СВЧ-КОНВЕКТИВНАЯ СУШИЛКА СЫРЬЯ С ПОЯРУСНО РАСПОЛОЖЕННЫМИ ТОРОИДАЛЬНЫМИ РЕЗОНАТОРАМИ Российский патент 2023 года по МПК F26B15/26 F26B3/347 

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для сушки сыпучего сырья, например для сушки мясного фарша, шишек хмеля и т.п.

При выборе способа сушки любого сырья и технического средства для его реализации следует учитывать самое главное - возможность сохранения продуктовой ценности. Сушат сырье разными способами [1], в том числе измельченное мясное сырье, хмель и т.п. При выборе рационального способа сушки сырья важными факторами являются его электрофизические параметры, продолжительность процесса, энергетические затраты, потребительские характеристики высушенного продукта.

Известны СВЧ-конвективные хмелесушилки непрерывно-поточного действия с магнетронами воздушного охлаждения: [2-5].

Во всех конструкционных исполнения для транспортирования сырья через рабочую камеру используются электроприводы достаточно большой мощностью. Для снижения энергетических затрат предлагается транспортировать сырье через объемные резонаторы за счет ската, по поверхности наклоненного перфорированного винта шнека, управляя расходом и температурой продуваемого воздуха.

Целью настоящей работы является разработка поэтапной сушки сырья путем комплексного воздействия конвективного и диэлектрического нагрева, позволяющего за счет избирательного воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) повысить равномерность сушки, снизить эксплуатационные затраты путем исключения электропривода транспортирующего механизма (частота 2450 МГц, длина волны 12,24 см).

Предлагается сушилка с тремя рабочими камерами в виде поярусно расположенных тороидальных резонаторов прямоугольного сечения, где через их конденсаторные части проложена керамическая перфорированная труба, позволяющая уменьшить потери на излучение и концентрировать энергию ЭМПСВЧ в бъемах сырья [6]. Тороидальные резонаторы обеспечивают высокую напряженность электрического поля в емкостном зазоре, достаточную для снижения бактериальной обсемененности сырья (более 1 кВ/см). Неферромагнитные витки шнека ограничивают излучение без дополнительного экранирующего корпуса.

Технический результат достигается тем, что СВЧ-конвективная сушилка сырья содержит три ярусно расположенные объемные резонаторы 1,6,7, как призмы прямоугольного сечения, образуя тороидальную и емкостную части резонаторов,

причем резонаторы состыкованы между собой гранями наружных призм, так, что через конденсаторные части проложена перфорированная керамическая труба, внутри которой установлен диэлектрический винтовой шнек с наклонными перфорированными витками,

при этом витки на уровне стыковки граней наружных призм, и под загрузочной емкостью и над приемной емкостью выполнены из неферромагнитного материала,

причем через внутренние призмы резонаторов к перфорированной керамической трубе подведены диэлектрические воздуховоды от индивидуальной тепловой пушки, а воздухоотводы-запредельные волноводы расположены на верхних гранях наружных призм со стороны тороидальной части резонаторов,

а магнетроны воздушного охлаждения с волноводом расположены на боковых гранях наружных призм так, что излучатели направлены в конденсаторный зазор резонаторов.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:

фиг.1 - пространственное изображение СВЧ-конвективной сушилки сырья с поярусно расположенными тороидальными резонаторами, общий вид (с воздуховодами с тепловой пушкой и воздухоотводами; керамической перфорированной трубой, шнеком с перфорированными витками);

фиг. 2 - пространственное изображение СВЧ-конвективной сушилки сырья с поярусно расположенными тороидальными резонаторами с позициями;

фиг. 3 - пространственное изображение сушилки в разрезе;

фиг.4 - пространственное изображение тороидального резонатора;

фиг.5 - пространственное изображение перфорированной керамической трубы;

фиг. 6 - пространственное изображение шнека с перфорированными диэлектрическими неферромагнитными витками;

фиг. 7 - пространственное изображение поярусно расположенными резонаторами с шнеком, без трубы.

СВЧ-конвективная сушилка сырья с поярусно расположенными тороидальными резонаторами (фиг.1-6) содержит:

тороидальные резонаторы 1 с прямоугольным сечением;

загрузочная емкость 2;

керамическая перфорированная труба 3;

диэлектрический винтовой шнек 4 с перфорированными наклонными витками; магнетроны воздушного охлаждения с волноводами 5;

внутренняя неферромагнитная призма 6 резонатора;

наружная неферромагнитная призма 7 резонатора;

воздуховоды диэлектрические 8, соединенные с индивидуальными тепловыми пушками;

неферромагнитные витки шнека 9;

приемная емкость 10;

воздухоотвод-запредельный волновод 11.

СВЧ-конвективная сушилка сырья представлена в виде трех ярусно расположенных объемных резонаторов 1, 6, 7, (фиг.1-5), прямоугольного сечения, образуя тороидальную и емкостную части резонаторов,

Они разделяют тороидальную часть и конденсаторную часть резонаторов 1.

Резонаторы состыкованы между собой гранями наружных призм 6, так, что через эти грани и конденсаторные части резонаторов проложена перфорированная керамическая труба 3. Внутри трубы 3 установлен диэлектрический винтовой шнек 4 с наклонными перфорированными витками.

Витки шнека 9, расположенные на уровне стыковки граней наружных призм, и под загрузочной емкостью 2 и над приемной емкостью 10, выполнены из неферромагнитного материала, например из пищевого алюминия.

