Сверхвысокочастотная установка для обеззараживания зерна и зернопродуктов

Сверхвысокочастотная установка для обеззараживания зерна и зернопродуктов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технологии мукомольного, крупяного, комбикормового производства и касается способов и устройств обеззараживания зерна и зернопродуктов сухим способом.

Наиболее близкими аналогами являются энтолейторы, где обеззараживание зерна производится за счет многократного ударного действия. Их также используют для дополнительного измельчения крупок после вальцовых станков. Основным рабочим органом в них служит ротор. Он выполнен в виде двух плоских горизонтальных дисков, между которыми по концентрическим окружностям расположены два ряда втулок. Ротор установлен в неподвижном цилиндрическом корпусе [1, стр. 72].

Проведя анализ технологий и технических средств, для обеззараживания зерна и зернопродуктов выяснили, что распространены технологии с использованием инфракрасных излучений (ИК) (микронизатор), энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) [2, патент №2502450; 3, патент №2489068].

Недостатки - при комбинированном воздействии ИК и ЭМПСВЧ на зерно и зернопродукты имеют место достаточно большие энергозатраты.

Предлагаемое изобретение предназначено для обеззараживания зерна и зернопродуктов за счет многократного ударного воздействия, интенсивного трения между зерновками, находящимися в электромагнитном поле сверхвысокой частоты.

Технической задачей изобретения является интенсификация технологического процесса обеззараживания зерна и зернопродуктов с улучшением качества продукта при сниженных энергетических затратах.

Указанный технический результат достигается тем, что СВЧ установка для обеззараживания зерна и зернопродуктов имеет монтажные стойки 15, на которые установлен цилиндрический неподвижный экранирующий корпус 1 из неферромагнитного материала с приемным патрубком 10 и выпускным патрубком 13.

На верхнем основании - крышке 11 установлены три генераторных блока сверхвысокой частоты 7 так, что их излучатели направлены внутрь экранирующего корпуса 1. Внутри корпуса 1 расположен ротор, выполненный в виде двух плоских горизонтальных дисков 5 и 6, между которыми по концентрической окружности жестко закреплены нижние части цилиндрических резонаторных камер (передвижные части) 2. Которые представляют собой вертикально расположенные беличьи клетки, собранные из неферромагнитных втулок 3 с зазором меньше четверти длины волны. При этом нижний диск 6 выполнен из неферромагнитного материала, а верхний диск 5 - из фторопласта. В промежутке между верхним фторопластовым диском 5 и крышкой 11 экранирующего корпуса 1 по концентрической окружности расположены верхние части резонаторных камер 4 (стационарные части). В верхнюю часть резонаторной камеры 4 по центральной оси вставлена диэлектрическая втулка 9, позволяющая направлять излучатель СВЧ генераторного блока 7. Количество генераторных блоков отличается от количества нижних частей резонаторных камер 2. Приемный патрубок 10 расположен над отверстием в крышке 11 корпуса и верхнем диэлектрическом диске 5 по центральной оси. Выпускной патрубок 13 располагается на боковой поверхности экранирующего корпуса 1. Ротор (2, 5, 6) приводится в движение от электродвигателя 14. Смотровое окно 12 выполнено из неферромагнитной мелкоячеистой сетки, покрытой термостойким стеклом.

На фиг. 1 изображена СВЧ установка для обеззараживания зерна и зернопродуктов: 1 - экранирующий корпус; 2 - нижние (передвижные) части резонаторной камеры; 3 - втулки из неферромагнитного материала; 4 - верхние (стационарные) части резонаторной камеры; 5 - диэлектрический диск; 6 - диск из неферромагнитного материала; 7 - СВЧ генераторные блоки; 8 - излучатель внутри диэлектрической втулки 9; 10 - приемный патрубок; 11 - крышка экранирующего корпуса со смотровым окном 12; 13 - выпускной патрубок; 14 - электродвигатель; 15 - монтажная стойка.

На фиг. 2 изображен вид сверху СВЧ установки для обеззараживания зерна и зернопродуктов: 7 - СВЧ генераторные блоки; 10 - приемный патрубок; 11 - крышка экранирующего корпуса со смотровым окном 12; 13 - выпускной патрубок.

