой 2;

- электроприводной неферромагнитный спиральный шнек (замедляющая электромагнитные излучения система) 3;

- магнетроны (3 шт. по периметру со сдвигом на 120 градусов) 4;

- перфорированный неферромагнитный резонатор в виде усеченного конуса 5;

- неферромагнитный экранирующий цилиндр 6;

- электроприводной винтовой диэлектрический шнек 7;

- малое основание 8 перфорированного неферромагнитного усеченного конуса;

- наклонное неферромагнитное нижнее основание 9 цилиндрического корпуса 6;

- неферромагнитный патрубок с шаровым краном 10 (запредельный волновод);

- диэлектрический корпус 11 с перфорированным основанием винтового шнека 7.

- неферромагнитный виток 12 винтового диэлектрического шнека 7;

- керамический отражатель 13 на внутренней боковой поверхности неферромагнитного экранирующего цилиндра.

Плавитель жирового сырья с СВЧ энергоподводом (фиг. 1-9) содержит

вертикально расположенный неферромагнитный экранирующий цилиндр 6 с наклонным неферромагнитным нижним основанием 9. Внутри него соосно установлен перфорированный неферромагнитный резонатор 5 в виде усеченного конуса. Он прикреплен большим основанием обечайки к верхнему основанию неферромагнитного экранирующего цилиндра 6, на котором по периметру со сдвигом на 120 градусов установлены волноводы с магнетронами 4 воздушного охлаждения, излучатели которых направлены в перфорированный неферромагнитный резонатор 5. По центру верхнего основания неферромагнитного экранирующего цилиндра 6 прикреплена неферромагнитная загрузочная емкость 1 с неферромагнитным спиральным шнеком 3 и заслонкой 2. По диаметру, на малом основании перфорированного неферромагнитного резонатора 5, расположен электроприводной диэлектрический винтовой шнек 7 с шагом винта не более две глубины волны, с неферромагнитным витком 12 на выходе из неферромагнитного экранирующего цилиндра 6. Диэлектрический корпус 11 винтового шнека с перфорированным основанием проложен от обечайки перфорированного неферромагнитного резонатора 5 через боковую поверхность экранирующего цилиндра 6. На стыке боковой поверхности неферромагнитного экранирующего цилиндра 6 с его наклонным неферромагнитным нижним основанием 9 имеется неферромагнитный патрубок 10 с шаровым краном. На внутренней боковой поверхности неферромагнитного экранирующего цилиндра установлен керамический отражатель 13.

Технологический процесс происходит следующим образом. Загрузить измельчённое размером 2,5-4 см жиросодержащее сырье в загрузочную емкость 1 над закрытой заслонкой 2. Включить электроприводной винтовой диэлектрический шнек 7 с диэлектрическим корпусом 11, имеющим перфорированное основание. Открыть заслонку 2. Включить электропривод неферромагнитного спирального шнека 3. После того как измельченное жиросодержащее сырье с помощью электроприводного спирального шнека 3 дозированно поступает в перфорированный неферромагнитный резонатор 5, включить СВЧ генераторы (магнетроны 4). Источником возбуждения стоячих волн сантиметрового диапазона в перфорированном неферромагнитном резонаторе в виде усеченного конуса являются магнетроны 4 воздушного охлаждения. В таком резонаторе в виде усеченного конуса обеспечивается высокая напряженность электрического поля за счет интерференции когерентных волн. Сырье плавиться и обеззараживается. В кольцевом объеме между неферромагнитным экранирующим цилиндром и неферромагнитным перфорированным резонатором в виде усеченного конуса, электромагнитное поле возбуждается за счет излучения через отверстия перфораций резонатора. В кольцевом объеме происходит повторное использование уходящей мощности через отверстия перфорации резонатора и сохранение суммарного электромагнитного поля бегущей волны. Направление волны электромагнитного поля представляет собой волну, двигающуюся только в одном направлении (бегущая волна). Под воздействием этой волны сырье дополнительно подвергается эндогенному нагреву. Наличие кольцевого объема создает условия для рекуперации (повторного многократного использования) электромагнитной мощности, излучаемой системой первичных источников - магнетронов.

В электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ, 2450 МГц) происходит нагрев измельченного жиросодержащего сырья достаточно интенсивно, так как толщина измельченного сырья не превышает две глубины волны между витками винтового шнека. Поэтому в сырье, нагретом выше 90 °С, возникает градиент давления, этому способствует диффузия скольжения в капиллярах, так как температура в центре частиц сырья больше, чем на его поверхности. Плавленый жир отделяется от шквары, стекает через перфорацию на малом основании 8 неферромагнитного перфорированного резонатора 5 в виде усеченного конуса.

Шквара продвигается с помощью диэлектрических витков винтового шнека 7 через его диэлектрический цилиндрический корпус 11 с перфорированным основанием к боковой поверхности неферромагнитного экранирующего цилиндра 6, далее высыпается в приемную емкость. Так как последний виток шнека 7 выполнен из неферромагнитного материала, излучение в открытое пространство от бегущей волны в кольцевом объеме ограничивается. Вытопленный жир стекает по наклонному основанию неферромагнитного экранирующего цилиндра и сливается через неферромагнитный патрубок с шаровым краном 10. Качество готовой продукции (жира и шквары) зависит от совместного действия факторов: максимальной температуры, продолжительности воздействия ЭМПСВЧ, напряженности электрического поля. Наименьшая продолжительность обработки определяется продолжительностью плавления и напряженностью электрического поля, при которой происходит уничтожения патогенной микрофлоры при данной температуре. Равномерность нагрева сырья обеспечивается также за счет того, что шаг витка шнека 7 менее, чем две глубины проникновения волны в сырье (2,5- 4 см). Концентрация энергии электромагнитного поля в кольцевом объеме между перфорированным неферромагнитным резонатором в виде усеченного конуса 5 и неферромагнитным экранирующим цилиндром 6 достигается благодаря применению керамического отражателя 13 и, при этом происходит уменьшение потерь на излучение через отверстие на боковой поверхности неферромагнитного экранирующего цилиндра 6, предназначенного для выгрузки шквары. Отраженные от керамической поверхности волны полностью концентрируются в сырье [7].

