Микроволновая установка, обеспечивающая отделение меха от кожи шкур кроликов
Владельцы патента RU 2655748:
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) (RU)
Предлагаемое изобретение относится к оборудованию для термообработки сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты и может быть использовано в сельском хозяйстве, например, с целью избирательного расплавления кожи шкур кроликов, для отделения от пуха и меха, используемого при производстве меховых изделий. Микроволновая установка, обеспечивающая отделение пуха и меха от кожи шкур кроликов содержит вертикально расположенный цилиндрический экранирующий корпус 7, установленный на монтажный каркас 1. Внутри корпуса 1 соосно расположен неферромагнитный перфорированный цилиндр 8 с колками. На верхнем основании экранирующего корпуса 7 установлены сверхвысокочастотные генераторы 14, а с боковой поверхности имеется выгрузной патрубок 13 с вытяжным вентилятором для пневмотранспортирования смеси меха, пуха и шквары. Неферромагнитный перфорированный цилиндр 8 с колками вращается от электродвигателя, вал которого соединен с валом 15, установленным внутри полой неферромагнитной трубы 11 с колками, жестко прикрепленной к верхнему основанию экранирующего корпуса 7. Внутренняя поверхность перфорированного неферромагнитного цилиндра 8 и наружная боковая поверхность неферромагнитной трубы 11 содержат колки 12. На верхнем основании экранирующего корпуса 7 расположены сверхвысокочастотные генераторы 14 и барабанный дозатор 3. Дозатор 3 выполнен в виде цилиндра. Внутри цилиндра вертикально расположен барабан с отсеками 6, вращающийся от электродвигателя. На основаниях цилиндрического дозатора предусмотрены люки 2 и 5. Люк 5 предназначен для подачи сырья в отсеки 6 барабанного дозатора 3. Люк 2 обеспечивает подачу сырья в коаксиальный резонатор 9. Люки сдвинуты пространственно для обеспечения радиогерметичности установки. Кольцевое пространство между неферромагнитным перфорированным цилиндром 8 с колками и неферромагнитной трубой 11 с колками 12 образует коаксиальный резонатор 9, куда направлены излучатели от сверхвысокочастотных генераторов 14. Сверхвысокочастотные генераторы расположены по среднему периметру коаксиального резонатора, равному кратной половине длины волны. Основание резонатора перфорировано и выполнено конусообразно. Прямые колки конической формы выполнены из неферромагнитного материала и собраны в виде расчесок, расставленных по внутренней боковой поверхности неферромагнитного цилиндра 8 с чередованием с перфорацией 10. Предлагаемая микроволновая установка обеспечивает одновременное рыхление, трепание и разделение волокон меха от шквары. 9 ил.
Предлагаемое изобретение относится к оборудованию для термообработки сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты и может быть использовано в сельском хозяйстве, например, для избирательного нагрева кожи шкур кроликов при отделении от меха и пуха.
Развитие кролиководство в России дает большие перспективы фермерам. Кролики позволяют получить сразу несколько продуктов: шкурки, мясо, пух, что делает разведение их экономически выгодным. Один кролик за полгода роста приносит чистую прибыль от 10…35 долларов. Прибыль от производства и переработки пуха от одного кролика в год может составить 4…5 тыс. руб. Из них изготавливают пушно-меховые изделия. Например, пуховой платок стоит 7…10 тыс. руб., а весит 300…400 граммов.
Мясо кролика 300…400 руб/кг, пух кролика 250 руб/кг; шкурка кролика 100 руб/шт. С 3…5 кроликов можно получить 1 кг пуха. Применяют два способа сбора пуха: стрижка и выщипывание. При ежемесячном сборе волосы легко отделяются, пух в этом случае более уравненный по длине и не свалявшийся.
Есть и технология стрижки кроликов, для сбора пуха и меха. Преимущество кроличьего пуха по сравнению с овечьей шерстью - это его не надо мыть. Сначала удалить примеси и разобрать свалявшийся пух. Далее тщательно расчесывать на чесалке. Чесалка представляет планку, длиной 15…20 см, шириной 12…15 см и толщиной 3…4 см. В верхней части планки укрепляют ряды стальных игл или отточенных вязальных спиц, высотой 6…7 см. Расстояние между рядами игл 1 см, между иглами 0,3 см.
Пух небольшими прядями накладывают на иглы сверху вниз и растягивают в разные стороны. Более длинный пух остается в руках, более короткий и примеси застревают между иглами. Длина волокон может достичь до 6 см.
