RU2118886C1 - Liquid pasteurization (sterilization) and microwave energy take-off apparatus - Google Patents
Liquid pasteurization (sterilization) and microwave energy take-off apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2118886C1 RU2118886C1 RU96118289/13A RU96118289A RU2118886C1 RU 2118886 C1 RU2118886 C1 RU 2118886C1 RU 96118289/13 A RU96118289/13 A RU 96118289/13A RU 96118289 A RU96118289 A RU 96118289A RU 2118886 C1 RU2118886 C1 RU 2118886C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- siphon
- pipe
- liquid
- diameter
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 235000021056 liquid food Nutrition 0.000 description 3
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 235000014101 wine Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой промышленности, медицине, а также к радиотехнике, и может быть использовано в устройствах для пастеризации (стерилизации) жидких пищевых продуктов (например, молока, пива, вина) и лекарственных препаратов, водосодержащие субстанции которых не допускают длительного высокотемпературного нагрева, а также в устройствах резонансного отбора СВЧ-мощности (например, в волноводных нагрузках и эквивалентных антенн). The invention relates to the food industry, medicine, and also to radio engineering, and can be used in devices for pasteurization (sterilization) of liquid food products (for example, milk, beer, wine) and medicines, the water-containing substances of which do not allow prolonged high-temperature heating, and also in devices for resonant selection of microwave power (for example, in waveguide loads and equivalent antennas).
Известно устройство для пастеризации (стерилизации) жидких пищевых продуктов СВЧ-энергией, содержащее металлический волновод прямоугольного сечения, один конец которого предназначен для ввода СВЧ-энергии, оконечную согласованную нагрузку, трубопровод из радиопрозрачного материала, сборники, отличающееся тем, что трубопровод выполнен съемным, имеет круглое сечение и проходит через широкие стенки волновода, на внешних сторонах которых перпендикулярно их плоскости укреплены полые металлические цилиндры для прохода трубопровода в одной поперечной плоскости с трубопроводом, в волновод введен металлический регулировочный винт причем трубопровод с жидкостью, металлические цилиндры и регулировочный винт представляют собой квазисосредоточенный резонатор, оконечная согласованная нагрузка выполнена в виде короткозамыкающего поршня, а на начальном участке трубопровода установлен датчик наличия потока. A device for pasteurization (sterilization) of liquid food products with microwave energy, containing a metal waveguide of rectangular cross section, one end of which is designed to input microwave energy, the final coordinated load, a pipe made of radio-transparent material, collections, characterized in that the pipeline is removable, has circular cross section and passes through the wide walls of the waveguide, on the outer sides of which perpendicular to their plane hollow metal cylinders are strengthened for the passage of the pipeline in one of the transverse plane with the pipeline, a metal adjusting screw is introduced into the waveguide, and the pipeline with liquid, metal cylinders and the adjusting screw are a quasi-focused resonator, the final matched load is made in the form of a short-circuit piston, and a flow presence sensor is installed at the initial section of the pipeline.
При этом внутренний диаметр трубопровода d1 равен 0,182a, внешний диаметр трубопровода d2 равен внутреннему диаметру металлических цилиндров и составляет 0,202a, диаметр металлического регулировочного винта d3 равен 0,164a, трубопровод и регулировочный винт смещены от продольной оси волновода на расстояние l1, равное 0,19a, расстояние от оси трубопровода до короткозамыкающего поршня l2 равно 0,58a, где a - размер широкой стенки волновода [1].The inner diameter of the pipeline d1 is 0.182a, the outer diameter of the pipeline d2 is equal to the inner diameter of the metal cylinders and is 0.202a, the diameter of the metal adjusting screw d3 is 0.164a, the pipeline and the adjusting screw are offset from the longitudinal axis of the waveguide by a distance l 1 equal to 0, 19a, the distance from the axis of the pipeline to the short-circuit piston l 2 is equal to 0.58a, where a is the size of the wide waveguide wall [1].
Устройство по заявке [1] является наиболее близким устройством-аналогом и выбрано в качестве прототипа. The device according to the application [1] is the closest analog device and is selected as a prototype.
Недостатками устройства-прототипа является низкий градиент нагрева. Выполненное в соответствии с заявленными соотношениями размеров устройство по заявке [1] позволяет обеспечить плотность прилагаемой СВЧ-мощности 100 Вт на 1 г обрабатываемой жидкости. Уменьшение высоты волновода (с целью уменьшения объема обрабатываемой жидкости, находящейся в трубопроводе между широкими стенками волновода) ограничено возможностью высокочастотного пробоя между металлическим регулировочным винтом и противоположной стенкой волновода, а уменьшение диаметра трубопровода с той же целью ограничено тем, что при соотношении его диаметра к его длине, находящейся в рабочей зоне, большем или равном 20, наступает вскипание обрабатываемой жидкости и, как следствие, грубое рассогласование квазисосредоточенного резонатора. The disadvantages of the prototype device is the low heating gradient. Performed in accordance with the claimed size ratios, the device according to the application [1] makes it possible to ensure the density of the applied microwave power of 100 W per 1 g of the processed liquid. Reducing the height of the waveguide (in order to reduce the volume of the fluid being processed in the pipeline between the wide walls of the waveguide) is limited by the possibility of high-frequency breakdown between the metal adjusting screw and the opposite wall of the waveguide, and reducing the diameter of the pipeline for the same purpose is limited by the fact that when the ratio of its diameter to it the length in the working area greater than or equal to 20, boiling up of the treated liquid occurs and, as a result, a rough mismatch of the quasi-concentrated resonator.
