МИКРОВОЛНОВАЯ УСТАНОВКА С КОНИЧЕСКИМ РЕЗОНАТОРОМ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ МЫШЕЧНЫХ ЖЕЛУДКОВ ПТИЦ Российский патент 2025 года по МПК H05B6/64 F26B3/347 

Предлагаемое изобретение относится к технологическому оборудованию птицеводства и может быть использовано для термообработки с обеззараживанием мышечных желудков птиц с целью использования как биологический корм для животных.

Мышечный желудок у кур дискообразной формы, а уток - эллипсоидной формы. Внутренняя поверхность мышечного желудка покрыта роговидной оболочкой - кутикулой. За счет сильных сокращений мышечного желудка происходит механическое превращение корма - растирание. Растиранию корма способствуют находящиеся в желудке гравии, стекла и т.п.Пищевая ценность мышечного желудка на 100 г: калорийность 130 ккал (8,56%); белки 21 г (23,08%); жиры 6,4 г (9,55%); углеводы 0,6 г (0,43%); вода 70, 9 г (2,63%), содержит еще витамины и минералы [1,2].

Технология переработки мышечных желудков включает четыре операции: 1) вскрытие; 2) очищение от содержимого; 3) выворачивание и снимание кутикулы; 4) обезжиривание. Для выполнения первых двух операций (для разрезания и мойки желудков) существует машина В2-Ф001/3 [3, 247]. Рабочим органом машины служит электроприводная кассета с радиально расположенными пластинами и две щетки. Желудки, вручную помещенные в ячейки кассеты, подаются к ножу, разрезаются и орошаются водой. Чистые желудки удаляются из кассеты. Содержимое желудков и вода по поддону отводится в очистные сооружения. Производительность машины 2000 желудков в 1 ч при цикличности перемещения кассеты 0,56 с^-1. Мощность электродвигателя 0,55 кВт.

ручная загрузка кассет, большой расход воды (1,4 м³) и большой вес машины (155 кг).

Далее, для удаления кутикулы, используют вальцовую машину К2-ФЦЛ-6/12 [3, стр. 248], содержащую стальные валики с винтовым рифлением. Производительность до 1000 желудков в 1 ч при мощности привода 0,41 кВт. Недостаток: желудки вручную прижимают к валикам, которые захватывают кутикулу и удаляют ее.

Для обезжиривания желудков существует машина «Сторк» (Голландия). Жир удаляется резиновыми пальцами, закрепленными на вращающемся валу. В зону обработки подается вода, которая смывает отделенный жир и выводит его из машины через сливной патрубок. Производительность машины до 6000 желудков в 1 ч, мощность привода при обработке желудков бройлеров 0,25 кВт, а при обработке желудков индеек 0,37 кВт. Расход воды до 0,4 м³/ч. Масса машины 40 кг. жир смывается водой.

Итак, для переработки 1000 шт. мышечного желудка тратится 1,21…1,25 кВт⋅ч электроэнергии, 1,8…2 м³ воды, а самый главный недостаток смывается жир.

Поэтому можно параллельно использовать другую технологию переработки мышечных желудков, без проведения вышеуказанных операций, сразу отделенные мышечные желудки (преимущественно, ветеринарные конфискаты) отправить на термообработку электромагнитным полем сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) вместе с содержимым для получения кормовых белковых добавок.

Известна СВЧ установка с коническим резонатором для обезвоживания и термообработки мясных отходов (непищевая обрезь, субпродукты, кровь) [4]. Установка содержит конический экранирующий корпус с ситовым резонатором в виде усеченного конуса без оснований, внутри которого находится диэлектрический ротор в виде усеченного конуса, покрытый мелкозернистым абразивным материалом. Установка обеспечивает совмещение процессов обезвоживания измельченных мясных отходов, тонкого измельчения и термообработки сырья твердой фазы. Недостаток: данная установка не позволяет сохранить жидкую фракцию в сырье, да и содержит экранирующий корпус, а это ее удорожает.

- разработка микроволновой установки с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц в непрерывном режиме при высокой напряженности электрического поля с соблюдением электромагнитной безопасности без экранирующего корпуса.

Для достижения заявленного технического результата микроволновая установка с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц (фиг.1-7) содержит вертикально расположенный конический резонатор, на его основании расположена неферромагнитная загрузочная емкость, а под основанием с зазором не более, чем четверть длины волны установлен неферромагнитный терочный диск с электроприводом,

причем соосно внутри конического резонатора на фторопластовые профили установлен фторопластовый электроприводной шнек с винтами, покрытыми абразивным материалом, при этом диаметры фторопластовых винтов изменяются с изменением диаметра образующей конического резонатора, куда с наружной стороны со сдвигом на 120 градусов установлены магнетроны, ниже неферромагнитного терочного диска с электроприводом,

а усеченная часть коническая резонатора находиться на уровне критического сечения, под которое установлена неферромагнитная приемная емкость.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены:

- пространственное изображение микроволновой установки с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц, общий вид (фиг. 1);

- пространственное изображение микроволновой установки с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц, технологическая схема (фиг. 2);

- пространственное изображение микроволновой установки с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц, общий вид в разрезе с позициями (фиг. 3);

- пространственное изображение неферромагнитного терочного диска (фиг. 4).

