СВЧ установка с тороидальным резонатором для термообработки отходов яиц
UHF PLANT WITH TOROIDAL RESONATOR FOR HEAT TREATMENT OF EGG WASTES

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве белкового корма для птиц и животных из непищевых отходов яиц, в том числе из неоплодотворенных яиц. Отходы яиц накапливаются с инкубационных шкафов, из сортировочных цехов и т.д. Эмбриональная гибель в первую неделю инкубации происходит из -за неправильной транспортировки и хранения на фермах, неправильных условий инкубации и т.п. Средний процент вывода цыплят в России составляет 84 -85 % [1]. После овоскопирования между 6 -8 дневной инкубацией обнаруживаются отходы выше 3% категории «неоплодотворенные, кровь -кольцо». В настоящее время их направляют для выработки кормов в вакуумный котел, предназначенный для утилизации непищевых отходов животного происхождения [2]. Качество белкового продукта при такой технологии переработки сырья очень низкое.
Аналогом является СВЧ установка с тороидальным резонатором и ячеистым ротором для термообработки сырья - патент № 2629159 [3].
Для фермерских хозяйств предлагается установка с нетрадиционной рабочей камерой, реализующая микроволновую технологию термообработки и обеззараживания отходов яиц с целью получения белкового продукта для вскармливания птиц и животных. Рабочая камера выполнена как разновидность квазистационарного тороидального резонатора с прямоугольным сечением.
Квазистационарный тороидальный резонатор характеризуется тем, что центральный участок (конденсаторный участок) ограничен двумя поверхностями, и в этом участке сконцентрировано почти все электрическое поле резонатора, а в других участках электрическое поле отсутствует. Магнитное и электрическое поля квазистационарного резонатора разделены в пространстве. Наличие зауженного участка в центральной части резонатора обеспечивает высокую напряженность электрического поля [4]. Нами вместо прямоугольного сечения тора предлагается тор с наклонным прямоугольным сечением, а центральная часть тороидального резонатора (конденсаторная часть) заменена полусферой и неферромагнитным терочным диском без перфорации.
На базе теории тороидального резонатора разработана установка для термообработки и обеззараживания непищевых отходов яиц при производстве белкового корма.
Технической задачей изобретения является обеспечение высокой напряженности электрического поля для термообработки и обеззараживания продукта, непрерывности технологического процесса при сохранении электромагнитной безопасности и достаточно высокой собственной добротности резонатора.
Технический результат достигается тем, что СВЧ установка с тороидальным резонатором для термообработки отходов яиц содержит на монтажном каркасе вертикально установленные два соосно расположенных усечённых конуса из неферромагнитного материала без верхних оснований большого диаметра малыми основаниями вниз,
образуя тороидальный резонатор с наклонным прямоугольным сечением тора и с конденсаторной частью, образованной соосно установленной полусферой вместо малого основания внутреннего усеченного конуса и малым основанием наружного усеченного конуса,
при этом диаметр полусферы кратен половине длины волны, а внутри тороидального резонатора соосно установлена на вал электропривода диэлектрическая коническая тарелка с терочным неферромагнитным диском без перфорации,
причем по периметру основания полусферы со сдвигом на 120 градусов установлены магнетроны, а к отверстию на верхней точке полусферы пристыкован запредельный волновод, другой конец которого присоединен к дну приемной емкости, куда установлен измельчающий механизм, а емкость закрыта крышкой,
причем на образующей наружного усеченного конуса имеется выгрузное отверстие, находящееся над краем диэлектрической конической тарелки, под которым расположена съемная накопительная емкость.
На фиг. 1 приведено схематическое изображение СВЧ установки с тороидальным резонатором для термообработки отходов яиц: 1 - тороидальный резонатор; 2 - коническая тарелка из диэлектрического материала; 3 - диск терочный без перфорации из неферромагнитного материала; 4 - электропривод диска и конической тарелки; 5 - полусфера из неферромагнитного материала; 6 - магнетроны с воздушным охлаждением; 7 - сливной патрубок; 8 - запредельный волновод; 9 - накопительная емкость для сбора готового белкового продукта; 10 - выгрузное отверстие; 11 - емкость с крышкой для отходов яиц; 12 - измельчающий механизм (шредер); 13 - шаровой кран; 14 - монтажный каркас.
На фиг. 2 приведено пространственное изображение СВЧ установки с тороидальным резонатором для термообработки отходов яиц: 1 - тороидальный резонатор; 2 - коническая тарелка из диэлектрического материала; 3 - диск терочный без перфорации из неферромагнитного материала; 4 - электропривод диска и конической тарелки; 5 - полусфера из неферромагнитного материала; 6 - магнетроны с воздушным охлаждением; 7 - сливной патрубок; 8 - запредельный волновод; 9 - накопительная емкость для сбора готового белкового продукта; 10 - выгрузное отверстие; 11 - емкость с крышкой для отходов яиц; 12 - измельчающий механизм (шредер); 13 - шаровой кран; 14 - монтажный каркас.
На фиг. 3 приведено пространственное изображение тороидального резонатора с магнетронами.
На фиг. 4 приведено пространственное расположение полусферы в тороидальном резонаторе.
На фиг. 5 приведено пространственное изображение конической тарелки из диэлектрического материала.
На фиг. 6 приведено пространственное изображение емкости для отходов яиц.
