Оборудование для термообработки вторичного мясного сырья в диафрагмированном резонаторе воздействием электрофизических факторов Российский патент 2024 года по МПК A23L13/00 H05B6/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в агропредприятиях для обеззараживания и удаления неприятного запаха при термообработке некондиционного вторичного мясного сырья в непрерывном режиме комплексным воздействием электрического поля высокой напряженности сантиметрового диапазона, озона и бактерицидного потока ультрафиолетовых лучей.

В настоящее время переработка побочного мясного сырья, при производстве кормовой муки включает в себя охлаждение в холодильной камере и термообработку. При убое животных, извлечении внутренностей, например, желудка жвачных животных (рубец, книжка, сетка, сычуг), их переработке в окружающее пространство выделяются специфические запахи, нейтрализация которых является актуальной.

Техническая проблема - низкая эффективность оборудования для термообработки и обеззараживания некондиционного вторичного сырья с удалением неприятного запаха при его непосредственном контакте с острым паром или через стенку от глухого пара [1, Ивашов, стр. 323].

В связи с этим ставится задача - разработать наиболее эффективный способ и оборудование для термообработки, обеззараживания и нейтрализации запаха измельченного некондиционного вторичного мясного сырья в непрерывном режиме.

Известен способ обеззараживания сырья животного происхождения воздействием ультрафиолетового (УФ) облучения после первичной послеубойной обработки с дальнейшим охлаждением и хранением в холодильнике. Воздействие УФ облучением осуществляют с плотностью мощности 10-50 мВт/см², дозой облучения 50-500 мДж/см² в течение 1-50 с [2, Патент № 2685863]. Недостатки. Способ позволяет только обеззараживать сырье, но для удаления запаха и проведения термообработки не предназначен. В качестве источников ультрафиолетового облучения используют амальгамные или импульсные ксеноновые, или светодиодные лампы с отражающими фокусирующими покрытиями, обеспечивающими мощность на поверхности источника не менее 30 мВт/см².

Аналогом является сверхвысокочастотная (СВЧ) установка с шнековым резонатором для термообработки сырья животного происхождения в непрерывном режиме [3, патент № 2679203]. В установке совмещены процессы транспортирования измельченного сырья с помощью винтового шнека, варки и стерилизации за счет микроволновой технологии с применением сверхвысокочастотного генератора.

Недостаток. В данной установке возможна термообработка сырья, но удалить его неприятный запах и формирование требуемых органолептических характеристик, повышающих стойкость при хранении, невозможно. Это возможно при комплексном воздействии основных электрофизических факторов - электрического поля высокой напряженности сверхвысокой частоты, озона и бактерицидного потока ультрафиолетовых (УФ) лучей.

Наиболее близким устройством по совокупности существенных признаков является конструкция диафрагмированного волновода [4, рис. 7.10; рис. 7.5]. В нем электрическое поле сосредоточено в узких зазорах отдельных резонаторах, внутри пролетных трубок электромагнитное поле сверхвысокой частоты отсутствует. СВЧ энергия распространяется через окна связи в диафрагмах [4, стр. 138]. Данный принцип использован в конструкции разработанного оборудования для термообработки вторичного мясного сырья в диафрагмированном резонаторе воздействием электрофизических факторов в непрерывном режиме.

Особенности конструкции и принцип действия. В неферромагнитном диафрагмированном резонаторе электрическое поле СВЧ в основном сосредоточено в зазорах между неферромагнитными диафрагмами, а внутри неферромагнитных внутренних пролетных труб электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) практически отсутствует [4, стр. 138]. Между неферромагнитными диафрагмами образованы отдельные резонаторные камеры. По такой системе сверхвысокочастотная энергия распространяется от неферромагнитных диафрагм к отдельным резонаторам через кольцевые окна связи в неферромагнитных диафрагмах. Разработанная установка представляет неферромагнитный цилиндрический резонатор с неферромагнитными диафрагмами, образующими отдельные резонаторные камеры. Связь между отдельными резонаторами камерами осуществляется через специальные кольцевые окна связи

в неферромагнитных диафрагмах. Для прохождения радиоволны типа колебаний Е₀₁₀ необходимо, чтобы критическая длина волны была больше рабочей длины волны СВЧ генератора (12,24 см).

