Микроволновая установка непрерывного действия для термообработки пищевых продуктов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИКРОВОЛНОВАЯ УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Акулич Петр Васильевич Драгун Владимир Леонидович Жавнерко Ирина Владимировна Слижук Дмитрий Станиславович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Микроволновая установка непрерывного действия для термообработки пищевых продуктов, преимущественно картофельных чипсов, состоящая из камеры термообработки с окнами для ввода и вывода материала, генератора микроволнового излучения, волновода прямоугольного сечения, транспортера для подачи продуктов и патрубка для отвода водяных паров, отличающаяся тем, что нагревательная камера выполнена в виде четырехугольной усеченной пирамиды с углом раскрытия в плоскости, перпендикулярной направлению движения транспортера 30-40 град., и с углом раскрытия в плоскости, параллельной направлению движения транспортера 70-80 град., обращенной большим основанием к транспортеру и расположенной непосредственно над слоем обрабатываемого на транспортере материала, меньшее основание усеченной пирамиды соединено с волноводом, большая сторона прямоугольного сечения которого установлена вдоль транспортера,окна для ввода и вывода материала снабжены ловушками электромагнитного излучения.(56) 1. Волноводные линии, системы и элементы технологических установок СВЧ. - Саратов, 1994. - С. 75. 2. Пчельников Ю.Н., Свиридов В.Т. Электроника сверхвысоких частот. - ., 1981. С. 50. 3. СВЧ - печи для тепловой обработки пищевых продуктов. - ., 1977. Предлагаемое техническое решение относится к области термообработки пищевых продуктов и может найти применение на предприятиях пищевой промышленности, в частности, для приготовления хрустящих картофельных продуктов (чипсов) без жира. Широко известны конструкции микроволновых установок для нагрева и сушки пищевых продуктов с раздельными и совмещенными зонами нагрева и сушки 1, 2. Камеры термообработки таких установок соединены с генераторами и выполнены на волноводе с прямоугольным сечением, на круглом волноводе, на нерегулярном расширяющемся волноводе. Подача обрабатываемого продукта осуществляется шнековым питательным устройством, в камерах обрабатываемый продукт перемещается под действием силы тяжести. Устройства загрузки и выгрузки соединены с камерой термообработки с помощью запредельных для микроволновой энергии отрезков волноводов, препятствующих утечке микроволновой энергии в окружающее пространство. Недостатком данных конструкций микроволновых установок является невозможность регулирования времени пребывания обрабатываемого продукта в камере, а также то, что на них можно обрабатывать только мелкодисперсные материалы, в частности, они не пригодны для термообработки картофельных продуктов в виде ломтиков. Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству и принятым за прототип является установка, описанная в 3. Установка состоит из камеры термообработки, четырех генераторов, прямоугольных волноводов, транспортера, окон загрузки и выгрузки продукта с ловушками электромагнитного излучения и патрубками для удаления водяных паров. Транспортер с обрабатываемым продуктом проходит через прямоугольную камеру термообработки размерами 2,00,280,2 м, в которую с помощью прямоугольных волноводов подается микроволновое излучение от четырех генераторов, общей мощностью 10 кВт. Пары воды, образующиеся в процессе термообработки, удаляются через патрубки в систему вентиляции. Недостатком данной установки является низкий коэффициент использования мощности генераторов и неравномерность нагрева продукта по объему камеры термообработки. Кроме того, в такой установке не достигается высокой скорости нагрева продукта, которая приводила бы к увеличению его объема (вспениванию). Это обусловлено тем, что в данной установке 1 кВт мощности излучения приходится на 0,057 м 2 обрабатываемой площади, что не позволяет добиться высокой интенсивности нагрева продукта. Задачей предлагаемого технического решения является повышение интенсивности работы микроволновой установки с равномерной термообработкой продуктов и получение картофельных чипсов без жира. Задача решается за счет того, что в микроволновой установке непрерывного действия для термообработки пищевых продуктов, преимущественно картофельных чипсов, состоящей из камеры термообработки с окнами для ввода и вывода материала, генератора микроволнового излучения, волновода прямоугольного сечения, транспортера для подачи продуктов и патрубка для отвода водяных паров, согласно предлагаемому техническому решению, нагревательная камера выполнена в виде четырехугольной усеченной пирамиды с углами раскрытия в плоскости, перпендикулярной направлению движения транспортера 30-40 град., и с углом раскрытия в плоскости, параллельной направлению движения транспортера 70-80 град., обращенной большим основанием к транспортеру и располо 2 31232006.10.30 женной непосредственно над слоем обрабатываемого на транспортере материала, меньшее основание усеченной пирамиды соединено с