Результат интеллектуальной деятельности: Сверхвысокочастотная установка с ячеистыми барабанами для термообработки непищевых отходов убоя животных

Изобретение относится к технологическому оборудованию по переработке продукции животноводства и может быть использовано для термообработки непищевых отходов, в том числе кишечного сырья, крови убойных животных и т.п.

Технология переработки непищевых боенских отходов (крови, кишечное сырье и т.п.) включает: сбор и транспортирование сырья;

предварительную его обработку (мойка, измельчение);

тепловую обработку (коагуляция, варка, стерилизация);

отделение жидкой фазы от общей массы.

Для выполнения этих операций применяют отдельные установки. Режимы технологических процессов и конструкции установок определяются механическими свойствами сырья (жидкое, твердое, вязкое сырье и др.), химическим составом (жиросодержащее, кератиносодержащее, кровь и др.).

Тепловую обработку крови применяют для коагуляции белковой фракции. При тепловой обработке применяют конвективный или кондуктивный метод подвода теплоты. Теплоносителем служит пар и горячая вода, обрабатывают непищевое сырье при атмосферном давлении и при повышенном давлении до 0,2 МПа при температуре до 125°С. Продолжительность достижения необходимых температур в массе сырья определяется: видом подвода энергии, интенсивностью внешнего и внутреннего переноса теплоты и массы, соотношением объема, площади поверхности сырья и физических свойств. Процессы переработки указанного сырья энергоемки, связаны с потреблением большого количества электроэнергии, пара и воды. Поэтому следует разработать инновационные технологии и технические средства.

Интенсифицировать теплообмен можно изменяя условия теплообмена и увеличивая поверхность теплообмена (измельчение сырья ускоряет внутренний перенос теплоты теплопроводностью).

Для тепловой коагуляции крови в основном применяют шнековые и пароконтактные установки. Коагуляция крови начинается при температуре 56°С. Коагуляцию крови с частичным удалением влаги, которой в крови содержится до 80…82%, применяют при производстве кормовой муки. При этом температуру крови доводят до 90…95% для уничтожения микрофлоры. Причем коагуляцию крови осуществляют в периодическом (котлы) и непрерывном (шнековые, инжекционные установки и др.) режимах, процесс этот длительный и трудоемкий. К недостаткам установок непрерывного действия следует отнести то, что кровь прилипает к рабочим органам, поэтому их периодически следует промывать горячей водой.

Имеются контактные установки непрерывного действия, это вальцовые установки для сушки крови, меланжа и др. Известно двухвальцовая контактная атмосферная сушилка для сушки крови убойных животных [3, стр. 419]. Рабочим органом аппарата служат два полых вальца, состоящих из литой чугунной обечайки и двух крышек. Цапфами крышек вальцы установлены в подшипниках скольжения, а подшипниковые опоры закреплены на стойках. На цапфах передних крышек с помощью шпонки установлены открытые зубчатые колеса, обеспечивающие встречное движение вальцов. Вальцы приводятся во вращение от электродвигателя через муфту, вариатор скорости и редуктор, на выходном валу которого установлена шестерня открытой зубчатой передачи. Через полые цапфы задних крышек введены трубы для подачи пара и отвода конденсата. Трубы герметизируют сальниковыми уплотнениями.

Кровь подают на вальцы по трубопроводам в ванночки, в которых вращаются распылители - валы с дисками, приводимыми во вращение от зубчатых колес. Диски захватывают кровь, которая сдувается с них струей воздуха, подаваемого через форсунки от вентилятора. Кровь тонким слоем напыляется на поверхность обечаек и высушивается за один оборот вальцов. Слой высушенной крови снимается ножами, прижимаемыми к обечайке пружинами. Снятый сухой продукт попадает вначале в два продольных шнека и затем в поперечный, который выводит его из агрегата. Нож и снимаемый продукт охлаждаются струей воздуха. Частота вращения вальцов меняется от 0,18 до 0,72 рад/с, температура на поверхности обечайки составляет 105…110°С. Длительность сушки составляет 7…30 с, испарительная способность - 6…30 кг/(м²⋅ч). Расход пара на 1 кг испаренной влаги 1,25 кг.