Для достижения заявленного технического результата оборудование для термообработки вторичного мясного сырья в диафрагмированном резонаторе воздействием электрофизических факторов (фиг. 1-7) содержит

в горизонтальной плоскости неферромагнитный цилиндрический резонатор с неферромагнитными загрузочной и приемной емкостями,

внутри которого соосно со сдвигом друг от друга установлены неферромагнитные диафрагмы в виде соосно расположенных неферромагнитных труб разных длин с кольцевыми окнами связи между ними, где размещены кольцевые электрогазоразрядные лампы бактерицидного потока УФ излучений,

причем средний периметр кольцевого окна и расстояние между неферромагнитными трубами кратны половине длины волны, а диаметр неферромагнитных внутренних пролетных труб менее половины длины волны,

при этом неферромагнитные наружные трубы короче неферромагнитных внутренних пролетных труб, через которых установлен в диэлектрическом сеточном корпусе диэлектрический электроприводной винтовой шнек, с шагом не более одной глубины проникновения волны,

при этом расстояние между неферромагнитными диафрагмами меньше, чем длина неферромагнитной внутренней пролетной трубы,

а на внутренней поверхности неферромагнитной наружной трубы установлены неферромагнитные коронирующие иглы,

причем на поверхности неферромагнитного цилиндрического резонатора со сдвигом на 120 градусов по периметру и по спирали расположены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения и с нижней стороны установлен запредельный волновод.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами (фиг. 1-7), на которых представлены пространственные изображения:

- оборудования для термообработки вторичного мясного сырья в диафрагмированном резонаторе воздействием электрофизических факторов, общий вид, с позициями (фиг. 1);

- неферромагнитного цилиндрического резонатора (фиг. 2);

- неферромагнитные диафрагмы для связи между отдельными резонаторами (фиг. 3);

- цилиндрического сеточного диэлектрического корпуса шнека (фиг. 4);

- диэлектрического электроприводного шнека (фиг. 5);

- кольцевой электрогазоразрядной лампы бактерицидного потока УФ лучей (фиг. 6).

- технологическая схема процесса термообработки сырья (фиг. 7).

Оборудование для термообработки вторичного мясного сырья в диафрагмированном резонаторе воздействием электрофизических факторов (фиг. 1-7) содержит:

- неферромагнитную загрузочную емкость 1;

- неферромагнитный цилиндрический резонатор 2;

- неферромагнитные внутренние пролетные трубы 3;

- неферромагнитные наружные трубы 4;

- кольцевые окна связи 5;

- неферромагнитные диафрагмы 6;

- магнетроны 7 воздушного охлаждения;

- зазор 8 между неферромагнитными диафрагмами 6;

- отдельные резонаторные камеры 9;

- диэлектрический электроприводной винтовой шнек 10;

- цилиндрический сеточный диэлектрический корпус 11 шнека 10;

- кольцевые электрогаоразрядные лампы 12 бактерицидного потока УФ лучей;

- неферромагнитная приемная емкость 13;

- неферромагнитные коронирующие иглы 14;

- запредельный волновод 15.

Оборудование для термообработки вторичного мясного сырья в диафрагмированном резонаторе воздействием электрофизических факторов (фиг. 1-7) содержит в горизонтальной плоскости неферромагнитный цилиндрический резонатор 2 с неферромагнитными загрузочной 1 и приемной 13 емкостями. Внутри неферромагнитного цилиндрического резонатора 2 соосно со сдвигом друг от друга установлены неферромагнитные диафрагмы 6. Каждая неферромагнитная диафрагма 6 выполнена в виде соосно расположенных неферромагнитных труб 3, 4 разных длин (неферромагнитная наружная короткая труба 4 и неферромагнитная внутренняя пролетная труба 3). Между неферромагнитными трубами 3, 4 имеется кольцевое окно связи 5, где размещена кольцевая электрогазоразрядная лампа 12 бактерицидного потока УФ лучей. Средний периметр кольцевого окна связи 5 и расстояние между неферромагнитными трубами 3, 4 кратны половины длины волны. Диаметр неферромагнитных внутренних пролетных труб 3 менее половины длины волны.

Между неферромагнитными диафрагмами 6 образованы отдельные резонаторные камеры 9. По центральной оси неферромагнитного цилиндрического резонатора 2, через неферромагнитные внутренние пролетные трубы 3, установлен в цилиндрическом сеточном диэлектрическом корпусе 11 диэлектрический электроприводной винтовой шнек 10 с шагом не более одной глубины проникновения волны (5-6 см). Расстояние между неферромагнитными внутренними пролетными трубами 3 меньше, чем их длина, а на внутренней поверхности неферромагнитной наружной короткой труба 4 установлены неферромагнитные коронирующие иглы 14. Цилиндрический корпус шнека 11 выполнен в жестком каркасе из диэлектрической сетки.

На поверхности неферромагнитного цилиндрического резонатора 2 со сдвигом на 120 градусов по периметру, по спирали расположены волноводы с магнетронами 7 воздушного охлаждения и запредельный волновод 15.

