Результат интеллектуальной деятельности: СВЧ установка непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами для размораживания и разогрева молозива животных

Предлагаемое изобретение относится агропромышленному комплексу и может быть использовано в фермах, где содержатся крупный рогатый скот, лошади, верблюды, козы и т.д. для размораживания и разогрева молозива животных.

Известно, что при использовании традиционных размораживателей (БМА-50, Прималакт, РМ2 и др.) происходит снижение кормовой ценности молозива на 20-30 % из-за невозможности сохранения иммуноглобулинов, белков, витаминов А. Это связано с тем, что процесс размораживания и разогрева молозива животных в полиэтиленовых бутылках в паро-водяной смеси длится 1,5-2 часа. Для уменьшения продолжительности технологического процесса предлагается воздействовать на замороженное молозиво электромагнитным полем сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) (2450 МГц, 12,24 см).

Известна СВЧ установка (патент № 2694944) [1] с квазистационарным тороидальным резонатором. Недостатком является то, что замороженное сырье следует периодически загружать; процесс размораживания и разогрева длительный и неравномерный, так как размеры загружаемого сырья (освобожденное от полиэтиленовых бутылок) намного превышает глубину проникновения сантиметровых волн.

Характерным признаком квазистационарных тороидальных резонаторов является весьма четко выраженное пространственное разделение электрического и магнитного полей у колебания с наименьшей резонансной частотой, т.е. энергия электрического и магнитного полей концентрируется преимущественно в различных частях объема резонатора - в тороидальной и конденсаторной частях. Основываясь на этом признаке, разработана сверхвысокочастотная установка (частота 2450 МГц, длина волны 12,24 см) с двумя квазистационарными тороидальными резонаторами для размораживания и разогрева молозива воздействием ЭМПСВЧ разной дозой, при отрицательном или положительном диапазоне температур. Причина заключается в том, что характер изменения диэлектрических параметров молозива в замороженном и жидком состоянии с увеличением температуры нагрева противоположный. Как известно, удельные диэлектрические потери в единице объема диэлектрика зависят от квадрата напряженности электрического поля, от фактора диэлектрических потерь молозива, а также от теплоемкости и плотности сырья. При этом фактор диэлектрических потерь при температуре от -10 до 0°С растет от 4 до 27, т.е. мощность, поглощаемая сырьем и скорость его нагрева в процессе размораживания, увеличивается. При разогреве молозива от 0 до 40°С фактор диэлектрических потерь падает, т.е. поглощаемая мощность и скорость нагрева жидкого сырья с увеличением температуры уменьшается [2].

Задачей изобретения является разработка СВЧ установки непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами, позволяющими разделить процессы размораживания и разогрева молозива животных, обеспечивающими электромагнитную безопасность и высокую напряженность электрического поля для снижения общего микробного числа при низкой температуре сырья.

Технический результат достигается тем, что СВЧ установка непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами для размораживания и разогрева молозива животных содержит

вертикально установленные два состыкованных с общим перфорированным основанием квазистационарных тороидальных верхнего и нижнего резонаторов, при этом над перфорированным основанием установлен диэлектрический перемешивающий механизм с диэлектрическим валом, пристыкованным к валу шнека,

причем в центральную часть верхнего резонатора вплотную установлен нагнетательный шнек измельчающего механизма так, что нож с решеткой заменяют малое основание конденсаторной части,

при этом в конденсаторную часть нижнего квазистационарного тороидального резонатора установлена диэлектрическая тарелка без дна, вместо которого служит малое ее перфорированное основание,

причем магнетроны с воздушным охлаждением со сдвигом на 120 градусов установлены на поверхностях резонаторов в области их конденсаторных частей, к центральной части нижнего резонатора прикреплен шаровой кран.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлено: схематическое изображение СВЧ установки непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами для размораживания и разогрева молозива животных (фиг. 1); пространственное изображение СВЧ установки непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами для размораживания и разогрева молозива животных (вид спереди в разрезе) (фиг. 2).