Известен патент на изобретения вязаного меха - это особая меховая пряжа, которую изобрел Поле Лиштман. По спирали из шкурки вырезается тонкая длинная непрерывная нить (меховая пряжа), которая и скручивается в клубок.
Известно, что существуют технологии высокочастотной сушки шкур на правилках, в том числе шкур кроликов [2]. При этом конструктивное исполнение рабочей камеры установки достаточно сложное.
В связи с тем что очень низкий сбыт высушенных шкур, в большинство фермерских кролиководческих хозяйствах, шкуры кроликов с густым мехом после съемки сразу утилизируют или направляют в цеха по производству белковых корм. При этом следует помнить, что забой кроликов проводят до периода их линьки. Поэтому для фермерских кролиководческих хозяйств нами предлагается другая технология переработки пушно-мехового сырья. Технология ориентирована на отделении пуха и меха от кожи и использование пуха и меха как ценное сырье.
Разрабатываемая установка предназначена для реализации такой технологии, а именно для отделения пуха и меха от кожи шкур кроликов за счет расплавления кожи воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты с одновременным рыхлением, трепанием и разделением волокон меха от шквары.
При разработке такой технологии анализировали технологии и технические средства, предназначенные например, для первичной переработки овечьей шерсти [1]. Известно, что в технологической линии первичной обработке шерсти предусматривают процесс трепание, т.е разрыхление волокнистого покрова и частичное удаление загрязнений и засорений механическим путем. Рассортированная немытая шерсть при трепании путем расщипывания разделяется на небольшие куски, благодаря чему часть загрязнений удаляется с шерсти. На трепальной машине одновременно осуществляются две операции: рыхление и трепание. В процессе рыхления происходит разделение частей руна и крупных клочков шерсти на более мелкие, а в процессе трепания происходит встряхивание разрыхленных клочков шерсти при ударе о колки рабочих органов установки и о колосниковые решетки. Выбор трепальной установки и частоты набора коков определяется средним размером клочка шерсти, который необходимо получить при рыхлении. Очень рыхлую шерсть целесообразно подвергать только трепанию при минимальном рыхлении.
На трепальных машинах непрерывного действия, имеющих на обоих барабанах специальные колки, интенсивно протекает и процесс трепание, в результате чего отделяется большое количество различных загрязнений. При трепании шерсти путем расщипывании шерсть разделяется на небольшие куски.
Известна двухбарабанная трепальная машина 2БТ-150Ш. Зазор между колками барабанов составляет 10 мм, а расстояние до колосниковой решетки 25 мм. Они закрепляются к специальным планкам, которые установлены на боковые поверхности барабанов. Транспортер под трепальной машиной имеет перфорацию для удаления загрязнения от слоя шерсти. При этом удаляется в среднем 20% минеральных загрязнений.
Далее расщипанная шерсть поступает на чесальную машину, где происходит разделения волокон из пучков на ряд связанных между собой волокон и равномерное перемешивание коротких и длинных, грубых и тонких волокон. Все это обеспечивает волокнам шерсти большую подвижность и лучшую равномерность распределения. Для использования в частных подворьях имеются чесальные машины.
С учетом конструкционных особенностей устройств, предназначенных для первичной обработки шерсти, разработана рабочая камера сверхвысокочастотной установки, которая обеспечивает ослабление силы удерживаемости пуха и меха в коже, расплавление кожи, трепание и разделение волокон меха от шквары.
Технической задачей изобретения является разработка установки с использованием энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты, обеспечивающей отделение меха от кожи шкур кроликов за счет ослабления силы удерживаемости пуха и меха в коже, расплавления кожи, трепание и разделение волокон меха от шквары.
Микроволновая установка, обеспечивающая отделение меха от кожи шкур кроликов характеризуется тем,
что в вертикально расположенном цилиндрическом экранирующем корпусе, содержащем патрубок с вытяжным вентилятором, соосно установлены неферромагнитная полая труба и перфорированный неферромагнитный цилиндр, вращающийся от электродвигателя, вал которого соединен с валом, установленным внутри полой неферромагнитной трубы, жестко прикрепленной к верхнему основанию экранирующего корпуса,
причем внутренняя поверхность неферромагнитного перфорированного цилиндра и наружная боковая поверхность неферромагнитной трубы содержат неферромагнитные колки,
при этом на верхнем основании экранирующего корпуса расположены сверхвысокочастотные генераторы и дозатор, выполненный виде вертикально расположенного цилиндра, на основаниях которого предусмотрены люки приемный и выгрузной, а внутри его вертикально расположен барабан с отсеками, вращающийся от электродвигателя,
кольцевое пространство между неферромагнитным перфорированным цилиндром с колками и неферромагнитной трубой с колками образует коаксиальный резонатор, куда направлены излучатели от сверхвысокочастотных генераторов, расположенных по среднему периметру резонатора, равному кратной половине длины волны, а основание резонатора перфорировано и выполнено конусообразно,
причем прямые колки конической формы, выполненные из неферромагнитного материала и собранные в виде расчесок, расставлены по внутренней боковой поверхности неферромагнитного цилиндра с чередованием с перфорацией.
