Сушилка мясных отходов с СВЧ-энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор Российский патент 2024 года по МПК F26B15/26 F26B3/347 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в фермерских хозяйствах для сушки мясных отходов, включая камеры желудков жвачных животных.

Сушка вторичного мясного сырья широко применяется при промышленной переработке и производстве корма для животных. Сушка позволяет сократить потери ценных ингредиентов и эффективно реализовать продукт, создать безотходное производство [1]. В связи со значительной энергоемкостью процессов сушки мясных отходов, например слизистых субпродуктов, включая желудок жвачных животных, большое значение имеет реализация технологии при минимальных энергетических затратах и высокой эффективности сушильных установок, позволяющих повысить скорость сушки сырья с обеззараживанием и нейтрализацией неприятного запаха. Такую технологию предлагается реализовать комплексным воздействием электрофизических факторов, а именно: электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ), бактерицидный поток ультрафиолетовых лучей (УФ), озон, конвективный теплый воздух в сушилке с СВЧ энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор.

Основные узлы разработанной установки схожи узлами установок, предназначенных для переработки зерновых культур, а именно наиболее близкой по технической сущности является барабанный сепаратор А1-БЗО, предназначенный для предварительной очистки зерна от грубых и крупных примесей [2, стр. 107]. Основным рабочим органом сепаратора является цилиндрическое сито, которое по дине разделено на два участка с отверстиями разных размеров. Цилиндрическое сито диаметром 0,95 м, длиной 1,078 м вращается с частотой 21 об/мин. на корпусе имеются патрубки для входа и выхода семян, для сора и подключения аспирации (расход воздуха на аспирацию 12 м3/мин), которая снижает запыленность и отсасывает легкие примеси. Снаружи сита укреплено щеточное устройство для очистки сита от застрявших в его отверстиях примесей. Внутри сита расположен неподвижный спиральный шнек для транспортирования к выходу крупных примесей.

Известен сепаратор для отделения ядра из рушанки, состоящий из двух параллельных медленно (2 об/мин) вращающихся перфорированных цилиндрических барабанов с соосно расположенными быстро вращающимися (200 обмин) валами с билами. [2, стр. 174].

Недостатки. В этих сепараторах реализовать процесс сушки вторичного мясного сырья не возможно.

Научная проблема – низкая эффективность конвективного способа и технических средств, реализующих сушку мясных отходов, решается разработкой сушилки с СВЧ энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор. В сушилке, предварительно измельченное слипшееся мясное сырье перемешивается с диэлектрическим электроприводным бичевым ротором и обдувается горячим воздухом через неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор, высыхает, обеззараживается, нейтрализуется неприятный запах, сохраняется кормовая ценность готового продукта, при низких энергетических затратах.

Целью является разработка технологии и сушилки мясных отходов с СВЧ энергоподводом в неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор с реализацией инновационных идей:

1) возможность усиления мощности бактерицидного потока УФ излучений электрогазоразрядными лампами за счет рекуперации электромагнитной мощности в кольцевом объеме между неферромагнитным цилиндрическим ситовым открытым электроприводным резонатором и неферромагнитным цилиндрическим экранирующим корпусом, излучаемой системой первичных источников (магнетронами воздушного охлаждения в цилиндрическом ситовом резонаторе);

2) возможность возбуждения электромагнитного поля сверхвысокой частоты в неферромагнитном цилиндрическом ситовом открытом электроприводном резонаторе.

Техническая задача – разработать конструктивное исполнение сушилки мясных отходов с СВЧ энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор.

Для решения технической проблемы и достижения заявленного технического результата сушилка мясных отходов с СВЧ энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор (фиг. 1−7) содержит

в неферромагнитном цилиндрическом экранирующем корпусе, расположенном под наклоном к горизонтальной плоскости, соосно установленный неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор с кольцевым отверстием на основании, закрепленный со стороны основания, через основание неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса, консольно на приводном валу,

и соосно расположенный диэлектрический электроприводной бичевой ротор с диэлектрическими билами в виде граблей, расположенными с равномерным шагом и с радиальным сдвигом вдоль диэлектрического вала ротора, проложенного с открытой стороны неферромагнитного цилиндрического ситового электроприводного резонатора, через основание неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса,

где по периметру его основания со сдвигом на 120 градусов расположены магнетроны воздушного охлаждения с волноводами и вентиляторами, и неферромагнитный воздуховод от тепловой пушки,

а зазор между основанием неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса, и открытым торцом неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора, не более четверти длины волны,

