СВЧ установка непрерывно-поточного действия с полусферическими резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных
CONTINUOUS-FLOW MICROWAVE UNIT WITH HEMISPHERICAL RESONATORS FOR DEFROSTING AND HEATING ANIMAL COLOSTRUM

Предлагаемое изобретение может быть использовано в фермах, где содержится крупный рогатый скот, лошади, верблюды, козы и т.д. для дефростации и разогрева молозива животных.
Недостатком
Известна СВЧ установка непрерывно-поточного действия для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами [1, патент № 2734593]. Установка содержит сферический резонатор, по горизонтальной оси которого соосно расположен цилиндрический перфорированный неферромагнитный резонатор, выполненный с возможностью вращения посредством фторопластового вала от электродвигателя. Основания цилиндрического перфорированного резонатора выполнены в виде стационарно установленных колпаков. К отверстию одного основания резонатора пристыкована загрузочная емкость с заслонкой. В отверстие другого основания направлен излучатель от дополнительного магнетрона. С нижней стороны сферического резонатора имеется запредельный волновод с шаровым краном.  является сложная конструкция внутреннего вращающегося цилиндрического резонатора, где подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) не достаточно мелко измельченное замороженное сырье (не в виде порошка).
Известно, что в сушильных установках для ускорения процесса применяют дисковые распылители сырья [2, стр. 423], например, яичного меланжа и др. Основываясь на этом для уменьшения продолжительности дефростации замороженного молозива животных в резонаторе необходимо измельченное с помощью измельчителя замороженное молозиво диспергировать, используя диэлектрический диск. В результате чего происходит тонкое измельчение мелких кусков замороженного молозива в виде порошка.
Для снижения продолжительности дефростации и разогрева молозива животных, позволяющей сохранить кормовую ценность, эти процессы следуют реализовать в двух резонаторах при разных дозах воздействия ЭМПСВЧ. Это связано тем, что фактор диэлектрических потерь сырья в диапазоне температур от - 10 до 0°С увеличивается, а в диапазоне от 0 до +38 °С уменьшается, поэтому резонаторы должны разделять замороженное и жидкое сырье при температуре, равной температуре фазового превращения.
Инновационная идея
состоит в том, что в двух полусферических резонаторах с общим перфорированным вибрирующим основанием под воздействием ЭМПСВЧ происходит соответственно дефростация и разогрев замороженного измельченного молозива животных в процессе дополнительного измельчения и диспергирования с помощью установленного на валу высокоскоростного двигателя диэлектрического диска с радиально расположенными острыми ребрами.
Технический результат достигается
тем, что СВЧ установка непрерывно-поточного действия с полусферическими резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных содержит полусферические резонаторы с общим перфорированным вибрирующим основанием в горизонтальной плоскости,
где внутри верхнего резонатора под измельчающим механизмом, состыкованным с резонатором и расположенным с наружной стороны, установлен на валу высокоскоростного двигателя диэлектрический диск с радиально расположенными острыми ребрами,
причем под перфорированным основанием расположен вибратор, а внизу нижнего полусферического резонатора установлен запредельный волновод с шаровым краном.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:
фиг. 1 - пространственное изображение СВЧ установки непрерывно-поточного действия с полусферическими резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных (общий вид);
фиг. 2 - пространственное изображение СВЧ установки непрерывно-поточного действия с полусферическими резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных в разрезе с позициями;
фиг. 3 - схематическое изображение СВЧ установки непрерывно-поточного действия с полусферическими резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных в разрезе;
фиг. 4 - пространственное изображение верхнего полусферического резонатора с загрузочной емкостью, пристыкованной к измельчающему механизму;
фиг. 5 - пространственное изображение нижнего полусферического резонатора;
фиг. 6 - пространственное изображение перфорированного основания из неферромагнитного материала;
фиг. 7 - пространственное изображение диэлектрического диска с электроприводом;
фиг. 8 - пространственное изображение диэлектрического вибратора.
СВЧ установка непрерывно-поточного действия с полусферическими резонаторами для дефростации и разогрева молозива животных содержит:
верхний полусферический резонатор 1;
измельчитель 2 с загрузочной емкостью 3 и шнеком 4;
диэлектрический диск 5 на валу высокоскоростного двигателя;
перфорированное основание 6 из неферромагнитного материала;
магнетроны 7 с волноводами на верхнем полусферическом резонаторе;
магнетроны 8 с волноводами на нижнем полусферическом резонаторе;
нижний полусферический резонатор 9;
шаровой кран 10;
запредельный волновод 11;
вибратор диэлектрический 12.
