Результат интеллектуальной деятельности: Микроволновая установка для размораживания коровьего молозива

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для размораживания коровьего молозива в фермерских хозяйствах без применения горячей воды.

Молозиво собирают в первые двое суток после отела и хранят в замороженном виде(https://www.syl.ru/article/314670/molozivo---etokorove-molozivo-kak-gotovit-molozivo). Оно отличается от молока, как по составу, так и по внешнему виду: оно более жирное, вязкое и густое; имеет желтый оттенок, солоноватый вкус и другой запах. У них разная калорийность, минеральный и витаминный состав. В нем содержатся:

-иммуноглобулины;

-железо связанный протеин, препятствующий размножению микроорганизмов и имеющий мощное противовирусное действие;

- вещества, стимулирующие рост тканей, укрепляющие иммунную систему, нормализующие работу кишечно-желудочного тракта, защищающие клетки от действия вируса;

- лизоцимы – антибиотики природного происхождения и т.п.(https://www.syl.ru/article/314670/molozivo---eto-korove-molozivo-kak-gotovit-molozivo).

На ферме с поголовьем в 1000 голов дойного стада достаточно иметь морозильную камеру объемом 250-300 л для поддержания температуры -18…-23^оС. В этих условиях молозиво хранится до 8 месяцев, а размораживают его партиями при температуре 35-38^оС. Сырье размораживают перед кормлением, но этот процесс длительный, например молозиво в 1,5 литровой бутылке при комнатной температуре размораживается в течение 1,5-2 часа.

Известен размораживатель молозива РМ-3, содержащий трубчатый нагреватель, позволяющий в течение 40 мин. разморозить три двухлитровые бутылки равномерно, без подгорания и нарушения структуры иммуноглобулинов для выпойки новорожденных телят (igloos.ru›razmorazhivatel-moloziva).

Недостатками известного размораживателя является то, что оборудование малой производительности, работает в периодическом режиме с большим расходом горячей воды и высокими энергетическими затратами.

Известен банк молозива БМ-40, содержащий водяную баню, трубчатый электронагреватель, данный агрегат функционален для проведения всей работы, начиная проверки качества, заморозки, размораживания и своевременной выпойки телят(http://vestnikapk.ru/articles/importozameshchenie/redkie-zlaki-i-peredovye-mashiny, 2015 г.).

Недостатками известного размораживателя является то, что он работает в периодическом режиме с большим расходом горячей воды и высокими энергетическими затратами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является размораживатель молозива, содержащий емкость в виде ванны с крышкой, выполненную из нержавеющей стали, в которую наливается теплоноситель (вода), каретку с ячейками, в которые вставляются закрытые емкости в форме бутылок с молозивом, прижим каретки, привод для вращения каретки, нагревательный элемент, и узел управления устройством, работающий по принципу водяной бани за счет нагрева воды с помощью трубчатого электронагревателя, в котором в емкости с водой имеется вращающееся устройство, внутрь которого устанавливают бутылки с сырьем(патент РФ № 116037, МПК A47J 39/00, опубл. 10.11.2016).

Недостатками известного размораживателя является то, что оборудование малой производительности, работает в периодическом режиме с большим расходом горячей воды и высокими энергетическими затратами.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности равномерного размораживания коровьего молозива при низких эксплуатационных затратах.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность равномерного размораживания коровьего молозива путем воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты на замороженное сырье в квазистационарном тороидальном резонаторе с прямоугольным сечением и конденсаторной частью, обеспечивающей плавное возрастание напряженности электрического поля за счет уменьшения межпластинчатого расстояния.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая микроволновая установка для размораживания коровьего молозива, содержащая емкость в виде ванны с крышкой, привод для вращения, узел управления устройством, согласно изобретению, снабжена вертикально расположенным квазистационарным тороидальным резонатором с прямоугольным сечением тора и конденсаторной частью, имеющей промежуток от края основания внутреннего цилиндра до нижнего основания наружного цилиндра размером меньше, чем расстояние между боковыми поверхностями цилиндров, причем тор образован между коаксиально расположенными неферромагнитными цилиндрами разной высоты и кольцевой неферромагнитной поверхностью наверху, а внутренний цилиндр с меньшей высотой имеет передвижной неферромагнитный диск-основание диаметром меньшем, чем его диаметр, при этом в конденсаторную часть направлены излучатели от магнетронов, расположенных с наружной стороны наружного цилиндра, имеющего на боковой поверхности прорезь для диэлектрического круглого лотка с бортами, вращающегося с помощью электродвигателя и расположенного асимметрично оси цилиндра, параллельно его нижнему перфорированному основанию, под которым расположено выпуклое дно со сливным патрубком, причем средний периметр кольцевого пространства магнетронами и диаметр диска-основания должны быть равны кратной половины длины волны, а прорезь менее, чем четверть длины волны.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема микроволновой установки для размораживания коровьего молозива.

Микроволновая установка для размораживания коровьего молозива содержит магнетроны от СВЧ генераторов 1, цилиндр внутренний неферромагнитный без оснований2, цилиндр наружный неферромагнитный с нижним перфорированным основанием 3, передвижной неферромагнитный диск-основание4, верхнее основание наружного цилиндра в виде кольцевой поверхности 5, лоток круглый диэлектрический перфорированный с бортами 6, вал для электропривода лотка 7, сливной патрубок 8, выпуклое дно установки 9.