На фиг. 1 приведено пространственное изображение микроволновой установки, обеспечивающей отделение меха от кожи шкур кроликов (в разрезе, вид сверху): 1 - монтажный каркас; 2 - люк для подачи сырья в коаксиальный резонатор; 3 - барабанный дозатор сырья; 4 - вал для вращения барабана с отсеками; 5 - люк для подачи сырья в отсеки барабанного дозатора; 6 - отсеки барабанного дозатора; 7 - цилиндрический экранирующий корпус; 8 - неферромагнитный перфорированный цилиндр с колками; 9 - коаксиальный резонатор; 10 - перфорация боковой поверхности неферромагнитного цилиндра; 11 - неферромагнитная пустотелая труба; 12 - колки на неферромагнитной трубе; 13 - выгрузной патрубок с вытяжным вентилятором для пневмотранспортирования смеси меха, пуха и шквары; 14 - сверхвысокочастотные генераторы; 15 - вал для электропривода неферромагнитного перфорированного цилиндра.
На фиг. 2 приведено пространственное изображение микроволновой установки, обеспечивающей отделение меха от кожи шкур кроликов (общий вид).
На фиг. 3 приведено пространственное изображение микроволновой установки, обеспечивающей отделение меха от кожи шкур кроликов (в разрезе, вид снизу).
На фиг. 4 приведено пространственное изображение неферромагнитного перфорированного цилиндра с колками на боковой поверхности и неферромагнитной трубы с колками, соосно расположенными внутри цилиндрического экранирующего корпуса.
На фиг. 5 приведено пространственное изображение крышки экранирующего корпуса с сверхвысокочастотным генератором и дозатором для подачи сырья в коаксиальный резонатор (вид сверху).
На фиг. 6 приведено пространственное изображение крышки экранирующего корпуса с сверхвысокочастотным генератором и дозатором для подачи сырья в коаксиальный резонатор (вид снизу).
На фиг. 7 представлено пространственное изображение неферромагнитного перфорированного цилиндра с колками на боковой поверхности и конусообразным основанием.
На фиг. 8 представлено пространственное изображение неферромагнитной трубы с колками на боковой поверхности.
На фиг. 9 представлено пространственное изображение барабана с отсеками.
Микроволновая установка, обеспечивающая отделение меха от кожи шкур кроликов (фиг. 1) содержит:
монтажный каркас 1; люк для подачи сырья в коаксиальный резонатор 2; барабанный дозатор сырья 3; вал для вращения барабана с отсеками 4; люк для подачи сырья в отсеки барабанного дозатора 5; отсеки барабанного дозатора 6; цилиндрический экранирующий корпус 7; неферромагнитный перфорированный цилиндр с колками 8; коаксиальный резонатор 9; перфорация боковой поверхности неферромагнитного цилиндра 10; неферромагнитная пустотелая труба 11; колки на неферромагнитной трубе 12; выгрузной патрубок для пневмотранспортирования смеси меха, пуха и шквары с вытяжным вентилятором 13; сверхвысокочастотные генераторы 14; вал для электропривода неферромагнитного перфорированного цилиндра 15.
Принцип действия микроволновой установки для отделения пуха и меха от кожи шкурок кроликов в непрерывном режиме основан на обеспечении ослабления силы удерживаемости пуха и меха в коже, расплавлении кожи в процессе избирательного диэлектрического нагрева и трепания волокон меха с сохранением товарного вида пуха и меха.
Микроволновая установка (фиг. 1-9) обеспечивающая отделение пуха и меха от кожи шкур кроликов, содержит вертикально расположенный цилиндрический экранирующий корпус 7, установленный на монтажный каркас 1. Внутри корпуса 1 соосно расположены неферромагнитный перфорированный цилиндр 8 с колками и неферромагнитная труба 11 с колками. На верхнем основании экранирующего корпуса 7 установлены сверхвысокочастотные генераторы 14, а с боковой поверхности имеется выгрузной патрубок 13 с вытяжным вентилятором для пневмотранспортирования смеси меха, пуха и шквары.
