Установка с СВЧ энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного биологического сырья Российский патент 2024 года по МПК C05F11/08 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в фермерских хозяйствах для высокотемпературного формования мясных отходов животного происхождения в непрерывном режиме с сохранением кормовой ценности.

Современные экономические условия требует внедрение малоотходных энергосберегающих технологий переработки вторичного сырья животного происхождения. Статистические данные показывают, что суммарная масса отходов, например убоя и потрошения птицы составляет 25 % от живого веса птицы. К отходам относятся: перо, кровь, зобы, пищеводы, трахеи, селезенки, яйцеводы, семенники, желчные пузыри, кутикулы, кишки, клоаки и т.п.

Содержание белка в этих отходах 15 % (мякотных) и 80 % в пере [1]. В современных объемах производства продукции птицеводства отходы составляют сотни тонн в год. Использование их в переработанном виде для кормовых целей существенно увеличивает рентабельность производство продукции животноводство.

Существуют разные технологии термообработки вторичного сырья животного происхождения в технических средствах с использованием паровой рубашки [2].

Задача сводится к сохранению кормовой ценности вторичного биологического сырья в процессе термообработки в непрерывном режиме в условиях фермерских хозяйств.

Научная проблема - низкая энергоэффективность установок с паровой рубашкой для термообработки вторичного биологического сырья решается путем разработки технологии и техники с СВЧ энергоподводом, реализация которых обеспечивает сохранение кормовой ценности продукта, при сниженных эксплуатационных затратах.

Наиболее близкими по технической сущности являются шнековый сепаратор «SEPRA», предназначенный для отжима и разделения сырья на две фракции - жидкую и твердую [3], и гранулятор «GORON», позволяющий получить спрессованные осушенные до 3-5 % гранулы как органическое удобрение [4].

Прототипом является установка позволяющая осуществить совмещение процессов обезвоживания измельченных мясных отходов, тонкого измельчения твердой фракции и термообработки в одной рабочей камере [5]. Установка содержит внутри вертикально расположенного конического экранирующего корпуса, ситовый резонатор в виде усеченного конуса без оснований, внутри которого соосно установлен диэлектрический ротор в виде усеченного конуса, покрытый мелкозернистым абразивным материалом. Недостатки. Установка металлоемкая из-за специального экранирующего корпуса, и трудно осуществить балансирование ротора с соблюдением небольшого зазора до поверхности ситового резонатора.

Техническим результатом изобретения является - установка с СВЧ энергоподводом в рабочую камеру, обеспечивающую термообработку в электромагнитном поле сверхвысокой частоты в процессе непрерывного отжима и формования вторичного биологического сырья с соблюдением электромагнитной безопасности без экранирующего корпуса.

Для решения технической проблемы и достижения заявленного технического результата установка с СВЧ энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного биологического сырья содержит Установка с СВЧ энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного мясного сырья, характеризующаяся тем, что содержит

горизонтально расположенный неферромагнитный резонатор в виде усеченного конуса, куда со стороны большого основания установлена загрузочная емкость с неферромагнитной электроприводной задвижкой-измельчителем,

при этом внутри неферромагнитного резонатора соосно расположен электроприводной шнек с диэлектрическими винтами с шагом не более чем две глубины проникновения волны, с диэлектрическим валом, соединенным с неферромагнитным валом, на уровне неферромагнитной стационарной кольцевой плиты, жестко прикрепленной к периметру открытого малого основания неферромагнитного резонатора,

причем на неферромагнитный вал жестко насажены неферромагнитные вращающаяся кольцевая плита и механизмы для прессования с амортизационной пружиной и гайкой,

а между стационарной и вращающейся неферромагнитными кольцевыми плитами образован регулируемый кольцевой зазор,

причем соосно к внутренней обечайке неферромагнитного резонатора жестко прикреплено диэлектрическое щелевое сито в виде обечайки усеченного конуса, длиной до камеры прессования, образованной между последним диэлектрическим винтом электроприводного шнека и неферромагнитной стационарной кольцевой плитой,

а магнетроны воздушного охлаждения с волноводами расположены по длине резонатора со сдвигом по периметру на 120 градусов,

снизу на наружной поверхности неферромагнитного резонатора имеется отверстие, закрытое сеткой для жидкой фракции, под которое установлена приемная емкость, а приемная емкость готовой продукции расположена под кольцевым зазором.