причем на неферромагнитный цилиндрический экранирующий корпус, установлены неферромагнитный воздухоотвод и неферромагнитная загрузочная емкость, содержащая электроприводной шредер, под которым наклонно расположен диэлектрический желоб, направленный в неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор,

при этом вдоль его боковой поверхности, с наружной стороны, расположены стальные ножи, электрогазоразрядные лампы бактерицидного потока УФ лучей, запитанные от источников килогерцевой частоты, которые соприкасаются с неферромагнитными коронирующими иглами, расположенными на внутренней боковой поверхности неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса, нижняя боковая поверхность которого перфорирована,

и к ней пристыкован неферромагнитный поддон, содержащий неферромагнитный патрубок с шаровым краном.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:

схематическое изображение сушилки мясных отходов с СВЧ энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор (фиг. 1);

пространственные изображения:

- технологическая схема сушилки мясных отходов с СВЧ энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор (фиг. 2);

- сушилка мясных отходов с СВЧ энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор, общий вид (фиг. 3);

- сушилка мясных отходов с СВЧ энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор, общий вид в разрезе, с позициями (фиг. 4);

- неферромагнитный цилиндрический экранирующий корпус с неферромагнитным поддоном и неферромагнитной загрузочной емкостью, в разрезе (фиг. 5);

- неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор (фиг. 6);

- диэлектрический электроприводной бичевой ротор с диэлектрическими билами в виде граблей и с диэлектрическим валом (фиг.7).

Сушилка мясных отходов с СВЧ энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор (фиг. 1) содержит:

- неферромагнитную загрузочную емкость 1;

- электроприводной шредер 2;

- неферромагнитный цилиндрический экранирующий корпус 3;

- неферромагнитные коронирующие иглы 4;

- электрогазоразрядные лампы 5 бактерицидного потока УФ-лучей;

- неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор 6;

- диэлектрический электроприводной бичевой ротор 7;

- диэлектрические билы 8 в виде граблей;

- стальные ножи 9;

- неферромагнитный воздухоотвод 10;

- диэлектрический вал 11;

- кольцевое отверстие 12;

- неферромагнитный патрубок 13;

- неферромагнитный поддон 14;

- перфорированную часть 15 боковой поверхности неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса;

- неферромагнитный патрубок 16 с шаровым краном;

- неферромагнитный воздуховод 17;

- магнетроны 18 воздушного охлаждения;

- диэлектрический желоб 19.

Особенности конструкции: диэлектрические билы 8 выполнены в виде граблей; неферромагнитный патрубок 13 предназначен для выгрузки продукта;

неферромагнитный поддон 14 предназначен для сбора жиро-водяной смеси; магнетроны 18, излучатели которых направлены в резонатор через волноводы, охлаждаются от вентиляторов, поэтому магнетроны воздушного охлаждения.

Сушилка мясных отходов с СВЧ энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор (фиг. 1−7) содержит в неферромагнитном цилиндрическом экранирующем корпусе 3, расположенном под наклоном к горизонтальной плоскости, соосно установленный неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор 6. Он (6) закреплен со стороны основания, имеющего кольцевое отверстие 12, консольно на приводном валу, через основание неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса 3.

Внутри неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора соосно расположен диэлектрический электроприводной бичевой ротор 7 с диэлектрическими билами 8 в виде граблей, расположенными с равномерным шагом и с радиальным сдвигом вдоль диэлектрического вала 11, проложенного с открытой стороны неферромагнитного цилиндрического ситового электроприводного резонатора 6, через основание неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса 3. По периметру основания неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса со сдвигом на 120 градусов расположены магнетроны 18 воздушного охлаждения с волноводами и вентиляторами, и неферромагнитный воздуховод 17 от тепловой пушки.

Причем на неферромагнитный цилиндрический экранирующий корпус 3, установлена неферромагнитная загрузочная емкость 1, содержащая электроприводной шредер 2, под которым наклонно расположен диэлектрический желоб 19, направленный в неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор 6.

Вдоль боковой поверхности неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора 6, с наружной стороны, расположены стальные ножи 9, электрогазоразрядные лампы 5 бактерицидного потока УФ-лучей, запитанные от источников килогерцевой частоты (110 кГц).

Электрогазоразрядные лампы 5 соприкасаются с неферромагнитными коронирующими иглами 4, расположенными на внутренней боковой поверхности неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса 3, нижняя боковая поверхность 15 которого перфорирована. К этой поверхности 15 пристыкован неферромагнитный поддон 14, содержащий неферромагнитный патрубок с шаровым краном 16, а на верхней боковой поверхности неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса имеется неферромагнитный воздухоотвод 10.