Неферромагнитный перфорированный цилиндр 8 с колками вращается от электродвигателя. Вал электродвигателя соединен с валом 15, установленным внутри полой неферромагнитной трубы 11 с колками. Неферромагнитная труба жестко прикреплена к верхнему основанию экранирующего корпуса 7. Внутренняя боковая поверхность перфорированного неферромагнитного цилиндра 8 и наружная боковая поверхность неферромагнитной трубы 11, содержат колки 12. На верхнем основании экранирующего корпуса 7 расположены сверхвысокочастотные генераторы 14 и барабанный дозатор 3. Дозатор 3 выполнен в виде вертикально расположенного цилиндра. Внутри цилиндра вертикально расположен барабан с отсеками 6, вращающийся от индивидуального электродвигателя. На основаниях цилиндрического дозатора предусмотрены люки 2 и 5. Люк 5 предназначен для подачи сырья в отсеки 6 барабанного дозатора 3. Люк 2 обеспечивает подачу сырья в коаксиальный резонатор 9. Люки пространственно сдвинуты для обеспечения ограничения потока излучения с резонатора через люк 2 (для обеспечения радиогерметичности). Кольцевое пространство 9 между неферромагнитным перфорированным цилиндром 8 с колками и неферромагнитной трубой 11 с колками 12 образует коаксиальный резонатор 8, куда направлены излучатели от сверхвысокочастотных генераторов 14. Сверхвысокочастотные генераторы расположены по среднему периметру коаксиального резонатора, равному кратной половине длины волны. Максимальное количество генераторов зависит от соотношения диаметров неферромагнитной трубы и неферромагнитного цилиндра для исключения нарушения работы соседних магнетронов. Основание резонатора перфорировано и выполнено конусообразно. Прямые колки конической формы выполнены из неферромагнитного материала и собраны в виде расчесок, расставленных по внутренней боковой поверхности неферромагнитного цилиндра 8 с чередованием с перфорацией 10.
Итак, рабочая камера выполнена в виде вращающегося перфорированного неферромагнитного цилиндра, содержащего по внутренней боковой поверхности колки. По вертикальной оси перфорированного неферромагнитного цилиндра установлен вал для его вращения с помощью электродвигателя. На вал надета неподвижная неферромагнитная труба, на наружной поверхности которой также имеются колки. Перфорированный неферромагнитный цилиндр соосно установлен в цилиндрический экранирующий корпус, содержащий патрубок для пневмотранспортирования смеси меха со шкварой. На верхнем основании экранирующего корпуса расположены сверхвысокочастотные генераторы и барабанный дозатор сырья.
Технологический процесс расплавления кожи шкур кроликов воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты и отделения меха от шквары происходит следующим образом. Включить электродвигатель (вал 4) барабанного дозатора сырья 3 для вращения отсеков 6. Включить электропривод неферромагнитного перфорированного цилиндра 8 с колками. Погрузить через люк 5 сырье в отсеки 6 барабанного дозатора. Сырье при перемещении отсеков попадает через люк 2 во вращающийся коаксиальный резонатор 9. Это происходит тогда, когда отсек сырьем при вращении барабана стыкуется с люком 2. Если в коаксиальном резонаторе есть сырье, то следует включить сверхвысокочастотные генераторы 14, которые расположены на основании экранирующего корпуса 7, закрепленного на монтажный корпус 1. Скорость вращения барабана с отсеками 6 согласованы с продолжительностью термообработки сырья. Коаксиальный резонатор образован между неферромагнитным цилиндром и соосно расположенной трубой 11. Сырье в коаксиальном резонаторе 9 подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты. При этом кожа избирательно эндогенно нагревается, расплавляется. Вследствие существенной разницы между диэлектрическими потерями кожи (тангенс угла диэлектрических потерь равен 0,2…0,3) и меха (тангенс угла диэлектрических потерь равен 0,05) пух и мех практически не нагревается [2, 3].
Возможность повышения температуры нагрева поверхностного слоя кожи, позволяет ослабить силу удерживаемости основного меха в несколько раз (до 20 раз) без ухудшения его качества. Режим тепловой обработки зависит от состояния меха и кожи. Качество отделенного меха зависит от соблюдения режимов термообработки и правильной эксплуатации микроволновой установки.
