УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫТОПКИ ЖИРА В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
PLANT FOR FAT RENDERING IN ELECTROMAGNETIC FIELD

Предлагаемое изобретение относится к технологическому оборудованию предприятий мясной промышленности и предназначено для вытопки и обеззараживания жира из жиросодержащего сырья.
Чтобы извлечь жир из жиросодержащей ткани, необходимо разрушить белковую структуру, содержащую жир, перевести его из внутриклеточной фазы во внеклеточную, свободную фазу и затем удалить во внешнюю среду. Для этого используют тепловую обработку (кондуктивный и конвективный методы подвода теплоты). Качество жира и кормовой муки зависит от совместного действия двух факторов: максимальной температуры и продолжительности ее воздействия. Наименьшая продолжительность обработки определяется продолжительностью плавления жира и продолжительностью выдержки сырья для уничтожения патогенной микрофлоры при данной температуре процесса. При обработке жиросодержащего сырья повышение температуры среды выше 120…130°С нежелательно, так как это приводит к ухудшению качества конечной продукции.
Известны котлы, автоклавы, а также шнековые, барабанные и роторные аппараты. Имеются комбинированные аппараты, совмещающие тепловую обработку и измельчение сырья (волчок-варильник, измельчитель-плавитель) [1, с. 322].
Известны установки для термообработки измельченного сырья воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) [2].
Предлагаемое изобретение предназначено для вытопки и обеззараживания жира из жиросодержащего сырья.
Технологической задачей изобретения является интенсификация процесса извлечения и обеззараживания жира из жиросодержащего сырья и улучшение качества жира и шквары.
Технический результат достигается тем, что установка для вытопки жира в электромагнитном поле сверхвысокой частоты содержит на монтажном каркасе состыкованные один над другим два тороидальных экранирующих корпуса одинаковых диаметров с прямоугольными сечениями из неферромагнитного материала, в кольцевом пространстве нижнего тора расположены сферические перфорированные резонаторы, собранные из двух полусфер и жестко закрепленные к его боковым поверхностям так, что стык между ними расположен в вертикальной плоскости. СВЧ генераторные блоки закреплены с наружной стороны нижнего тороидального экранирующего корпуса так, что излучатели направлены внутрь сферических резонаторов. На внутреннюю боковую поверхность нижнего экранирующего корпуса установлены электродвигатели, валы которых соединены с диэлектрическими перемешивающими механизмами, расположенными внутри сферических резонаторов. Нижние части сферических резонаторов перфорированы. В боковую поверхность каждого сферического резонатора врезана решетка от измельчающего механизма с нагнетательным шнеком и приемным патрубком. Причем патрубки состыкованы с нижним основанием верхнего тороидального корпуса, где в его кольцевом пространстве расположены скребки, вращающиеся в горизонтальной плоскости сквозь прорезь, имеющуюся во внутренней боковой поверхности корпуса по периметру. Скребки насажены на вал мотора-редуктора и по радиусу охватывают приемные патрубки, причем на верхнем основании верхнего тороидального корпуса предусмотрен загрузочный люк, а нижнее основание нижнего тороидального корпуса выполнено в виде желоба, содержащего выгрузной патрубок с вентилем.
На фиг. 1 приведено схематическое изображение установки для вытопки жира в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (вид спереди):
1 - экранирующий корпус в виде тороидального волновода прямоугольного сечения; 2 - первая перфорированная полусфера; 3 - вторая перфорированная полусфера; 4 - СВЧ генераторный блок; 5 - излучатель от магнетрона; 6 - перемешивающий механизм с электродвигателем; 7 - измельчающий механизм (ножи и решетки); 8 - нагнетательный шнек; 9 - приемный патрубок; 10 - скребки с электродвигателем 11 для перемещения сырья; 12 - второй тор прямоугольного сечения с загрузочным люком; 13 - накопительный желоб со сливным патрубком и вентилем.
На фиг. 2 приведено схематическое изображение установки для вытопки жира в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (вид сверху):
1 - экранирующий корпус в виде тороидального волновода прямоугольного сечения; 2 - первая перфорированная полусфера; 3 - вторая перфорированная полусфера; 4 - СВЧ генераторный блок; 5 - излучатель от магнетрона; 6 - перемешивающий механизм с электродвигателем; 7 - измельчающий механизм (ножи и решетки); 8 - нагнетательный шнек; 9 - приемный патрубок; 10 - скребки с мотором-редуктором 11 для перемещения сырья; 12 - второй тороидальный корпус прямоугольного сечения с загрузочным люком.
Установка для вытопки жира в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (фиг. 1) содержит:
- экранирующий корпус 1 в виде тороидального волновода прямоугольного сечения из неферромагнитного материала (алюминия), установленный на монтажный каркас;
- сферические резонаторы, собранные из перфорированных полусфер 2, 3 из неферромагнитного материала;
- СВЧ генераторные блоки 4 с излучателями 5 от магнетрона;
- перемешивающие механизмы из диэлектрического материала (фторопласта) с электродвигателями 6, имеющими большую частоту вращения (1500 об/мин);
- измельчающие механизмы (ножи и решетки) 7 и нагнетательные шнеки 8 (от «Волчков»);
- приемные патрубки 9 от «Волчков»;
- скребки 10 для перемещения сырья с помощью мотора-редуктора 11;
- второй тор прямоугольного сечения с загрузочным люком 12;
- накопительный желоб 13 из неферромагнитного материала со сливным патрубком и вентилем, являющийся нижним основанием тороидального волновода 1.