волноводом, большая сторона прямоугольного сечения которого установлена вдоль направления движения транспортера,окна для ввода и вывода материала снабжены ловушками электромагнитного излучения. На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой микроволновой установки непрерывного действия для термообработки пищевых продуктов. На фиг. 2 - общий вид микроволновой установки - вид сбоку. На фиг. 3 представлены стадии термообработки картофельного продукта на данной установке. Установка состоит из камеры термообработки 4, выполненной в виде усеченной пирамиды, обращенной большим основанием к транспортеру 5, на котором находится обрабатываемый продукт. Верхняя часть камеры термообработки соединена с волноводом 2,по которому микроволновое излучение передается от генератора 1. Камера снабжена патрубком 3 для удаления водяных паров и окнами ввода 6 и вывода 7 продукта, которые оборудованы ловушками 8 электромагнитного излучения. Микроволновая установка непрерывного действия для термообработки пищевых продуктов работает следующим образом. Продукт загружается на транспортер 5 и через окно ввода 6 поступает в камеру термообработки 4. В камере термообработки под воздействием электромагнитного излучения продукт интенсивно нагревается, увеличивается в объеме (вспенивается). Скорость движения транспортера обеспечивает необходимое время термообработки продукта. Выход продукта осуществляется через окно вывода 7. Водяные пары, образующиеся в процессе термообработки, удаляются через специальный патрубок 3 в систему вентиляции. Камера термообработки выполнена в виде усеченной пирамиды, обращенной большим основанием к транспортеру для обеспечения равномерности поля электромагнитного излучения в зоне термообработки. Углы раскрытия пирамиды в плоскости, перпендикулярной и параллельной направлению движения транспортера, соответственно 30-40 и 7080 град., позволяют равномерно распределить энергию в камере термообработки и максимально уменьшить ее потери при минимальных размерах камеры термообработки. Углы раскрытия пирамиды в плоскости, перпендикулярной направлению движения транспортера (30-40 град.), являются оптимальными с точки зрения равномерного распределения энергии в камере термообработки по поперечному сечению транспортера и для сохранения соотношения длин сторон пирамиды, заданного сторонами сечения волновода. При углах раскрытия в плоскости, параллельной направлению движения транспортера, больше 80 град. возрастают потери микроволновой энергии, уменьшение угла раскрытия меньше 70 град. приведет к неоправданному увеличению высоты усеченной пирамиды и, соответственно, габаритов установки. Камера термообработки с площадью большего основания 1 м 2 расположена непосредственно над материалом с целью уменьшения размеров установки и уменьшения потерь излучения, не связанных с нагревом продукта. Волновод, передающий микроволновое излучение от генератора мощностью 50 кВт, установлен большей стороной сечения вдоль транспортера для обеспечения равномерного нагрева продукта в направлении, перпендикулярном движению транспортера. Неравномерность поля микроволнового излучения, существующая в камере вдоль движения транспортера,компенсируется при термообработке перемещением продукта в этом же направлении. Использование магнитных ловушек из радиопоглощающего материла, например резины, на окнах для ввода и вывода материала позволяет избежать утечек микроволнового излучения из камеры. В предлагаемой установке 1 кВт мощности микроволнового излучения приходится на 0,02 м 2 площади обрабатываемого продукта, в результате чего интенсивность термообработки почти в два раза выше по сравнению с аналогом. 3 31232006.10.30 Пример использования установки. Пеллеты в виде пластинок толщиной 0,7 мм и максимальным размером не более 100 мм подаются в камеру установки с расходом 50 кг/час, толщина слоя пеллет равна 25 мм,время нахождения материала в камере составляет 20 с, обжарка поступающего продукта происходит при использовании удельной мощности 1968 кВт/м 3. Из камеры выходит вспененный продукт, удельный объем которого после термообработки увеличивается в 78 раз и по органолептическим показателям (цвет, аромат, хрустящие свойства) соответствует хрустящим картофельным продуктам, обжаренным в масле. На фиг. 2 приведены стадии изменения объема картофельного продукта в процессе его термообработки на микроволновой установке. Хрустящий картофельный продукт, полученный на данной установке, не содержит жира и образующихся в процессе жарки в масле вредных для человека акриламидов. Таким образом, данная микроволновая установка непрерывного действия для термообработки пищевых продуктов, имеющая совокупность указанных отличительных признаков, позволяет производить интенсивную и равномерную термообработку продуктов,в т.ч. картофельных, приводящую к увеличению их объема (вспениванию), и таким образом получать хрустящие картофельные продукты (чипсы) без жира, обладающие теми же органолептическими показателями, что и продукт после обжарки в растительном масле. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4