СВЧ УСТАНОВКА С РЕЗОНАТОРОМ В ВИДЕ ОБЪЁМНОЙ АСТРОИДЫ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ИЗМЕЛЬЧЁННОГО ЖИРОСОДЕРЖАЩЕГО МЯСНОГО СЫРЬЯ
MICROWAVE UNIT WITH RESONATOR IN THE FORM OF VOLUMETRIC ASTROID FOR THERMAL TREATMENT OF MILLED FAT-CONTAINING MEAT RAW MATERIAL

Предполагаемое изобретение относится к сверхвысокочастотной технике и может быть использовано для термообработки измельченного жиросодержащего мясного сырья (для варки мясного сырья, вытопки жира и т.п.).
Известна сверхвысокочастотная установка для выделения расплавленного жира из жиросодержащего сырья (патент №2505355 РФ) с коаксиальным резонатором и общим экранирующим корпусом. При этом в кольцевое пространство направлено несколько излучателей. Причем, наружный перфорированный цилиндр (барабан) вращается. Непрерывность технологического процесса обеспечивается за счет перфорированного наружного цилиндра (барабана) с ротором и шнека. Недостатком является сложность конструкции и большой расход неферромагнитного материала для изготовления экранирующего корпуса.
Известна СВЧ установка для вытопки жира со сферическими резонаторами, соединенными с конденсаторной частью, расположенными в общем экранирующем корпусе (патент №2591126 РФ). Недостатком также является расход неферромагнитного материала для экранирующего корпуса.
Известен биконический резонатор, радиус которого изменяется по линейному закону [3, 4]. В средней части таких резонаторов существуют постоянные волны, распространение которых уменьшаются в случае удаления от центра резонатора. Характерной особенностью является в наличии в резонансном объеме областей с резко выраженным экспоненциальным законом изменения электромагнитного поля. Наличие областей с таким распределением электромагнитного поля позволяет удалить часть поверхности вершин биконуса без существенных потерь собственной добротности для некоторых типов колебаний. Тогда образуется открытая резонансная система. Соответствующим выбором угла при вершине конуса можно сформировать электромагнитное поле, сконцентрированное в основном в центральной области резонатора. Вблизи тех критических сечений, от поверхности которых наблюдается полное отражение волн, делают открытые торцы.
Задачей изобретения является разработка сверхвысокочастотной установки для термообработки измельченного жиросодержащего мясного сырья в непрерывном режиме с резонатором, обеспечивающим электромагнитную безопасность без экранирующего корпуса.
Технический результат достигается тем, что СВЧ установка с резонатором в виде объемной астроиды для термообработки измельченного жиросодержащего мясного сырья характеризуется тем, что содержит резонатор, выполненный в виде объемной астроиды, вершины которого по вертикальной оси отсечены до уровня критического сечения, диаметром менее четверти длины волны, куда со стороны верхней поверхности резонатора пристыкован усеченный конус с малым основанием, а к нижнему открытому основанию пристыкован запредельный волновод,
причем на уровне горизонтальной оси резонатора установлен радиопрозрачный перфорированный диск на радиопрозрачном валу с электродвигателем, так, что диаметр диска меньше диаметра центральной части резонатора, а над диском к корпусу резонатора жестко прикреплена радиопрозрачная гребенка,
при этом излучатели от магнетронов, установленных по периметру верхней поверхности резонатора со сдвигом на 120 градусов, направлены внутрь на уровне максимального радиуса кривизны.
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведено схематическое изображение СВЧ установки с резонатором в виде объемной астроиды для термообработки измельченного жиросодержащего мясного сырья; на фиг. 2 - пространственное изображение СВЧ установки с резонатором в виде объемной астроиды для термообработки измельченного жиросодержащего мясного сырья (общий вид); на фиг. 3 - пространственное изображение СВЧ установки с резонатором в виде объемной астроиды для термообработки измельченного жиросодержащего мясного сырья (в разрезе); на фиг. 4 - пространственное венное изображение радиопрозрачного перфорированного диска; на фиг. 5 - сечение объемной астроиды (в виде плоской кривой, описываемой точкой окружности радиуса r, катящейся по внутренней стороне неподвижной окружности радиуса R, с указанием критических сечений и периметра для месторасположения излучателей).
СВЧ установка с резонатором в виде объемной астроиды для термообработки измельченного жиросодержащего мясного сырья (фиг. 1, 2, 3) содержит: объемный резонатор 1; емкость для приема сырья 2 с заслонкой; магнетроны 3; радиопрозрачную гребенку 5; радиопрозрачный перфорированный диск 4; радиопрозрачный вал 6 для привода перфорированного диска 4; емкость для готового продукта7.
