УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ СВЧ-ОБРАБОТКИ КОРМОВ
DEVICE FOR CONTINUOUS MICROWAVE TREATMENT OF FEED

Изобретение относится к устройствам для СВЧ-обработки комбикормов, семян рапса, зерна сои, люпина и других высокобелковых ингредиентов, а также их обеззараживания от грибов, бактерий, вирусов и может быть использовано на животноводческих фермах и межхозяйственных комбикормовых предприятиях.
Известна установка для тепловой обработки зерна «Микронизатор-1» (В.И.Пахомов «Организационно-технологические основы создания блочно-модульных внутрихозяйственных комбикормовых предприятий», Зерноград, 2001 г., стр.214-217), включающая приемный бункер, камеру предварительного нагрева, камеру обработки зерна ЭМП СВЧ, систему охлаждения и источник питания магнетрона, плющилку с приводом, вентилятор и выгрузной пневмопровод. Зерно влажностью 10-14% загружается в приемный бункер, из которого подается в камеру предварительного нагрева, где оно подогревается горячим воздухом до 105°С; затем зерно самотеком поступает в камеру СВЧ, где подогревается до 180°С и направляется в плющилку.
В данной установке поток обрабатываемого зерна проходит самотеком, что не позволяет регулировать и выдерживать заданную экспозицию обработки, а это в свою очередь ограничивает применение установки. Использование двухэтапной тепловой обработки приводит к повышению удельных затрат энергии (в 1.5-2,0 раза) и конструктивному усложнению установки (RU 2085088 С1, А23L 1/18, 27.07.97 г. - таблица).
Известно «Устройство для непрерывной СВЧ-обработки продуктов» (SU 1316645, A1, A23L 3/32, 15.06.1987 г.) - принято за прототип, которое обеспечивает непрерывную работу, однако также не позволяет регулировать экспозицию обработки различного сырья для более широкого ее использования, а зигзагообразный зазор между проводящими элементами не обеспечивает однородность прогрева продукта.
Задача изобретения заключается в создании устройства для непрерывной СВЧ-обработки кормов, позволяющего обеспечить плавную регулировку заданной экспозиции обрабатываемого сырья, использовать его для обработки более широкого перечня компонентов кормов с возможностью комплектации поточных линий за счет компактности и упрощения конструкции устройства, а также снижения материальных и эксплуатационных затрат.
1
2
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для непрерывной СВЧ-обработки кормов, включающем СВЧ-генератор, рабочую цилиндрическую камеру с проводящим элементом, подключенную к СВЧ-генератору через передающую линию, вибратор, новым является то, что рабочая цилиндрическая камера расположена внутри проводящего элемента, снабжена на входе задвижкой, а на выходе заслонкой, с установленным на ней вибратором, и содержит концентраторы, выполненные в виде воронки, и распределители, выполненные в виде конуса, закрепленные на ее внутренней поверхности в последовательном чередовании один под другим на расстоянии h=20-25 мм таким образом, что вершина конуса верхнего распределителя направлена к задвижке, расположенной на входе рабочей цилиндрической камеры, а вершины конусов последующих распределителей направлены к нижним частям концентраторов и входят в них с зазором δ=12-15 мм, при этом угол наклона образующих концентраторов и распределителей α=α≥31°, а разница между радиусами концентраторов и распределителей равна (D-d)/2=15-20 мм.
Известно, что зерно рапса, сои, люпина содержит 40-48% жира, поэтому плохо измельчается, так как рабочие органы (решета, молотки, деки, вальцы) замасливаются, и затем забивается вся рабочая камера машины. Вследствие чего СВЧ-обработке подвергаются еще не измельченные семена или зерно. Также при воздействии СВЧ-энергии значительно снижается наличие вредной для животных эруковой кислоты, глюкозинолатов, и происходит обеззараживание от грибов, бактерий, вирусов.
Расположение рабочей цилиндрической камеры внутри проводящего элемента (многослойный, многовитковый индуктор) позволяет в полной мере использовать СВЧ-энергию при обработке, т.к. циркуляция и концентрация вихревых токов при цилиндрической конструкции индуктора осуществляется вдоль оси рабочего цилиндра (Г.Герц «Об индукции во вращающихся шарах», Лейпциг, 1895 г., стр.37-144), а «магнитные силовые линии имеют вид концентрических окружностей, лежащих в плоскостях, перпендикулярных оси цилиндра» (Г.И.Бабат «Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение». Энергия, М.-Л., 1965 г., стр.37).
