ЕСТЬ ВОПРОСЫ? НАЖМИТЕ СЮДА

Напишите нам

Обратная связь

Ваше сообщение было успешно отправлено

Пн./Пт. - 9:00-17:00
+7 484 399-69-36
Калужская область,
г. Обнинск, Киевское шоссе, 109-й км.

Установка для микроволновой обработки и сушки сыпучих продуктов УМОС-02

Image

Представляемая установка предназначена для обработки различных сыпучих продуктов с помощью энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ) в разрешенном для промышленного применения диапазоне частот 2.45 ГГц. Например, для нагрева и/или сушки, улучшения микробиологического состава, повышения всхожести и энергии прорастания зерна и семян сельскохозяйственных культур, для дезинсекции и сушки круп, макаронных изделий, сухофруктов и т.п. Установка может быть использована в сельском хозяйстве, пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.

Отличительным достоинством представляемой установки является обеспечение равномерности поглощенной дозы по всему объему продукта и прецизионная точность поддержания параметров режима его электромагнитной обработки. Высокая производительность сочетается с простотой конструкции, малым уровнем потребляемой мощности и минимальной занимаемой площадью.


umosshema  
Рис.1 Компоновочная схема установки

 

Основу устройства составляет рабочая камера прямоугольной формы (Рис.1), на которой закреплены два СВЧ магнетрона, соединенных с рабочей камерой через подводящие волноводы. Рабочая камера размещена на неподвижном основании (раме) с возможностью качания вокруг горизонтальной оси. В рабочей камере расположены поэтажно три встречно-наклонные полки из радиопрозрачного материала. При сообщении рабочей камере качающегося движения вокруг оси вращения, происходит перемещение обрабатываемого сыпучего материала, мелкие объекты которого скатываются или скользят по наклонной качающейся поверхности под действием силы гравитации. На краю верхней грани рабочей камеры расположен узел загрузки, а на противоположном конце нижней грани узел разгрузки, предотвращающие излучение СВЧ энергии во внешнюю среду. В торцевых стенках камеры имеются перфорированные окна для осуществления вентиляции и дверцы для оперативного доступа внутрь. В нижней части неподвижного основания расположены блок питания магнетронов и блок управления двигателем привода механизма качания рабочей камеры. По материалам этой разработки получен патент РФ на изобретение № 2479954 от 13.09.2011.

Режимы обработки материалов (жесткость воздействия в кВт/кг и удельная поглощенная доза в кДж/кг) могут варьироваться в широких пределах за счет независимого выбора уровня микроволновой мощности, амплитуды и частоты качания рабочей камеры. В частности, режимы сушки семян устанавливают дифференцированно по каждой культуре, в зависимости от влажности, в строгом соответствии с рекомендациями, обеспечивающими сохранение всхожести. Оптимальные режимы сушки исключают растрескивание семян, их сморщивание, позволяют ускорить по-слеуборочное дозревание зерна, уничтожить вредителей и повысить стойкость семян к неблагоприятным условиям хранения.

Главное отличие микроволнового обезвоживания от традиционных способов сушки заключается именно в «объемности» нагрева: тепло проникает в продукт не с поверхности, а образуется сразу во всем объеме нагреваемого материала. При этом влага как бы выдавливается на поверхность, откуда ее легко можно снять потоком теплого воздуха, микроволновая энергия практически не расходуется на испарение влаги.

Микроволновая сушка обладает еще и тем преимуществом, что у нее отсутствует передача тепла от нагревателя или теплоносителя, источником тепла является сам продукт. Равномерность сушки, в частности, препятствует образованию остаточных напряжений в структуре теста, обусловленных не-равномерностью усадки при сушке макаронных изделий.

Установка УМОС-3ф может применяться для сушки самых разнообразных сыпучих продуктов: зерно, крупа, сухофрукты, некоторые специи, сушеные грибы и т.п., а также для микроволнового воздействия на них с целью, например, инактивации микроорганизмов и дезинсекции. Есть хорошие перспективы использования микроволнового воздействия в селекции и семеноводстве. Интересные результаты дает, например, предпосевная микроволновая обработка семян зернобобовых культур для повышения их всхожести и энергии прорастания. Весьма эффективна послеуборочная обработка бобов и фасоли перед закладкой их на хранение, с целью уничтожения карантинного вредителя – личинок и жуков гороховой зерновки.

Технические характеристики установки:

  • Производительность (при влажности 12÷16 %): до 300 кг/час
  • Установленная мощность: до 5 кВт/час
  • Электропитание: 380/220 В, 50Гц
  • Расход воды: 2 л/мин
  • Занимаемая площадь: 4 м²
  • Габариты (ДШВ): 1200х1000х1500 мм

В представляемой модели установки использована разработанная в нашем коллективе схема вы-соковольтного питания магнетронного генератора от трехфазной сети переменного тока. Это позволило получать от одного стандартного прибора с паспортной мощностью 1 кВт – до 2.5 кВт полезной генерируемой СВЧ мощности и, соответственно, увеличить производительность установки в целом.