Установка для размораживания коровьего молозива состоит из вертикально расположенного квазистационарного тороидального резонатора с прямоугольным сечением тора и конденсаторной частью. Тороидальная часть представлена как коаксиально расположенные неферромагнитные цилиндры 2, 3 разной высоты, без верхних оснований. Кольцевое пространство между цилиндрами сверху закрыто кольцевой поверхностью 5 из неферромагнитного материала. Верхнее основание внутреннего цилиндра 2 отсутствует, а нижним его основанием служит передвижной неферромагнитный диск-основание 4. Высота внутреннего цилиндра 2 меньше, чем высота наружного цилиндра 3. Промежуток от края нижнего основания внутреннего цилиндра 2 до нижнего перфорированного основания наружного цилиндра 3 меньше, чем расстояние между боковыми поверхностями цилиндров 2,3.Итак, тороидальная часть квазистационарного резонатора образована между коаксиально расположенными неферромагнитными цилиндрами 2, 3 разной высоты и кольцевой неферромагнитной поверхностью 5 сверху. Конденсаторная часть резонатора представлена промежутком между передвижным неферромагнитным диском-основанием 4 и нижним перфорированным основанием наружного цилиндра 3.

Диаметр передвижного неферромагнитного диска-основания 4 меньше, чем диаметр внутреннего цилиндра 2 для его свободного перемещения внутри цилиндра 2. Магнетроны 1 от сверхвысокочастотных генераторов расположены с наружной стороны наружного цилиндра3 так, что излучатели направлены внутрь конденсаторной части резонатора.

На боковой поверхности наружного цилиндра 3в области конденсаторной части резонатора имеется прорезь, через нее выступает лоток 6 круглый диэлектрический перфорированный с бортами. Лоток 6 расположен асимметрично оси цилиндра, параллельно нижнему перфорированному основанию наружного цилиндра 3 и вращается с помощью электродвигателя 7. Под наружным цилиндром 3 расположено выпуклое дно установки 9 со сливным патрубком 8. Средний периметр кольцевого пространства и диаметр диска-основания 4 должны быть равны кратной половине длины волны, а прорезь менее, чем четверть длины волны.

Работает микроволновая установка для размораживания коровьего молозива следующим образом.

Подготовить замороженное в цилиндрических силиконовых тарах молозиво коровье (замороженное сырье). Загрузить замороженное сырье без силиконовой тары во внутренний цилиндр 2. Закрыть сверху неферромагнитным диском-основанием 4. Открыть сливной патрубок 8. Включить электропривод 7 диэлектрического перфорированного лотка 6 с бортами. Включить сверхвысокочастотные генераторы, магнетроны 1 которых через волноводы и излучатели возбуждают электромагнитное поле сверхвысокой частоты в квазистационарном резонаторе. Квазистационарный резонатор характеризуется тем, что размер промежутка конденсаторной части меньше, чем длина волны, а электрические и магнитные поля разделены в пространстве. В тороидальной части преобладает магнитная составляющая, а в конденсаторной части – электрическая составляющая электромагнитного поля.

Наличие конденсаторной части (зауженного участка) в квазистационарном резонаторе обеспечивает высокую напряженность электрического поля волны Н₁₀ эквивалентно увеличению емкости (по мере передвижения неферромагнитного диска 4 вниз по внутреннему цилиндру). Это приводит к увеличению критической длины волны. Рабочий диапазон резонатора с конденсаторной частью может быть в несколько раз больше, чем цилиндрического резонатора с такими же размерами. Концентрация электрического поля в конденсаторной части резонатора обеспечивает критическую напряженность электрического поля, позволяющего остановить развитие бактериальной микрофлоры в размороженном сырье. Замороженное сырье, по мере попадания на диэлектрический перфорированный лоток 6 с бортами, в электромагнитном поле сверхвысокой частоты частично размораживается. Жидкая фракция просачивается через перфорацию лотка 6, а замороженные куски при вращении лотка с помощью электродвигателя 7 сбрасываются на перфорированное основание квазистационарного резонатора, где происходит полное размораживание и вытекание в виде вязкой жидкости через перфорацию в выпуклое дно 9 установки. Большие замороженные куски не выносятся наружу через прорезь в боковой поверхности наружного цилиндра 3, а за счет удара крошатся и падают на его перфорированное основание. По мере оттаивания сырья неферромагнитный диск-основание 4 передвигается вниз по направляющим, предусмотренным в виде внутренних пазов во внутреннем цилиндре 2.Этообеспечивает плавное возрастание напряженности электрического поля в конденсаторной части резонатора, за счет уменьшения межпластинчатого расстояния. Диск-основание 4 вместе с кусками замороженного сырья также падает на диэлектрический лоток 6 и за счет центробежной силы выносится за пределы наружного цилиндра и сбрасывается. При перемещении замороженного сырья примерно до половины высоты внутреннего цилиндра 2 его необходимо загрузить новой порцией замороженного сырья без силиконовой тары, поверх на направляющие пазы установить новый диск-основание. Этот процесс повторяется до тех пор, пока весь запланированный объем сырья не будет разморожен. Диск-основание 4 ограничивает излучение СВЧ энергии в процессе загрузки новых порций сырья. Поэтому процесс загрузки новой порции сырья с соответствующим диском-основанием следует начать до того, пока предыдущий диск-основание 4 не упал на диэлектрический лоток 6. Электромагнитная безопасность будет обеспечена, так как волны будут замыкаться на замороженное сырье. Количество дисков, зависит от количества загружаемых порций. После окончания разморозки сырья, провести санитарную обработку установки, включая диски-основания и силиконовых тар, для заполнения коровьим молозивом и перемещения в холодильную камеру. Температура размороженного сырья для выпаивания телят не должна быть ниже 35-38^оС.Следовательно,доза воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты должна обеспечить приращение температуры от - 20^оС до + 35^оС.