Известна установка [1] и способ [2] для термообработки крови убойных животных. Установка для термообработки крови убойных животных содержит цилиндрический экранирующий корпус, внутри которого расположен ротор. По всему периметру ротора закреплены нижние части резонаторных камер, куда кровь подается дозированно в автоматическом режиме [патенты №2537552, №2541634]. В данной установке для термообработки крови убойных животных в электромагнитном поле сверхвысокой частоты цилиндрические резонаторы установлены по периметру ротора. Это позволяет варить кровь в непрерывном режиме. Для этого в передвижные резонаторы следует заливать кровь убойных животных в процессе движения ротора. При этом за один оборот ротора дозированная кровь убойных животных подвергается многократному воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты, варится и выгружается в процессе поочередного опрокидывания резонаторов.

Известна пневматическая конвективная установка для сушки крови во взвешенном состоянии [3, стр. 428]. Имеются сушилки с виброаэрокипящим слоем для сушки крови. Процесс сушки заключается в том, что жидкий продукт пневматическими форсунками распыляют в слой гранул инертного материала, который находится под действием вибрации и потока воздуха. Капли крови оседают на поверхности гранул, где высушиваются горячим воздухом, и уносятся воздухом из сушильной камеры. При такой технология сушки крови достаточно высокие энергетические затраты.

Известны линии для коагуляции крови, где используется пароконтактный коагулятор [3, стр. 518].

Технологической задачей изобретения является повышение качества термообработанной продукции из непищевых отходов при сниженных эксплуатационных затратах.

Технический результат достигается тем, что сверхвысокочастотная установка с ячеистыми барабанами для термообработки непищевых отходов убоя животных содержит

экранирующий корпус, внутри которого на одном валу расположены неферромагнитные пустотелые барабаны с продольными неферромагнитными отсеками, имеющими поперечные радиопрозрачные ячейки, шириной не более две глубины проникновения электромагнитного поля сверхвысокой частоты,

при этом ширина, длина и глубина неферромагнитных отсеков согласованы с длиной волны, и отсеки наклонены от радиальной оси в сторону вращения барабана,

причем под барабанами имеется ванна, обеспечивающая полное погружение неферромагнитного отсека по горизонтальной оси, куда пристыкованы измельчители «Волчек»,

при этом к боковой поверхности ячеистых барабанов, ниже их горизонтальной оси, установлены на вал радиопрозрачные валки, так что их пластинчатые скребки по горизонтальной оси погружаются в соответствующие радиопрозрачные ячейки,

причем направления вращения барабанов и валков, передаваемые через клиноременную передачу и редуктор от электродвигателя навстречу друг другу, и под валками установлена выгрузная емкость,

при этом вдоль боковой поверхности экранирующего корпуса, где минимальный зазор до ячеистых барабанов, установлены сверхвысокочастотные генераторы так, что излучатели направлены в неферромагнитные отсеки, выполняющие функции объемных резонаторов, а также предусмотрены вытяжные вентиляторы.

На фиг. 1 изображено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки с ячеистым барабаном для термообработки непищевых отходов убоя животных (в разрезе):

На фиг. 1 изображено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки с ячеистым барабаном для термообработки непищевых отходов убоя животных (в разрезе):

1 - ячеистые барабаны; 2 - измельчители «Волчек»;

3 - ванна для вязкого сырья;4 - экранирующий корпус;

5 - выгрузная емкость для термообработанной продукции;

6 - радиопрозрачные скребковые валки;

7 - пластинчатый скребок из фторопласта;

8 - ячейки из радиопрозрачного материала (из фторопласта);

9 - отсеки из неферромагнитного материала;

10 - вытяжные вентиляторы;

11 - сверхвысокочастотные генераторы;

12 - валы для электропривода ячеистых барабанов 1 и радиопрозрачных скребковых валков 6.

