Этим критерием можно охарактеризовать режим СВЧ-обработки пищевого продукта. Определив Rb, согласно соотношению (III—179),
можно оценить ^2, т. е. оптимальный режим работы СВЧ-установки. Если
потерями тепла пренебречь нельзя, то величина Л12 при заданной Ni дает нижний предел мощности, необходимой для поддержания образца при ко нечной температуре до готовности.
Для СВЧ-термообработки используют различные агрегаты. В большинстве случаев СВЧ-устройства непрерывного действия для нагрева пищевых продуктов представлены в виде линейных конвейеров.
Рис. 186. Конвейерная СВЧ-установка с распределенным вводом энергии в рабочую камеру:
/ — конвейерная лента; |
2 — рабочая камера; 3 — ловушка; |
4 — СВЧ-генсратор; 5 — |
волновод; 6 — источник |
сухого воздуха (газа); 7 — щели |
в волноводе; 8 — продукт. |
Нагревательная камера конвейерной установки, приведен ной на рис. 186 [911, образована длинным металлическим го ризонтальным туннелем прямоугольного сечения. Длина камеры 2,4 м, высота — 0,3 м и ширина — 0,45 м. С обоих концов тун неля расположены ловушки, в которых должна затухать непоглотившаяся продуктом энергия. СВЧ-энергия подается в ра бочую камеру через щелевой волновод, имеющий активную дли ну 1,5 м. Такая система обеспечивает более равномерное рас пределение энергии в объеме рабочей камеры и снижает макси мальную напряженность электрического поля в камере по срав нению со случаем сосредоточенного ввода энергии. Это очень важно при обработке продуктов с низкой электрической проч ностью или при обработке продукта в вакууме. Форму щелей подбирают экспериментальным путем, длину щелей изменяют по длине волновода так, чтобы обеспечивалось желаемое распреде ление энергии по длине камеры. Продукты, подвергаемые обра ботке, непрерывно поступают на конвейер и проходят через тун нель. Конвейерная лента сделана из материала с низкими ди электрическими потерями.
На рис. 187 приведена схема установки для обработки про дуктов в непрерывном потоке [88]. В ней можно обрабатывать жидкие продукты с низкой вязкостью и твердые продукты не
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
больших размеров с хорошей текучестью |
|
|
|
|
|
|
(зерно). Основное достоинство установ |
|
|
|
|
|
|
ки — создание |
равномерного |
поля по |
|
|
|
|
|
|
цилиндрической |
|
поверхности |
нагрева |
|
|
|
|
|
|
тельной камеры. |
Энергия |
от |
генерато |
|
|
|
|
|
|
ров поступает |
в коаксиальную |
линию |
|
|
|
|
|
|
установки в одном случае по волноводу, |
|
|
|
|
|
|
в другом — непосредственно через коак |
|
|
|
|
|
|
сиальный вывод магнетрона. В наружном |
|
|
|
|
|
|
проводнике коаксиальной |
линии через |
|
|
|
|
|
|
определенные расстояния делается коль |
|
|
|
|
|
|
цевой вырез, к краям которого примыка |
|
|
|
|
|
|
ют усеченные конусы, обращенные вер |
|
|
|
|
|
|
шинами один к другому, |
образуя кру |
|
|
|
|
|
|
говой конический рупор. |
Конусы сдела |
|
|
|
|
|
|
ны |
из |
металла, |
хорошо |
проводящего |
|
|
|
|
|
|
электричество. СВЧ-энергия, распрост |
|
|
|
|
|
|
раняясь по коаксиальной линии, излу |
|
|
|
|
|
|
чается через кольцевые вырезы |
во вне |
|
|
|
|
|
|
шнем |
проводнике коаксиальной линии |
|
|
|
|
|
|
и направляется коническим рупором. |
|
|
|
|
|
|
Конические рупоры со стороны основа |
|
|
|
|
|
|
ния |
ограничиваются |
диэлектрической |
|
|
|
|
|
|
трубой, которая вместе с концентриче |
|
|
|
|
|
|
ски |
расположенной металлической тру |
|
|
|
|
|
|
бой большого диаметра создает кольце |
|
|
|
|
|
|
вую рабочую камеру, |
имеющую |
вход и |
Рис. |
187. |
Установка |
выход |
для продукта. |
|
|
установка |
для |
|
обработки |
про |
Интересна |
конвейерная |
дуктов в потоке |
с ра |
непрерывного действия с сосредоточен |
бочей |
камерой коль |
цевого сечения: |
|
|
ным выводом энергии в рабочую камеру |
1 — патрубок |
входа |
|
про |
(рис. 188) [113]. Высота центральной ка |
дукта; |
2 — волновод; |
3— |
меры 28 см, ширина — 51 см, |
длина — |
СВЧ-генераторы; |
|
4 — |
круговой конический |
ру |
2,4 |
м. |
Длина туннелей, |
выполняющих |
пор; 5 — коаксиальная лп- |
ния; |
в — патрубок |
выхо |
роль ловушек, 0,6 м, толщина слоя |
да |
продуктов. |
|
|
воды 10 см. В таких установках |
исполь |
|
|
|
|
|
|
зуют СВЧ-энергию с частотой |
400—8000 МГц и мощностью от |
одного |
до нескольких сотен киловатт. Для установки указан |
ных размеров мощность составляет 60 кВт. |
|
|
|
|
|
i |
|
Разработана конвейерная печь для кулинарной обработки |
домашней птицы |
(рис. 189). |
[113]. Мощность |
СВЧ-установки |
составляет 65 кВт, частота 2450 МГц. Тушки птицы на данной установке обрабатываются СВЧ-энергией и острым паром. Мо
дули СВЧ располагаются в верхней герметизированной части и передают СВЧ-энергию по гибким волноводам. На входе и на вы ходе конвейера установлены водяные ловушки, обеспечивающие безопасность работы обслуживающего персонала и магнетронов.
