СВЧ-установки для обработки сырья и полуфабрикатов

СВЧ-нагрев позволяет значительно интенсифицировать технологические процессы пищевых производств, особенно комбинируя его с традиционными способами энергоподвода, такими, как выпечка, обжарка, запекание, размораживание, сублимация, стерилизация, бланширование и др.

Эффективность СВЧ-аппарата зависит от работы генератора СВЧ-магнетрона и определения сферы его использования в технологической цепи.

Для промышленной обработки сырья и полуфабрикатов разрешено использовать только отдельные участки СВЧ-диапазона волн: f = 900±15 МГц и f = 2400±50 Гц.

На рис. 17.33 приведена принципиальная схема установки для СВЧ-стерилизации (пастеризации) жидких пищевых сред. Установка состоит из электромагнитной системы ЭС 9 с системой фторопластовых трубопроводов 10, рекуперативного теплообменника 4, предварительного нагревателя 5, гидравлической системы с клапанными устройствами 2 и датчиками 6 для измерения температуры, магнетронов 8, блоков питания 12 и управления 11, расходомера 1, возбудителей 7 электромагнитных полей.

Применение рекуперативного теплообменника, позволяющего производить предварительный нагрев обрабатываемой жидкости и охлаждение ее после стерилизации, способствует улучшению энергетических характеристик установки и уменьшению потребляемой СВЧ-мощности.

Нагреватель, встроенный в гидравлическую систему между теплообменником и ЭС, дает возможность значительно уменьшить время выхода на нормальный режим работы, и при установившемся режиме может быть отключен.

Из-за сравнительно высокой стоимости СВЧ-энергии экономически выгоднее применять предварительный подогрев обрабатываемого пищевого продукта перед пропусканием его через ЭС. Осуществление СВЧ-стерилизации и СВЧ-пастеризации в ЭС целесообразно при температурах, близких к температурам стерилизации или пастеризации соответствующих материалов.

Регулятор расхода, клапанная система, датчики 3 температуры и протока обеспечивают поддержание необходимой температуры и длительности стерилизации и пастеризации.

В пищевой промышленности может быть применена ЭС-установка с двумя магнетронами. Это повышает ее надежность при длительной непрерывной работе. Возбудители смонтированы на обоих концах ЭС. При выходе из строя одного магнетрона сигнал с соответствующих датчиков подается на блок питания – включается второй магнетрон.

В пищевой промышленности широко распространена стерилизация и пастеризация пищевых продуктов (соков, пива, тортов, компотов и т.д.) в таре. Для этих целей разработана специальная СВЧ-установка (рис. 17.34).

Установка состоит из ЭС, изготовленной на основе прямоугольного волновода сечением 0,220´0,104 м, внутри которого с помощью цепного конвейера 6 перемещается обрабатываемый продукт 1 в таре. Цепной конвейер выполнен из фторопласта, что обеспечивает малое поглощение энергии элементами конвейера. При установке элементов конвейера иной формы можно обрабатывать пищевые продукты в таре различного типа и размера (банки, бутылки и т.д.).

Тяговая звездочка 4 цепного конвейера закреплена на выходном валу привода. В приводе 2 установлен электродвигатель постоянного тока, что позволяет изменять скорость конвейера в широких пределах и тем самым подбирать рациональный режим обработки. В качестве источника применен магнетронный генератор с выходной мощностью 25 кВт с частотой 915 МГц. Особенностью установки является то, что возбуждение электромагнитного поля в рабочем волноводе осуществляется с помощью возбудителя 3, имеющего несколько щелей связи, расположенных таким образом, что поглощение энергии пищевым продуктом происходит равномерно.

В данной установке применена гребенчатая шлюзовая система 5, каждый шлюз которой состоит из трех гребенок, выполненных из специального материала, поглощающего СВЧ-энергию. Расстояние между гребенками рассчитано в зависимости от размера тары. В результате при перемещении конвейера в каждый момент времени одна из трех гребенок шлюзового устройства всегда закрыта. Это позволяет снизить излучение в окружающее пространство СВЧ-энергии до допустимого уровня. Кроме того, соответствующее расположение щелей возбуждения обеспечивает равномерное поглощение электромагнитной энергии обрабатываемым продуктом, и на первые гребенки шлюзовых устройств падает не более 2…5 % мощности генератора.

Каркас установки имеет подъемные устройства, позволяющие выставлять уровень конвейера установки при встраивании ее в производственные линии.

Примером модульного исполнения конвейерной установки может служить «Гигатрон-F», причем при размораживании пищевых продуктов эти установки снабжаются устройствами для продувки холодного воздуха температурой –30 °С через активную зону, что позволяет практически избежать краевого эффекта. Продолжительность размораживания от начальной температуры продукта –20 до –2…0 °С составляет 10…15 мин. При размораживании в «Гигатроне-F» блоков рыбы (щука, сардины), рыбного филе креветок, мяса наблюдается снижение потерь массы по сравнению с размораживанием в воде на 3…10 %.

На рис. 17.35 приведена конвейерная модульная установка «Гигатрон-30F». В зависимости от колебательной мощности магнетронов 6 такие гигатроны в режиме размораживания обеспечивают производительность 200…3000 кг/ч. При этом число модулей 3 колеблется от 2 до 6. Обрабатываемый продукт 1 загружают на ленту транспортера 9, снабженного плавно регулируемым приводом. Модули со стороны загрузки и выгрузки снабжены устройствами для предотвращения утечки СВЧ-энергии. Узел ввода энергии 2 обеспечивает питанием магнетроны в каждой модульной секции.

Понижение температуры воздушной среды осуществляется с помощью приборов охлаждения, которые являются составным элементом холодильной установки. Холодильная установка полностью автоматизирована, что позволяет поддерживать заданные температурные режимы. Воздух, охлажденный до –30 °С, по каналу 5 поступает в рабочую камеру 7. Для санитарной обработки рабочей камеры боковые стенки 8 всех модулей выполнены откидными. Закрытое их состояние фиксируется запорами 4.