УСТАНОВКА ДЛЯ СВЧ ОБРАБОТКИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА
METHOD OF MICROWAVE TREATMENT OF FEED GRAIN

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано на фермах для обработки фуражного зерна перед скармливанием, при производстве рассыпных комбикормов, а также предпосевной обработки семян.
Известен «Способ обеззараживания зерна и семян сельскохозяйственных культур» (пат.RU, 2496291, C1, A01C 1/00, 27.10.2013 г.), в котором сухое зерно обрабатывается в три последовательных этапа: увлажняется озонированной водой, отволаживается и в плотном слое обрабатывается СВЧ энергией.
Процесс увлажнения, отволаживания, СВЧ обработки и сушки неоправданно энергоемкий, громоздкая конструкция, представленная на чертеже, и многооперационные приемы трудно реализуемы на производстве. Не обеспечивается равномерность СВЧ обработки в плотном слое.
Известно «Устройство для СВЧ предпосевной и послеуборочной обработки семян» (пат. RU, 249855, C1, A01C 1/00, 20.11.2013 г.) - ближайший аналог, которое имеет ленточный транспортер для перемещения семян в рабочую зону СВЧ камеры и воздухоотсекатель воздуха.
Устройство конструктивно сложное, многоступенчатый процесс обработки трудоемкий, а время СВЧ обработки не контролируется.
Задачей предлагаемого изобретения является СВЧ обработка фуражного зерна, пораженного микроорганизмами и грибками, непосредственно перед скармливанием животным или приготовлением рассыпных комбикормов, а также для предпосевной обработки зерна, что позволяет повысить качество используемого продукта при одновременном снижении металлоемкости и удельных затрат энергии.
1
2
Поставленная задача достигается тем, что установка для СВЧ обработки фуражного зерна имеет загрузочный дозатор, СВЧ камеру, магнетрон, волновод, приемный бункер, микропроцессор, при этом внутри СВЧ камеры расположено устройство для перемещения зерна снизу вверх, снабженное вертикальным шнеком, на наружной поверхности которого по высоте закреплены малые направляющие усеченные конусы, малым диаметром направленные вверх, а на внутренней поверхности СВЧ камеры по высоте установлены большие направляющие усеченные конусы, малым диаметром направленные вниз, и угол наклона поверхности конусов относительно вертикальной оси составляет 42-45°, причем кольцевой зазор δ между нижней кромкой большого направляющего усеченного конуса и наружной конической поверхностью малого направляющего усеченного конуса, а также зазор δ между нижней кромкой малого направляющего усеченного конуса и внутренней конической поверхностью большого направляющего усеченного конуса равны и составляют 25-30 мм, а все детали, расположенные внутри СВЧ камеры, выполнены из диэлектрика.
Наиболее глубокая и всесторонняя обработка фуражного зерна СВЧ энергией достигается не в плотном слое (пат. RU, 2496291, С1, А01C 1/00, 27.10.2013 г.), а в рыхлом - псевдоожиженном слое (Диденко А.Н. «СВЧ-энергетика - теория и практика». - М.: Наука, 2003, С 18-19). Плоский резонатор (пат. RU, 249855, С1, А01C 1/00, 20.11.2013 г.) нерационален. Наиболее эффективные резонаторы цилиндрической формы, где СВЧ энергия концентрируется в центре СВЧ камеры, при этом достигается более высокий КПД резонатора при h=2D, где h - высота цилиндра резонатора, a D - диаметр (Диденко А.Н. «СВЧ-энергетика - теория и практика». - М.: Наука, 2003, С 62-63, 77). Исходя из теории псевдоожижения устройство для перемещения зерна выполнено вертикальным и снабжено шнеком. Зерновая масса (слой) состоит из зерен одинакового размера и относится к сыпучим монодисперсным средам (Разумов И.М. «Псевдоожижение и пневмотранспорт сыпучих материалов». М.: Химия, 1972, С. 13).
Для создания рыхлого слоя фуражного зерна на наружной поверхности устройства для перемещения зерна и на внутренней поверхности СВЧ камеры по высоте установлены направляющие усеченные конусы с разнонаправленным малым диаметром и с углом наклона поверхности конусов относительно вертикальной оси 42-45°. Угол наклона определен по коэффициенту внешнего трения сухого ячменя (Соколов А.Я. «Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна» М.: Колос, 1975, С 28, табл.IV-I). Такой угол обеспечит надежное пересыпание и всех других видов фуражного зерна. Данная система рыхления предпочтительнее системы псевдоожижения с применением вентиляторов и циклонов.
