способ и устройство для обработки сельскохозяйственной продукции

Формула изобретения

1. Способ обработки сельскохозяйственных продуктов, предусматривающий загрузку в камеру сырьевого материала, перемещение его в камере в лотках, создание вакуума и обеспечение комплексного прогрева материала за счет воздействия источников излучения и теплового воздушного потока, поступающего в камеру после охлаждения источников излучения, конденсацию пара, отличающийся тем, что перемещение сырьевого материала в камере производят на свободно подвешенных в горизонтальной плоскости лотках, и обеспечивают периодическое воздействие на сырьевой материал источников излучения путем вращательного движения лотков вокруг базовой оси с периодическим приближением и удалением их к источникам излучения и с постоянным направлением массы сырьевого материала в сторону излучения, причем при обработке излучением осуществляют комплексное воздействие ультразвуковых упругих колебаний, инфракрасного и СВЧ-излучения, а вакуум в камере создают после капиллярного вывода влаги к поверхностным участкам обрабатываемого продукта с обеспечением избыточного парообразования, при этом при конденсации пара производят фракционное разделение и утилизацию летучих компонентов и экстракта в индивидуальные приемники.

2. Устройство для обработки сельскохозяйственных продуктов, содержащее камеру, перемещаемые в ней лотки для сырьевого материала, источники излучения вакуума, отличающееся тем, что в камере вдоль оси на приводном валу установлен барабан, выполненный в виде кольцевых колес с равномерно расположенными с их внутренней стороны соосными штифтами для свободного подвешивания на них в горизонтальной плоскости внутри барабана лотков для продуктов и обеспечения их вращательного движения вокруг базовой оси и периодического приближения и удаления сырьевого материала к источникам излучения, а в качестве источников излучения использована расположенная на поверхности рабочей камеры связанная с ней система инфракрасных, ультразвуковых и СВЧ-излучателей, при этом на камере установлена система их охлаждения и направления прогретого воздушного потока в камеру на сырьевой материал, а для загрузки лотков в камеру использован рольганг.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрофизических методов обработки пищевых продуктов в сельском хозяйстве, пищевой и фармацевтической промышленности, а более конкретно к технике сушки, дезинсекции, стерилизации и предпосевной обработки сельскохозяйственных продуктов.

Актуальность проблемы вызвана широкой потребностью высокоэффективных технологий, обеспечивающих экологически чистую продукцию, например, в технике сушки сельскохозяйственных продуктов, т.к. до настоящего времени полностью не решена проблема многофункциональной техники обработки различных сырьевых материалов при их различных физических свойствах внутренней теплопроводности, в частности при сушке сельскохозяйственных продуктов с разной степенью влаговыделения.

Известен способ сушки биологических и фармацевтических продуктов пищевой промышленности, при котором продукты сушат в вакуумированном резервуаре, снабженным высокочастотным нагревом и конденсатором, причем продукт оставляют в засыпке на натекающем дне при первом давлении Р1 во время фазы I, отключают газ вакуумным насосом до давления P2<Р1 и выдерживают подвергаемое сушке вещество при давлении Р2 во время фазы II. Подвод пригодного для сушки газа осуществляют со скоростью течения повышающей скорости разрыхления, пока газ опять достигнет заданной для фазы I давления Р1 во время фазы III и повторяют фазы I-III [1].

Недостатком известного способа является низкая функционально-технологическая возможность обработки сырьевого материала и эффективности отвода влаги.

Известный способ (вариант) сушки, принятый за прототип, характерен тем, что осуществляемый продукт обрабатывают в герметичной камере и одновременно воздействуют СВЧ-полем, проводят вакуумирование, при этом воздух, используемый для охлаждения магнетрона и источника питания, используют для нагрева герметической камеры, а полученный пар конденсируют и в дальнейшем используют [2].

Недостатком известных способов является низкая функционально-техническая возможность в условиях периодически меняющихся различных сырьевых материалов с их различными физическими свойствами и обеспечения экологически чистой продукции.

Известная “Конвейерная установка для обработки коконов” содержит сушильную камеру в виде 3-электродного конденсатора и разделенного на две части высоковольтного электрода и загрузочного бункера, причем транспортер конвейера включает четыре бесконечных ленты, приводимые в движение пальцами [3].

Недостатком известной установки является низкая функционально-техническая возможность при обработке различных сырьевых материалов с их различными физическими свойствами.