На фиг. 7 приведено пространственное изображение элемента измельчающего механизма (шредера).
СВЧ установка с тороидальным резонатором для термообработки и обеззараживания отходов яиц включает: тороидальный резонатор 1, состоящий из тора с наклонным прямоугольным сечением и конденсаторной части; коническую тарелку из диэлектрического материала 2; диск терочный без перфорации из неферромагнитного материала 3; электропривод 4 диска и конической тарелки; полусферу 5 из неферромагнитного материала; магнетроны 6 с воздушным охлаждением; сливной патрубок 7; запредельный волновод 8; накопительную емкость для готового белкового продукта 9; выгрузное отверстие 10 (для выгрузки белкового продукта); приемную емкость для отходов яиц 11; измельчающий механизм 12 (шредер); шаровой кран 13; монтажный каркас 14.
СВЧ установка с тороидальным резонатором для термообработки отходов яиц содержит монтажный каркас 14, на котором установлены электродвигатель (вал 4), основные узлы тороидального резонатора 1, приемная 11 и накопительная 9 емкости. Тороидальный резонатор 1 выполнен с наклонным прямоугольным сечением в виде двух соосно расположенных усечённых конусов с малыми основаниями вниз из неферромагнитного материала. При этом вместо малого основания внутреннего усеченного конуса установлена полусфера 5 из неферромагнитного материала, выпуклостью (вершиной) вверх, диаметром, равным кратной половине длины волны. Между двух усеченных конусов соосно установлена на вал 4 электродвигателя коническая тарелка 2 из диэлектрического материала. Внутри конической тарелки соосно основанию также на вал 4 закреплен диск 3 терочный без перфорации из неферромагнитного материала. Вал электропривода 4 проложен через основание наружного усеченного конуса. В верхней точке полусферы 5 и на дне приемной емкости 11 для отходов яиц имеются отверстия для стыковки запредельного волновода 8 между ними. На запредельном волноводе 8 имеется шаровой кран 13. Внутри приемной емкости 11, над указанным отверстием, расположен измельчающий механизм 12. По периметру полусферы 5 со сдвигом на 120 градусов установлены магнетроны 6, которые охлаждаются от одного вентилятора через вентиляционные рукава. Излучатели направлены в конденсаторную часть тороидального резонатора 1.
По периметру края конической тарелки имеется наружный выступ, над которым на образующей наружного усеченного конуса имеется выгрузное от -верстие 10, под которым установлена накопительная емкость для готового белкового продукта 9.
Технологический процесс термообработки и обеззараживания непищевых отходов яиц происходит следующим образом.Включить электропривод (вал 4), обеспечивающий вращение диска 3 терочного без перфорации и конической диэлектрической тарелки 2. Наполнить приемную емкость 11 яичными отходами. Включить электропривод измельчающего механизма 12. Открыть шаровой кран 13 на запредельном волноводе 8. Включить сверхвысокочастотные генераторы (магнетроны 6 и вентилятор для охлаждения их). Сырье, проходя через измельчающий механизм 12, раздавливается, скорлупа искрашивается. Такое вязкое сырье подается через шаровой кран 13 и запредельный волновод 8 в рабочую камеру (в конденсаторную часть) тороидального резонатора 1. Здесь сырье (белок, желток, скорлупа) перемешивается в турбулентном режиме в процессе вращения диска терочного 3 без перфорации, дополнительно измельчается. Диск терочный 3 измельчает сырье в кашицу. Прошедшие термообработку в электромагнитном поле сверхвысокой частоты частицы яичной массы, попадая в коническую тарелку, прижимаются к ее образующей и поднимаются вверх к выступу за счет центробежной силы. Оттуда, термообработанный и обеззараженный белковый продукт выгружается через выгрузное окно 10 в накопительную емкость 9. Скорость вращения диска терочного без перфорации влияет на структуру измельченного сырья. Количество и мощность магнетронов влияют на производительность установки. Шаровой кран 8 позволяет дозировать подачу сырья в конденсаторную часть резонатора 1. Управляя мощностью генераторов, можно поддерживать эффективный режим термообработки сырья. В конденсаторной части тороидального резонатора 1 при работе нескольких генераторов достаточно высокая напряженность электрического поля, позволяющая улучшить микробиологические показатели продукта, что и увеличивает срок годности продукта. В рабочей камере создается движение воздуха за счет турбулентного режима перемешивания сырья, удаляющее не -приятный запах; происходит измельчение, термообработка, обеззараживание белкового продукта.
Источник информации:
1. https://good -tips.pro/index.php/farm/poultry/loss -reduction -during -incubation -eggs.
2. http://www.findpatent.ru/patent/244/2448471.html.
3. Патент № 2629159 РФ, МПК А 23 N17/00. Сверхвысокочастотная установка с тороидальным резонатором и с ячеистым ротором для термообработки сырья / А.А. Белов, Г.В. Жданкин, Г.В. Новикова, О.В. Михайлова; заявитель и патентообладатель НГСХА (RU). - № 2016133524; заявл.15.08.2016. Бюл. № 24 от 24.08.2017. - 14 с.
4. Стрекалов, А.В. Электромагнитные поля и волны / А.В. Стрекалов, Ю.А. Стрекалов. - М.: РИОР: ИНФРА -М, 2014. - 375 с.