На фиг. 3 изображен разрез СВЧ установки для обеззараживания зерна и зернопродуктов (вид сверху в разрезе): 1 - экранирующий корпус; 2 - нижние (передвижные) части резонаторной камеры; 3 - втулки из неферромагнитного материала; 6 - диск из неферромагнитного материала; 7 - СВЧ генераторные блоки; 13 - выпускной патрубок; 14 - электродвигатель.

На фиг. 4 изображены передвижная часть и стационарная часть резонаторной камеры: 2 - нижняя (передвижная) часть резонаторной камеры; 3 - втулки из неферромагнитного материала; 4 - верхняя (стационарная) часть резонаторной камеры; 8 - излучатель внутри диэлектрической втулки 9.

На фиг. 5 изображен СВЧ генераторный блок для обеззараживания зерна и зернопродуктов: 4 - верхние (стационарные) части резонаторной камеры; 7 - СВЧ генераторные блоки; 8 - излучатель внутри диэлектрической втулки 9; 11 - крышка экранирующего корпуса.

СВЧ установка для обеззараживания зерна и зернопродуктов состоит из (фиг. 1): экранирующего корпуса 1; нижних (передвижных) частей резонаторной камеры 2; втулок из неферромагнитного материала 3; верхних (стационарных) частей резонаторной камеры 4; диэлектрического диска 5; диска из неферромагнитного материала 6; СВЧ генераторных блоков 7; излучателей 8 внутри диэлектрических втулок 9; приемного патрубка 10; крышки экранирующего корпуса 11 со смотровым окном 12; выпускного патрубка 13; электродвигателя 14; монтажных стоек 15.

На монтажных стойках 15 (фиг. 1) установлен цилиндрический неподвижный экранирующий корпус 1. Верхнее основание представляет собой крышку 11, содержащую смотровое окно 12. В центре крышки имеется отверстие для монтажа приемного патрубка 10 (фиг. 2). На боковой поверхности экранирующего корпуса установлен выпускной патрубок 13. Оба патрубка выполнены из неферромагнитного материала цилиндрической формы. Диаметр и длина патрубков 10, 13 согласованы с длиной волны СВЧ диапазона с целью ограничения излучения. Поэтому приемный и выпускной патрубки выполняют функции запредельных волноводов. Приемный патрубок 10 расположен над центральными отверстиями: в крышке 11 корпуса и верхнем диэлектрическом диске 5. На верхнем основании цилиндрического экранирующего корпуса 1 расположены СВЧ генераторные блоки 7 так, что их излучатели направлены внутрь корпуса 1. Внутри корпуса 1 расположен ротор (фиг. 1 и 3), выполненный в виде двух плоских горизонтальных дисков 5 и 6, между которыми по концентрической окружности жестко закреплены нижние части цилиндрических резонаторных камер (передвижные части) 2.

Передвижные резонаторные камеры 2 представляют собой вертикально расположенные беличьи клетки (фиг. 4), собранные из неферромагнитных втулок 3 с зазором меньше четверти длины волны сверхвысокочастотного диапазона (например, при частоте 2450 МГц длина волны 12,24 см, следовательно, зазор между втулками должен быть меньше 3,08 см).

Нижний диск 6 выполнен из неферромагнитного материала, а верхний диск 5 - из фторопласта. В центре верхнего диска имеется отверстие для подачи зерна в рабочую камеру - ротор. В промежутке между верхним фторопластовым диском 5 и крышкой 11 экранирующего корпуса 1 по концентрической окружности расположены верхние части резонаторных камер 4 (стационарные части). Они выполнены в виде шаровых сегментов (фиг. 4 и 5) и содержат по центральной оси диэлектрические втулки 9. Эти втулки исключают коронирование между излучателем и поверхностью крышки 11 экранирующего корпуса 1. Внутрь диэлектрических втулок 9 направлены соответствующие излучатели от СВЧ генераторных блоков 7. Диаметр шаровых (сферических) сегментов совпадает с диаметром нижних частей цилиндрических резонаторных камер. Количество СВЧ генераторных блоков 7 влияет на производительность установки, их количество отличается от количества нижних частей резонаторных камер 2. При этом ротор (2, 5, 6) приводится в движение от электродвигателя 14. Смотровое окно 12 выполнено из неферромагнитной мелкоячеистой сетки, покрытой термостойким стеклом, защищающим от утечки токов СВЧ.

