СУШИЛЬНАЯ БЫТОВАЯ СВЧ-ПЕЧЬ
DOMESTIC DRYING MICROWAVE OVEN

Изобретение относится к установкам для сушки сельскохозяйственного сырья, в частности к бытовым сушилкам с использованием СВЧ-энергии и энергии электрического поля постоянного тока. Изобретение применимо для сушки сырья растительного происхождения с капиллярно-пористым строением: ягод, сочных трав и плодов, корнеплодов, лекарственного сырья, грибов, может использоваться в личных и фермерских хозяйствах, при консервировании выращенного в огородах, садах урожая, а также собранных дикорастущих трав, их корней.
Известна сушильная бытовая СВЧ-печь, включающая магнетрон с системой электропитания и управления, корпус с волноводом, рабочую камеру, по крайней мере одна из стенок которой выполнена с перфорацией для прохода воздуха, и вытяжной вентилятор, присоединенный к части поверхности перфорированной стенки; вентилятор выполнен с индивидуальным выключателем и диффузором, причем большим основанием диффузор присоединен к перфорированной стенке, а охватываемая диффузором площадь перфорированной стенки составляет 0,5-1,0 площади поперечного сечения рабочей камеры. Одна из стенок рабочей камеры может быть выполнена с дополнительной перфорацией для прохода воздуха, перекрываемой регулируемой заслонкой, внутри рабочей камеры могут быть установлены с воздушными прослойками перфорированные полки или поддоны для размещения обрабатываемого продукта [1 - Пат. RU 2088050].
Недостатком такой бытовой СВЧ-печи является то, что только малая часть от подведенной СВЧ-энергии к объекту сушки расходуется на положительный температурный перепад, ускоряющий продвижение влаги к поверхности, а оставшаяся энергия идет на нагрев материала и влаги в нем, испарение влаги, покрытие всех теплопотерь. Это является причиной удлинения процесса сушки в таких печах и снижает их производительность.
Предлагаемое изобретение направлено на интенсификацию процесса сушки капиллярно-пористого сырья растительного происхождения в СВЧ-печах за счет электрокинетических явлений, возникающих при наложении электрического поля постоянного тока на объект сушки.
Поставленная задача решается тем, что сушильная бытовая СВЧ-печь, включающая магнетрон с системой электропитания и управления, корпус с волноводом, рабочую камеру с полками для сырья, по крайней мере одна из стенок которой выполнена с перфорацией для прохода воздуха, вытяжной вентилятор с диффузором и индивидуальным выключателем, причем большим основанием диффузор присоединен к перфорированной стенке рабочей камеры, а площадь перфорированной поверхности стенки, охватываемая диффузором, составляет 0,5-1,0 площади поперечного сечения рабочей камеры, согласно изобретению, в рабочую камеру монтируются как минимум два электрода из немагнитного металла, они крепятся посредством диэлектрических изоляторов к рабочей камере. Один электрод является катодом, изготовлен из металлической сетки с мелкой ячейкой и расположен параллельно верхней стенке рабочей камеры под диссектором, а второй электрод, являющийся анодом, сделан из металлической перфорированной пластины и параллелен нижней стенке рабочей камеры. Площадь электродов соизмерима с площадью полок и поддонов для сырья, но меньше площади стенок рабочей камеры для обеспечения воздушного зазора. В корпус СВЧ-печи устанавливается источник постоянного тока для создания разности потенциалов между анодом и катодом рабочей камеры, вследствие чего образуется электрическое поле постоянного тока, также он оборудуется индивидуальным выключателем, установленным на панели управления, а в рассечку цепи питания источника постоянного тока последовательно включается контакт замкового выключателя дверки СВЧ-печи, обеспечивающий ее безопасное использование. Анод и катод источника постоянного тока электрически соединены с анодом и катодом рабочей камеры посредством проводников из немагнитных металлов, которые проходят через отверстия в диэлектрических изоляторах.
На фигуре 1 изображена сушильная бытовая СВЧ-печь вид спереди (дверца открыта); на фигуре 2 - сушильная бытовая СВЧ-печь вид сбоку (с разрезом по середине рабочей камеры).
Сушильная бытовая СВЧ-печь состоит из следующих основных частей: корпуса 1, магнетрона (не показан) с волноводной системой 2, рабочей камеры 3 с диссектором 4, вентилятора охлаждения магнетрона (не показан), дверки 5 с замковым выключателем 6, панели управления 7, источника постоянного тока (не показан), анода 8, катода 9, диэлектрических изоляторов 10, направляющих планок 11, перфорированных полок 12 и поддонов 13 для загрузки продукта сушки, перфорированной задней стенки 14 рабочей камеры, диффузора 15, вытяжного вентилятора 16, воздухоподающих окон 17 и 18 с перфорацией. Источник постоянного тока (не показан) смонтирован в корпусе 1, включающийся индивидуальным выключателем с панели управления 7. Анод 8 и катод 9 крепятся к рабочей камере посредством диэлектрических изоляторов 11, через отверстия которых анод 8 и катод 9 рабочей камеры 3 посредством немагнитных проводников электрически соединяются с анодом и катодом источника постоянного тока. На направляющие планки 11 устанавливаются перфорированные полки 12 и поддоны 13 для загрузки продукта сушки. Также они позволяют регулировать расстояние по высоте между полками 12 и поддонами 13 и создавать воздушные промежутки (проходы) между слоями продукта сушки. К перфорированной задней стенке 14 рабочей камеры СВЧ-печи через диффузор 15, охватывающий от 0,5 до 1,0 площади поперечного сечения рабочей камеры, закреплен вытяжной вентилятор 16, включающийся с панели 7 индивидуальным выключателем. В боковых стенках рабочей камеры имеются воздухоподающие окна 17 и 18 с перфорацией. Через перфорацию окна 17 в рабочую камеру поступает нагретый воздух после охлаждения магнетрона. Через перфорацию окна 18 засасывается дополнительный поток воздуха, имеющий температуру окружающей среды. Окно 18 имеет подвижную заслонку, которая регулирует поток, входящий в рабочую камеру.