Наличие концентраторов, выполненных в виде воронки, и распределителей, выполненных в виде конуса, а также установка их на внутренней поверхности рабочей цилиндрической камеры в последовательном чередовании один под другим на расстоянии h=20-25 мм таким образом, что вершина конуса верхнего распределителя направлена к задвижке, расположенной на входе рабочей цилиндрической камеры, а вершины конусов последующих распределителей направлены к нижним частям концентраторов и входят в них с зазором δ=12-15 мм позволяет при прохождении обрабатываемого материала по рабочей камере концентраторам все время направлять его от внутренней стенки цилиндрической рабочей камеры к центру, где сконцентрирована СВЧ-энергия, а распределителям - одновременно поддерживать массу в рыхлом состоянии для беспрепятственного прохождения СВЧ-энергии к каждой частице, что обеспечивает интенсивный объемный нагрев материала и снижение удельных затрат энергии на обработку. Числовые значения h и δ, а также разница между радиусами воронки концентраторов и конусом распределителей, равная (D-d)/2=15-20 мм, получены экспериментальным путем, их пределы зависят от обрабатываемого материала и полностью реализуют поставленную задачу.
1
2
Угол наклона образующих воронки концентраторов и конуса распределителей α=α≥31°, т.к. угол естественного откоса рапса α=25-30°, сои - α=24-31° и люпина - α=24-30°.
Величиной открытия задвижки и заслонки, расположенных на входе и выходе рабочей цилиндрической камеры, регулируют поток обрабатываемого материала и, следовательно, экспозицию (время обработки), а установка на заслонке вибратора способствует полному освобождению рабочей камеры и исключает затор обработанного материала.
На фиг. представлен общий вид устройства для непрерывной СВЧ-обработки кормов.
1
2
Устройство для непрерывной СВЧ-обработки кормов (фиг.) содержит СВЧ-генератор 1, соединенный посредством передающей линии 2 с проводящим элементом 3 (многослойный, многовитковый индуктор), внутри которого расположена рабочая цилиндрическая камера 4, снабженная на входе задвижкой 5, а на выходе заслонкой 6 с установленным на ней вибратором 7. В самой рабочей цилиндрической камере 4 установлены в последовательном чередовании один под другим на расстоянии h=20-25 мм концентраторы 8, выполненные в виде воронки, и распределители 9, выполненные в виде конуса, имеющие угол наклона образующих воронки концентратора и конуса распределителя, равный α=α≥31°, и разницу между радиусами воронки концентратора и конуса распределителя, равную (D-d)/2=15-20 мм. Верхний распределитель 9 установлен вершиной своего конуса в направлении задвижки 5, расположенной на входе рабочей цилиндрической камеры 4, а последующие распределители установлены вершинами своих конусов в направлении нижних частей концентраторов 8 и входят в них с зазором δ=12-15 мм.
2
1
Устройство для СВЧ-обработки кормов работает следующим образом. При работе СВЧ-генератора 1 электромагнитные волны через передающую линию 2 и проводящий элемент 3 возбуждают электромагнитные колебания в рабочей цилиндрической камере 4, в которую при открытой задвижке 5 поступают подлежащие обработке корма (например, комбикорма, семена рапса, зерна сои или люпина) и попадают на распределитель 9, выполненный в виде конуса, вершина которого направлена к задвижке 5, и по его конической поверхности, находящейся под углом α≥31° (равный или больше угла естественного откоса обрабатываемого материала), и под собственным весом перемещаясь вниз ссыпаются на внутреннюю наклонную поверхность, с углом наклона α≥31°, концентратора 8, выполненного в виде воронки, который расположен под распределителем 9 на расстоянии h=20-25 мм, и далее скатываются на следующий распределитель 9, расположенный под концентратором 8 также на расстоянии h=20-25 мм и входящий в него с зазором δ=12-15 мм, при разнице между радиусами воронки концентратора и конуса распределителя, равной (D-d)/2=15-20 мм, и так далее пока обрабатываемый материал не достигнет заслонки 6, снабженной вибратором 7, посредством которой разгружается рабочая цилиндрическая камера 4, при этом на протяжении всего пути продвижения обрабатываемого материала электромагнитные волны СВЧ-энергии беспрепятственно и всесторонне обрабатывают каждую частицу материала. Величиной открытия задвижки 5 и заслонки 6 регулируется экспозиция (время обработки) в зависимости от обрабатываемого материала. Процесс обработки происходит непрерывно и зависит только от заданной экспозиции обрабатываемого материала.
Таким образом, предлагаемое устройство для непрерывной СВЧ-обработки кормов позволит обеспечить плавную регулировку заданной экспозиции обрабатываемого сырья, использовать его для обработки более широкого перечня компонентов кормов с возможностью комплектации поточных линий за счет компактности и простоты конструкции устройства, а также снизить материальные и эксплуатационные затраты.