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

- установки с СВЧ энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного мясного сырья, общий вид (фиг. 1);

- установки с СВЧ энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного мясного сырья, общий вид в разрезе (фиг. 2);

- установки с СВЧ энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного мясного сырья, общий вид в разрезе, с позициями (фиг. 3);

- неферромагнитного резонатора в виде усеченного корпуса (фиг. 4);

- диэлектрического щелевого сита (фиг. 5);

- винтового шнека с диэлектрическими винтами и с частью диэлектрического вала, продленного неферромагнитной частью вала (фиг.6);

- неферромагнитного узла для прессования с стационарной кольцевой плитой и амортизационной пружиной без вала (фиг.7);

- задвижки-измельчителя (фиг. 8);

- неферромагнитную вращающуюся кольцевую плиту 12 (фиг. 9).

Установка с СВЧ энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного мясного сырья содержит (фиг. 1-9):

- неферромагнитную загрузочную емкость 1;

- неферромагнитную электроприводную задвижку-измельчитель 2;

- электроприводной шнек 3 с диэлектрическими винтами;

- неферромагнитный резонатор 4 в виде усеченного конуса;

- магнетроны 5 воздушного охлаждения с волноводами;

- диэлектрическое щелевое сито 6;

- диэлектрический вал 7 электроприводного шнека 3 с диэлектрическими винтами;

- последний диэлектрический винт 8 электроприводного шнека 3;

- камеру прессования 9 (отжим жидкой фракции);

- кольцевой зазор 10 для извлечения термообработанного продукта;

- неферромагнитную вращающуюся кольцевую плиту 12 на неферромагнитном валу 16 электроприводного шнека 3, со стороны камеры прессования 9;

- неферромагнитную стационарную кольцевую плиту 11;

- неферромагнитный механизм прессования в виде амортизационной пружины 13 и гайки 14 для регулирования кольцевого зазора 10;

- приемную емкость 15 для готовой продукции;

- неферромагнитный вал 16 электроприводного винтового шнека 3;

- приемную емкость 17 для жидкой фракции.

Установка с СВЧ энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного мясного сырья (фиг. 1-9) содержит горизонтально расположенный неферромагнитный резонатор 4 в виде усеченного конуса, куда со стороны большого основания установлена загрузочная емкость 1 с электроприводной неферромагнитной задвижкой-измельчителем 2. Со стороны малого основания неферромагнитного резонатора предусмотрена камера прессования 9.

Внутри неферромагнитного резонатора соосно расположен электроприводной шнек 3 с диэлектрическими винтами с шагом не более чем две глубины проникновения волны (3-5 см). Конец диэлектрического вала 7 электроприводного шнека 3 находится в кольцевом зазоре 10. Кольцевой зазор образован между неферромагнитной стационарной кольцевой плитой 11, жестко прикрепленной к периметру открытого малого основания неферромагнитного резонатора 4, и неферромагнитной вращающейся кольцевой плитой 12 на неферромагнитном валу 16 с механизмом прессования в виде амортизационных пружин 13 с возможностью регулирования кольцевого зазора 10 с помощью гайки 14. Последний диэлектрический винт 8 электроприводного шнека 3 расположен в начале камеры прессования 9. Причем соосно к внутренней обечайке неферромагнитного резонатора 4 жестко прикреплено диэлектрическое щелевое сито 6 в виде обечайки усеченного конуса, длиной до камеры прессования 9. Магнетроны 5 воздушного охлаждения с волноводами расположены по длине резонатора со сдвигом по периметру на 120 градусов. Под кольцевым зазором 10 имеется приемная емкость 15 для готовой продукции. Снизу на наружной поверхности неферромагнитного резонатора 4, имеется отверстие, закрытое сеткой для жидкой фракции, под которое установлена приемная емкость 17. Начиная с неферромагнитной стационарной кольцевой плиты 11, диэлектрический вал 7 электроприводного шнека 3, продлен неферромагнитным валом 16, куда жестко закреплены неферромагнитная вращающаяся кольцевая плита 11 и неферромагнитный механизм прессования с амортизационной пружиной 13 и гайкой 14.

