СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ СЫРЬЯ В ОБОЛОЧКЕ
MICROWAVE PLANT FOR THERMAL PROCESSING OF RAW MATERIAL IN CASING

Предлагаемое изобретение относится к технологическому оборудованию пищевых производств, предназначено для проведения теплообменных процессов, например для термообработки колбасных изделий (ширтан - мясо, запеченное в бараньем желудке), варки продуктов из крови в оболочке, варки яиц без воды, стерилизации овощных и мясных консервов в диэлектрических банках и т.п.
Например, варка яиц без воды с использованием микроволновых печей не проводится ввиду резкого повышения температуры и давления внутри яйца при диэлектрическом нагреве (жидкость при нагревании превращается в пар, который давит на стенки скорлупы) и разрушения скорлупы.
Варка сырья в оболочках в микроволновых печах возможна только в циклическом режиме - при многократном чередовании нагрева и пауз, необходимых для выравнивания давления и температуры внутри яйца за счет теплопередачи. Требования, предъявляемые варке продуктов в оболочке диэлектрическим нагревом: варить продукт со скоростью нагрева меньше критической 1°С/с, регулировать пространственное расположение продукта в резонаторной камере, воздействовать определенной плотностью потока энергии электромагнитной волны, обеспечивать скважность технологического процесса меньше критической (0,5%) [1…6].
Технологической задачей изобретения является возможность варки сырья в оболочках воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты в поточном режиме.
Технический результат достигаетсятем, что сверхвысокочастотная установка для термообработки сырья в оболочке содержит на монтажном каркасе вертикально установленный цилиндрический экранирующий корпус с патрубками для загрузки и выгрузки, расположенными на основаниях, внутри корпуса на боковую поверхность жестко закреплены сферические резонаторы, собранные из двух полусфер и имеющие отверстия по вертикальной оси, на уровне которых они между собой состыкованы, при этом внутри каждого резонатора по их горизонтальной оси расположен ячеистый дозатор из неферромагнитного материала, ячейки которого образованы дисковыми сегментами, покрытыми термостойким диэлектриком, при этом для привода дозаторов мотор-редуктор установлен на монтажном каркасе, причем СВЧ генераторные блоки закреплены к боковой поверхности экранирующего корпуса с наружной стороны так, что излучатели направлены через диэлектрические втулки в соответствующие сферические резонаторы, диаметр сферы согласован с длиной волны, а диаметр отверстий в сферах больше габаритного размера сырья.
На фиг. 1 приведено схематическое изображение сверхвысокочастотной установки для термообработки сырья в оболочке: 1 - цилиндрический экранирующий корпус с выгрузным и загрузочным патрубками; 2 - сферические резонаторные камеры, состоящие из двух полусфер; 3 - ячеистые дозаторы из неферромагнитного материала с гофрированным силиконовым покрытием; 4 - отверстия на стыке сферических резонаторов; 5 - мотор-редуктор; 6 - СВЧ генераторные блоки с излучателями; 7 - загрузочный патрубок.
На фиг. 2 представлено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки для термообработки сырья в оболочке: 1 - цилиндрический экранирующий корпус с выгрузным и загрузочным патрубками; 2 - сферические резонаторные камеры, состоящие из двух полусфер; 3 - ячеистые дозаторы из неферромагнитного материала с гофрированным силиконовым покрытием; 4 - отверстия на стыке сферических резонаторов; 5 - мотор-редуктор; 6 - СВЧ генераторные блоки с излучателями; 7 - загрузочный патрубок.
На фиг. 3 представлено пространственное изображение первой полусферы резонаторной камеры с отверстиями для вала ячеистого дозатора и излучателя;
На фиг. 4 представлено пространственное изображение второй полусферы резонаторной камеры с отверстиями для вала ячеистого дозатора.
На фиг. 5 представлено пространственное изображение ячеистого дозатора из неферромагнитного материала, покрытого гофрированным силиконовым материалом.
На фиг. 6 представлен СВЧ генераторный блок.
На фиг. 7 представлено расположение ячеистого дозатора в сферическом резонаторе, куда направлен излучатель от СВЧ генератора.
На фиг. 8. представлено пространственное изображение экранирующего корпуса из неферромагнитного материала на монтажном каркасе.
На фиг. 9 представлен мотор-редуктор.
На фиг. 10 представлен патрубок для загрузки сырья.
На фиг. 11 показано месторасположение и взаимосвязь основных узлов в установке.
Разработана многоблочная СВЧ установка со сферическими резонаторами, обеспечивающими циклический режим воздействия электромагнитного поля для термообработки сырья в оболочке с применением маломощных магнетронов.
