Микроволновая установка с щелевым цилиндрическим резонатором для вытопки жира из мясных отходов
Microwave unit with a slotted cylindrical resonator for rendering fat from meat waste

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

щелевой электроприводной резонатор, рекуперация энергии электромагнитных излучений, слизистые субпродукты, непрерывный режим, electrically driven slotted resonator, energy recovery of electromagnetic radiation, mucous by-products, continuous opetation

АННОТАЦИЯ

Авторы: Воронов Евгений Викторович, Новикова Галина Владимировна, Суслов Сергей Александрович, Михайлова Ольга Валентиновна, Просвирякова Марьяна Валентиновна

По данным Росстата, в 2022 году в России объем выращенного крупного рогатого скота на мясо составил 1673,5 тыс. тонн. После убоя в сутки на мясокомбинатах РФ накапливается 126,3 тонн вторичного мясного сырья, из которых производят кормовую и техническую продукцию. Но при термообработке желудков жвачных животных используют установки с высокими эксплуатационными затратами. Поэтому существует необходимость переработки указанного сырья в кормовую продукцию с использованием энергии электромагнитных излучений сантиметровых волн. Целью исследований является разработка СВЧ-установки с электроприводным щелевым резонатором в экранирующем корпусе для термообработки сырья в непрерывном режиме с реализацией рекуперации электромагнитной мощности в кольцевом объеме, излучаемой системой первичных источников в резонаторе. Исследуемое сырье – слизистые субпродукты жвачных животных. Внутри корпуса установки, с зазором не более 3,06 см от верхнего его основания, где размещены магнетроны, соосно расположен электроприводной цилиндрический щелевой резонатор без верхнего основания, а соосно с ним − керамическая перфорированная воронка. Средний кольцевой объем кратен половине длины волны. Боковая поверхность резонатора представлена как вертикально расположенные стержни со щелями между ними. Установка представлена как соосно расположенные цилиндрический щелевой и коаксиальный резонаторы. Резонатор обеспечивает: возбуждение электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) и концентрацию энергии в сырье за счет керамической воронки; высокую напряженность электрического поля (до 2 кВ/см); рекуперацию мощности потока излучений через щели резонатора; радиогерметичность за счет запредельного волновода; тонкое измельчение сырья в процессе удара о неферромагнитные стержни резонатора. Термообработка сырья происходит производительностью 40–45 кг/ч, при пропускной способности электроприводного щелевого резонатора с керамической перфорированной воронкой 59 кг/ч и удельных энергетических затратах 0,29 кВт∙ч/кг. Экономический эффект составляет 456 246 руб./месяц.

Abstract:

NAME: Microwave unit with a slotted cylindrical resonator for rendering fat from meat waste
AUTOR: Voronov Evgeny Viktorovich, Novikova Galina Vladimirovna, Suslov Sergey Aleksandrovich, Mikhailova Olga Valentinovna, Prosviryakova Mariana Valentinovna

According to the Federal State Statistics Service (Rosstat), in 2022 in Russia, the volume of cattle raised for meat amounted to 1673.5 thousand tons. After slaughter, 126.3 tons of secondary meat raw materials are accumulated per day at meat processing plants in the Russian Federation, from which feed and technical products are produced. But in the process of heat treating the stomachs of ruminant animals, equipment with high operating costs is used. Therefore, there is a need to process these raw materials into feed products using the energy of electromagnetic radiation of centimeter waves. The aim of the research is to develop a microwave unit with an electrically driven slot resonator in a shielding housing for heat treatment of raw materials in a continuous mode with the implementation of recovery of electromagnetic power in an annular volume emitted by a system of primary sources in the resonator. The studied raw materials are mucous by-products of ruminant animals. Inside the unit, with a gap of no more than 3.06 cm from its upper base, where the magnetrons are located, an electrically driven cylindrical slot resonator without an upper base is located coaxially, and a ceramic perforated funnel is coaxially located with it. The average annular volume is a multiple of half the wavelength. The side surface of the resonator is represented as vertically located rods with slots between them. The installation is presented as a coaxially located cylindrical slot and coaxial resonators. The resonator provides: excitation of an ultrahigh frequency electromagnetic field and concentration of energy in the raw material due to a ceramic funnel; high electric field strength (up to 2 kV/cm); recovery of radiation flow power through the resonator slits; radio-tightness due to the transcendental waveguide; fine grinding of raw materials during impact on non-ferromagnetic resonator rods. Heat treatment of raw materials occurs with a productivity of 40–45 kg/h, with a throughput of an electrically driven slot resonator with a ceramic perforated funnel of 59 kg/h and specific energy costs of 0.29 kW∙h/kg. The economic effect is 456,246 rubles/month.