СВЧ установка непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами для размораживания и разогрева молозива животных содержит:

измельчающий механизм - мясорубку с загрузочным устройством 1, нагнетательным шнеком 2, ножом и решеткой 3;

верхний квазистационарный тороидальный резонатор 4;

нижний квазистационарный тороидальный резонатор 5;

шаровой кран 6, прикрепленный к центральной части нижнего резонатора 5;

конденсаторная часть 7 нижнего квазистационарного тороидального резонатора 5; диэлектрическая (фторопластовая) тарелка 8 без дна;

магнетроны 9 на поверхности нижнего квазистационарного тороидального резонатора 5; магнетроны 10 на поверхности верхнего квазистационарного тороидального резонатора 4;

общее перфорированное основание 11 двух квазистационарных тороидальных резонаторов 4, 5;

конденсаторная часть 12 верхнего квазистационарного тороидального резонатора 4; диэлектрический перемешивающий механизм 13 с диэлектрическим валом.

СВЧ установка непрерывно-поточного действия для размораживания и разогрева молозива животных собрана из двух вертикально расположенных квазистационарных тороидальных резонаторов 4, 5. Причем верхний 4 и нижний 5 резонаторы имеют общее перфорированное основание 11, поэтому нижний резонатор 5 направлен тороидальной частью вниз, т.е. два резонатора состыкованы с конденсаторными частями 7, 12.

В центральную часть верхнего резонатора 4 установлен нагнетательный шнек 2 измельчающего механизма. Нож с решеткой 3 выполняют функцию малого основания конденсаторной части 12 верхнего квазистационарного тороидального резонатора 4.

В конденсаторную часть 7 нижнего квазистационарного тороидального резонатора 5 установлена диэлектрическая тарелка 8 без дна. Дном диэлектрической тарелки 8 служит малое перфорированное основание конденсаторной части 7 нижнего квазистационарного резонатора 5. К центральной части нижнего резонатора 5 пристыкован шаровой кран 6.

Магнетроны 9, 10 с воздушным охлаждением со сдвигом на 120 градусов установлены на поверхностях квазистационарных тороидальных резонаторов 4,5 в области конденсаторных частей 7, 12. Размеры резонаторов согласованы с длиной волны. Причем средний периметр кольцевого объема тороидальной части резонаторов кратен половине длины волны.

Технологический процесс размораживания и разогрева молозива животных в СВЧ установке непрерывно-поточного действия с квазистационарными тороидальными резонаторами происходит следующим образом.

Загрузить замороженное сырье в приемную емкость 10, предварительно закрыв шаровой кран 6. Включить электропривод мясорубки (1, 2, 3) и диэлектрического перемешивающего механизма 13. Замороженное сырье с помощью мясорубки измельчается и попадает в конденсаторную часть 12 верхнего квазистационарного тороидального резонатора 4. Далее включить генераторы 10, после чего в квазистационарном тороидальном резонаторе 4 возбуждается электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ). Под воздействием ЭМПСВЧ замороженное сырье размораживается, и жидкая фракция через перфорированное основание 11 стекает в конденсаторную часть 7 нижнего резонатора 5, накапливается в диэлектрической тарелке 8. Далее следует включить генераторы 9, после чего под воздействием ЭМПСВЧ жидкое сырье разогревается. Разогретое молозиво животных до 40°С стекает через перфорированное малое основание конденсаторной части нижнего резонатора 5 в центральную часть, откуда слить через шаровой кран 6. В конденсаторных частях обоих резонаторов возбуждается электрическое поле высокой напряженности, достаточной для снижения бактериальной обсемененности продукта.

Источники информации

1. Патент № 2694944 РФ, МПК А47J.39/00. Микроволновая установка для размораживания коровьего молозива / Г.В. Новикова, Д.В. Поручиков, А.Н. Васильев, И.Г. Ершова, М.В. Белова; заявитель и патентообладатель ФГБНУ «ФНАЦ ВИМ» (RU). – № 2018143727; заявл. 11.12. 2018. Бюл. № 20 от 18.07.2019.

2. Рогов И.А. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов / И.А. Рогова. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 288 с.