Результат интеллектуальной деятельности: Сверхвысокочастотная установка циклического действия для термообработки мясного сырья

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к устройствам, предназначенным для нагрева диэлектриков воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты. Может быть использовано для термообработки мясного сырья и непищевых отходов убоя животных.

Аналогами являются мясомассажеры, предназначенные для ускорения посола и улучшения вкусовых качеств мясных изделий. Принцип работы мясомассажеров одинаков и основан на вращении с определенной частотой барабана с загруженным в нем мясом. Как правило, в емкости создается разрежение 0,01…0,03 МПа. Для интенсификации процесса созревания мяса в посоле его подвергают механической обработке. Массирование основано на трение кусков мяса друг о друга и о внутренние стенки вращающегося барабана и выступы. В них используется вакуум, который позволяет повысить выход готовой продукции [1, 2]. В мясомассажере процесс посола реализуются за счет градиента давления и механического воздействия. Основным недостатком в мясомассажерах является наличие вакуумной системы, которая не позволяет выдерживать глубокий вакуум в барабане, так как в процессе его вращения систему необходимо отсоединить.

Известны мобильные и малогабаритные бетоносмесители, которые предназначены для работы с подвижными растворами. Они имеют: смесительный барабан, привода вращения барабана, вращающегося за счет сцепления ведущей шестерни с зубчатым венцом, обхватывающим этот барабан; раму на колесах, обеспечивающую мобильность смесителя; механизм для регулирования угла наклона барабана.

Известна установка для посола и термообработки мясного сырья, содержащая в цилиндрическом экранирующем корпусе, резонаторную камеру. Камера выполнена в виде вращающейся в вертикальной плоскости беличьей клетки, собранной из труб. С одного торца экранирующего корпуса установлен сверхвысокочастотный генераторный блок, а с другого торца имеется люк. Вал с укрепленным на нем барабаном, приводится во вращение от привода. За счет механических воздействий происходит фильтрационно-диффузионный перенос посолочных веществ. Эффект массопереноса при массировании за счет диэлектрического нагрева дополнительно усиливается в связи с появлением микровзрывов в ткани и повышением проницаемости [3]. Установка многофункциональная, но сложное конструктивное исполнение.

Технической задачей изобретения является разработка установки циклического действия с использованием сверхвысокочастотной энергии, обеспечивающей интенсификацию процесса термообработки мясного сырья и непищевых отходов убоя животных.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Сверхвысокочастотная установка циклического действия для термообработки мясного сырья, характеризуется тем,

что внутри цилиндрического экранирующего корпуса с крышкой, установленного на поворотной раме, содержащего на дне сливной патрубок, расположена съемная цилиндрическая резонаторная камера из неферромагнитного материала соосно, боковая поверхность которой прикреплена к ободку с зубчатым венцом, входящим в сцепление ведущей шестерней, расположенной на валу электродвигателя, установленного с боковой стороны экранирующего корпуса,

причем съемные цилиндрические резонаторные камеры выполнены либо в виде беличьей клетки, либо перфорированы разной конфигурацией отверстий,

при этом на крышке экранирующего корпуса расположен генераторный блок, так что излучатель направлен в открытую цилиндрическую резонаторную камеру, имеющую вдоль боковой стенки внутренние ребра, а поворотная рама закреплена с механизмом для застопоривания установки.

На фиг. 1 приведено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки циклического действия для термообработки мясного сырья:

1 - монтажная рама на колесах; 2 - цилиндрический экранирующий корпус; 3 - цилиндрический резонатор; 4 - внутренние ребра; 5 - ведущая шестерня; 6 - мотор-редуктор; 7 - зубчатый венец; 8 - крышка экранирующего корпуса; 9 - генераторный блок с магнетроном и излучателем; 10 - механизм для застопоривания установки; 11 - поворотная рама для опоры и изменения угла наклона установки; 12 - сливной патрубок.

На фиг. 2 приведено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки циклического действия для термообработки мясного сырья (в разрезе): 1 - монтажная рама на колесах; 2 - цилиндрический экранирующий корпус; 3 - цилиндрический резонатор; 4 - внутренние ребра; 5 - ведущая шестерня; 6 - мотор-редуктор; 7 - зубчатый венец; 8 - крышка экранирующего корпуса; 9 - генераторный блок с магнетроном и излучателем; 10 - механизм для застопоривания установки; 11 - поворотная рама для опоры и изменения угла наклона установки; 12 - сливной патрубок.

