Сверхвысокочастотная установка с тороидальным резонатором и с ячеистым ротором для термообработки сырья
SUPER HIGH FREQUENCY INSTALLATION WITH TOROIDAL RESONATOR AND CELLULAR ROTOR FOR RAW MATERIAL THERMO-PROCESSING

Предлагаемое изобретение относится к технологическому оборудованию для термообработки и обеззараживания сырья в оболочке в непрерывном режиме (колбасные изделия, например ширтан, яйца и т.п.).
Прототипом является карусельная механизированная яйцеварка с ячеистым ротором [1], где яйца транспортируются внутри рабочей камеры микроволновой печи с помощью ячеистого ротора. При этом собственная добротность резонатора прямоугольного сечения (рабочей камеры), а также и напряженность электрического поля очень низкие. Поэтому резонаторную камеру следует проектировать тороидальным, с круглым сечением, где можно обеспечить достаточно высокую напряженность для достижения эффекта снижения микробиологической обсемененности сырья.
Технологической задачей изобретения является совершенствование микроволновой технологии и сверхвысокочастотных установок для термообработки и обеззараживания сырья в оболочке в непрерывном режиме, обеспечивая многократный циклический режим воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты через паузу.
Технический результат достигается тем, что сверхвысокочастотная установка с тороидальным резонатором и с ячеистым ротором содержит тороидальный резонатор с цилиндрическим основанием и со щелью по его внутреннему периметру, размером менее четверти длины волны, и средним периметром, равным кратной половине длины волны,
при этом над цилиндрическим снованием, соосно установлен ротор, радиопрозрачная периферийная часть которого, содержащая ячейки, расположена внутри тора с полукруглым поперечным сечением, а над центральной частью ротора установлен экранирующий диск,
причем на поверхности тора закреплены загрузочный патрубок и сверхвысокочастотные генераторы с излучателями, направленными внутрь тора, при этом выгрузной патрубок установлен под отверстием на основании тора, а ротор удерживается на опорных роликах.
На фиг. 1 приведено пространственное изображение сверхвысокочастотной установки с тороидальным резонатором и ячеистым ротором для термообработки сырья (без экранирующего диска):1 – верхняя часть тороидального резонатора; 2 – нижняя часть тороидального резонатора; 3 – периферийная часть ротора с ячейками, выполненная из радиопрозрачного материала;4 – опорные ролики; 5 – патрубок для загрузки сырья (запредельный волновод); 6 – выгрузной патрубок (запредельный волновод); 7 – сверхвысокочастотные генераторные блоки; 8 – центральная часть ротора из неферромагнитного материала, над которой прикреплен съемный неферромагнитный диск (не показан), ограничивающий излучение через щель по внутреннему периметру тора 1.
На фиг. 2. приведено пространственное изображение нижней части тороидального резонатора.
На фиг. 3 приведено пространственное изображение ячеистого ротора.
Сверхвысокочастотная установка (фиг. 1) с тороидальным резонатором и с ячеистым ротором для термообработки сырья в непрерывном режиме содержит: тороидальный резонатор из двух частей (верхняя 1 и нижняя 2 части); ротор, собранный из двух частей (периферийной части 3 и центральной части 8 на опорных роликах 4); патрубки для загрузки сырья 5 и выгрузки продукта 6, генераторные блоки 7.
Верхняя часть тора 1 выполнена в виде полукруглого сечения, а нижняя часть 2 ротора представлена как основание цилиндра с боковой поверхностью, перекрывающей верхнюю часть тора 1 по наружному периметру. На основании цилиндра соосно установлен ротор 3, 8, опирающийся на ролики 4. При вращении ротора 3, 8 с помощью электропривода, его периферийная часть 3, выполненная из радиопрозрачного материала, передвигается внутри тора, для этого по внутреннему периметру верхней части тора 1 имеется щель до нижнего основания цилиндра, размером менее четверти длины волны.
На верхней части тороидального резонатора равномерно по периметру установлены сверхвысокочастотные генераторные блоки 7. Причем средний периметр тора равен кратной половине длины волны, а диаметр поперечного сечения тора согласован с длиной волны и размером сырья, находящегося в ячейках радиопрозрачной части ротора 3.
Технологический процесс термообработки и обеззараживания сырья происходит следующим образом.
Включают электропривод ячеистого ротора3, 8. Включают транспортер для подачи сырья в загрузочный патрубок 5. По мере заполнения ячеек с сырьем включают соответствующие сверхвысокочастотные генераторы 7, последовательно. Сырье, находясь в ячейке, в процессе движения ротора вращается вокруг своей оси, попадает под излучатель соответствующего СВЧ генератора. В тороидальном резонаторе возникает стоячая волна, которая замыкаясь на сырье, обеспечивают диэлектрический нагрев. Причем, из-за неравномерности структуры сырья с разными электрофизическими параметрами (оболочка, жир, фарш, жидкость и т.п.) происходит неравномерный нагрев, градиент давления из-за внутреннего парообразования разрывает оболочку сырья. Для исключения такого явления следует воздействовать ЭМПСВЧ на сырье в циклическом режиме, соблюдая режим скважности технологического процесса. Причем продолжительность воздействия ЭМПСВЧ в области излучателя должна быть меньше, чем продолжительность воздействия ЭМПСВЧ слабой интенсивности (между облучателями). Такой режим достигается за счет транспортировки сырья в ячейках ротора 3 через тороидальный резонатор с определенным периметром и количеством генераторных блоков 7. По окончании процесса термообработки (при более одного оборота ротора) следует открыть окна над патрубками (выгрузными загрузочным) в автоматическом режиме. Для обеспечения непрерывного режима термообработки следует согласовать количество генераторов и их мощность, средний периметр тора, скорость вращения ротора, массу загрузки сырья в ячейку, расстояние между генераторами. Равномерность нагрева сырья по сечению достигается за счет его вращения вокруг своей оси в процессе транспортирования в ячейке особой конструкции в электромагнитном поле сверхвысокой частоты. Конфигурация ячейки обеспечивает транспортировку сырья и вращение вокруг оси.
Производительность установки зависит от количества и мощности сверхвысокочастотных генераторов, электрофизических параметров сырья.
Источники информации
1. 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.