СВЧ установка непрерывно-поточного действия для дефростации и разогрева молозива животных содержит полусферические резонаторы 1, 9 с общим перфорированным вибрирующим основанием 6 в горизонтальной плоскости.
Внутри верхнего резонатора 1 под измельчающим механизмом 2, 4, состыкованным с резонатором 1 и расположенным с наружной стороны, установлен на валу высокоскоростного двигателя диэлектрический диск 5 с радиально расположенными острыми ребрами. Под перфорированным основанием 6 расположен вибратор 12. Внизу нижнего полусферического резонатора 9 установлен запредельный волновод 11 с шаровым краном 10. Магнетроны 7, 8 с волноводом расположены по периметрам обоих резонаторов 1, 9 со сдвигом на 120 градусов. Загрузочная емкость 3 пристыкована к измельчающему механизму 2, 4.
Технологический процесс дефростации и разогрева молозива животных происходит следующим образом
. Включить высокоскоростной электродвигатель для вращения диэлектрического диска 5. Включить электропривод 2 шнекового измельчающего 4 механизма. Открыть заслонку в загрузочной емкости 3, после чего замороженные кусочки молозива животных с помощью измельчающего шнека 4 падают в центральную часть диэлектрического диска 5, дополнительно измельчаются, попадая на радиально расположенные острые ребра. Включить вибратор 12, включить генераторы (7, магнетроны). За счет центробежной силы замороженные частицы сырья сбрасываются к периферии диэлектрического диска 5, диспергируются. Суммарная поверхность теплообмена увеличивается. Под воздействием ЭМПСВЧ скорость нагрева замороженного сырья в верхнем полусферическом резонаторе 1 резко увеличивается, так как размеры частиц в десятки раз меньше глубины проникновения волны сантиметрового диапазона, и замороженные частицы сырья находятся во взвешенном состоянии. По мере перехода в жидкое состояние (фазовый переход) капли молозива с вибрирующей поверхности (12) перфорированного основания 6 стекает в нижний полусферический резонатор 9. Далее включить СВЧ генераторы 8, после чего за счет воздействия ЭПМСЧ сырье разогревается до 38-40°С и через шаровой кран 10, расположенный в запредельном волноводе 11, молозиво сливают в специальную емкость с соской, предназначенной для выпойки телят.
Диэлектрический диск может измельченные куски замороженного сырья превратить в диспергированное сырье в виде порошка, благодаря чему образуется развитая суммарная поверхность теплообмена и уменьшается размер частиц в десятки раз (0,10-0,15 см), чем глубина проникновения волны сантиметрового диапазона (1,3-1,5 см). Размер частицы определяет скорость переноса эндогенного тепла. Дефростация молозива при воздействии ЭМПСВЧ протекает интенсивнее и продолжительность процесса резко уменьшается. При этом, как только температура частиц молозива будет равна температуре фазового перехода в жидкое состояние, оно протекает в нижний полусферический резонатор, где происходит разогрев до необходимой температуры (38-40°С).
Малая продолжительность перехода из замороженного агрегатного состояние в другое, жидкое состояние, обеспечивает высокое качество продукта с сохранением кормовой ценности. Скорость вращения диэлектрического диска необходимо согласовать с требуемым размером и однородностью частиц сырья.
Следует согласовать частоту вращения шнекового измельчителя с частотой вращения диэлектрического диска 5 с тем, чтобы размеры измельченного сырья при попадании на поверхность диска могли превратиться в диспергированное сырье.
Частицы замороженного сырья попадают на быстровращающийся диэлектрический диск, растягиваются в нем центробежными силами и сбрасываются с периферийной поверхности диска. Частота вращения диска не менее 1500 об/мин, для этого рекомендуется использовать высокоскоростной электродвигатель. Радиальные острые ребра диэлектрического диска способствуют дополнительному измельчению и равномерному сбрасыванию сырья по всему периметру диска. В приводном устройстве диска можно использовать и однофазный асинхронный электродвигатель, но с использованием либо преобразователя частоты, либо повышающего цилиндрического косозубого редуктора.
Источники информации
1. Патент №2734593 РФ, МПК А47J.39/00. / СВЧ установка для размораживания и разогрева коровьего молозива с соосно расположенными резонаторами / Г.В. Новикова, М.В. Белова, О.В. Михайлова,  Д.В. Тараканов, И.А. Сорокин, А.А. Тихонов, А.В. Казаков; заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). - № 2020104252; заявл. 30.01.2020. Бюл. № 29 от 20.10.2020.
2. Ивашов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности / В.И. Ивашов. - М.: Колос, 2001. - 552 с.