СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с комбинированными резонаторами Российский патент 2024 года по МПК C12C3/02 F26B15/04 F26B3/347 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в хмелеводческих хозяйствах для поэтапной сушки свежеубранного хмеля в непрерывном режиме с сохранением потребительских свойств.

Известны диэлектрические резонаторы см. Геворкян В., Кочемасов В. Объемные диэлектрические резонаторы - основные типы, характеристики, производители // Электроника, №4 (00154) 2016, С. 62-76. Стрекалов, А.В., Ю.А. Стрекалов. Электромагнитные поля и волны // М.: РИОР: ИНФРА. М, 2014. 375 с.

Известна также СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором (патент RU №2770628 содержащая полусферический неферромагнитный резонатор с поворотным перфорированным неферромагнитным основанием.

Основной недостаток известных хмелесушилок неравномерность диэлектрического нагрева хмеля, что отражается на качестве сушки.

Наиболее близкой по технической сущности является известная СВЧ-конвективная хмелесушилка с эллиптическими тороидальными резонаторами (патент RU №2772987). Многорезонаторная хмелесушилка содержит последовательно состыкованные объемные неферромагнитные резонаторы нетрадиционных конструкций.

Недостаток: сложность согласования толщины слоя хмеля с глубиной проникновения электромагнитной волны (2,5-3 см) сантиметрового диапазона, что влечет за собой неравномерность диэлектрического нагрева хмеля.

Из анализа известных аналогичных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала оборудования обеспечивающего поэтапное обезвоживание и обеззараживание свежеубранного хмеля.

Техническим результатом изобретения является - сохранение потребительских свойств высушенного и обеззараженного хмеля при многоэтапной сушке при разных режимах в рабочей камере, образованной несколькими нестандартными резонаторами.

Для решения технической проблемы и достижения заявленного технического результата СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с комбинированными резонаторами содержит в горизонтальной плоскости, два усеченных конических резонатора, состыкованные между собой общим большим основанием и тороидальный резонатор, где основанием его внутреннего перфорированного неферромагнитного цилиндра служит малое основание второго усеченного конического резонатора,

при этом вдоль всех резонаторов по ширине диаметра малых оснований усеченных конических резонаторов, проложен диэлектрический сеточный электроприводной транспортер, где под его рабочей ветвью стационарно установлен керамический перфорированный П-образный желоб,

причем магнетроны с волноводами расположены со сдвигом на 120 градусов по периметру больших оснований резонаторов, куда установлены индивидуальные неферромагнитные воздуховоды от тепловых пушек и неферромагнитные воздухоотводы с противоположных боковых сторон резонаторов,

при этом над диэлектрическим сеточным электроприводным транспортером впереди первого усеченного конического резонатора установлена неферромагнитная загрузочная емкость, а под диэлектрическим сеточным электроприводным транспортером за пределом наружного большого основания тороидального резонатора установлена неферромагнитная приемная емкость.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:

- СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с комбинированными резонаторами, общий вид (фиг. 1);

состыкованные три резонатора с диэлектрическим сеточным электроприводным транспортером, в разрезе (фиг. 2);

- СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с комбинированными резонаторами (общий вид с позициями) (фиг. 3);

- состыкованные два усеченных конических резонатора (фиг. 4);

- тороидальный резонатор (фиг. 5);

состыкованные два усеченных конических резонатора с тороидальным резонатором, с магнетронами (фиг. 6)

- состыкованные два усеченных конических резонатора с тороидальным резонатором (комбинированные резонаторы), в разрезе (фиг. 7);

- перфорированная неферромагнитная обечайка внутреннего цилиндра тороидального резонатора (фиг. 8);

- керамический перфорированный П-образный желоб (фиг. 9).

СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с комбинированными резонаторами содержит (фиг. 1-9):

- первый усеченный конический резонатор 1;

- неферромагнитные воздухоотводы 2, 4, 6;

- второй усеченный конический резонатор 3;

- тороидальный резонатор 5;

- тороидальную часть 7 тороидального резонатора 5;

- внутренний перфорированный неферромагнитный цилиндр 8 с неферромагнитным основанием 9;

- конденсаторную часть 10 тороидального резонатора 5;

- диэлектрический сеточный электроприводной транспортер 11;

- приемную емкость 12;

- неферромагнитные воздуховоды 13, 15, 17 с тепловыми пушками;

- магнетроны с волноводами 14, 16, 18 на тороидальном резонаторе, на резонаторах в виде усеченных конусов, соответственно;

- керамический перфорированный П-образный желоб 19;

- неферромагнитную загрузочную емкость 20.

СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с комбинированными резонаторами содержит

в горизонтальной плоскости, два усеченных конических резонатора 1, 3, состыкованные между собой общим большим основанием и тороидальный резонатор 5. При этом внутренний неферромагнитный цилиндр 8 тороидального резонатора 5 перфорирован и основанием 9 состыкован с малым основанием второго усеченного конического резонатора 3. Вдоль всех резонаторов 1, 3, 5 по ширине диаметра малых оснований усеченных конических резонаторов, проложен диэлектрический сеточный электроприводной транспортер 11, где под его рабочей ветвью стационарно установлен керамический перфорированный П-образный желоб 19.

Волноводы с магнетронами расположены со сдвигом на 120 градусов по периметру больших оснований резонаторов 1, 3, 5. Индивидуальные неферромагнитные воздуховоды 13, 15, 17 от тепловых пушек и неферромагнитные воздухоотводы 2, 4, 6 расположены соответственно на боковой поверхности каждого резонатора.

Подвод теплого воздуха осуществляется против движения диэлектрического сеточного электроприводного транспортера 11. Над диэлектрическим сеточным электроприводным транспортером 11 впереди первого усеченного конического резонатора 1 установлена неферромагнитная загрузочная емкость 20, а под диэлектрическим сеточным электроприводным транспортером 11, за пределом наружного большого основания тороидального резонатора 5 установлена неферромагнитная приемная емкость 12.

Технологический процесс сушки свежеубранного хмеля происходит следующим образом. Загрузить свежеубранный хмель в загрузочную емкость 20, закрыв предварительно заслонку. Включить электропривод диэлектрического сеточного транспортера 11. Включить вентиляторы с соответствующими тепловыми пушками 13, 15, 17. Открыть заслонку в загрузочной емкости 20, после чего шишки хмеля поступают на диэлектрический сеточный электроприводной транспортер 11. Как только в первом усеченном коническом резонаторе 1 окажется свежеубранный хмель, включить генераторы (магнетроны 18). Далее, по мере поступления сырья во второй и третий резонаторы, включить соответствующие генераторы (магнетроны 16 и 14). Шишки хмеля по краям диэлектрического сеточного электроприводного транспортера 11 не рассыпаются, так как под его рабочей ветвью расположен керамический П-образный желоб 19. В первом усеченном коническом резонаторе 1 (первый этап сушки) за счет токов поляризации и конвективного тепла от тепловой пушки, шишки хмеля нагреваются до 31-34°С, поверхностная влага уносится воздухом через воздухоотвод 2.

Во втором усеченном коническом резонаторе 3 температура в сырье увеличивается до 37-46°С, внутренняя влага за счет градиента температуры и давления выделяется на поверхности шишек, и также удаляется через воздухоотвод 4 (второй этап сушки). Происходит удаление физико-химической связанной воды.

В третьем тороидальном резонаторе 5 процесс сушки шишек хмеля происходит следующим образом. В связи с тем, что внутренний неферромагнитный цилиндр 8 перфорирован и закрыт неферромагнитным основанием 9, содержащим отверстие для перемещения диэлектрического сеточного электроприводного транспортера 11 с сырьем, и в этом пространстве отсутствует ЭМПСВЧ, поэтому отсутствует эндогенный нагрев сырья. А теплым воздухом от тепловой пушки 13 он продувается через внутренний перфорированный неферромагнитный цилиндр 8. Происходит выравнивание давления, влажности и температуры в шишках хмеля (65-75°С). Далее сырье перемещается с помощью диэлектрического сеточного электроприводного транспортера 11 в конденсаторной части 10 тороидального резонатора 5, где напряженность электрического поля достаточна высокая (0,6-1,2 кВ/см), чтобы обеспечить снижение бактериальной обсемененности хмеля.

Качество высушенного хмеля зависит от температуры и напора воздуха, дозы воздействия ЭМПСВЧ, напряженности электрического поля на каждом этапе сушки, поэтому следует придерживаться как минимум трехэтапного процесса сушки. Скорость сушки хмеля зависит от удельной мощности генераторов в каждом резонаторе и от параметров теплоносителя: температуры, скорости и относительной влажности воздуха. Керамический перфорированный П-образный желоб 19 обеспечивает концентрацию энергии ЭМПСВЧ в сырье, уменьшение потерь на излучение через отверстия между резонаторами, предназначенные для перемещения диэлектрического сеточного электроприводного транспортера через сушильную камеру, состоящую из трех объемных резонаторов. Керамика обладает малым значением тангенса угла диэлектрических потерь [2, стр. 360].