Известное техническое решение “Способ и устройство периодической сушки порошкообразного и гранулированного материала с использованием СВЧ-энергии”, принятое за прототип, содержит камеру сушки, в которой с возможностью вращения установлена емкость для материала. Камера соединена с источником вакуума и источником СВЧ-энергии. Емкость оснащена перемешивающим устройством в виде перемешивающих лопаток, вращающихся вокруг оси вала емкости [4].

Недостатком известного устройства является низкая функционально-техническая возможность при обработке различных сырьевых материалов с разной степенью влаговыделения и обеспечение получения экологически чистой продукции.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных и функционально-технологических возможностей при обработке периодически меняющихся сырьевых материалов, обеспечение получения экологически чистой продукции и соблюдение экологии окружающей среды.

Для достижения поставленной цели заявляемое техническое решение “Способ и устройство для обработки сельскохозяйственных продуктов” содержит общие существенные признаки, выраженные определенными понятиями. Совокупность этих признаков выражена путем воздействия на сырьевой материал СВЧ-нагревом, вакуумированием и обдувом теплоагентом с последующей конденсацией, а устройство включает камеру, соединенную с источником СВЧ-энергии, источником вакуума и с емкостью для сырьевого материала.

По отношению к прототипу заявляемые изобретения имеют отличительные признаки, заключающиеся в том, что способ обработки сельскохозяйственных продуктов, предусматривающий загрузку в камеру сырьевого материала, перемещение его в камере в лотках, создание вакуума и обеспечение комплексного прогрева материала за счет воздействия источников излучения и теплового воздушного потока, поступающего в камеру после охлаждения источников излучения, конденсацию пара, отличающийся тем, что перемещение сырьевого материала в камере производят на свободно подвешенных в горизонтальной плоскости лотках и обеспечивают периодическое воздействие на сырьевой материал источников излучения путем вращательного движения лотков вокруг базовой оси с периодическим приближением и удалением их к источникам излучения и с постоянным направлением массы сырьевого материала в сторону излучения, причем при обработке излучением осуществляют комплексное воздействие ультразвуковых упругих колебаний, инфракрасного и СВЧ-излучения, а вакуум в камере создают после капиллярного вывода влаги к поверхностным участкам обрабатываемого продукта с обеспечением избыточного парообразования, при этом при конденсации пара производят фракционное разделение и утилизацию летучих компонентов и экстракта в индивидуальные приемники, а устройство для обработки сельскохозяйственных продуктов содержит камеру, перемещаемые в ней лотки для сырьевого материала, источники излучения вакуума, отличающиеся тем, что в камере вдоль оси на приводном валу установлен барабан, выполненный в виде кольцевых колец с равномерно расположенными с их внутренней стороны соосными штифтами для свободного подвешивания на них в горизонтальной плоскости внутри барабана лотков для продуктов и обеспечения их вращательного движения вокруг базовой оси и периодического приближения и удаления сырьевого материала к источникам излучения, а в качестве источников излучения использована расположенная на поверхности рабочей камеры, связанная с ней система инфракрасных, ультразвуковых и СВЧ-излучателей, при этом на камере установлена система их охлаждения и направления прогретого воздушного потока в камеру на сырьевой материал, а для нагрузки лотков в камеру использован рольганг.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует причинно-следственная связь, при которой технический результат обусловлен положительным эффектом в виде создания высокоэффективной технологии и техники, которые позволяют расширить эксплуатационные и технологические возможности при обработке сырьевых материалов в виде сельскохозяйственных продуктов и получения экологически чистой продукции.

Сущность устройства поясняется графическим материалом в виде показа общего вида с боковым вырезом.

Способ обработки сельскохозяйственных продуктов реализуется следующим образом. Сырьевой материал подвергают комплексному воздействию путем вращательного воздействия сырья вокруг базовой оси с периодическим приближением и удалением в сторону излучения с постоянным тепловым воздухообменом высокоинтенсивными источниками излучения теплового эффекта посредством ультразвуковых упругих колебаний, инфракрасным излучением и высокочастотных полей, при установленной периодической и этапной последовательности с последующим вакуумированием автономной среды, с образованием избыточного парообразования, конденсацией пара с фракционным разделением и утилизацией летучих компонентов и экстракта.