1
2
Кольцевые зазоры δ и δ равные между собой определены опытным путем и соответствуют производительности установки 0,5-3,0 кг/с.
В связи с обработкой различных видов фуражного зерна, его физического состояния - влажность, вид и степень бактериальной зараженности, длительности хранения и др. - необходимо регулировать время обработки (экспозицию) каждой партии, что устанавливается на микропроцессоре.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1 - схема установки для СВЧ обработки фуражного зерна, фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1.
1
2
Установка для СВЧ обработки фуражного зерна содержит загрузочный дозатор 1, сообщенный с СВЧ камерой 2, внутри которой расположено устройство для перемещения зерна 3, снабженное вертикальным шнеком 4. На внутренней поверхности СВЧ камеры по высоте установлены большие направляющие усеченные конусы 5 под углом 42-45° к вертикальной оси, малый диаметр которых ориентирован вниз. На наружной поверхности устройства для перемещения зерна 3 закреплены малые направляющие усеченные конусы 6, также под углом 42-45° к вертикальной оси, малый диметр которых ориентирован вверх. Кольцевой зазор δ между нижней кромкой большого направляющего усеченного конуса 5 и наружной конической поверхностью малого направляющего усеченного конуса 6, а также зазор δ между нижней кромкой малого направляющего усеченного конуса 6 и внутренней конической поверхностью большого направляющего усеченного конуса 5 равны и составляют 25-30 мм. Под шлюзом 7, СВЧ камеры 2, расположен приемный бункер 8, сама СВЧ камера по всей высоте и окружности охвачена СВЧ экраном 9, к которому через волновод 10 от магнетрона 11 поступает СВЧ энергия, а режим работы задается на микропроцессоре 12.
Установка для СВЧ обработки фуражного зерна работает следующим образом. При закрытом шлюзе 7, выключенном магнетроне 11 включается в работу шнек 4 устройства для перемещения зерна 3, затем загрузочный дозатор 1 загружает СВЧ камеру 2 наполовину, что соответствует оптимальной порозности (ε) и оптимальному режиму псевдоожижения (Сыроватка В.И., Клычев Е.М. «Исследования процесса смешивания сыпучих кормов в псевдоожиженном слое и расчет основных параметров смесителей». Научные труды по электрификации сел. хоз-ва, ВИЭСХ, 1973, т.34. С. 95-130). Затем включается в работу магнетрон 11 и СВЧ энергия по волноводу 10 поступает в СВЧ экран 9, окружающему СВЧ камеру 2. Фуражное зерно поднимается шнеком 4 вверх, высыпается вверху СВЧ камеры на наклонную поверхность малого направляющего усеченного конуса 6, закрепленного на наружной поверхности устройства для перемещения зерна 3 под углом 42-45°, и тонким слоем ссыпается на наклонную поверхность большого направляющего усеченного конуса 5, установленного на внутренней поверхности СВЧ камеры 2 под углом 42-45°, и далее опять на наклонную поверхность малого направляющего усеченного конуса 6. Процесс протекает до тех пор, пока фуражное зерно не достигнет дна СВЧ камеры 2, где оно снова захватывается шнеком 4 и поднимается вверх. Так, равномерным рыхлым потоком материал циркулирует в течение заданного цикла (20-90 с), при котором каждое зерно в равной мере находится в поле влияния СВЧ. Обработанная порция зерна выгружается при открытом шлюзе 7 в приемный бункер 8. Отключение производится при выгрузке в следующей последовательности: отключается магнетрон 11, открывается шлюз 7 и при работающем шнеке 4 обработанная порция зерна выгружается в бункер 8. Далее цикл повторяется. На микропроцессоре 12 по результатам определения вида и степени зараженности в соответствии с инструкцией устанавливается время обработки и последовательность включения узлов и механизмов.
Таким образом, использование предложенной установки для СВЧ обработки фуражного зерна позволяет повысить качество его обработки при широком диапазоне сельскохозяйственных процессов, снизить металлоемкость и удельные затраты энергии.