Технологический процесс происходит следующим образом. В загрузочную емкость 1 загрузить вторичным мясным сырьем животного происхождения. Включить электропривод шнека с диэлектрическими винтами (3, 7, 16), Регулировать кольцевой зазор 10 с помощью гайки 14, в зависимости от вида сырья и необходимой консистенции продукта. Далее, после включения электропривода неферромагнитной задвижки-измельчителя 2, сырья попадает в неферромагнитный резонатор 4, и тогда следует включить магнетроны 5 воздушного охлаждения. Они возбуждают электромагнитное поле сверхвысокой частоты (длина волны 12,24 см, частота 2450 МГц) в неферромагнитном резонаторе 4, где с помощью электроприводного винтового шнека 3 сырье равномерно распределяется между диэлектрическими винтами, толщиной не более чем две глубины проникновения волны (3-5 см) и перемещается вдоль неферромагнитного резонатора. Сырье в процессе передвижения подвергается равномерному эндогенному нагреву за счет токов поляризации и уплотняется за счет конусности диаметров винтов электроприводного шнека 3. Жидкая фракция сырья просачивается через диэлектрическое щелевое сито 6, стекает из неферромагнитного резонатора 4 через отверстие, закрытое неферромагнитной сеткой, на его обечайке, в приемную емкость 17. Обезвоженный и сваренный продукт из вторичного сырья животного происхождения выталкивается из кольцевого зазора 10 и сбрасывается в приемную емкость 15 для готовой продукции. Продукт выталкивается из кольцевого зазора 10 за счет вращения механизма прессования в виде амортизационной пружины 13, гайки 14 и неферромагнитной вращающейся кольцевой плиты 12, насаженные на неферромагнитный вал 16. Неферромагнитный вал 16 электроприводного шнека 3 ограничивает излучение через малое основание неферромагнитного резонатора 4, закрытое неферромагнитной стационарной кольцевой плитой 11. А излучение через загрузочную емкость 1 ограничено особой конструкцией электроприводной задвижки-измельчитель 2, обеспечивающей измельчение и порционную загрузку сырья в резонатор, и перекрытие загрузочного отверстия. Задвижка-измельчитель 2 имеет малый габарит и предотвращает попадание крупных кусков сырья в шнек, предотвращая его заклинивание. После завершения технологического процесса термообработки сырья, выключить электропривод задвижки-измельчителя 2, далее выключить магнетроны 5. После выгрузки всей продукции из неферромагнитного резонатора 4, остановить электропривод шнека 3. Далее провести санитарную обработку. Установка выдерживает различные температурные режимы и обладает оптимальными механическими и прочностными характеристиками. Шнек 3 покрыт защитной оксидной пленкой, это гарантирует устойчивость к воздействию щелочей и кислот. Установка удаляет всю свободную жидкость и часть связанной воды из твердых составляющих сырья. Эффективность работы зависит от удельной мощности магнетронов 5, влажности сырья и размера ячеек диэлектрической щелевой ситы 6. Регулированием зазора 10 с помощью неферромагнитного механизма прессования 13, 14, можно получить твердую фракцию требуемой влажности. Установка работает в автоматическом режиме.

Известно, что неферромагнитные конические резонаторы по сравнению с цилиндрическим резонатором исключают вырождение паразитных типов колебаний, что позволяет достичь высоких значений собственной добротности. Соответствующим выбором угла при вершине конуса можно сформировать электромагнитное поле, сконцентрированное в основном в центральной области резонатора [6].

Источники информации:

1. hozuyut.ru›otxody/ekstrudirovanie…uboya-pticy.html. Электронный ресурс. Дата обращения 18.04.2023.

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

3. alkargroup.com›Сепаратор-помета. Электронный ресурс. Дата обращения 18.04.2023.