- пространственное изображение фторопластового винтового шнека -(фиг. 5);

- пространственное изображение неферромагнитной загрузочной емкости с задвижкой (фиг. 6);

- пространственное изображение неферромагнитной приемной емкости (фиг. 7).

Микроволновая установка с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц (фиг. 1- 7) содержит:

- конический резонатор 1;

- основание конического резонатора 2;

- неферромагнитная загрузочная емкость 3 с неферромагнитной задвижкой 4;

- электропривод 5 неферромагнитного терочного диска 6;

- фторопластовые монтажные профили 7, 12;

- магнетроны 8;

- фторопластовый вал 9;

- фторопластовые винты 10;

- мелкозернистый абразивный материал 11;

- неферромагнитная приемная емкость 13;

- усеченная часть 14 резонатора;

- электропривод 15 фторопластового вала 9.

Особенности узлов установки. Конический резонатор 1 с основанием 2, загрузочная емкость 3 с задвижкой 4, терочный диск 6, приемная емкость 13 выполнены из неферромагнитного материала (например, из алюминия).

Монтажные профили 7 и 12, вал 9, винты шнека 10 выполнены из фторопласта. Магнетроны 8 охлаждаются от вентиляторов (магнетроны воздушного охлаждения).

Микроволновая установка с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц (фиг. 1-7) содержит вертикально расположенный конический резонатор 1. На основании 2 конического резонатора 1 расположена неферромагнитная загрузочная емкость 3 с неферромагнитной задвижкой 4. Под основанием 2 конического резонатора 1, с зазором не более, чем четверть длины волны, установлен неферромагнитный терочный диск 6. Он вращается от электропривода 5. Соосно, внутри конического резонатора 1 на фторопластовые профили 7, 12 установлен фторопластовый электроприводной шнек (9, 10). Фторопластовые винты 10 электроприводного шнека покрыты мелкозернистым абразивным материалом 11. При этом диаметр фторопластовых винтов 10 изменяется в соответствии с изменением диаметра образующей конического резонатора 1. Радиус конического резонатора изменяется по линейному закону. С наружной стороны образующей конического резонатора 1, со сдвигом на 120 градусов установлены магнетроны 8, над соответствующими волноводами и охлаждаются вентиляторами. Они установлены ниже неферромагнитного терочного диска 6 с электроприводом. Усеченная часть 14 конического резонатора 1 находится на уровне критического сечения, под которую установлена неферромагнитная приемная емкость 13.

Соответствующим выбором угла при вершине конического резонатора 1 можно сформировать электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМП-СВЧ), сконцентрированное около основания 2 конического резонатора 1, что способствует повышению собственной добротности резонатора. При этом критическое сечение [5] располагается на значительном расстоянии от вершины конуса, что позволяет создавать отверстие для выгрузки термообработанного продукта, не нарушая структуру поля в коническом резонаторе. Около основания 2 конического резонатора существуют волны, постоянное распространение которых уменьшается в случае удаления от основания 2. Вблизи того сечения, для которого выполняется критическое условие, образуется поверхность, от которой наблюдается полное отражение волн, т.е. излучение из открытого конца (усеченной части 14 конического резонатора) значительно уменьшается. Излучатели от магнетронов 8 должны располагаться в области максимального диаметра конического резонатора (около основания 2 резонатора). Диаметр (d) усеченной части 14 конического резонатора должен быть менее где - радиус основания конического резонатора [5, стр. 127]. Если диаметр (d) усеченной части конического резонатора равен радиусу основания то собственная добротность резонатора резко снижается и теряет смысл применения [5].

Пример выполнения усеченного конического резонатора. Если = 24,48 см, длина конического резонатора (конуса) L=61,2 см, то диаметр усеченной части (открытого торца) резонатора должен быть менее 0,72⋅24,48 = 17,63 см. Принимаем диаметр открытого торца равной длине волны 12,24 см. При таком размере можно осуществить непрерывный режим передвижения сырья через конический резонатор 1. Угол при вершине конуса составит 27°, (30,6/61,2 = 0,5; tg27 = 0,5).

Технологический процесс термообработки мышечных желудков птиц в микроволновой установке с коническим резонатором происходит следующим образом. Загрузить мышечные желудки, накопленные после убоя птиц в неферромагнитную загрузочную емкость 3 при закрытой неферромагнитной задвижке 4. Включить электропривод 15, после чего приводится в движение фторопластовый электроприводной шнек (9, 10, 11), например, через диэлектрическую ременную передачу с фторопластовыми шкивами. Причем фторопластовый вал 9 фторопластового электроприводного шнека, соосно установленный в конический резонатор вращается в подшипниках, закрепленных на фторопластовых монтажных профилях 7, 12.