На фиг. 3 приведено пространственное изображение монтажной рамы на колесах.

На фиг. 4 приведено пространственное изображение рамы для опоры и изменения угла наклона установки.

На фиг. 5 приведено пространственное изображение оси для закрепления установки к поворотной раме.

На фиг. 6 приведено пространственное изображение механизма для застопоривания установки.

На фиг. 7 приведено пространственное изображение экранирующего корпуса.

На фиг. 8 приведено пространственное изображение резонаторной камеры в виде беличьей клетки.

На фиг. 9 приведено пространственное изображение перфорированной резонаторной камеры.

На фиг. 10 приведено пространственное изображение перфорированной резонаторной камеры.

На фиг. 11 приведено пространственное изображение перфорированной резонаторной камеры.

На фиг. 12 приведено пространственное изображение фрагмента перфорированной резонаторной камеры: ведущая шестерня.

На фиг. 13 пространственное изображение установки в разрезе.

На фиг. 14 приведена созданная установка (вид спереди).

На фиг. 15 приведена созданная установка (вид сбоку).

На фиг. 16 приведена резонаторная камера в виде беличьей клетки с зубчатым венцом и узлами привода, и фиксации угла наклона.

Сверхвысокочастотная установка (фиг. 1, 2) циклического действия для термообработки мясного сырья содержит на монтажной раме 1 (фиг. 3) цилиндрический экранирующий корпус 2 (фиг. 7). Внутри корпуса соосно установлен открытый цилиндрический резонатор 3 с внутренними ребрами 4. Резонатор съемный, с разной конфигурацией отверстий перфорации (фиг. 9, 10, 11) или в виде беличьей клетки (фиг. 8). Резонатор 3 вращается за счет сцепления ведущей шестерни 5 (фиг. 12), установленной на валу мотора-редуктора 6 с зубчатым венцом 7. Зубчатый венец установлен на ободке вокруг боковой поверхности цилиндрического резонатора 3. На крышке экранирующего корпуса 8 установлен генераторный блок 9. Причем генераторный блок находятся со стороны открытого торца резонаторной камеры 3. За счет механизма для застопоривания установки 10 (фиг. 5, 6) и поворотной рамы 11 можно изменить угол наклона установки (фиг. 4). На дне экранирующего корпуса 2 предусмотрен сливной патрубок 12.

Сверхвысокочастотная установка циклического действия для термообработки мясного сырья работает следующим образом (фиг. 13, 14, 15). С помощью механизм для застопоривания установки 10 и поворотной рамы 11 устанавливают установку в вертикальное положение. Открывают крышку экранирующего корпуса. Мясное сырье или непищевые отходы убоя животных (кровь, кишечник, легкие, почки, селезенка, половые органы, кутикула мышечных желудков и т.п.) с посолочным рассолом загружают через крышку 8 экранирующего корпуса 2 при закрытом сливном патрубке 12, после чего крышку закрывают. Установку поворачивают в горизонтальное положение.

Резонатор крепится к венцу и, при термообработке он застопорен в рабочем положении. Включают мотор-редуктор 6 и СВЧ генератор 9. Резонаторная камера 3 вращается со скоростью меньше критической за счет сцепления ведущей шестерни 5 на валу мотора редуктора 6 с зубчатым венцом 7. В резонаторной камере 3 сырье подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты, эндогенно нагревается. В процессе вращения резонатора сырье за счет ребер 4 поднимается до определенной высоты и падает, т.е. идет фильтрационно-диффузионный процесс. Компоненты сырья поднимаются во вращающемся резонаторе и под действием силы тяжести падают вниз. Процесс повторяется много раз в течение продолжительности варки сырья, благодаря чему получается продукт однородный по составу, при этом уменьшается пористость готового продукта. Частицы компонентов сырья двигаются по сложным траекториям, что приводит к активному перемешиванию, созданию вихревых потоков.

