Двухмодульная СВЧ установка непрерывно-поточного действия для размораживания и разогрева коровьего молозива
TWO-MODULE CONTINUOUS-FLOW MICROWAVE INSTALLATION FOR DEFROSTING AND HEATING COW COLOSTRUM

Предлагаемое изобретение относится агропромышленному комплексу и может быть использовано в фермах крупного рогатого скота для размораживания и разогрева коровьего молозива.
Известна СВЧ установка (патент № 2694944) [1] квазистационарным тороидальным резонатором, где тор образован между коаксиально расположенными неферромагнитными цилиндрами разной высоты и кольцевой неферромагнитной поверхностью наверху. Недостатком является то, что замороженное сырье следует периодически загружать; процесс размораживания и разогрева  длительный и не равномерный, так как размеры загружаемого сырья на много превышает глубины проникновения волны.
Известен СВЧ размораживатель коровьего молозива непрерывно-поточного действия с биконическим резонатором (патент № 2721484) [2]. Он содержит в цилиндрической емкости биконический резонатор, вершины которого усечены и в центре его вращающийся диэлектрический диск. Недостатками являются то, что конструкция разделяет замороженное сырье от жидкой фракции, но в резонаторе генерируется общее электромагнитное поле, т.е. управлять дозой воздействия в каждом отсеке отдельно не удается. Во вторых конструкция содержит экранирующий корпус, что удорожает установку.
Известна СВЧ установка с нетрадиционными резонаторами для размораживания разогрева коровьего молозива в непрерывном режиме (патент № 2732722) [3]. Установка позволяет управлять дозой воздействия в обоих ярусах, но конструкция очень сложная в изготовлении и в управлении.
Разработана двухмодульная сверхвысокочастотная установка (частота 2450 МГц, длина волны 12,24 см) для размораживания и разогрева коровьего молозива воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) разной дозой при отрицательном или положительном диапазоне температур. Такое разделение связано с противоположным характером изменения фактора диэлектрических потерь молозива в зависимости от температуры. Процесс воздействия ЭМПСВЧ происходит за счет поляризации диполей воды, в результате чего уничтожаются вегетативные штаммы, грибки и споры, зависящие от дозы воздействия и напряженности электрического поля.
Задачей изобретения
является разработка двухмодульной СВЧ установки непрерывно-поточного действия, позволяющей разделить и ускорить процессы размораживания и разогрева коровьего молозива с соблюдением электромагнитной безопасности без экранирующего корпуса.
Технический результат достигается
тем, что двухмодульная СВЧ установка (длина волны 12,24 см) непрерывно-поточного действия для размораживания и разогрева коровьего молозива содержит усеченный конический резонатор над тороидальным резонатором с общим перфорированным неферромагнитным основанием,
причем магнетроны расположены со сдвигом на 60 градусов по периметру на наружных поверхностях каждого резонатора так, что излучатели направлены с чередованием по обе стороны перфорированного неферромагнитного основания, над которым расположен перемешивающий диэлектрический механизм с электроприводом,
при этом тороидальный резонатор представлен конденсаторной частью, отделенной перфорированным диэлектрическим кольцевым основанием от кольцевой части резонатора, средним периметром, кратным половине длины волны, представленного как соосно расположенных неферромагнитных цилиндров,
причем нижнее основание наружного цилиндра закрывает и нижнее основание внутреннего цилиндра, у которого верхнее основание из неферромагнитного материала, а нижняя часть боковой поверхности перфорирована и внутри цилиндра расположен датчик температуры, а на нижнем его основании установлен шаровой кран,
при этом к усеченной вершине конического резонатора, на уровне диаметра, равном четверти длины волны, пристыкована приемная емкость с заслонкой.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлено: схематическое изображение двухмодульной СВЧ установки непрерывно-поточного действия для размораживания и разогрева коровьего молозива (фиг. 1); пространственное изображение двухмодульной СВЧ установки непрерывно-поточного действия для размораживания и разогрева коровьего молозива (вид спереди в разрезе) (фиг. 2).