СВЧ установка, расположенная на монтажном каркасе состоит из резонатора 1, выполненного в виде объемной астроиды, т.е. как поверхность вращения астроиды.
Сечение объемной астроиды представляет траекторию точки, лежащей на окружности, которая катится по внутренней стороне другого неподвижного круга, радиусом большим в четыре раза. Наличие в таком резонаторе областей с резко выраженным экспоненциальным законом изменения электромагнитного поля, как в биконическом резонаторе [3,4] позволяет усечь две противоположные вершины объемного резонатора по вертикальной оси без существенных потерь собственной добротности для обеспечения подачи сырья и выгрузки продукта в непрерывном режиме. Вблизи вершин объемной астроиды образуются поверхности (на уровне критического сечения), где наблюдается полное отражение волн, поэтому излучение из открытых вершин отсутствует. Верхняя и нижняя вершины объемной астроиды (резонатора 1) вырезаны до уровня критического сечения, диаметром менее, четверти длины волны для обеспечения электромагнитной безопасности. К верхней открытой вершине резонатора пристыкована емкость 2 с заслонкой на ее основании для приема сырья. Через нижнюю открытую вершину резонатора, куда пристыкован запредельный волновод (на фигурах не показан), пропущен радиопрозрачный вал 6 для электропривода радиопрозрачного перфорированного диска 5и под ней установлена емкость для готового продукта 7. Излучатели от магнетронов 3, установленных по периметру верхней поверхности резонатора со сдвигом на 120 градусов, направлены внутрь на уровне максимального радиуса кривизны. Магнетроны охлаждаются от вентилятора. Это эффективное горизонтальное сечение верхней поверхности вращения астроиды делит траекторию точки подвижной окружности пополам (фиг. 5).
В центральной части объемной астроиды по горизонтальной оси на радиопрозрачном валу 6 установлен радиопрозрачный перфорированный диск 4, над поверхностью которого жестко прикреплен к корпусу резонатора радиопрозрачная гребенка 5. Такое конструкционное исполнение объемного резонатора обеспечивает непрерывный технологический процесс термообработки сырья, электромагнитную безопасность без экранирующего корпуса, высокую напряженность электрического поля, достаточную для стерилизации продукта (1,2-4 кВ/см), равномерный эндогенный нагрев сырья, перемешивание продукта с раздроблением шквары до необходимых размеров для прохождения через отверстия перфорации диска.
Технологический процесс термообработки измельченного жиросодержащего мясного сырья в установке происходит следующим образом. Загрузить измельченное жиросодержащее мясное сырье в приемную емкость 2, предварительно закрыв заслонку, расположенную на дне емкости. Включить электропривод радиопрозрачного перфорированного диска 5, установленного на радиопрозрачный вал 6. Далее открыть заслонку для подачи измельченного мясного сырья в объемный резонатор и включить сверхвысокочастотные генераторы 3. При этом в объемном резонаторе 1 возникает электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ). Измельченное жиросодержащее мясное сырье на перфорированном радиопрозрачном вращающемся диске 5 эндогенно нагревается, перемешивается, дробится с помощью радиопрозрачной гребенки 4. Сырье на периферии радиопрозрачного перфорированного диска не нагревается, так как в горизонтальной периферийной области объемной астроиды ЭМПСВЧ сведено к нулю, поэтому градиенты температуры и давления в каждой элементарной частице сырья в этой области резонатора выравниваются. Это повышает равномерность эндогенного нагрева жиросодержащего мясного сырья, происходит вытопка жира, стекание его через отверстия перфорации радиопрозрачного диска и через нижний запредельный волновод (не показан) в емкость для готовогопродукта 7. Раздробленная с помощью радиопрозрачной гребенки 4 шквара вместе с вытопленным жиром легко проходит через отверстия перфорации диска 5, и также попадают в емкость 7.
Такое конструкционное исполнение резонатора обеспечивает электромагнитную безопасность без экранирующего корпуса, сохраняя на достаточно высоком уровне собственную добротность и обеспечивая высокую напряженность электрического поля, достаточную для стерилизации продукта (1,2-4 кВ/см).
Источник информации:
1. Патент №2505355 РФ, МПК С11В 1/12; заявитель и патентообладатель АНОВО «АТУ» (RU). - №2015138179/13; заявл. 2.08.2015. Бюл. №35 от 20.12.2016. - 10 с.
2. Патент №2591126 РФ, МПК С11В 1/12; заявитель и патентообладатель АНОВО «АТУ» (RU). - №2015116255; заявл. 25.04.2015. Бюл. №19 от 10.07.2016. - 13 с.