Источники информации:

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

2. Патент № 2581224 РФ, МПК С11В1/12. Центробежная установка для термообработки жиросодержащего сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты / Михайлова О.В., Белова М.В., Ершова И.Г.; заявитель и патентообладатель МАДИ (RU). - № 2014150840/20; заявл. 17.12.2014. Бюл. № 11 от 20.04.2016. -11 с.

3. Патент № 2600697 РФ, МПК С11В13/00. Сверхвысокочастотная установка для плавления жира / Белова М.В., Ершова И.Г., Михайлова О.В.; заявитель и патентообладатель АНОВО «АТУ» (RU). - № 2015117451; заявл. 28.04.2015. Бюл. № 30 от 03.10.2016. - 12 с.

4. Патент № 2505355 РФ, МПК С11В1/12. Сверхвысокочастотная установка для выделения расплавленного жира из жиросодержащего сырья / Новикова Г.В., Белова М.В., Михайлова О.В., Ершова И.Г.; заявитель и патентообладатель АНОВО «АТУ» (RU). - № 2015138179/13; заявл. 2.08.2015. Бюл. № 35 от 20.12.2016. - 10 с.

5. Патент № 2591126 РФ, МПК С11В1/12. Установка для вытопки жира в электромагнитном поле сверхвысокой частоты / Новикова Г.В., Селиванов И.М., Белова М.В., Белов А.А., Ершова И.Г., Михайлова О.В.; заявитель и патентообладатель АНОВО «АТУ» (RU). - № 2015116255; заявл. 25.04.2015. Бюл. № 19 от 10.07.2016. - 13 с.

6. Патент № 2667751 РФ, МПК С11В3/04; СВЧ установка со сферическими резонаторами для термообработки жиросодержащего сырья./ Новикова Г.В., Жданкин Г.В., Самоделкин А.Г., Шойкин А.С.; заявитель и патентообладатель НГСХА (RU). - № 2016150317; заявл. 20.12.2016. Бюл. № 18 от 21.06.2018. 15 с.

7. М.Е. Ильченко. Диэлектрические резонаторы. М.: Радио связь, 1989. 328 с.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Плавитель жирового сырья с СВЧ энергоподводом содержит внутри вертикально расположенного неферромагнитного экранирующего цилиндра с наклонным нижним основанием соосно установленный неферромагнитный перфорированный резонатор в виде усеченного конуса. Он прикреплен большим основанием обечайки к верхнему основанию неферромагнитного экранирующего цилиндра, на которую по периметру со сдвигом на 120 градусов установлены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения. Излучатели от магнетронов направлены в резонатор, а по центру основания неферромагнитного экранирующего цилиндра прикреплена неферромагнитная загрузочная емкость с неферромагнитным спиральным шнеком и заслонкой. По диаметру, на малом основании резонатора, расположен электроприводной диэлектрический винтовой шнек с неферромагнитным витком на выходе из неферромагнитного экранирующего цилиндра. Диэлектрический корпус винтового шнека с перфорированным основанием проложен от обечайки резонатора через боковую поверхность цилиндра. На стыке боковой поверхности цилиндра с его наклонным основанием имеется неферромагнитный патрубок с шаровым краном. К боковой поверхности экранирующего цилиндра с внутренней стороны установлен цилиндрический керамический отражатель. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс вытопки жирового сырья, а также сохранить качество получаемого продукта. 9 ил.

Плавитель жирового сырья с СВЧ энергоподводом, характеризующийся тем, что содержит

внутри вертикально расположенного неферромагнитного экранирующего цилиндра с наклонным нижним основанием, соосно установленный неферромагнитный перфорированный резонатор в виде усеченного конуса, прикрепленного большим основанием обечайки к верхнему основанию неферромагнитного экранирующего цилиндра, на котором по периметру со сдвигом на 120 градусов установлены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения, излучатели которых направлены в резонатор,

а по центру верхнего основания неферромагнитного экранирующего цилиндра прикреплена неферромагнитная загрузочная емкость с неферромагнитным спиральным шнеком и заслонкой,

при этом по диаметру, на малом основании резонатора, расположен электроприводной диэлектрический винтовой шнек с шагом винта не более две глубины волны, с неферромагнитным витком на выходе из неферромагнитного экранирующего цилиндра, а диэлектрический корпус шнека с перфорированным основанием проложен от обечайки резонатора через боковую поверхность неферромагнитного экранирующего цилиндра,

причем на стыке боковой поверхности экранирующего цилиндра с его наклонным основанием, имеется неферромагнитный патрубок с шаровым краном,

а, к боковой поверхности неферромагнитного экранирующего цилиндра с внутренней стороны установлен цилиндрический керамический отражатель.