СВЧ установка непрерывно-поточного действия со сферическими резонаторами для термообработки яиц
MICROWAVE CONTINUOUS-FLOW UNIT WITH SPHERICAL RESONATORS FOR HEAT TREATMENT OF EGGS

Предлагаемое изобретение относится к птицеводству и может быть использовано для термообработки яиц при производстве белкового корма.
Известны механизированные устройства для варки яиц в периодическом режиме, реализующие технологический процесс со скважностью менее 0,5 (скважность – это отношение продолжительности воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ, частота 2450 МГц, длина волны 12,24 см) к продолжительности цикла «нагрев-пауза») [1, 2].
о
о
о
По данным Рогова И.А. [3] с увеличением температуры от 20С до 60С фактор диэлектрических потерь желтка и белка падает на 30,8% и 4,4 %, соответственно. Это значит скорость нагрева желтка в электромагнитном поле в 5-7 раз выше, чем белка. При повышении температуры выше 60С, значение фактора диэлектрических потерь падает еще сильнее из-за повышения температуры воды и испарения части воды.
теплопередачи
Существующий способ и СВЧ установки [1, 2] для варки яиц с соблюдением скважности технологического процесса воздействия ЭМПСВЧ предусматривают варку белка за счет  от нагретого желтка за счет дипольной поляризации. Поэтому при небольшом отклонении от необходимой скважности технологического процесса желток переварится, а белок остается только частично коагулированным.
В связи с этим разрабатывается СВЧ установка непрерывно-поточного действия, реализующая технологию термообработки яиц с учетом скважности процесса менее 0,5 за счет передвижения яиц в диэлектрических чашечках через сферические щелевые  резонаторы, где возбуждено электромагнитное поле сверхвысокой частоты, с чередованием без воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты.
Технической задачей изобретения является
разработка СВЧ установки непрерывно-поточного действия, позволяющая провести термообработку яиц, у которых скорость диэлектрического нагрева компонентов (желтка и белка) отличается в 5-7 раз.
Технический результат достигается тем
, что  СВЧ установка непрерывно-поточного действия со сферическими  резонаторами для термообработки яиц содержит в горизонтальной плоскости внутри неферромагнитного цилиндрического экранирующего корпуса сферические щелевые резонаторы, расположенные со сдвигом по его периметру,
и диэлектрический конвейер с диэлектрическим ободком, на который установлены диэлектрические чашки соединенные шарнирными петлями,
при этом диэлектрический конвейер соединен с валом мотора-редуктора, который расположен за экранирующим корпусом,
причем диаметр сферического щелевого резонатора кратен половине длины волны, а диэлектрический ободок с диэлектрическими чашками  перемещается между полусферами, где имеются окна для передвижения чашек,
при этом  диаметр сферы меньше, чем расстояние между сферами,
причем на верхнем основании цилиндрического экранирующего корпуса установлены магнетроны с волноводами и вентиляторами воздушного охлаждения так, что излучатели направлены в соответствующие сферические щелевые резонаторы,
при этом на боковой поверхности экранирующего корпуса имеются окна для загрузки яиц в диэлектрические чашки и выгрузки яиц,
причем на окнах сферических щелевых резонаторов и окнах для загрузки и выгрузки яиц  подвешены мелкоячеистые неферромагнитные сетки,
при этом около выгрузного окна расположены диэлектрические направляющие планки, позволяющие опрокидывать чашки,  а дальше диэлектрические чашки расположены между ограничительными диэлектрическими ободками.
Техническое решение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 приведено схематическое изображение СВЧ установки непрерывно-поточного действия со сферическими резонаторами для термообработки яиц (вид сбоку);
на фиг.2 приведено схематическое изображение СВЧ установки непрерывно-поточного действия со сферическими резонаторами для термообработки яиц (вид сверху);
на фиг. 3 приведено пространственное изображение СВЧ установки непрерывно-поточного действия со сферическими резонаторами для термообработки яиц (в разрезе);
на фиг. 4  приведено пространственное изображение конвейера  с диэлектрическими чашками, закрепленными с помощью шарнирных петель на диэлектрический ободок и обтянутых с двух сторон диэлектрическими ограничителями.
на фиг. 5 приведено пространственное изображение сферического щелевого резонатора с экранирующей сеткой на окнах;
СВЧ установка непрерывно-поточного действия со сферическими резонаторами для термообработки яиц содержит (фиг. 1-5): шкаф управления 1;
цилиндрический экранирующий корпус 2;
запредельный волновод для выгрузки  яиц  3;  запредельный волновод  4 для загрузки яиц в диэлектрические чашки;  сферический щелевой резонатор 5; смотровое окно 6; волноводы 7;
магнетроны 8; вентиляторы 9 для охлаждения магнетронов;
диэлектрические ограничительные ободки 10;
диэлектрические чашки 11; шарнирные петли 12 для закрепления чашек на диэлектрический ободок;
диэлектрический ободок  13 конвейера; мотор-редуктор 14;
диэлектрические направляющие планки 15; неферромагнитная мелкоячеистая сетка 16 на окнах.