Технологический процесс термообработки, обеззараживания и нейтрализации запаха вторичного мясного сырья происходит следующим образом (фиг. 1-7). Загрузить измельченное вторичное некондиционное мясное сырье в неферромагнитную загрузочную емкость 1, при закрытой заслонке. Включить электропривод диэлектрического винтового шнека 10. Открыть заслонку в неферромагнитной загрузочной емкости 1. При поступлении сырья в диэлектрический электроприводной винтовой шнек 10 включить последовательно магнетроны 7 воздушного охлаждения. При этом электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) (частота 2450 МГц, длина волны 12,24 см, глубина проникновения волны в сырье 5-6 см) возбуждается в неферромагнитном цилиндрическом резонаторе 2, между неферромагнитными диафрагмами 6, а в неферромагнитной внутренней пролетной трубе 3 электрическое поле отсутствует. Сверхвысокочастотная энергия распространяется через кольцевые окна связи 5 в неферромагнитных диафрагмах 6. Кольцевые электрогазоразрядные лампы 12 бактерицидного потока УФ лучей, расположенные в кольцевых окнах связи 5, загораются и начинают коронировать между неферромагнитными коронирующими иглами 14. При этом происходит озонирование воздуха. Озон и бактерицидный поток ультрафиолетовых лучей области «С» распространяются внутри неферромагнитного цилиндрического резонатора 2. Озон проникают в сырье через цилиндрический сеточный диэлектрический корпус 11 диэлектрического электроприводного винтового шнека 10. Воздействию бактерицидного потока УФ лучей сырье подвергается через цилиндрический сеточный диэлектрический корпус 11 между неферромагнитными диафрагмами 6. Важнейшая особенность УФ лучей - это бактерицидное воздействие в диапазоне волн 254-257 нм. При коронировании кольцевых электрогаоразрядных ламп 12 бактерицидного потока УФ лучей в ЭМПСВЧ в воздухе образуется озон. Он обладает сильным окислительным и обеззараживающим действием на сырье. Известно, что концентрация 0,03 мг/л угнетает процессы размножения и роста бактерий, а 1,5 мг/л разрушает их вегетативные формы.

При передвижении диэлектрическим электроприводным винтовым шнеком 10 через цилиндрический сеточный диэлектрический корпус 11 сырье тонко измельчается и подвергается озонированию, воздействию бактерицидного потока УФ лучей и электрического поля высокой напряженности (0,6-1,2 кВ/см) только в зазоре 8 между неферромагнитными диафрагмами 6, а в неферромагнитных внутренних пролетных трубах 3 ЭМПСВЧ отсутствует. В неферромагнитных внутренних пролетных трубах 3 сырье подвергается только озонированию, и здесь в сырье происходит выравнивание давления, температуры и влажности по его сечению. Такое чередование воздействия ЭМПСВЧ на сырье через паузу (без воздействия ЭМПСВЧ) со скважностью менее 0,5 (отношение продолжительности без воздействия ЭМПСВЧ к продолжительности цикла) обеспечивает равномерное распределение температуры по структуре сырья при озонировании и воздействии бактерицидного потока УФ лучей. К тому же в объеме между винтами диэлектрического электроприводного винтового шнека 10, толщина сырья не превышает одной глубины проникновения электромагнитной волны, на которой энергия снижается в 2,73 раз. Применяя несколько магнетронов 7 воздушного охлаждения, можно увеличить число возбуждаемых в заданном диапазоне видов колебаний и увеличить равномерность нагрева сырья.

Происходит чередование комплексного воздействия электрического поля высокой напряженности сантиметрового диапазона, озона и бактерицидного потока УФ лучей с воздействием только озона со скважностью мене 0,5. При этом сырье обеззараживается (напряженность электрического поля высокая), равномерно подвергается термообработке и за счет озона и бактерицидного потока нейтрализуются запахи. Готовый продукт выгружается через открытое отверстие на поверхности, в конце неферромагнитного цилиндрического резонатора 2 в неферромагнитную приемную емкость 13. Жидкая часть сырья просачивается через цилиндрический сеточный диэлектрический корпус 11 диэлектрического электроприводного винтового шнека 10 и сливается через запредельный волновод 15 с шаровым краном. После завершения технологического процесса термообработки сырья и нейтрализации запаха, все оборудование следует обесточить, провести санитарную обработку.