Рис. 188. Конвейерная установка с сосредоточенным вводом энергии в ра бочую камеру:
/ — конвейерная лента; 2 — продукт; 3 — ловушки; 4 — линии подачи |
н отвода воды |
от ловушек; 5 — СВЧ-генератор; 6 — рабочая камера; 7 — источник |
водоснабжения. |
Рис. 189. Конвейерная установка с СВЧ-нагревом для обработки птицы:
1 — камера; 2 — СВЧ-модуль; 3 — излучатель; 4 — блок защиты от излучения; 5 — конвейер.
Все транспортные органы выполнены из материалов с малыми потерями: лента конвейера из стекловолокна, покрытого силастиком, ролики из полипропилена. Образующийся конденсат непрерывно отводится по желобу. |
Для варьирования производительность, а также в целях стра ховки устанавливают параллельно два СВЧ-устройства.
На рис. 190 представлена схема установки для термической обработки бекона с помощью СВЧ-энергии [90]. Через камеру циркулирует поток воздуха. Стенки камеры сделаны из меди или
алюминия. Конвейер имеет сетчатую ленту из стекловолокна, покрытую фторопластом или другими материалами, непрово дящими электричество. В месте присоединения каждой из трех ветвей волновода предусмотрены щели, через которые энергия подается вниз на бекон, транспортируемый конвейером. У отвер стий для загрузки и выгрузки размещены соответствующие объе мы воды или другого вещества, поглощающего энергию. У верх него контейнера дно сделано из материала, пропускающего СВЧ-
1
Рис. 190. СВЧ-установка для термообработки бекона:
1 — волновод с излучающими поперечными щелями в нижней широкой стенке; 2 — рабочая камера; 3 — входное (выходное) отверстие; 4 — конвейерная лента.
энергию и не являющегося проводником. Нижний контейнер де лают открытым сверху и заливают водой или другой жидкостью, поглощающей энергию. Для удаления образующихся паров в ка меру вводится воздух или другой газ, пригодный для этой цели. Своевременное удаление из камеры паров повышает эффективность действия установки, так как на пути распространения СВЧ-энер- гии нет слоев пара. При выходе из обжарочной камеры беконные ломтики обдуваются струями воздуха умеренной скорости для удаления излишков расплавленного жира с поверхностью. Про дукт охлаждается в туннеле до 8—10° С, после чего упаковыва* ется.
Температура воздуха в |
камере |
может быть от комнатной |
до 110° С. Более высокие температуры применяют при |
необхо |
димости подрумянить ломтики. Наилучшие результаты |
получа |
ются при температуре 27—88° С. |
Хорошие результаты дает |
установка мощностью до 25 кВт, |
работающая на частоте по |
рядка 900 МГц. Например, при |
частоте 915 МГц продолжи |
тельность тепловой обработки составляет 1,5—2 мин. |
Необхо |
димая мощность при потере |
примерно 60% массы |
колеблется |
в пределах 9—20 кВт, что |
соответствует 3,6—4,5 |
кг |
продук |
та на 1 кВт-ч. |
|
|
|
|
Рис. 191. Нагревательное СВЧ-устропство в виде диэлектрического волновода:
1 — подвижные короткозамыкающие поршни; 2 — осевое отверстие; 3 — возбуждающи!! штырь; 4 — СВЧ-генератор; 5 — полый волновод; 6 — ди электрический волновод; 7 — отражательная плас тина.
Для варки сосисок в искусственной оболочке также можно ис пользовать СВЧ-энергию [90]. Длина волноводного блока для на грева 3 м, высота — 15 см и ширина — 15 см. Лента из стекло волокна перемещает сосиски через СВЧ-туннель, облицованный фторопластом. Сосиски варятся 60—70 с. Так как длительность варки очень мала и установка компактная, то процесс осуществ
ляется на поточной линии. Сосиски по структуре, вкусу и запаху соответствуют действующему стан дарту. Перед варкой фарш шприцуется в целлюлозную оболо чку, которая удаля ется перед упаковкой продукта для про дажи.
Для термической обработки можно ис пользовать устройст во, приведенное на рис. 191 [85]. В нем в качестве рабочей камеры использован диэлектрический вол новод. Устройство ра ботает следующим об разом. СВЧ-геиератор через антенну возбу ждает в полом волно воде электромагнит ные колебания. Для
согласования генератора с устройством на концах полого вол новода предусмотрены подвижные короткозамыкающиеся пор шни. СВЧ-энергия из полого волновода переходит в диэлектриче ский. Распространяясь по диэлектрическому волноводу, СВЧэнергия поглощается нагреваемым материалом, проходящим через осевое отверстие разного сечения. Для отражения непоглотившейся мощности на конце диэлектрического волновода /предусмот рена отражательная пластина.
Интересно решена установка для нагрева в непрерывном по токе с излучением из открытого конца волновода [86]. Отвер стие на конце волновода, установленного перпендикулярно к на правлению движения продукта, имеет различную форму, бла годаря чему может достигаться различное распределение