Устройство для обработки сельскохозяйственных продуктов включает пространственную, цилиндрическую, герметическую камеру 1, верхняя часть которой выполнена с пространственным проемом 2, внутри рабочей камеры 1 в центре осевой линии расположен барабан 3 в виде кольцевых колес с поддерживающими штифтами 4, соосно расположенными с внутренней стороны и противоположно друг другу в зеркальном отображении, и спицами 5, ступицы 6 которых взаимосвязаны с наружным приводом 7 вращения внутреннего приводного вала 8 через клино-ременную передачу 9, на барабане 3 установлены равнорасположенные по окружности плоские лотки 10 с сырьевым материалом 11, свободно подвешенные в горизонтальной плоскости посредством элементов подвеса 12 на поддерживающих штифтах 4 колес барабана 3, сверху, с наружной стороны, на рабочей камере 1 расположена в дискретном порядке система дистанционно-правленого действия высокоинтенсивных источников излучения теплового эффекта, включающие магнетроны 13 СВЧ-поля, инфракрасные излучатели 14, ультразвуковые излучатели 15 упругих колебаний и вентиляторы 16 охлаждения системы излучателей. Внутреннее рабочее пространство в рабочей камере 1 расположено под системой высокоинтенсивных источников излучения. Внутри внутренней части рабочей камеры 1 расположен заправочно-выдвижной рольганг 17, источник вакуума 18, а нижняя часть рабочей камеры 1 опирается на опоры 19, сбоку на одном из торцов рабочей камеры 1 расположен пульт управления 20 и инжектор 21, а на другом конце - загрузочно-выгрузной люк 22 с приемной горловиной 23.

Работает устройство следующим образом. Перед началом обработки сырьевых материалов 11, например при сушке, открывают люк 22 и снимают материал 11 на приближающихся к излучателем лотках 10 по всей их площади. По мере вращения барабана 3 с лотками 10 сырьевого материала 11 начинает проходить от одной стадии тепловой обработки к другой путем периодического воздействия тепла на сырьевой материал 11. Частота подвода сырьевого материала 11 на лотках 10 к излучателям за весь цикл зависит от степени влажности сырьевого материала 11. Сырьевой материал 11 получает дополнительное тепло от воздействия теплоагента - воздушного потока, который образуется в результате забора наружного воздуха через инжектор 21 вентиляторами 16 и направленного потока для охлаждения источников излучения. Забрав часть тепла, прогретый воздушный поток направляют в рабочую камеру 1 и далее на сырьевую массу материала 11, после такого интенсивного комплексного прогрева наружной периферической поверхности сырьевого материала 11 и благодаря способствованию образования внутренней теплотворности, в зависимости от степени влажности сырьевого материала 11 и возбуждения его внутренней теплотворности достигают интенсивного влаговыделения путем капиллярного вывода влаги к поверхностным участкам сырьевого материала 11. Далее для интенсивного влаговыделения сырьевой массы включают источник вакуума 18 и создают вакуум в рабочей камере 1. При вакуумировании и интенсивном прогреве рабочей камеры 1 создается благоприятный режим для парообразования. При избыточном парообразовании перегретый пар подвергают конденсации с фракционным разделением и последующей утилизацией летучих компонентов и экстракта в индивидуальные приемники.

При избыточном парообразовании и достаточной внутренней тепловой мощности идет интенсивная потеря влаги, а сырьевая масса материала 11 начинает постепенно сушку за счет капиллярного обезвоживания и благодаря интенсивному комплексному тепловому воздействию. Величину требуемого вакуумирования определяют по энергонасыщенности вакуума в рабочей зоне камеры 1.

Подобным образом, используя предложенные к рассмотрению способ и устройство, можно использовать для обработки сельскохозяйственных продуктов и других материалов с целью дезинсекции, стерилизации, предпосевной обработки и других целей, при незначительных изменениях, в зависимости от функционально-технологической направленности, особых требований к видам обработки, режимной последовательности при комплексном или выборочном участии излучающих систем тепловой и волновой энергии.

Источники информации:

1. DE. Заявка №3916439. F26B3/00.

2. RU Патент №2171079 2001 г. A23L3/40 (прототип на способ) F26B7/00.

3. Применение электрической энергии в сельскохозяйственном производстве: Справочник/Под ред. акад. ВАСХНИЛ П.Н.Листова. М.: “Колос”, 1974, стр.521-551 (рис.39-5 стр.539).

4. US. Патент №4882851. 1989 г. F26B 19/00 (прототип на устройство).