Микроволновая установка для термообработки сырья в процессе измельчения
MICROWAVE INSTALLATION FOR RAW MATERIAL HEAT TREATMENT UNDER MILLING

Предлагаемое изобретение относится к оборудованию для термообработки сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты и может быть использовано в сельском хозяйстве, например для термообработки и обеззараживания непищевых отходов убоя животных, мясного сырья, фуражного зерна и т.п., как в отдельности, так в их комбинации. Возможна переработка залежалого и некондиционного зерна, зерна смеси, жмыхов, шротов и т.п.
Сегодня особое значение приобретает внедрение прогрессивных технологических процессов переработки с.-х. продукции и более совершенных технологических средств. Разработанная установка предназначена для получения высококачественной продукции в результате воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты в процессе измельчения сырья.
Основной задачей является обеспечение качественной продукцией и организация производства принципиально новых видов продуктов для животных, а также создание и внедрение современного высокоэффективного технологического оборудования, которые на основе использования прогрессивной микроволновой технологии повышают производительность и способствуют экономии исходного сырья и материальных ресурсов.
Известно, что технология производства комбинированных кормов представляет собой совокупность операций, позволяющих получить из различного исходного сырья, отличающегося друг от друга по физико-механическим и диэлектрическим свойствам, по химическому составу продукт для кормления животных и птиц с заданными параметрами в зависимости от рецептуры. Основное условие к технологии - это получение продукции высокого качества при соблюдении всех этапов технологических процессов, осуществляемых системой взаимосвязанных машин и механизмов [1, 2, 3].
Известна СВЧ установка для обеззараживания комбикормов [4]. Установка содержит цилиндрический экранирующий корпус с выгрузным желобом и запредельными волноводами, внутри которого установлена сферическая резонаторная камера, куда направлен излучатель от СВЧ генератора.
Известна центробежная установка для термообработки жиросодержащего сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты [5]. Установка содержит экранирующий цилиндрический корпус, перфорированный диск-ротор, приемный патрубок; СВЧ генераторные блоки, стационарные и передвижные перфорированные полусферы; выпускной патрубок. В установке реализованы передвижные перфорированные сферические резонаторы в кольцевом волноводе прямоугольного сечения.
Известна установка для выделения расплавленного жира из жиросодержащего сырья [6]. Установка содержит множество генераторов с одним коаксиальным резонатором и конусный ограничитель излучения. Поточность процесса обеспечивается за счет перфорированного барабана с ротором и шнека. Измельченную жиросодержащую кость непрерывно загружают в цилиндрический перфорированный барабан-резонатор через кольцевой зазор. За счет центробежной силы расплавленный жир и частицы шквары определенного размера выдавливаются через перфорацию в барабане и отбрасываются на перфорированные стенки ротора. Вытопленный жир через перфорацию ротора стекает к патрубку и отводится. Шквара, прижатая к перфорированной поверхности ротора, перемещается вверх витками шнека и сбрасывается в карман. Генераторные блоки расположены над кольцевым пространством со сдвигом на 120 градусов для обеспечения надежной их работы в один коаксиальный резонатор.
Технической задачей изобретения является разработка установки с использованием энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты, обеспечивающей интенсификацию процесса термообработки и обеззараживания сырья в процессе измельчения.
Технический результат - микроволновая установка для термообработки сырья в процессе измельчения характеризуется тем,
что в цилиндрическом экранирующем корпусе, закрепленном к амортизационным пружинам, соосно расположен неферромагнитный цилиндр, выполненный в виде терки и жестко установленный на диск, образуя ротор, вращающийся от электродвигателя, вал которого через мотор-редуктор соединен с валом, расположенным по центральной оси неферромагнитного цилиндра,
при этом нижний конец вала проходит через центральное отверстие диска, причем на крышку экранирующего корпуса установлены сверхвысокочастотные генераторы и приемный патрубок, а выгрузной патрубок, расположенный на боковой поверхности экранирующего корпуса, пристыкован к пневмотранспортеру с циклоном-разгрузителем через вытяжной вентилятор,
при этом под нижним основанием экранирующего корпуса установлен шатунный механизм, связанный через рычаг с кулачковым механизмом, который приводится в движение от электродвигателя, а амортизационные пружины закреплены к монтажным стойкам.