Инновационная идея заключается в том, что цилиндрический диафрагмированный резонатор с кольцевыми электрогазоразрядными лампами бактерицидного потока УФ лучей в кольцевых объемах, обеспечивающих распределение ЭМПСВЧ между неферромагнитными диафрагмами, каждый из которых представлен в виде соосно расположенные неферромагнитные наружные трубы

с неферромагнитными коронирующими иглами, и неферромагнитной внутренней пролетной трубы, позволяет:

- осуществить равномерную термообработку сырья в непрерывном режиме со скважностью менее 0,5 при расположении диэлектрического электроприводного винтового шнека с цилиндрическим сеточным диэлектрическим корпусом в неферромагнитной внутренной пролетной трубе, диаметром менее половины длины волны;

- обеззараживать кормовой продукт и нейтрализовать неприятные запахи путем комплексного воздействия ЭМПСВЧ, озона и бактерицидного потока УФ лучей при сниженных эксплуатационных затратах.

- реализовать необходимую производительность установки монтажом дополнительных неферромагнитных диафрагм, регулированием частоты вращения диэлектрического электроприводного винтового шнека, увеличением мощности кольцевых электрогаоразрядных ламп бактерицидного потока УФ лучей и мощности магнетронов.

Источники информации

1. Ивашов В. И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Ч. 1. Оборудование для убоя и первичной обработки. - М.: Колос, 2001. - 552 с. (стр. 323).

2. Патент № 2685863. РФ, МПК Способ обеззараживания сырья животного происхождения / Н. Д. Кикнадзе, Д.В. Давыдов; заявитель и патентообладатель ООО «АГРОНИС» (RU). Бюл. 3 12 от 23.04. 2019.

3. Патент № 2679203 РФ, МПК А23К 10/00. СВЧ установка для термообработки непищевых отходов животного происхождения в непрерывном режиме / Г. В. Жданкин, Г. В. Новикова, М. В. Белова; заявитель и патентообладатель НГСХА (RU). № 2017108866; заявл. 20.03.2017. Бюл. № 26 от 17.09.2018.

4. Воскобойник М. Ф., Черников А. И. Техника и приборы СВЧ. М.: Радио связь, 1982. 208 с. (стр. 138).

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Оборудование для термообработки вторичного мясного сырья в диафрагмированном резонаторе воздействием электрофизических факторов содержит в горизонтальной плоскости неферромагнитный цилиндрический резонатор с неферромагнитными загрузочной и приемной емкостями, внутри которого соосно со сдвигом друг от друга установлены неферромагнитные диафрагмы в виде соосно расположенных неферромагнитных труб разных длин с кольцевыми окнами связи между ними, где размещены кольцевые электрогазоразрядные лампы бактерицидного потока УФ-излучений, причем средний периметр кольцевого окна и расстояние между неферромагнитными трубами кратны половине длины волны, а диаметр неферромагнитных внутренних пролетных труб менее половины длины волны, при этом неферромагнитные наружные трубы короче неферромагнитных внутренних пролетных труб, через которых установлен в диэлектрическом сеточном корпусе диэлектрический электроприводной винтовой шнек, с шагом не более одной глубины проникновения волны, при этом расстояние между неферромагнитными диафрагмами меньше, чем длина неферромагнитной внутренней пролетной трубы, а на внутренней поверхности неферромагнитной наружной трубы установлены неферромагнитные коронирующие иглы, причем на поверхности неферромагнитного цилиндрического резонатора со сдвигом на 120 градусов по периметру и по спирали расположены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения, и с нижней стороны установлен запредельный волновод. Изобретение позволяет создать оборудование для термообработки, обеззараживания и нейтрализации запаха измельченного некондиционного вторичного мясного сырья в непрерывном режиме. 7 ил.

Оборудование для термообработки вторичного мясного сырья в диафрагмированном резонаторе воздействием электрофизических факторов содержит

в горизонтальной плоскости неферромагнитный цилиндрический резонатор с неферромагнитными загрузочной и приемной емкостями,

внутри которого соосно со сдвигом друг от друга установлены неферромагнитные диафрагмы в виде соосно расположенных неферромагнитных труб разных длин с кольцевыми окнами связи между ними, где размещены кольцевые электрогазоразрядные лампы бактерицидного потока УФ-излучений,

причем средний периметр кольцевого окна и расстояние между неферромагнитными трубами кратны половине длины волны, а диаметр неферромагнитных внутренних пролетных труб менее половины длины волны,

при этом неферромагнитные наружные трубы короче неферромагнитных внутренних пролетных труб, через которых установлен в диэлектрическом сеточном корпусе диэлектрический электроприводной винтовой шнек, с шагом не более одной глубины проникновения волны,

при этом расстояние между неферромагнитными диафрагмами меньше, чем длина неферромагнитной внутренней пролетной трубы,

а на внутренней поверхности неферромагнитной наружной трубы установлены неферромагнитные коронирующие иглы,

причем на поверхности неферромагнитного цилиндрического резонатора со сдвигом на 120 градусов по периметру и по спирали расположены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения, и с нижней стороны установлен запредельный волновод.