Продолжительность перемещения сырья через центральный неферромагнитный перфорированный цилиндр 8 равна или больше, чем продолжительность нахождения сырья в конденсаторной части 10 тороидального резонатора 5. Т.е. скважность технологического процесса в тороидальном резонаторе должна быть больше или равна 0,5 (отношение продолжительности воздействия ЭМПСВЧ к продолжительности цикла). Это способствует равномерной сушке по объему шишек хмеля. Толщина слоя шишек хмеля на диэлектрическом сеточном транспортере не должна превышать две глубины проникновения волны (3-6 см).

Итак, сущность сушки: теплый воздух подается в сушильную камеру (в комбинированные резонаторы) через слой шишек хмеля. Влага, содержащаяся в шишках, переходит в парообразное состояние и потоком воздуха удаляется из камеры (из резонаторов). Наивысшая температура воздуха в конденсаторной части 10 тороидального резонатора 5 допускается не более 65°С, а скорость движения нагретого воздуха не должна превышать 0,5 м/с. Сушат хмель до влажности 8-9%.

Хмелесушилка обеспечивает поэтапное удаление влаги из шишек хмеля при передвижении через комбинированные резонаторы с помощью диэлектрического сеточного электроприводного транспортера. При этом шишки хмеля подвергаются эндогенно-конвективному нагреву, высушиваются и обеззараживаются, т.е. происходит сохранение потребительских характеристик и улучшение микробиологических показателей.

Во всех резонаторах доза воздействия ЭМПСВЧ, температура и напор подаваемого воздуха контролируются и регулируются в зависимости от влажности и объема загружаемого хмеля путем изменения мощности СВЧ генераторов (магнетронов) и тепловых пушек, а также скорости передвижения диэлектрического сеточного электроприводного транспортера 11. Органолептические показатели высушенного хмеля: хмель шуршит, стерженек шишки гнется, но не ломается, а цвет его из зеленого становиться серым.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в хмелеводческих хозяйствах для поэтапной сушки свежеубранного хмеля в непрерывном режиме с сохранением потребительских свойств. Хмелесушилка включает два усеченных конических резонатора, размещенные в горизонтальной плоскости, состыкованные между собой общим большим основанием, и тороидальный резонатор, где основанием его внутреннего перфорированного неферромагнитного цилиндра служит малое основание второго усеченного конического резонатора. Вдоль всех резонаторов по ширине диаметра малых оснований усеченных конических резонаторов проложен диэлектрический сеточный электроприводной транспортер, где под его рабочей ветвью стационарно установлен керамический перфорированный П-образный желоб. Магнетроны с волноводами расположены со сдвигом на 120 градусов по периметру больших оснований резонаторов, куда установлены индивидуальные неферромагнитные воздуховоды от тепловых пушек и неферромагнитные воздухоотводы с противоположных боковых сторон резонаторов. Над диэлектрическим сеточным электроприводным транспортером впереди первого усеченного конического резонатора установлена неферромагнитная загрузочная емкость, а под диэлектрическим сеточным электроприводным транспортером за пределом наружного большого основания тороидального резонатора установлена неферромагнитная приемная емкость. Изобретение обеспечивает сохранение потребительских свойств высушенного хмеля. 9 ил.

СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с комбинированными резонаторами, характеризующаяся тем, что содержит размещенные в горизонтальной плоскости два усеченных конических резонатора, состыкованные между собой общим большим основанием, и тороидальный резонатор, где основанием его внутреннего перфорированного неферромагнитного цилиндра служит малое основание второго усеченного конического резонатора,

при этом вдоль всех резонаторов по ширине диаметра малых оснований усеченных конических резонаторов проложен диэлектрический сеточный электроприводной транспортер, где под его рабочей ветвью стационарно установлен керамический перфорированный П-образный желоб,

причем магнетроны с волноводами расположены со сдвигом на 120 градусов по периметру больших оснований резонаторов, куда установлены индивидуальные неферромагнитные воздуховоды от тепловых пушек и неферромагнитные воздухоотводы с противоположных боковых сторон резонаторов,

при этом над диэлектрическим сеточным электроприводным транспортером впереди первого усеченного конического резонатора установлена неферромагнитная загрузочная емкость, а под диэлектрическим сеточным электроприводным транспортером за пределом наружного большого основания тороидального резонатора установлена неферромагнитная приемная емкость.