Разработанная  сверхвысокочастотная  установка для термообработки сырья в оболочке (фиг. 1, 2, 11) содержит вертикально расположенный цилиндрический экранирующий корпус 1 (фиг. 8) из неферромагнитного материала. Внутри него расположены сферические резонаторы 2, собранные из двух полусфер из неферромагнитного материала (фиг. 3, 4). Сферы 2 состыкованы между собой, образуя ярус в вертикальной плоскости. В местах их стыка имеется отверстие 4 для перемещения сырья из одного сферического резонатора в другой. Внутри каждой сферы 2 по центру расположены ячеистые дозаторы 3 из неферромагнитного материала (фиг. 5, 7). Ячейки образованы между дисковыми сегментами, имеющими меньший радиус, чем радиус сферического резонатора (фиг. 5). Их количество зависит от удельной мощности СВЧ генератора и габаритных размеров сырья в оболочке. Поверхность дисковых сегментов покрыта термостойким  мягким диэлектрическим материалом (например, гофрированное силиконовое покрытие), что смягчает удар при перемещении хрупкого сырья. Дозаторы 3 приводятся в движение за счет мотора-редуктора (фиг. 9) через передаточные механизмы, связанные с валами ячеистых дозаторов  3, которые вмонтированы через подшипниковые механизмы к боковой стенке экранирующего корпуса 1. Диаметр сферических резонаторов согласован с длиной волны. Полусферы по центру жестко закреплены к боковой поверхности экранирующего корпуса 1 с внутренней стороны (фиг. 2). С наружной стороны экранирующего корпуса 1 пристыкованы СВЧ генераторные блоки 6 (фиг. 6) так, что излучатели через диэлектрические втулки направлены внутрь соответствующих сферических резонаторов 2. На монтажном каркасе установлен мотор-редуктор 5 для привода дозаторов 3 (фиг. 5). На верхнем основании цилиндрического экранирующего корпуса 1 по центру имеется загрузочный патрубок 7 (фиг. 10), а на нижнем основании - выгрузной патрубок. Диаметр сферы согласован с длиной волны, а диаметр отверстий в ней больше габаритного размера сырья.
Рабочий процесс в установке для термообработки сырья в оболочке происходит следующим образом. Загружают сырье в загрузочный патрубок 7. Включают мотор-редуктор 5 для привода дозаторов 3. Причем валы соседних дозаторов вращаются в противоположные стороны. Сырье попадает с загрузочного патрубка в ячейку первого дозатора 3. Включают первый СВЧ генератор 6. В процессе вращения дозатора 3 сырье  в ячейках подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты. Дисковые сегменты, образующие ячейки дозатора 3 (фиг. 5, 7), в процессе вращения позволяют управлять потоком мощности СВЧ энергии, так как они из неферромагнитного материала. Сегменты перераспределяют поток мощности между ячейками дозатора 3. Далее сырье из первого сферического резонатора попадает в ячейку второго дозатора 3, вращающегося в противоположную сторону, чем первый дозатор. При этом сырье ударяется о гофрированное силиконовое покрытие, поэтому оболочка не разрушается. Сырье сначала не подвергается воздействию ЭМПСВЧ, так как дисковые сегменты экранируют поток излучений и от первого и второго источников энергии. Далее, по мере вращения ячеистого дозатора 3 мощность потока электромагнитных излучений увеличивается до максимума и падает  до минимума на стыке двух резонаторов. При этом сырье попадает в ячейку третьего дозатора, вращающегося в обратную сторону. Процесс повторяется в последующих резонаторах. Их количество влияет на производительность, при этом многократность цикличного воздействия ЭМПСВЧ через паузу исключает разрушение оболочки сырья, так как происходит выравнивание давления и температуры по объему сырья за счет теплопередачи. Продолжительность воздействия ЭМПСВЧ регулируется частотой вращения дозатора и количеством его ячеек. При этом продолжительность воздействия ЭМПСВЧ на сырье в оболочках должна быть меньше, чем  продолжительность паузы.
СВЧ установка многоблочная, обеспечивает непрерывность процесса термообработки сырья в оболочке путем перемещения с помощью ячеистого дозатора, позволяющего управлять поток электромагнитных излучений. Количество блоков влияет на производительность. Циклический метод воздействия (нагрев-пауза) ЭМПСВЧ создает условие для обеспечения высокого качества продукта. Для очистки установки в конце смены имеются двери в каждом блоке. При обеспечении высокой напряженности электрического поля СВЧ продукт полностью обеззараживается. Установка позволяет снизить энергетические затраты на термообработку сырья.
Источники информации
1. Патент № 2336794 РФ, МПК А47J 29/06. Ярусная микроволновая яйцеварка. / Новикова Г.В., Кириллов Н.К., Егоров Г.И., Белова М.В., заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - № 2006147071/12; заявл. 27.12.2006. Бюл. №30 от 27.10.2008. - 10 с.
2. Патент № 2336008 РФ, МПК А47J 29/06. 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. Патент № 2333713 РФ, МПК А47J 29/06. Микроволновая яйцеварка шахтного типа. / Новикова Г.В., Кириллов Н.К., Егоров Г.И., Гуськов Ю.В., Льдинов В.Ф., Юнусов А.В., заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - № 200614327/20; заявл. 27.12.2006. Бюл. №26 от 20.10.2008. - 10 с.
4. Патент №2336009 РФ, МПК А47J 29/06. Устройство для варки яиц в микроволновой печи. / Новикова Г.В., Кириллов Н.К., Егоров Г.И., Белова М.В., заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - № 2006147072/12; заявл. 27.12.2006. Бюл. №29 от 20.10.2008. - 10 с.
5. Патент № 2336794 РФ, МПК А47J 29/06. Ярусная микроволновая яйцеварка. / Новикова Г.В., Кириллов Н.К., Егоров Г.И., Белова М.В., заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - № 2006147071/12; заявл. 27.12.2006. Бюл. №30 от 27.10.2008. - 10 с.
6. Патент № 2361496 РФ, МПК А47J 29/00. Способ и механизированное устройство для варки яиц. / Новикова Г.В., Кириллов Н.К., Егоров Г.И., Гуськов Ю.В., заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - № 2006139783/20; заявл. 13.11.2006. Бюл. №20 от 20.07.2009. - 15 с.