Процесс сушки мясных отходов происходит следующим образом.

Загрузить слизистые субпродукты (книжку, сетку, сычуг). Включить тепловую пушку для подачи через неферромагнитный воздуховод 17 горячий воздух в установку.

Включить источники килогерцевой частоты, после чего загораются электрогазоразрядные лампы 5 бактерицидного потока УФ лучей и начинают коронировать при соприкосновении с неферромагнитными коронирующими иглами 4. За счет коронного разряда выделяется озон. При этом озон и бактерицидный поток УФ лучей распространяются через неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор 6. Далее включить электродвигатели в следующей последовательности: диэлектрического электроприводного бичевого ротора (7), неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора 6 и электроприводного шредера 2. Как только измельченное с помощью электроприводного шредера 2 сырье скатится по диэлектрическому желобу 19 в неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор 6, включить вентиляторы и магнетроны 18 воздушного охлаждения. После чего в неферромагнитном цилиндрическом ситовом открытом электроприводном резонаторе 6 возбуждается электромагнитное поле сверхвысокой частоты (частота 2450 МГц, длина волны 12,24 см, глубина проникновения волны до 11 см, в зависимости от вида сырья), определенной напряженности электрического поля, достаточной для обеззараживания сырья при комплексном воздействии всех электрофизических факторов. Вторым основанием (открытый торец резонатора) неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора 6 служит основание неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса 3. Если зазор между ними не более четверти длины волны (3,06 см), тогда в открытом резонаторе 6 возбуждается стоячая волна [3]. За счет полного переотражения поперечной волны неферромагнитным основанием цилиндрического экранирующего корпуса 3 образуется стоячая волна в неферромагнитном цилиндрическом ситовом открытом электроприводном резонаторе 6. У открытых резонаторов собственная добротность несколько ниже [3, 4]. Собственная резонансная длина волны должна корректироваться, поскольку на разомкнутом торце резонатора имеет место концентрация электрического поля, что эквивалентно действию емкостной нагрузки [3]. Размеры неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора 6 согласованы с длиной волны (12,24 см) так, как линейные размеры влияют на запасенную энергию и на собственную добротность. Линейные размеры резонатора должны в 5-6 раз превышать длину волны генератора [4], тогда резонатор будет многомодовый. Электромагнитное поле различных видов колебаний в резонаторе могут интерферировать, и в результате электромагнитное поле (ЭМП) будет неравномерным. Задача состояла в том, чтобы выбрать такие размеры и конструкцию резонатора, при котором в нем возбуждались только определенные виды колебаний, а интерференция их приводила бы равномерному распределению ЭМП по объему. Поэтому магнетроны 18 воздушного охлаждения с волноводами и вентиляторами размещены на основании экранирующего корпуса со сдвигом на 120 градусов, а вращение неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора 6 способствует равномерному распределению ЭМП в нем.

Так как диэлектрические билы 8 в виде граблей расположены с радиальным сдвигом по длине диэлектрического вала 11, поэтому обеспечивается продольное смещение сырья. Под действием центробежных сил сырье распределяется по внутренней поверхности неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора 6 равномерно. Частицы, застрявшие в ситовых отверстиях, срезаются с помощью стальных ножей 9. За счет многократного удара диэлектрическими билами 8 в виде граблей, слепшие частицы сырья разрываются, происходит завихрение измельченных частиц сырья. В процессе эндогенного нагрева разрушается пограничный слой на поверхности измельченного сырья, ускоряя тем самым процесс массопереноса (повышается степень испарения влаги). Горячий воздух, направленный через неферромагнитный воздуховод 17 способствует удалению поверхностной влаги на частицах сырья. При этом создаются термомеханические эффекты, обеспечивающие выделение влаги из измельченных частиц сырья. Влажный воздух удаляется через неферромагнитный воздухоотвод 10. При многократном ударе диэлектрическими билами 8, из сырья выделяются капли жидкости, а за счет СВЧ-конвективного нагрева вытапливается жир, которые проходят через перфорированную часть 15 боковой поверхности неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса 3 в неферромагнитный поддон 14. Откуда через неферромагнитный патрубок 16, при открытии шарового крана, сливают в специальную емкость, для отстаивания жира. Высушенный рассыпчатый мясной продукт удаляется из неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора 6 через кольцевое отверстие 12 на его основании и неферромагнитный патрубок 13. В течении всего процесса следует контролировать температурный режим и мощность потока излучений около установки. Предельно допустимый уровень СВЧ излучений (ПДУ) равна 10 мкВт/м².