На монтажном каркасе состыкованы один над другим два тороидальных экранирующих корпуса одинакового диаметра с прямоугольным сечением. В кольцевом пространстве нижнего тороидального экранирующего корпуса 1 расположены сферические перфорированные резонаторы, представленные в виде двух полусфер 2, 3. Они жестко прикреплены к боковым сторонам тора 1 прямоугольного сечения. Боковые стороны тороидального волновода 1 (экранирующего корпуса) представляют коаксиально расположенные цилиндры. Кольцевое пространство является тороидальным волноводом прямоугольного сечения. К внутреннему цилиндру прикреплены электродвигатели перемешивающих механизмов 6, выполненных из диэлектрического материала. Причем по центру одних периферийных полусфер 3 каждого резонатора в внутрь направлены соответствующие излучатели 5 от СВЧ генераторов 4 через диэлектрические втулки. Другие перфорированные полусферы 2 жестко закреплены к внутренней боковой стороне тора 1 (к внутреннему цилиндру). По центру полусферы 2 проходит диэлектрический вал перемешивающего механизма 6 соединенный с валом электродвигателя. Нижние части полусфер 2, 3 перфорированы. К каждому сферическому резонатору (между двумя полусферами 2, 3) врезана решетка от соответствующих измельчающих механизмов 7, связанных с нагнетательными шнеками 8 от «Волчков». Причем приемные патрубки 9 от «Волчков» состыкованы с верхним основанием тора 1 с внутренней стороны, где имеются отверстия диаметром, равным диаметру патрубков. На верхнем основании тороидального волновода 1 установлен второй тор прямоугольного сечения 12, где имеется люк для загрузки измельченного жиросодержащего сырья. Скребки 10 связаны с валом мотора-редуктора 11 и перемещаются через верхний тор 12. Для чего в торе 12 по внутреннему периметру имеется прорезь. Мотор-редуктор 11 расположен по центру внутреннего цилиндра, служащего внутренней боковой стенкой нижнего тороидального волновода 1. Нижнее основание тора 1 выполнено в виде желоба 13 и содержит сливной патрубок с вентилем.
Рабочий процесс в установке происходит следующим образом.
Загружают измельченное жиросодержащее сырье через загрузочный люк, расположенный на верхнем основании второго тора 12 в кольцевую емкость. Включают мотор-редуктор 11 для перемещения сырья в кольцевой емкости второго тора 12. Включают все «Волчки», после чего сырье с помощью нагнетательных шнеков и измельчающих механизмов 7, 8 попадает в сферические перфорированные резонаторы 2, 3. Включают электродвигатели перемешивающих механизмов 6, а также СВЧ генераторы 4. После чего за счет излучателей 5 от магнетронов создается электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) в каждом сферическом резонаторе 2, 3. Под воздействием ЭМПСВЧ происходит поляризация диполей, за счет чего в сырье генерируется эндогенное тепло, вследствие чего происходит вытопка жира из жиросодержащего сырья в процессе его перемешивания. Извлеченный жир вытекает через перфорации в желоб 13. За счет больших оборотов перемешивающих механизмов 6 шквара разрушается до мелких частиц, которые проходят через перфорацию резонаторов 2, 3. Открывая вентиль сливного патрубка в желобе 13 можно выгрузить смесь шквары и жира. Поток излучения через перфорации сферических резонаторов и отверстия решеток измельчающих механизмов будет замыкаться в вытопленном жире, накопленном в желобе тороидального экранирующего корпуса 1.
Количество СВЧ генераторных блоков 4 влияет на производительность установки. Сливной патрубок и приемные патрубки 9 от «Волчков» выполняют функции запредельных волноводов, их длина и диаметр согласованы с длиной волны (12,4 см) так, что ограничивает излучение до допустимого уровня для обслуживающего персонала. При обеспечении высокой напряженности электрического поля СВЧ (1…10 кВ/см) продукт (смесь жира со шкварой) полностью обеззараживается, а качество продукта остается высокой.
Подача исходного жиросодержащего сырья через приемные патрубки 9 в сферические резонаторы 2, 3 с помощью «Волчков», мощности СВЧ генераторов 5, частота вращения перемешивающих механизмов 6, регулируются.
Установка позволяет снизить энергетические затраты на обеззараживание и вытопку жира из измельченного жиросодержащего сырья, улучшить их энергетическую ценность. Это объясняется тем, что капиллярная влага интенсивно переходит в пар, вызывая резкий рост давления в сырье. Переход влаги в парообразное состояние, и ее выталкивание на поверхность сырья происходит в результате избыточного давления. Содержание водорастворимых веществ увеличивается, что положительно влияет на органолептические свойства и консистенцию продукта.
Источники информации
1. Ивашов, В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть 1. Оборудование для убоя и первичной обработки. - М.: Колос, 2001. - 552 с.
2. Патент №2409915 РФ, МПК Н05В 6/64. Установка для диатермической обработки измельченного сырья / Т.М. Григорьева, М.В. Белова, Г.В. Новикова; заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - №2010101203/07 (001598); заявл. 15.01.2010; опубл. 20.01.2011. Бюл. №2. - 12 с.