На фиг. 1 приведено пространственное изображение микроволновой установки для термообработки сырья в процессе измельчения (в разрезе):
1 - монтажная стойка;
2 - цилиндрический экранирующий корпус;
3 - выгрузной патрубок для присоединения пневмотранспора с циклоном-разгрузителем;
4 - неферромагнитный цилиндр в виде терки;
5 - вал для привода неферромагнитного цилиндра и диска (ротора);
6 - диск;
7 - сверхвысокочастотные генераторы;
8 - патрубок для приема сырья.
На фиг. 2приведено пространственное изображение микроволновой установки для термообработки сырья в процессе измельчения (общий вид).
На фиг. 3. приведено пространственное изображение экранирующего корпуса без крышки на монтажной стойке.
На фиг. 4 приведено пространственное изображение неферромагнитного цилиндра в виде терки на диске.
На фиг. 5 приведено пространственное изображение крышки экранирующего корпуса с сверхвысокочастотным генератором и патрубком для приема сырья.
На фиг. 6 представлен монтаж экранирующего корпуса к амортизационной пружине.
Микроволновая установка для термообработки сырья в процессе измельчения (фиг. 1, 2, 3, 4, 5)содержит:
монтажную стойку 1; цилиндрический экранирующий корпус 2; патрубок 3 для выгрузки продукта с помощью пневмотранспортера с циклоном-разгрузителем; неферромагнитный цилиндр в виде терки 4; вал 5 для привода ротора (цилиндра 4 с диском 6); диск 6; сверхвысокочастотные генераторы 7; патрубок для приема сырья 8.
Установка (фиг. 1)представляет собой цилиндрический экранирующий корпус 2,внутри которого соосно расположен неферромагнитный цилиндр 4, выполненный в виде терки. Этот неферромагнитный цилиндр 4 жестко установлен на диск 6, образуя ротор. Через центральное отверстие диска 6 проходит нижний конец вала5 квадратного сечения. Вал мотор-редуктора соединен с валом 5, расположенным по центральной оси неферромагнитного цилиндра 4. Вал 5 вращается на подшипниках во втулке, жестко закрепленной на крышке цилиндрического экранирующего корпуса 2. Диск 6 с терочным неферромагнитным цилиндром 4 (ротор) вращается с помощью электродвигателя, установленного на монтажную стойку 1. Вращение вала 5, следовательно, и ротора 4, 6 передается от электродвигателя через редуктор и скользящую шпонку, расположенную во втулке. Втулка жестко крепится на валу при помощи резьбы. Скорость вращения диска 6 изменяется сменой шкивов на валу электродвигателя и редуктора. Цилиндрический экранирующий корпус 2 закреплен к амортизационным пружинам. На крышку экранирующего корпуса2 установлены сверхвысокочастотные генераторы 7 и приемный патрубок 8. Излучатели от СВЧ генераторов направлены в цилиндрический резонатор, исполненный в виде терки, выполняющий функцию коаксиального резонатора из-за имеющегося по центру вала 7. Патрубок 3 для присоединения пневмотранспора с циклоном-разгрузителем расположен на боковой поверхности экранирующего корпуса 1. Под нижним основанием экранирующего корпуса 2 по центру установлен шатунный механизм, связанный через рычаг с кулачковым механизмом, который приводится движение от электродвигателя. Амортизационные пружины, удерживающие цилиндрический экранирующий корпус 2, закреплены к монтажным стойкам 1 (фиг. 6).
Технологический процесс термообработки сырья воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты в процессе его измельчения происходит следующим образом.
Операционно-технологическая схема предусматривает:
прием компонентов сырья, таких как: ячмень, горох, соевые бобы, белковое сырье и т.п.; дозированная подача компонентов сырья в рабочую камеру, содержащую измельчающий механизм в виде терочного цилиндра из неферромагнитного материала; термообработка и обеззараживание в электромагнитном поле сверхвысокой частоты в процессе измельчения и смешивания; пневмотранспортирование готового продукта в циклон-разгрузитель.
Включить электродвигатель кулачкового механизма, который через шатунный механизм обеспечивает вибрацию экранирующего корпуса 2 и этому способствуют амортизационные пружины, закрепленные на монтажные стойки 1 (фиг. 1, 2, 3). Включить электропривод для вращения ротора с помощью вала 5, закрепленного к диску 6. Далее дозированно подать сырье в неферромагнитный цилиндр 4 в виде терки (фиг. 4), выполняющий функцию коаксиального резонатора, через приемный патрубок 8 (запредельный волновод).