После завершения процесса сушки сырья, выключить оборудование в следующей последовательности: электроприводы шредера 2, неферромагнитного цилиндрического ситового открытого резонатора 6, диэлектрического бичевого ротора 7; магнетроны 18 с вентиляторами и тепловую пушку. Далее провести санитарную обработку.

Источники информации

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

Кошевой Е. П. Технологическое оборудование предприятий производства растительных масел.- СПб: ГИОД, 2001. – 368 с. (стр. 106-107).

Стрекалов А. В., Стрекалов Ю. А. Электромагнитные поля и волны. – М.: РИОР; ИНФРА-М, 2014. − 375 с.

4. Пчельников Ю. Н., Свиридов В. Т. Электроника сверхвысоких частот. – М.: Радио и связь, 1981. − 96 с. (стр. 50).

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Сушилка мясных отходов с СВЧ-энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор содержит в неферромагнитном цилиндрическом экранирующем корпусе, расположенном под наклоном к горизонтальной плоскости, соосно установленный неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор с кольцевым отверстием на основании, закрепленный со стороны основания, через основание неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса, консольно на приводном валу, и соосно расположенный диэлектрический электроприводной бичевой ротор с диэлектрическими билами в виде граблей, расположенными с равномерным шагом и с радиальным сдвигом вдоль диэлектрического вала ротора, проложенного с открытой стороны неферромагнитного цилиндрического ситового электроприводного резонатора, через основание неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса, где по периметру его основания со сдвигом на 120 градусов расположены магнетроны воздушного охлаждения с волноводами и вентиляторами и неферромагнитный воздуховод от тепловой пушки, а зазор между основанием неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса и открытым торцом неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора не более четверти длины волны, причем на неферромагнитный цилиндрический экранирующий корпус установлены неферромагнитный воздухоотвод и неферромагнитная загрузочная емкость, содержащая электроприводной шредер, под которым наклонно расположен диэлектрический желоб, направленный в неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор, при этом вдоль его боковой поверхности с наружной стороны расположены стальные ножи, электрогазоразрядные лампы бактерицидного потока УФ-лучей, запитанные от источников килогерцевой частоты, которые соприкасаются с неферромагнитными коронирующими иглами, расположенными на внутренней боковой поверхности неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса, нижняя боковая поверхность которого перфорирована, и к ней пристыкован неферромагнитный поддон, содержащий неферромагнитный патрубок с шаровым краном. Изобретение позволяет повысить эффективность сушки мясных отходов. 7 ил.

Сушилка мясных отходов с СВЧ-энергоподводом в электроприводной цилиндрический ситовый резонатор, содержащая

в неферромагнитном цилиндрическом экранирующем корпусе, расположенном под наклоном к горизонтальной плоскости, соосно установленный неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор с кольцевым отверстием на основании, закрепленный со стороны основания, через основание неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса, консольно на приводном валу, и соосно расположенный диэлектрический электроприводной бичевой ротор с диэлектрическими билами в виде граблей, расположенными с равномерным шагом и с радиальным сдвигом вдоль диэлектрического вала ротора, проложенного с открытой стороны неферромагнитного цилиндрического ситового электроприводного резонатора, через основание неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса,

где по периметру его основания со сдвигом на 120 градусов расположены магнетроны воздушного охлаждения с волноводами и вентиляторами и неферромагнитный воздуховод от тепловой пушки,

а зазор между основанием неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса и открытым торцом неферромагнитного цилиндрического ситового открытого электроприводного резонатора не более четверти длины волны,

причем на неферромагнитный цилиндрический экранирующий корпус установлены неферромагнитный воздухоотвод и неферромагнитная загрузочная емкость, содержащая электроприводной шредер, под которым наклонно расположен диэлектрический желоб, направленный в неферромагнитный цилиндрический ситовый открытый электроприводной резонатор,

при этом вдоль его боковой поверхности с наружной стороны расположены стальные ножи, электрогазоразрядные лампы бактерицидного потока УФ-лучей, запитанные от источников килогерцевой частоты, которые соприкасаются с неферромагнитными коронирующими иглами, расположенными на внутренней боковой поверхности неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса, нижняя боковая поверхность которого перфорирована,

и к ней пристыкован неферромагнитный поддон, содержащий неферромагнитный патрубок с шаровым краном.