СВЧ установка непрерывно-поточного действия со сферическими резонаторами для термообработки яиц расположена в горизонтальной плоскости. Установка содержит неферромагнитный цилиндрический экранирующий корпус 2, внутри которого расположены со сдвигом по периметру сферические щелевые резонаторы 5. Соосно с цилиндрическим экранирующим корпусом 2 расположен диэлектрический конвейер, соединенный с диэлектрическим ободком 13. На ободок 13 конвейера установлены диэлектрические чашки  11 с помощью шарнирных петель 12. Диэлектрический конвейер соединен с валом мотора-редуктора 14, который расположен за экранирующим корпусом 2.  Диаметр сферического щелевого резонатора 5 кратен половины длины волны, а диэлектрический ободок 13 с диэлектрическими чашками  11 перемещается между полусферами, где имеются окна для передвижения чашек 11. Диаметр сферического щелевого резонатора 5 меньше, чем расстояние между сферическими щелевыми резонаторами. На верхнем основании цилиндрического экранирующего корпуса 2 установлены магнетроны 8 с волноводами 7 и вентиляторами  9 воздушного охлаждения так, что излучатели направлены в соответствующие сферические щелевые резонаторы 5. На боковой поверхности экранирующего корпуса  2 имеются лоток 4 для загрузки яиц через окно в диэлектрические чашки 11 и лоток для выгрузки яиц 3 через выгрузное окно. На окнах сферических щелевых резонаторов и окнах для загрузки и выгрузки яиц подвешены мелкоячеистые неферромагнитные сетки 16. Около выгрузного окна расположены диэлектрические направляющие планки 15, позволяющие опрокидывать диэлектрические чашки 11, а дальше диэлектрические чашки расположены между диэлектрическими ограничительными ободками 10.
Технологический процесс термообработки и обеззараживания компонентов яйца
в СВЧ установке непрерывно-поточного действия происходит следующим образом. Включить мотор-редуктор 14 конвейера 13 для передвижения диэлектрических чашек 11 через сферические щелевые резонаторы 5. Включить транспортер (не показан) для загрузки яиц через лоток 4 в диэлектрические чашки 11. Включить вентиляторы 9 для охлаждения магнетронов 8 с волноводами 7. Включить первый СВЧ генератор (магнетроны 8) на определенную мощность. Последующие генераторы можно включить по мере появления внутри  сферического щелевого резонатора 5  яиц  в диэлектрических  чашках 11. В сферических щелевых резонаторах 5 возбуждается электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ). В процессе передвижения конвейера с яйцами в диэлектрических чашках через сферический щелевой резонатор 5 желток подвергается диэлектрическому нагреву, а белок нагревается за счет теплопередачи  от желтка к белку. За пределами сферического щелевого резонатора яйца не подвергаются эндогенному нагреву, происходит выравнивание температуры по объему желтка и белка. При этом продолжительность нахождения яиц в сферическом щелевом резонаторе 5 должна быть меньше, чем за его пределами. Тогда скважность технологического процесса (отношение продолжительности диэлектрического нагрева к продолжительности цикла) будет менее 0,5. В этом случае, за счет многократного воздействия ЭМПСВЧ на компоненты яиц, обеспечиваем варку желтка и белка. Чем больше кратность воздействия ЭМПСВЧ малой мощности на яйца, (больше сферических щелевых резонаторов в установке), тем равномернее нагреваются компоненты яйца по объему. Размер диэлектрической чашки позволяет свободно размещать яйцо, это обеспечивает колебание яйца в процессе передвижения конвейера, что важно для равномерной термообработки. Сферический резонатор обладает высокой собственной добротностью, а, следовательно, обеспечивает максимальный КПД установки. Многократный кратковременный режим воздействия ЭМПСВЧ обеспечивает сохранность скорлупы, так как поры скорлупы успевают пропустить пар и выровнять давление внутри скорлупы. В сферическом резонаторе напряженность электрического поля равномерная и образуется стоячая волна. На окнах сферического резонатора свободно подвешены неферромагнитные мелкоячеистые сетки 16, которые в процессе передвижения диэлектрических чашек ограничивают излучения. Такие же сетки подвешены на окнах, предназначенных для загрузки и выгрузки яиц на боковой поверхности цилиндрического экранирующего корпуса  2, поэтому мощность потока излучений ограничивается. Поток  излучений через окна сферических резонаторов и через щели, предназначенные для передвижения контейнера, замыкается на яйцах, которые расположены за пределами резонаторов. Щель на сферических резонаторах со стороны экранирующего корпуса закрыта, а со стороны вала мотора- редуктора не превышает четверти длины волны.
Скорость нагрева компонентов сырья регулируется дозой воздействия, а производительность установки - регулированием скорости передвижения конвейера в соответствии с мощностью и количеством генераторов.
Источник информации:
1. Патент № 2361496 РФ, МПКА47J29/00. Способ и механизированное устройство для варки яиц / Новикова Г.В., Кириллов Н.К., Егоров Г.И., Гуськов Ю.В – №2006139783/12, заявл. 13.11.2006. от 20.05.2008. – 11 с.
2. Патент № 2336008  РФ, МПКА47J29/06. Механизированная микроволновая яйцеварка / Новикова Г.В., Кириллов Н.К., Егоров Г.И., Гуськов Ю.В. – № 2006139784; заявл.13.11.2006. Бюл. № 29 от 20.10.2008. – 11 с.
3. Рогов, И.А. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов / И.А. Рогова. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 288 с.