Рабочий процесс в установке происходит следующим образом. Включают электродвигатель 14 для привода ротора 2, 5, 6. Исходное сырье через приемный патрубок 10 поступает в пространство между дисками 5 и 6 ротора, через отверстие в верхнем диэлектрическом (фторопластовом) диске 5. Включают все СВЧ генераторные блоки 7. В резонаторных камерах 2, 4 образуется электромагнитное поле сверхвысокой частоты. Зерно, находящееся внутри беличьей клетки, в процессе ее передвижения подвергается воздействию ЭМП СВЧ при стыковании со стационарной частью резонаторной камеры. При вращении ротора под действием центробежных сил инерции и воздушного потока продукты размола зерна движутся от центра к периферии ротора, отбрасываются в зону резонаторных камер 2, где получает первое ударное воздействие. Затем зерно захватывается и разгоняется втулками и центробежными силами отбрасывается на экранирующий корпус 1, где получает второе ударное действие.

В результате живые вредители уничтожаются, поврежденные зерна с личинками разрушаются, а личинки в основном погибают за счет нагрева в ЭМП СВЧ. Вследствие многократных ударов о втулки 3 и корпус 1 зерновые продукты дополнительно измельчаются. Обеззараженное зерно и измельченный продукт выводится через выпускной патрубок 13.

Подача исходного зерна через приемный патрубок 10 в рабочую камеру, мощность СВЧ генераторов и частота вращения ротора регулируются.

Установка позволяет снизить энергетические затраты на обеззараживание зерна и зернопродуктов, улучшить их энергетическую ценность. Под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) происходит поляризация диполей, за счет чего в зерне вырабатывается эндогенное тепло. Капиллярная влага интенсивно переходит в пар, вызывая резкий рост давления в зерне. Переход влаги в парообразное состояние и ее выталкивание на поверхность зерна происходят в результате избыточного давления. Содержание водорастворимых веществ увеличивается, что положительно влияет на органолептические свойства и консистенцию продукта. Наряду с этим уничтожаются вредители хлебных запасов, их личинки и патогенная микрофлора зерна. Благодаря малой продолжительности воздействия ЭМП СВЧ практически полностью сохраняется витаминный комплекс продукта.

Источники информации

1. Бутковский, В.А. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производства. - М.: ВО «Агропромиздат», 1989. - 464 с.

2. Патент № 2502450 РФ, МПК А23N 17/00. СВЧ-индукционная установка для микронизации зерна. М.В. Белова, А.А. Белов, Г.В. Новикова. Заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - № 2011128532/13; заявл. 08.07. 2011 г., опубл. 27.12.2013. Бюл. № 36. - 6 с.

3. Патент № 2489068 РФ, МПК А23N 17/00. СВЧ-индукционная установка барабанного типа для микронизации зерна. / М.В. Белова, Г.В. Новикова, О.В. Михайлова, А.А. Белов; заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - № 2012100432; заявл. 10.01.2012 г., опубл. 20.08.2013. Бюл. № 22. - 8 с.

СВЧ установка для обеззараживания зерна и зернопродуктов, характеризующаяся тем, что она имеет монтажные стойки, на которые установлен цилиндрический неподвижный, неферромагнитный, экранирующий корпус с приемным и выпускным патрубками и смотровым окном, причем на его верхнем основании - крышке - расположены СВЧ генераторные блоки так, что их излучатели направлены внутрь экранирующего корпуса, внутри которого расположен ротор в виде двух плоских горизонтальных дисков, между которыми по концентрической окружности жестко закреплены нижние части цилиндрических резонаторных камер, выполненных в виде вертикально расположенных беличьих клеток, собранных из неферромагнитных втулок с зазором меньше четверти длины волны, при этом нижний диск выполнен из неферромагнитного материала, а верхний диск - из фторопласта, причем в промежутке между верхним фторопластовым диском и крышкой экранирующего корпуса по концентрической окружности расположены верхние части резонаторных камер, выполненных в виде шаровых сегментов, содержащих по центральной оси диэлектрические втулки, внутрь которых направлены соответствующие излучатели от СВЧ генераторных блоков, количество которых отличается от количества нижних частей резонаторных камер, причем диаметр сферического сегмента равен диаметру беличьей клетки, приемный патрубок расположен над центральными отверстиями в крышке корпуса и в верхнем диэлектрическом диске, а выпускной патрубок - на боковой поверхности экранирующего корпуса, ротор приводится в движение от электродвигателя, а смотровое окно выполнено из неферромагнитной мелкоячеистой сетки, покрытой термостойким стеклом.