Посолочный рассол впитывается в ткани мясного сырья, остатки рассола стекают через перфорацию в кольцевое пространство между резонатором 3 и экранирующим корпусом 2. Эффект массопереноса при массировании мясного сырья дополнительно усиливается за счет воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты. Пропитанное посолочным рассолом сырье варится. При достижении определенной температуры нагрева сырья за определенный промежуток времени следует выключить СВЧ генератор 9 и мотор-редуктор 6, т.е. остановить вращение резонатора 3. Остатки рассола слить через сливной патрубок 12. Открыть крышку 8 экранирующего корпуса 2, наклонить установку с помощью поворотных механизмов 10 и 11 так, что открытая часть экранирующего корпуса и резонатора обеспечивали выгрузку готового продукта в приемную тару. Для выгрузки готового продукта установка снимается со стопора и с помощью специального рычага поворачивается.

Внутренние ребра резонаторной камере спроектированы таким образом, что позволяют наиболее эффективно производить процесс перемещения сырья различной консистенции, в том числе непищевых отходов убоя животных. Вареные в посолочном растворе непищевые отходы убоя животных имеют достаточно длительный срок хранения.

В данной установке можно проводить разварку и стерилизацию непищевых отходов убоя животных для улучшения качества кормовой продукции и продления срока хранения за счет посола сырья и эндогенного нагрева. Из побочных продуктов переработки отходов убоя птицы и животных можно получить ценную белковую добавку для молодняка животных.

В резонаторную камеру можно загружать для термомеханического воздействия смесь из следующих компонентов: коагулированная кровь, мясокостное сырье, кишечники, легкие, почки, селезенки, половые органы, кутикулы мышечных желудков, жир из костей, соединительные ткани, отходы мездрения шкур и т.д. Поэтому в каждом конкретном случае следует устанавливать соответствующий съемный резонатор. При преобладании в сырье жидкой фракции рекомендуется устанавливать перфорированный резонатор с отверстиями малого диаметра. В случае термомеханической обработки кускового сырья, использовать резонатор в виде беличьей клетки. Количество посолочного рассола и концентрация соли в нем зависит от объема резонатора, вида обрабатываемого сырья и длительности и температуры хранения кормового продукта.

Регулирование технологических параметров дает возможность максимально точно подобрать режим обработки для каждого вида исходного сырья. Установка содержит элементы контроля и управления: тумблеры включения, индикаторные лампы, датчики температуры.

Установка может наиболее тщательно и однородно перемешивать все компоненты, обладает высокой надежностью, удобна в обслуживании и обеспечивает высокую ремонтопригодность оборудования.

Преимущества данной установки: снижение габаритных размеров, возможность выпуска расширенным диапазоном мощности генераторов, расширение диапазона частот, повышение стабильности параметров в процессе эксплуатации и воздействии внешних факторов, расширение новых видов сырья и продукции, возможность контроля режимных параметров.

Движущей силой процесса посола является разность концентраций соли в рассоле и в сырье и градиент температуры. Скорость накопления соли в сырье резко снижается в течение посола, вследствие уменьшения разности концентраций в системе. Поэтому необходимо определить фактор, воздействие которого приводило бы к повышению концентрации соли в ткани сырья, вызывая ускорение процесса посола. С целью интенсификации фильтрационно-диффузионных процессов нами предлагается процесс массирование сырья осуществлять в электромагнитном поле сверхвысокой частоты. В установке предусмотрено сочетание механического и электромагнитного воздействия на сырье без обеспечения вакуума в рабочем барабане. Массирование сырья под воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты влияет на процесс перераспределения посолочных веществ так же, как и в механическом воздействии. Эффект дополнительно усиливается, в связи с появлением при электромеханическом воздействии микро разрывов в ткани, что повышает ее проницаемость. При этом эффект фильтрационно-диффузионного распределения посолочных веществ в сырье зависит от:

- разности концентрации соли системы « рассол-сырье»;

- разности диэлектрических свойств компонентов рассола и сырья;

- вязкости рассола, размеров частиц входящих в рассол;

- параметров электромагнитного поля сверхвысокой частоты (удельной мощности генератора, величины напряженности электрического поля и длительности воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты).

Источники информации

1. Бредихин C.A. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. - М.: Колос, 2010. - С. 221.

2. Курочкин А.А. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства. - М.: Колос, 2010. - С. 373.

3. Патент №2537548 РФ, МПК А22С 9/00. Установка для посола и термообработки мясного сырья / Д.В. Поручиков, М.В. Белова, Г.В. Новикова; заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - №2013107408, заявл. 21.02.2013. Бюл. №1 от 10.01.2015. - 11 с.