Через внутренние призмы 6 резонаторов к перфорированной керамической трубе 3 подведены диэлектрические воздуховоды 8 от индивидуальной тепловой пушки. Воздухоотводы 11 выполняют одновременно функцию запредельных волноводов, поэтому они выполнены из неферромагнитного материала. Они 11 расположены на верхних гранях призм 1,6,7 со стороны тороидальной части резонаторов. Магнетроны 5 воздушного охлаждения с волноводом расположены на боковых гранях призм 1,6,7 так, что излучатели направлены в конденсаторные части резонаторов. Размеры призм согласованы с длиной волны, а конденсаторный зазор кратен половины длины волны.

Технологический процесс происходит следующим образом. Закрыть заслонку в загрузочной емкости 2 и загрузить сырье. Включить тепловые пушки для подачи теплового воздуха определенной производительностью через диэлектрические воздуховоды 8 в перфорированную диэлектрическую трубу 3. Открыть заслонку в загрузочной емкости 2 и как только сырье окажется между перфорированными витками шнека 4 включить сверхвысокочастотные генераторы 5 на определенную мощность. Доза воздействия ЭМПСВЧ в каждом ярусе регулируется в зависимости от влажности сырья и их электрофизических параметров для обеспечения равномерного нагрева. Сырье на наклонной поверхности витков шнека 4 под напором теплого воздуха через перфорацию витков, начинает перемещаться и под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (2450 МГц) нагревается, пар уносится через воздухоотвод-запредельный волновод 11. Наклон витков согласован с углом ската сырья при обеспечении определенного напора теплого воздуха. Электромагнитная безопасность обеспечивается за счет использования алюминиевых витков, перекрывающих отверстия диаметром диэлектрической трубы на гранях наружных призм 6. Качество высушенного сырья зависит от температуры воздуха, продолжительности и дозы воздействия ЭМПСВЧ, напряженности электрического поля, при которой происходит уничтожения патогенной микрофлоры. Равномерность нагрева сырья обеспечивается за счет того, что шаг витка шнека менее, чем две глубины проникновения волны в сырье (2,5-4 см). Керамическая перфорированная труба имеет малое значение тангенса угла диэлектрических потерь (10^-3) и обладает оптической системой формирования падающих и отраженных волн [6].

Источники информации

1. Ивашов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть 1. - М.: Колос, 2001. - 552 с.

2. Патент №2772987 РФ, МПК С12С 3/02; F26B3 Многорезонаторная хмелесушилка с энергоподводом в электромагнитном поле / Просвирякова М.В., Сторчевой В.Ф., Горячева Н.Г., Михайлова О.В., Новикова Г.В.; заявитель и патентообладатель РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (RU). - №2021132821 от 11.11.2021. Бюл. №16 от 30 05.2022.

3. Патент №2770628 РФ, С12С 3/02; F26B3. СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором / Просвирякова М.В., Сторчевой В.Ф., Горячева Н.Г., Новикова Г.В., Михайлова О.В., Зиганшин Б.Г; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). - №2021136688 от 13.12.2021. Бюл. №11 от 19.04.2022.

4. Патент №2772992 РФ, С12С 3/02; F26B3. Хмелесушилка с тороидальными и астроидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле / Просвирякова М.В., Сторчевой В.Ф., Горячева Н.Г., Новикова Г.В., Михайлова О.В., Зиганшин Б.Г.; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). - №2021135280 от 01.12.2021. Бюл. №16 от 30.05.2022.

5. Патент №2774186 РФ, МПК С12С 3/02; F26B3. Хмелесушилка непрерывно-поточного действия с источниками эндогенно-конвективного нагрева / Просвирякова М.В., Сторчевой В.Ф., Горячева Н.Г., Михайлова О.В., Новикова Г.В.; заявитель и патентообладатель РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (RU). №2021121317; заявл. 19.07.2021. Бюл. №12 от 16.06.2022.

6. Стрекалов А.В., Стрекалов Ю.А. Электромагнитные поля и воны. - М.: РИОР: ИНФРА-М, 2014. - 375 с.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для сушки сыпучего сырья. По ходу транспортировки сырья установлены загрузочная емкость, три ярусно расположенных объемных резонатора и приемная емкость. Резонаторы выполнены в виде состыкованных между собой гранями прямых призм, образующих тороидальную и конденсаторную части резонаторов. Через конденсаторные части резонаторов проложена перфорированная керамическая труба, внутри которой установлен диэлектрический винтовой шнек с перфорированными витками, которые под загрузочной емкостью, на уровне стыковки граней призм, и над приемной емкостью выполнены из неферромагнитного материала. Через боковые грани призм к перфорированной керамической трубе подведены диэлектрические воздуховоды от тепловых пушек. На верхних гранях призм расположены воздухоотводы в виде запредельных волноводов. На боковых гранях призм расположены магнетроны воздушного охлаждения с волноводами, при этом излучатели магнетронов направлены в конденсаторный зазор резонаторов. Изобретение обеспечивает повышение равномерности сушки. 7 ил.

СВЧ-конвективная сушилка для сыпучего сырья, характеризующаяся тем, что по ходу транспортировки сырья установлены загрузочная емкость, три ярусно расположенных объемных резонатора и приемная емкость,

резонаторы выполнены в виде состыкованных между собой гранями прямых призм, образующих тороидальную и конденсаторную части резонаторов,

через конденсаторные части резонаторов проложена перфорированная керамическая труба, внутри которой установлен диэлектрический винтовой шнек с перфорированными витками, которые под загрузочной емкостью, на уровне стыковки граней призм, и над приемной емкостью выполнены из неферромагнитного материала,

через боковые грани призм к перфорированной керамической трубе подведены диэлектрические воздуховоды от тепловых пушек, а на верхних гранях призм расположены воздухоотводы в виде запредельных волноводов,

на боковых гранях призм расположены магнетроны воздушного охлаждения с волноводами, при этом излучатели магнетронов направлены в конденсаторный зазор резонаторов.