СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами
UHF APPARATUS FOR DEFROSTING AND HEATING COW COLOSTRUM WITH COAXIALLY LOCATED RESONATORS

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для размораживания и разогрева коровьего молозива в фермерских хозяйствах.
о
Известно, что физические, биохимические свойства коровьего молозива при хранении в течение 8 дней при температуре в морозильной камере минус 10С существенно не изменяются. Доказано, что этот способ хранения обеспечивает сохранность иммуноглобулина, если процесс размораживания составляет не более 20 мин, а другие показатели (белок, витамин А) существенно снижаются [1].
Размораживатели коровьего молозива марки «Эконом», «Прималакт», «РМ- 2» и др. с использованием трубчатых электронагревателей, не всегда обеспечивают сохранность всех полезных свойств, и длительность размораживания и разогрева коровьего молозива до +40°C достигает до 40-90 мин [2].
Анализ диэлектрических параметров показывает, что глубина проникновения электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) в сырье (замороженном коровьем молозиве) увеличивается. Фактор потерь замороженного коровьего молозива (произведение диэлектрической проницаемости на тангенс угла диэлектрических потерь) в зависимости от температуры нагрева растет с 4 до 27 в диапазоне температур от -10°С до 0°С, а с 0°С до + 40°С падает с +27°С до +11,9°С [3]. Это означает, что мощность диэлектрических потерь при размораживании коровьего молозива (от - 10 до 0°С) растет, а при разогреве от 0 до +38°С, мощность диэлектрических потерь уменьшается при равной напряженности электрического поля. Все это доказывает, что для снижения продолжительности размораживания и разогрева коровьего молозива, эти процессы следует реализовать в разных объемных резонаторах при разных дозах воздействия ЭМПСВЧ. Поэтому для ускорения процессов размораживания и разогрева коровьего молозива предлагается СВЧ установка с резонаторами, обеспечивающими разделение процессов и электромагнитную безопасность при непрерывном режиме работы за счет реализации одним из резонаторов функцию экранирующего корпуса и использования запредельных волноводов.
Задачей изобретения является разработка СВЧ установки с соосно расположенными резонаторами, позволяющими разделить и ускорить процессы размораживания и разогрева коровьего молозива в непрерывном режиме с соблюдением электромагнитной безопасности.
Технический результат достигается тем, что СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами содержит сферический резонатор с магнетронами, расположенными на наружной поверхности со сдвигом на 120 градусов, излучатели которых направлены внутрь,
причем по его горизонтальной оси соосно расположен цилиндрический мелкоячеистый резонатор, с диаметром кратным половине длины волны, вращающийся с помощью фторопластового вала от электродвигателя, со стационарными основаниями в виде колпаков, имеющими отверстия,
при этом к отверстию одного стационарного основания пристыкована приемная емкость с заслонкой, расположенная с наружной стороны сферического резонатора, в отверстие другого стационарного основания вставлена диэлектрическая втулка, через которую направлен излучатель от дополнительного магнетрона внутрь цилиндрического мелкоячеистого вращающегося резонатора, причем с нижней стороны сферического резонатора установлен запредельный волновод с шаровым краном.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлено: схематическое изображение СВЧ установки для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами (фиг. 1); пространственное изображение СВЧ установки для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами (вид спереди в разрезе) (фиг. 2).
СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами содержит: приемную емкость 1 с заслонкой; магнетроны 2 СВЧ генераторов с излучателями, направленными в сферический резонатор; сферический резонатор 3; цилиндрический мелкоячеистый (перфорированный) вращающийся резонатор 4; стационарные основания 5 цилиндрического перфорированного резонатора в виде колпаков, имеющих отверстия; дополнительный магнетрон 6 от дополнительного СВЧ генератора с излучателем, направленным в цилиндрический мелкоячеистый вращающийся резонатор 4; фторопластовую (диэлектрическую) втулку 7; запредельный волновод 8 с шаровым краном; вал фторопластовый для вращения цилиндрического мелкоячеистого резонатора 4 с помощью электродвигателя 9.
СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами (фиг. 1, 2) позволяет разделять процессы размораживания и разогрева коровьего молозива за счет расположения цилиндрического мелкоячеистого вращающегося резонатора 4 внутри сферического резонатора 3. В цилиндрическом резонаторе 4 происходит размораживание коровьего молозива, а в сферическом резонаторе, который  выполняет одновременно функцию экранирующего корпуса, происходит разогрев жидкого коровьего молозива до 38°С.
СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами 3, 4 содержит сферический резонатор 3 с магнетронами 2, расположенными на его поверхности со сдвигом на 120 градусов (чтобы магнетроны не выбивали друг друга), излучатели которых направлены внутрь. По горизонтальной оси сферического резонатора 3 соосно установлен цилиндрический мелкоячеистый (перфорированный) резонатор 4, вращающийся с помощью фторопластового вала от электродвигателя 9. Диаметр цилиндрического мелкоячеистого резонатора кратен половине длины волны. Причем основания 5 цилиндрического резонатора 4 выполнены в виде стационарно установленных колпаков, и имеют выше вала, отверстия. К отверстию одного стационарного основания 5 цилиндрического мелкоячеистого резонатора 4 пристыкована приемная емкость 1 с заслонкой, расположенная с наружной стороны сферического резонатора 3. В отверстие другого стационарного основания вставлена диэлектрическая втулка 7, через которую направлен излучатель от дополнительного магнетрона 6 (дополнительного СВЧ генератора) внутрь цилиндрического мелкоячеистого вращающегося резонатора 4. С нижней стороны сферического резонатора 3 установлен запредельный волновод 8 с шаровым краном. Сюда же установлен датчик температуры.
Технологический процесс размораживания и разогрева коровьего молозива происходит следующим образом. Закрыть заслонку и засыпать измельченное замороженное коровье молозиво в приемную емкость 1. Включить электродвигатель 9 для вращения с помощью диэлектрического вала цилиндрического мелкоячеистого резонатора 4. Открыть заслонку на приемной емкости 1. Включить дополнительный магнетрон 6 дополнительного СВЧ генератора, излучатель которого направлен через фторопластовую втулку 7 на стационарном основании 5, выполненном в виде колпака, в цилиндрический мелкоячеистый вращающийся резонатор 4. После чего под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ, частота 2450 МГц, длина волны 12,24 см) замороженное коровье молозиво начинает размораживаться, и жидкая фракция стекает через мелкие ячейки на поверхности цилиндрического резонатора 4, в сферический резонатор 3. Как только в сферический резонатор 3 начинает стекать размороженное коровье молозива, необходимо включить СВЧ генераторы 2, расположенные на его поверхности. Тогда в сферическом резонаторе 3 под воздействием определенной дозы ЭМПСВЧ коровье молозиво разогревается до температуры 36-38°С. Датчик температуры, установленный на дне сферического резонатора 3, и шаровой кран регулируют слив разогретого коровьего молозива через запредельный волновод 8.
Такое разделение сырья с противоположными характерами изменения диэлектрических параметров (фактора потерь) в зависимости от температуры нагрева (фактор потерь сырья увеличивается от -10 до 0°С и падает с 0 до 40°С) позволяет сократить продолжительность всего процесса до 8-10 мин, при разных дозах воздействия в соосно расположенных резонаторах 3,4.
Источники информации
1. kormly.ru›moloko/polza-i-vred-korovego-moloziva/
2. igloos.ru›razmorazhivatel-moloziva
3. Рогов, И.А. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов / под ред. И.А. Рогова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 288 с.