Для обеспечения нормального теплового режима магнетрона без снижения его рабочего ресурса, причем в условиях круглосуточной непрерывной работы и при повышенных в 1.5 ÷ 2 раза уровнях мощности, была отработана и применена технология модификации охлаждения серийных СВЧ магне-тронов, используемых в бытовых и промышленных микроволновых печах с воздушного на водяное.


magnetrons  
Рис.2 Магнетроны, переделанные под водяное охлаждение:
слева – отечественный магнетрон М-105 (в настоящее время не производится); справа – современный магнетрон Samsung ОМ-75Р(31)

 

Для сравнения:

Серийный магнетрон мощностью 1 кВт для бытовой микроволновой печи на рынке запчастей продается по цене от 700 до 1400 рублей за штуку. В то же время, компания LG выпускает, например, магнетроны типа 2М278 с выходной мощностью 2 кВт, причем в варианте воздушного охлаждения на нашем внутреннем рынке они предлагаются по цене 14 тыс.руб., а в варианте с водяным охлаждением - по цене 37 тыс.руб. за штуку.

Та же фирма выпускает магнетроны 2M285 с воздушным охлаждением на 3 кВт рабочей мощности по цене 27 тыс.руб. Следует заметить, что для этих магнетронов необходимы специальные трансформаторы, которые на нашем отечественном рынке вовсе отсутствуют.

Ввиду того, что габариты и вес источников питания магнетронов существенно увеличились, они уже не могли размещаться на верхней стенке рабочей камеры качающегося транспортера. Поэтому вся схема питания магнетронов была полностью выведена в отдельный блок и размещена на основании неподвижной рамы установки.

Схема водяного охлаждения магнетронов включает общий воздушный клапан для сброса воздуха из системы и два реле протока, обеспечивающие блокировку подачи высоковольтного питания магне-тронов при протоке охлаждающей воды менее 1.2 л/мин через радиатор каждого магнетрона. В систему автоболкировки также входят термореле, установленные на ферритовых магнитах магнетронов и на сердечниках всех шести высоковольтных трансформаторов блока питания.

Разработанный и изготовленный опытный экземпляр экспериментальной установки, по договоренности с руководством ООО «Маква» (г.Калуга), проходил производственные испытания в составе действующей линии по производству мелкорезной макаронной продукции (рис.3).


fig1  
fig2
 
Рис.3 Микроволновая установка в ходе производственных испытаний:
А, Б – общий вид установки между двумя конвейерными сушильными агрегатами; В – механизм привода качания камеры; Г – узел выгрузки и фрагмент системы вентиляции рабочей камеры и системы пневмотранспортировки макаронной продукции.

 

После прохождения через СВЧ установку и обычной «отлежки» на выходном открытом конвейере, продукция поступала на линию фасовки и затем складировалась для последующей отгрузки потребителю. При этом СВЧ установка УМОС-3ф полностью заменяла работу конвейерного сушильного агрегата 2-й ступени сушки, который виден на фото рис.3-а справа и на рис.3-б – слева. По занимаемой производственной площади, материалоемкости, стоимости оборудования и потребляемой мощности – очевидно более чем десятикратное преимущество. Ухудшения органолептических параметров продукции не выявлено. По результатам производственных испытаний со-ставлен акт.

Установка УМОС-3ф также была представлена на международном инвестиционном форуме «КРЫМ HI-TECH – 2014» в рамках 10-го Международного Салона Изобретений и Новых Технологий в сентябре 2014 года и по результатам конкурсного рассмотрения была отмечена Дипломом и Золотой Медалью.

Таким образом, предлагаемая установка может обеспечить значительный экономический эффект: во-первых, за счет сокращения производственных площадей и многомиллионных капитальных затрат на традиционное конвейерное сушильное оборудование. Простота использования микроволнового оборудования позволяет существенно сократить и удешевить технологический процесс сушки, что, в свою очередь, снижает себестоимость готового продукта. Во-вторых, рациональное использование энергии только на нагрев самого материала обеспечивает весьма существенную экономию энергоресурсов при высокой производительности. В-третьих, для работы с установкой практически не требуется отдельный обслуживающий персонал, достаточно одного человека, который будет периодически контролировать ход процесса. В-четвертых, высокая равномерность микроволнового воздействия, широкие пределы регулирования и точность поддержания параметров технологического процесса при очень бережном обращении с сыпучим материалом обеспечивают повышение качества продукции, в особенности, при производстве макарон. В-пятых, микроволновое воздействие, будучи само по себе экологически чистым, проникая на всю глубину обрабатываемого материала, повышает его экологическую чистоту за счет полной дезинсекции, инактивации микроорганизмов и, при некоторых условиях, стерилизации продукта.

© 2021 АгроЭкоТех.

При копировании материалов ссылка на сайт обязательна.