4. гранулятор GORON^®. Электронный ресурс. Дата обращения 18.04.2023.

5. Патент № 2710154 РФ, МПК А23L10/20. Сверхвысокочастотная установка с коническим резонатором для обезвоживания и термообработки мясных отходов /Тихонов А.А., Казаков А.В., Новикова Г.В., Горбунов Б.И.; заявитель и патентообладатель НГСХА (RU). - № 2019118371; заявл. 13.06.2019. Бюл. № 36 от 24.12.2019. - 10 с.

6. Дробахин, О.О. Резонансные свойства аксиально-симметричных микроволновых резонаторов с коническими элементами / О.О. Дробахин, П.И. Заболотный, Е.Н. Привалов // Радиофизика и радиоастрономия, 2009, Т.1, № 4, - С. 433-441.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Установка с СВЧ энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного мясного сырья, характеризующаяся тем, что содержит горизонтально расположенный неферромагнитный резонатор в виде усеченного конуса, куда со стороны большого основания установлена загрузочная емкость с неферромагнитной электроприводной задвижкой-измельчителем, при этом внутри неферромагнитного резонатора соосно расположен электроприводной шнек с диэлектрическими винтами с шагом не более чем две глубины проникновения волны, с диэлектрическим валом, соединенным с неферромагнитным валом, на уровне неферромагнитной стационарной кольцевой плиты, жестко прикрепленной к периметру открытого малого основания неферромагнитного резонатора, причем на неферромагнитный вал жестко насажены неферромагнитные вращающаяся кольцевая плита и механизмы для прессования с амортизационной пружиной и гайкой, а между стационарной и вращающейся неферромагнитными кольцевыми плитами образован регулируемый кольцевой зазор, причем соосно к внутренней обечайке неферромагнитного резонатора жестко прикреплено диэлектрическое щелевое сито в виде обечайки усеченного конуса, длиной до камеры прессования, образованной между последним диэлектрическим винтом электроприводного шнека и неферромагнитной стационарной кольцевой плитой, а магнетроны воздушного охлаждения с волноводами расположены по длине резонатора со сдвигом по периметру на 120 градусов, снизу на наружной поверхности неферромагнитного резонатора имеется отверстие, закрытое сеткой для жидкой фракции, под которое установлена приемная емкость, а приемная емкость готовой продукции расположена под кольцевым зазором. Изобретение позволяет сохранить кормовую ценность вторичного биологического сырья в процессе термообработки в непрерывном режиме в условиях фермерских хозяйств. 9 ил.

Установка с СВЧ энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного мясного сырья, характеризующаяся тем, что содержит

горизонтально расположенный неферромагнитный резонатор в виде усеченного конуса, куда со стороны большого основания установлена загрузочная емкость с неферромагнитной электроприводной задвижкой-измельчителем,

при этом внутри неферромагнитного резонатора соосно расположен электроприводной шнек с диэлектрическими винтами с шагом не более чем две глубины проникновения волны, с диэлектрическим валом, соединенным с неферромагнитным валом, на уровне неферромагнитной стационарной кольцевой плиты, жестко прикрепленной к периметру открытого малого основания неферромагнитного резонатора,

причем на неферромагнитный вал жестко насажены неферромагнитные вращающаяся кольцевая плита и механизмы для прессования с амортизационной пружиной и гайкой,

а между стационарной и вращающейся неферромагнитными кольцевыми плитами образован регулируемый кольцевой зазор,

причем соосно к внутренней обечайке неферромагнитного резонатора жестко прикреплено диэлектрическое щелевое сито в виде обечайки усеченного конуса, длиной до камеры прессования, образованной между последним диэлектрическим винтом электроприводного шнека и неферромагнитной стационарной кольцевой плитой,

а магнетроны воздушного охлаждения с волноводами расположены по длине резонатора со сдвигом по периметру на 120 градусов,

снизу на наружной поверхности неферромагнитного резонатора имеется отверстие, закрытое сеткой для жидкой фракции, под которое установлена приемная емкость, а приемная емкость готовой продукции расположена под кольцевым зазором.