Включить сверхвысокочастотные генераторы 7 (на фиг. 1, 2 указан только один СВЧ генератор). Включить вытяжной вентилятор пневмотранспортера для транспортирования готовой продукции в циклон-разгрузитель. Сырье в процессе вращения ротора (4,5) многократно ударяется о стенки терочного цилиндра 4, измельчается, эндогенно нагревается и обеззараживается в процессе воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты.
Измельченное сырье до определенных размеров проходит через боковую поверхность резонатора 4, накапливается в узком кольцевом пространстве, откуда через выгрузной патрубок 3 транспортируется за счет вытяжного вентилятора в циклон-разгрузитель.
При этом непрерывность процесса обеспечивается: с максимальным использованием свойств сыпучести и вязкости сырья; рациональным выбором производительности установки в зависимости от свойств компонентов сырья; процентным соотношением компонентов в соответствии с рецептом.
Принцип действия пневмотранспортера следующий. Гибкий рукав соединяется с выгрузным патрубком 3 (запредельным волноводом), вентилятор давления нагнетает воздух, после чего рассыпное сырье всасывается из кольцевого пространства между экранирующим корпусом 2 и терочным цилиндром 4. Посредством разрежения, созданного воздушным потоком вентилятора высокого давления, рассыпное сырье попадает во всасывающий циклон пневмотранспортера, где гравитационно осыпается вниз. Регулировка производительности транспортирования рассыпного продукта осуществляется посредством манипуляций с заслонкой заборного сопла.
Продолжительность воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты на сырье регулируется в зависимости от вида сырья. Использование данной установки дает возможность ускорить процесс термообработки сырья, снизить энергозатраты, повысить качество продукта. При воздействии электромагнитного поля сверхвысокой частоты на многокомпонентное сырье каждая элементарная частица сырья нагревается равномерно и избирательно, в зависимости от их диэлектрических параметров, что повышает качество продукта. При обеспечении высокой напряженности электрического поля в резонаторе происходит уничтожение микроорганизмов. Находясь в электромагнитном поле, многокомпонентное сырье нагревается до оптимальной температуры, а микроорганизмы, у которых фактор потерь больше, чем у сырья, нагреваются до летальной температуры и уничтожаются. Это обеспечивает полное обеззараживание сырья.
Регулирование мощности микроволновой установки осуществляется с использованием нескольких СВЧ генераторов. Количество СВЧ генераторов влияет на производительность установки.
Источники информации
1. Антипов, С.Т. Машины и аппараты пищевых производств / С.Т. Антипов и др.; Учебник для вузов. Под ред. В.А. Панфилова. - М.: Высшая школа, 2001.
2. Бредихин, С.А. Технологическое оборудование мясокомбинатов / С.А. Антипов - М.: Колос, 2000.
3. Демский, А.Б. Справочник по оборудованию зерноперерабатывающих предприятий / А.Б. Демский и др. - М.: Колос, 1970.
4. Патент №. 2535146 РФ, МПК A23N 17/00. СВЧ установка для обеззараживания комбикормов / Г.Л. Долгов, М.В. Белова, Т.В. Шаронова, Г.В. Новикова; заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - №2013121131/13; заявл. 07.05.2013. Бюл. №34 от 10.12.2014. - 8 с.
5. Патент №2581224 РФ, МПК. С11В 1/12. Центробежная установка для термообработки жиросодержащего сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты / О.В. Михайлова, М.В. Белова, А.А. Белов, Г.В. Новикова, И.Г. Ершова; заявитель и патентообладатель МАДИ (RU). - №2014150840/20 (081472); заявл. 17.12.2014. Бюл. №11 от 20.04.2016. - 11 с.
6. Патент №2505355 РФ, МПК C11B 1/12. Сверхвысокочастотная установка для выделения расплавленного жира из жиросодержащего сырья / М.В. Белова, А.А. Белов, Г.В. Новикова, О.В. Михайлова, И.Г. Ершова; заявитель и патентообладатель АНОВО «АТУ» (RU). - №2015138179/13(058546); заявл. 2.08.2015. Бюл.№35 от 20.12.2016.