На фиг. 2 изображено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки с ячеистым барабаном для термообработки непищевых отходов убоя животных (общий вид).

На фиг. 3 приведено пространственное изображение установки без верхнего экранирующего корпуса (с боку).

На фиг. 4 приведено пространственное изображение установки без верхнего экранирующего корпуса (вид спереди).

На фиг. 5 приведено пространственное изображение установки без верхней экранирующей крышки и без одной половины барабана и валка.

На фиг. 6 приведено пространственное изображение ячеистого барабана.

На фиг. 7 приведено пространственное изображение радиопрозрачного валка с фторопластовыми скребками.

На фиг. 8 приведено пространственное изображение верхней части экранирующего корпуса.

На фиг. 9 приведено пространственное изображение нижней части экранирующего корпуса.

Сверхвысокочастотная установка с ячеистым барабаном для термообработки непищевых отходов убоя животных (фиг. 1…4) содержит: ячеистые барабаны 1; измельчители «Волчек» 2; ванна для вязкого сырья 3; экранирующий корпус 4; выгрузную емкость для термообработанной продукции 5; радиопрозрачные скребковые валки 6; пластинчатый скребок из фторопласта 7; ячейки из радиопрозрачного материала 8; отсеки из неферромагнитного материала 9; вытяжные вентиляторы 10; сверхвысокочастотные генераторы 11; валы 12 для электропривода ячеистого барабана и радиопрозрачного валка.

Сверхвысокочастотная установка (фиг. 1) с ячеистыми барабанами 1 для термообработки непищевых отходов убоя животных вмонтирована на монтажный каркас. Пустотелые ячеистые барабаны 1 с радиопрозрачными скребковыми валками 6 расположены внутри экранирующего корпуса 4. Количество состыкованных барабанов 1 и расположенных на одном валу зависит от необходимой производительности установки. Ячеистые барабаны 1 выполнены из неферромагнитного материала и имеют продольные неферромагнитные отсеки 9. Отсеки 9 наклонены в сторону вращения ячеистых барабанов 1. Неферромагнитные отсеки 9 поперечно разделены на радиопрозрачные ячейки 8, равномерно, и наклонены от радиальной оси в сторону вращения барабана.

Ширина ячеек 8 не более две глубины проникновения электромагнитного поля сверхвысокой частоты. Ширина, глубина и длина отсеков 9 согласованы с длиной волны. Под барабанами имеется ванна 3 для вязкого непищевого сырья, обеспечивающая полное погружение неферромагнитного отсека 9 по горизонтальной оси. К ваннам 3 пристыкованы соответствующие измельчители 2 «Волчек». Вдоль боковой поверхности ячеистых барабанов 1, ниже их горизонтальной оси, прижаты радиопрозрачные валки 6 с пластинчатыми фторопластовыми скребками 7, размеры которых меньше размеров радиопрозрачных ячеек.

Радиопрозрачные валки 6 установлены на вал 12, так что их пластинчатые скребки по горизонтальной оси погружаются в соответствующие радиопрозрачные ячейки 8.

Ячеистые барабаны1 и радиопрозрачные валки 6 вращаются навстречу друг к другу. Вращение передается через клиноременную передачу и редуктор от электродвигателя. Под радиопрозрачными валками 6 установлена выгрузная емкость 5 для термообработанной продукции.

Вдоль боковой поверхности экранирующего корпуса 4, где минимальный зазор до ячеистых барабанов 1, установлены сверхвысокочастотные генераторы 11 так, что излучатели направлены в неферромагнитные отсеки 9, выполняющие функции объемных резонаторов.

На экранирующем корпусе 4 предусмотрены вытяжные вентиляторы 10. Вдоль каждого барабана 1 может быть установлены несколько сверхвысокочастотных генераторов 11. Экранирующий корпус собран в основном из верхней (фиг. 8) и нижней частей (фиг. 9).