Двухмодульная СВЧ установка непрерывно-поточного действия для размораживания и разогрева коровьего молозива содержит:
• конический резонатор 1;
• магнетроны 2 на поверхности конического резонатора;
• диэлектрический перемешивающий механизм 3 с электроприводом;
• перфорированное неферромагнитное основание 4 конического резонатора;
• магнетроны 5 на  поверхности конденсаторной части резонатора;
• конденсаторная часть 6 тороидального резонатора;
• диэлектрическое перфорированное основание 7;
• неферромагнитное основание 8 внутреннего цилиндра;
• кольцевая часть 9 тороидального резонатора;
• перфорированная нижняя часть 10 боковой стенки внутреннего цилиндра;
• общее для цилиндров неферромагнитное основание 11;
• шаровой кран 12; датчик температуры 13; приемная емкость 14.
Двухмодульная СВЧ установка выполнена объединением конического резонатора 1 с тороидальным (6, 7) с общим перфорированным неферромагнитным основанием 4 (фиг. 1, 2). Вершина конического резонатора 1 усечена на уровне диаметра, не превышающего четверти длины волны для загрузки замороженных брикетов молозива. По три магнетрона со сдвигом на 120 градусов по периметру расположены на поверхностях каждого резонатора. Три излучателя от магнетронов 2 направлены над перфорированным неферромагнитным основанием 4 и три излучателя от магнетронов 5 − под основанием. Тороидальный резонатор представлен конденсаторной частью 6 , отделенной перфорированным диэлектрическим кольцевым основанием 7 от кольцевой части 9 резонатора. Средний периметр кольцевой части резонатора кратен половине длины волны. Кольцевая часть 9 резонатора представлена как соосно расположенные неферромагнитные цилиндры с общим неферромагнитным нижним основанием 11. На нижнем основании внутреннего неферромагнитного цилиндра установлен шаровой кран 12, верхнее его основание 8 выполнено из неферромагнитного материала, а нижняя часть его боковой поверхности 10 перфорирована. Датчик температуры 13 установлен внутри данного цилиндра.
Над перфорированным основанием 4 конического резонатора 1 расположен перемешивающий диэлектрический механизм 3 с электроприводом. К усеченной вершине конического резонатора 1 установлена приемная емкость 15 с заслонкой.
Технологический процесс размораживания и разогрева коровьего молозива происходит следующим образом.
Загрузить брикеты замороженного коровьего молозива, толщиной не более 3-4 см (две глубины проникновения волны длиной 12,24 см) в приемную емкость 14, предварительно закрыв заслонку и шаровой кран 12. Включить электропривод диэлектрического перемешивающего механизма 3. Открыть заслонку и если есть брикеты молозива в коническом резонаторе 1, то включить генераторы 2. Под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) происходит размораживания коровьего молозива, жидкая фракция в процессе перемешивания 3 стекает через отверстия перфорированного неферромагнитного основания 4. Далее следует включить генераторы 5, излучатели которых направлены в конденсаторную часть 6 тороидального резонатора, где обеспечивается высокая напряженность электрического поля. Сырье разогревается, находясь на перфорированном диэлектрическом основании 7, где диаметр отверстий перфорации меньше, чем на неферромагнитном основании 4 конического резонатора 1. Это связано с высокой жирностью молозива, текучесть которого с увеличением температуры возрастает. Разогретое молозиво стекает в кольцевое пространство 9 (7, 11), оттуда через отверстия перфорации на нижней части боковой поверхности 10 попадает во внутренний цилиндр, далее дозированно продукт можно слить открытием шарового крана 12. Во внутреннем цилиндре 8,11, где отсутствует ЭМПСВЧ, установлен датчик температуры 13, позволяющий управлять процессом слива продукта с помощью шарового крана. Из-за того, что вершина конического резонатора отсечена на уровне диаметра, не превышающего четверти длины волны, поэтому электромагнитная безопасность для обслуживающего персонала соблюдается без дополнительного экранирующего корпуса.
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. Патент №2721484 РФ, МПК А47J.39/00. СВЧ установка с биконическим резонатором для размораживания коровьего молозива в непрерывном режиме  /Г.В. Новикова, Д.А. Тараканов, М.В. Белова, О.В. Михайлова; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). – № 2019131642; заявл. 09.09.2019. Бюл. № 14 от.19.05.2020.
3. Патент №2732722 РФ, МПК А47J.39/00. СВЧ установка с нетрадиционными резонаторами для размораживания и разогрева коровьего молозива в непрерывном режиме /А.А. Тихонов, А.В. Казаков, Г.В. Новикова, М.В. Белова, О.В. Михайлова, Д.А. Тараканов / заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). – № 2020107761; заявл. 26.11.2019. Бюл. № 27  от 22.09.2020.