В связи с тем, что резонаторная камера выполняет одновременно функцию трепальной машины, поэтому ослабленной силой удерживаемости пух и мех расчесываются от кожи с помощью колок 8, 12, и удаляются через перфорированные боковые поверхности неферромагнитного цилиндра 10.
Далее смесь меха, пуха и шквары транспортируется через патрубок 13 с вытяжным вентилятором в циклон. При этом некоторое количество меха продолжающиеся удерживаться на частицах шквары подвергаются воздействию до тех пор, пока размеры шквары становятся меньше, чем размеры отверстия перфорации.
Итак, микроволновая установка позволяет совмещать такие процессы как: избирательный эндогенный нагрев кожи шкурок и трепание для разрыхления и удаления загрязняющих примесей, и отделения шквары.
Известно, что кинетическая энергия прямо пропорциональна квадрату линейной скорости. Чем больше диаметр неферромагнитного перфорированного цилиндра и его частота вращения, тем выше линейная скорость конца колка, следовательно, кинетическая энергия удара колка по волокнам. Эффективность удаления загрязнений (эффективность трепания) зависит от кинетической энергии удара колки по волокнам. Вычесывать пух и мех от кожи лучше колками из неферромагнитного материала. Колки должны быть прямыми, конической формы с тупыми концами. Пластмассовые колки не рекомендуются, поскольку к ним пух притягивается и прилипает.
Конструкция резонаторной камеры должна быть такой, чтобы внутри них эндогенный нагрев был одинаков в любой части внутреннего объема, занятого многокомпонентным сырьем и магнетроны не должны выводить из строя друг друга. Объем резонаторов должен быть достаточно большим, чтобы обрабатывать целую шкуру кроликов, но и обеспечить высокую напряженность электрического поля для обеззараживания сырья. При обеспечении высокой напряженности электрического поля в резонаторе, происходит уничтожение микроорганизмов. Поэтому следует оптимизировать уровень загрузки резонаторных камер.
Кожа шкуры кроликов достаточно тонкая (3…5 мм), поэтому проблемы неравномерности нагрева по толщине не возникает, поскольку толщина кожи меньше в 200…500 раз рабочей длины волны (12,24 см). Следует иметь в виду, что при такой технологии получают пух несколько сниженного качества, неоднородный по длине. Допускается свалянность пуха не более 3% общей массы.
Производительность микроволновой установки зависит от количества сверхвысокочастотных генераторов. Регулирование мощности микроволновой установки осуществляется с использованием нескольких СВЧ генераторов.
Источники информации
1. Ивашов, В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности / В.И. Ивашов. - М.: Колос, 2001. - 552 с.
2. Патент 2011682 РФ, МПК C14B 1/58. Сушилка для пушно-мехового сырья / Цугленок Н.В., Зайцев В.Е., Новикова Г.В., Немков С.Н.; заявитель и патентообладатель Красноярский государственный аграрный университет. - №4907723/12; заявл. 04.02.1991; опубл. 30.04.1994.
3. Рогов, И.А. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов / И.А. Рогов, В.Я. Адаменко, С.В. Некрутман и др. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 288 с.
Микроволновая установка, обеспечивающая отделение меха от кожи шкур кроликов, характеризуется тем,
что в вертикально расположенном цилиндрическом экранирующем корпусе, содержащем патрубок с вытяжным вентилятором, соосно установлены неферромагнитная полая труба и перфорированный неферромагнитный цилиндр, вращающийся от электродвигателя, вал которого соединен с валом, установленным внутри полой неферромагнитной трубы, жестко прикрепленной к верхнему основанию экранирующего корпуса,
причем внутренняя поверхность неферромагнитного перфорированного цилиндра и наружная боковая поверхность неферромагнитной трубы содержат неферромагнитные колки,
при этом на верхнем основании экранирующего корпуса расположены сверхвысокочартотные генераторы и дозатор, выполненный виде вертикально расположенного цилиндра, на основаниях которого предусмотрены люки, приемный и выгрузной, сдвинутые пространственно, а внутри его вертикально расположен барабан с отсеками, вращающийся от электродвигателя,
кольцевое пространство между неферромагнитным перфорированным цилиндром с колками и неферромагнитной трубой с колками образует коаксиальный резонатор, куда направлены излучатели от сверхвысокочастотных генераторов, расположенных по среднему периметру резонатора, равному кратной половине длины волны, а основание резонатора перфорировано и выполнено конусообразно,
причем прямые колки конической формы, выполненные из неферромагнитного материала и собранные в виде расчесок, расставлены по внутренней боковой поверхности неферромагнитного цилиндра с чередованием с перфорацией.