Сушильная бытовая СВЧ-печь работает следующим образом.
Перед началом работы сушильная СВЧ-печь устанавливается на ровное устойчивое основание и подключается к электрической сети. Подготовленный для сушки продукт, прошедший предварительную обработку (отсортированный, при необходимости вымытый и обсушенный), раскладывается на перфорированные полки 12 или на поддоны 13. На полки 12 раскладываются травянистые растения (листья мать-и-мачехи, трава чистотела, мята перечная и другие) слоем 2,0-4,0 см. В поддоны кладутся ягоды, плоды, корневища. Разовая загрузка сушильной СВЧ-печи в зависимости от продукта сушки и принятой технологии составляет минимум 2 поддона или полки (слоев обработки). Загруженные полки или поддоны с продуктами сушки устанавливаются в рабочей камере сушильной СВЧ-печи на продольных направляющих планках 11. После загрузки продукта сушки в рабочую камеру нажимается кнопка на панели управления 7, при этом включается лампа освещения рабочей камеры и вентилятор магнетрона. Убедившись, что продукт сушки располагается в рабочей камере согласно принятой технологии, включают вытяжной вентилятор 16 и открывают регулировочную заслонку окна 18. После этого закрывают дверку 5 и, набрав на панели управления СВЧ-печи режим и время работы, включают магнетрон и выключатель источника постоянного тока.
В процессе работы СВЧ-печи на продукт сушки через волноводную систему 2 поступает СВЧ-излучение, которое диссектором 3 распределяется по рабочей камере, при этом осуществляется интенсивный внутренний прогрев и стерилизация материала сушки под действием СВЧ-излучения. Одновременно с СВЧ-излучением между анодом 8 и катодом 9 создается электрическое поле постоянного тока, которое, как показала практическая проверка, интенсифицирует выгонку внутренней влаги на поверхность объекта сушки. Также через перфорированное окно 17 в рабочую камеру печи поступает нагретый воздух с температурой порядка 50°C. Проходя через слои продукта сушки, этот воздух прогревает материал сушки снаружи и, обдувая его, захватывает пары влаги по всему сечению рабочей камеры. После чего через перфорацию задней стенки и широкозахватный диффузор 15 пары влаги принудительно удаляются из рабочей камеры СВЧ-печи напором, создаваемым вентилятором 16. Перфорированное воздушное окно 18, регулируемое по площади, служит для дополнительного забора воздуха из окружающей среды для ускорения выноса пара и регулирования температуры продукта сушки путем обдува его обычным ненагретым воздухом.
После окончания заданного времени (цикла) СВЧ-сушки (обычно 10-15 минут) магнетрон отключается и начинается завершающая стадия процесса сушки, в течение которой электрическое поле продолжает воздействовать на сырье и через рабочую камеру при помощи широкозахватного диффузора 15 и вытяжного вентилятора 16 прогоняется воздух, унося с поверхности объекта и из рабочей камеры остаточные пары влаги, при этом производится остаточное подсушивание и охлаждение материала сушки. Эта стадия продолжается в течение 5-7 минут, после чего дверца 5 открывается и, достав продукт сушки, проверяется его качество. При необходимости возможно продолжить сушку, при этом перфорированные полки переставляются местами, поворачиваются, продукт сушки на них переворачивается и цикл повторяется в той же последовательности. После завершения СВЧ-сушки, состоящей в среднем из 2 циклов, продукт рассыпается в герметичные пакеты и направляется на хранение.
Комбинированная сушка продукта в бытовой СВЧ-печи, состоящая из СВЧ-нагрева с активной принудительной вытяжной вентиляцией горячим и холодным воздухом, отсасываемым через широкозахватный диффузор практически по всему поперечному сечению рабочей камеры, при размещении продукта сушки в несколько слоев с воздушными промежутками и наложением электрического поля постоянного тока, позволяет сократить время сушки продукта в рабочей камере СВЧ-печи. Качество продукта вследствие высокой скорости сушки практически по всему поперечному сечению рабочей камеры получается очень высоким, при этом сохраняется зеленая окраска растений, пряные запахи, биологические активные вещества. Общее время сушки партии продукта составляет в среднем 20-30 минут.
При выключении выключателей вытяжного вентилятора 16, источника постоянного тока и закрытии воздушного окна 18 бытовая сушильная СВЧ-печь работает в режиме обычной бытовой СВЧ-печи и используется для приготовления или разогрева пищи, размораживания продуктов.
Техническое выполнение сушильной бытовой СВЧ-печи может быть осуществлено в условиях специализированных ремонтных мастерских путем монтажа электродов в рабочей камере и источника постоянного тока в корпус СВЧ-печи, установки на задней стенке рабочей камеры вытяжного вентилятора и широкозахватного диффузора, охватывающего от 0,5 до 1,0 площади поперечного сечения рабочей камеры с перфорацией стенки по площади диффузора, что расширяет область применения бытовой СВЧ-печи и позволяет перерабатывать сельхозсырье в домашних условиях, сокращая время сушки в 4-6 раз при значительной экономии электроэнергии и высоком качестве получаемого конечного продукта.
Предлагаемая конструкция сушильной бытовой СВЧ-печи может пользоваться устойчивым спросом у садоводов, огородников, заготовителей лекарственных растений.