Ванна 3 образована в нижней части экранирующего корпуса 4 со стороны ячеистых барабанов 1, а со стороны радиопрозрачных скребковых валков 6 в нижней же части экранирующего корпуса 4 предусмотрена выгрузная емкость 5 для термообработанной продукции. Размер щели в этой емкости 5 вдоль валков 6 для выгрузки готовой продукции составляет не более четверть длины волны, что ограничивает поток электромагнитных излучений через экранирующий корпус 4. С торцевой стороны экранирующего корпуса имеется люк для проведения монтажных работ и санитарной обработки узлов установки.

Термообработка непищевых боенских отходов воздействием электромагнитного поля происходит следующим образом.

Включить вытяжные вентиляторы 10. Включить электродвигатель 12 привода ячеистых барабанов 1 и радиопрозрачных скребковых валков 6. Скорости вращения барабанов и валков согласованы между собой так, что радиопрозрачные скребки 7 должны стыковаться с радиопрозрачными ячейками 8 и с продолжительностью нагрева сырья. Включить измельчители «Волчек» 2, которые подают измельченные непищевые отходы в ванну 3 по всей длине. В процессе вращения барабанов 1 радиопрозрачные ячейки заполняются измельченным сырьем, так как неферромагнитные отсеки 9 наклонены от радиальной оси в сторону вращения. По мере заполнения радиопрозрачных ячеек 8 с измельченным сырьем следует включить сверхвысокочастотные генераторы 11. Электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) возбуждается в объемных резонаторах, образованных между неферромагнитными отсеками и поверхностью барабанов 1. Резонатор представлен в виде продольного сегмента кольцевого цилиндра. Измельченное непищевое сырье в радиопрозрачных ячейках равномерно нагревается, варится и обеззараживается. Из-за того, что объемные резонаторы (отсеки 9) разделены на радиопрозрачные ячейки 8 шириной не более чем две глубины проникновения электромагнитных излучений сантиметрового диапазона в влажное сырье (3…4 см), то по всему объему ячеек 8 сырье нагревается равномерно. Падающие и отраженные лучи обеспечивают стоячие волны. Фторопластовые ячейки 8 разделяют непищевое сырье на малые объемы, что ускоряет процесс равномерного его нагрева. За пределами воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты в эндогенно нагретом непищевом сырье выравнивается давление, температура по всему объему. При соприкосновении радиопрозрачных ячеек с фторопластовыми скребками 7 начинается выгрузка термообработанной продукции из ячеек, и готовая продукция накапливается в выгрузной емкости 5. При заполнении емкости 5 можно открыть задвижку и продукт выгрузить в транспортную тару через щель.

Так как щель размером не более четверть длины волны, то выгрузная емкость выполняет функцию запредельного волновода, поэтому поток мощности излучения не выходит за пределы допустимого пределах за смену. Установка работает в непрерывном режиме. При обеспечении определенной напряженности электрического поля в объемном резонаторе происходит снижение микробиологической обсемененности продукта.

После окончания технологического процесса термообработки и обеззараживания непищевых отходов выключить измельчитель 2, сверхвысокочастотные генераторы 11, далее остановить электропривод ячеистых барабанов 1 и радиопрозрачных скребковых валков 6. Открыть с торцевой стороны экранирующего корпуса люк и провести санитарную обработку узлов установки. Выключить вытяжной вентилятор 10.

Источники информации

1. Патент №2537552 РФ, МПК А23J 3/12. Установка для термообработки крови сельскохозяйственных животных / М.В. Белова, Н.Т. Уездный, Б.Г. Зиганшин, И.Г. Ершова, Г.В. Новикова; заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - №2013137720; заявл. 12.08.2013. Бюл. №1 от 10.01.2015. - 14 с.

2. Патент № 2541634 РФ, МПК А23J 1/06. Способ термообработки крови сельскохозяйственных животных / М.В. Белова, А.А. Белов, И.Г. Ершова, Н.Т. Уездный, Г.В. Новикова, О.В. Михайлова; заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - №2013146767; заявл. 18.10.2013. Бюл. №5 от 20.02.2015. - 7 с.

3. Ивашов, В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности / В.И. Ивашов - М.: Колос, 2001. - 552 с.