Включить электродвигатель 5 электроприводного неферромагнитного терочного диска 6. Так как он выполнен из неферромагнитного материала (нержавеющая сталь), поэтому при открытой задвижке 4, излучение через неферромагнитную загрузочную емкость ограничено. Открыть неферромагнитную задвижку 4 и как только мышечные желудки попадают на электроприводной неферромагнитный терочный диск 6, и измельченное сырье за счет центробежной силы падает на фторопластовые винты 10, включить магнетроны 8 с вентиляторами.

Излучатели, направленные в конический резонатор через соответствующие волноводы, возбуждают электромагнитное поле сверхвысокой частоты (2450 МГц, длина волны 12,24 см, глубина проникновения волны в многоком- понентное сырье 2…5 см).

Мышечный желудок - это многокомпонентное сырье (мышечная ткань, жир, кутикула, содержимое желудка в виде не переваренного корма, мелких камней). Все это измельчается на неферромагнитном терочном диске бив процессе передвижения с помощью фторопластового электроприводного шнека (9, 10) на фторопластовых винтах 9 истирается при соприкосновении с мелкозернистым абразивным материалом 11. Тонко измельченное сырье в электромагнитном поле сверхвысокой частоты за счет токов поляризации равномерно подвергается термообработке, а за счет высокой напряженности электрического поля обеззараживается. При этом напряженность электрического поля под электроприводным неферромагнитным терочным диском 6 достигает, при размерах конического резонатора в 5…7 раз превышающих длину волны [6], 4…5 кВ/см. Около критического сечения (усеченной части 14), напряженность электрического поля менее 0,5 кВ/см.

Такой спад напряженности электрического поля способствует снижению градиента температуры нагрева в процессе воздействия ЭМПСВЧ, а следовательно, исключается перегрев, сохраняется кормовая ценность продукта. Сваренный и обеззараженный продукт выгружается в приемную емкость 13.

По окончании процесса термообработки сырья, оборудование выключить в обратной последовательности.

Источники информации:

1. Вертипрахов В.Г. Физиология кишечного пищеварения у кур (экспериментальный подход): монография / Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева. - М.: РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева, 2022. - 175 с. ISBN 978-5-9675- 1887-4.

2. Калорийность Желудок куриный. Химический состав …

health-diet.ru> Таблица калорийности птица> Калорийность "Желудок куриный (электронный ресурс, дата обращения 26.02.2024).

3. Ивашов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть 1. Оборудование для убоя и первичной обработки. М.: Колос, 2001.-552 с. (стр. 247).

4. Патент №2710154 РФ, МПК A23L 10/20. 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.

5. Техника и полупроводниковая электроника СВЧ: Учебное пособие [Электронное издание] / О.О. Дробахин, С.В. Плаксин, В.Д. Рябчий, Д.Ю. Салтыков. - Севастополь: Вебер, 2013.- 322 с. (стр. 127). ISBN 978-966-335-404-0

6. Пчельников Ю.Н., Свиридов В.Т. Электроника сверхвысоких частот.- М.: Радио и связь, 1981. - 96 с.

Изобретение относится к технологическому оборудованию птицеводства и может быть использовано для термообработки с обеззараживанием мышечных желудков птиц с целью использования как биологический корм для животных. Технический результат – исключение перегрева и сохранение кормовой ценности продукта. Микроволновая установка с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц содержит вертикально расположенный конический резонатор 1. На основании 2 конического резонатора 1 расположена неферромагнитная загрузочная емкость 3 с неферромагнитной задвижкой 4. Под основанием 2 конического резонатора с зазором не более чем четверть длины волны установлен электроприводной неферромагнитный терочный диск 6. Соосно внутри конического резонатора 1 на фторопластовые монтажные профили 7, 12 установлен фторопластовый электроприводной шнек. Фторопластовые винты 10 шнека покрыты мелкозернистым абразивным материалом 11. При этом диаметры фторопластовых винтов 10 изменяются с изменением диаметра образующей конического резонатора 1. С наружной стороны образующей конуса, со сдвигом на 120 градусов, установлены магнетроны 8. Они установлены над соответствующими волноводами, ниже электроприводного неферромагнитного терочного диска 6. Усеченная часть 14 конического резонатора 1 находится на уровне критического сечения, под которую установлена неферромагнитная приемная емкость 13. 7 ил.

Микроволновая установка с коническим резонатором для термообработки мышечных желудков птиц содержит вертикально расположенный конический резонатор, на основании которого расположена неферромагнитная загрузочная емкость, а под основанием с зазором не более чем четверть длины волны установлен электроприводной неферромагнитный терочный диск, причем соосно внутри конического резонатора на фторопластовые профили установлен фторопластовый электроприводной шнек с витками, покрытыми абразивным материалом, при этом диаметры винтов изменяются с изменением диаметра образующей конического резонатора, куда с наружной стороны со сдвигом на 120 градусов установлены магнетроны, ниже неферромагнитного терочного диска с электроприводом, а усеченная часть конического резонатора находится на уровне критического сечения, под которую установлена неферромагнитная приемная емкость.