Цель изобретения - повышение температурного градиента обрабатываемой жидкости и, как следствие, повышение качества обработки. The purpose of the invention is to increase the temperature gradient of the processed fluid and, as a consequence, to improve the quality of processing.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, в центре широкой стенки волновода введен сифон, содержащий внешнюю (подводящую) заглушенную трубу и внутреннюю (выводящую) соосную трубу, причем ширина зазора между ними составляет 0,01λo, где λo - длина волны на резонансной частоте; наружный диаметр жидкостного столба, заключенного в сифон и минимальная глубина погружения сифона в волновод определяются минимально доступным объемом жидкости, при котором не нарушается режим работы источника СВЧ-энергии и при котором плотность прилагаемой СВЧ-мощности составляет 100 Вт на 0,05 г обрабатываемого материала, что позволяет увеличить скорость обработки при достижении более высокого темпа нагрева и, следовательно, улучшить качество обработки; регулировочный винт, с диаметром торцевой части не менее диаметра жидкостного столба в сифоне, введен в противоположную широкую стенку волновода соосно с сифоном и образуют последовательный резонансный контур, являющийся резонансной диафрагмой полуволнового 1/2λ90 короткозамкнутого резонатора, где λ90 - длина волны в волноводе на резонансной частоте.This goal is achieved by the fact that in the known device, in the center of the wide wall of the waveguide, a siphon is introduced containing an external (supply) plugged pipe and an internal (output) coaxial pipe, the gap width between them being 0.01λ o , where λ o is the wavelength at the resonant frequency; the outer diameter of the liquid column enclosed in the siphon and the minimum immersion depth of the siphon in the waveguide are determined by the minimum available volume of liquid at which the operating mode of the microwave energy source is not disturbed and at which the density of the applied microwave power is 100 W per 0.05 g of the processed material, which allows to increase the processing speed upon reaching a higher heating rate and, therefore, to improve the quality of processing; an adjusting screw with an end part diameter not less than the diameter of the liquid column in the siphon is inserted into the opposite wide wall of the waveguide coaxially with the siphon and form a series resonant circuit, which is the resonant diaphragm of the half-wave 1 / 2λ90 short-circuited resonator, where λ90 is the wavelength in the waveguide at the resonant frequency .
Выполнение сифона разборным упрощает замену радиопрозрачных труб и сан-гигиеническую обработку, что позволяет обеспечить высокое качество обрабатываемой жидкости. Возможность обеспечения электрического контакта обрабатываемой жидкости и волновода полностью исключает паразитные излучения из камеры нагрева. Collapsible siphon simplifies the replacement of radiotransparent pipes and sanitary treatment, which ensures high quality of the processed fluid. The ability to provide electrical contact between the treated fluid and the waveguide completely eliminates spurious emissions from the heating chamber.
Камера нагрева устройства выполнена в виде совокупности полуволнового резонатора, один конец которого короткозамкнут, и последовательного колебательного контура, являющегося резонансной диафрагмой резонатора. Последовательный контур образован индуктивностью регулировочного винта и частью сифона, погруженного в волновод, а также емкостью между торцом винта и сифоном на противоположной широкой стенке волновода. The heating chamber of the device is made in the form of a combination of a half-wave resonator, one end of which is short-circuited, and a sequential oscillatory circuit, which is the resonant diaphragm of the resonator. The series circuit is formed by the inductance of the adjusting screw and a part of the siphon immersed in the waveguide, as well as by the capacitance between the end of the screw and the siphon on the opposite wide wall of the waveguide.
В предлагаемом устройстве величина KCBH ≤ 1,2 и коэффициент использования СВЧ-энергии не менее 95%, что не хуже значений тех же параметров, обеспечиваемых устройством-прототипом, а темп нагрева в предлагаемом устройстве выше в 20 раз. In the proposed device, the value of KCBH ≤ 1.2 and the utilization of microwave energy is not less than 95%, which is no worse than the values of the same parameters provided by the prototype device, and the heating rate in the proposed device is 20 times higher.
Совокупность вновь введенных конструктивных и электрических признаков не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое устройство для пастеризации (стерилизации) жидкости, а также отбора СВЧ-мощности следует считать новым и имеющим изобретательский уровень. The combination of newly introduced structural and electrical features does not follow explicitly from the prior art, which allows us to conclude that the proposed device for pasteurization (sterilization) of liquid, as well as the selection of microwave power should be considered new and inventive.
На чертеже изображено предлагаемое устройство для пастеризации (стерилизации) жидкости, а также отбора СВЧ-мощности. The drawing shows the proposed device for pasteurization (sterilization) of the liquid, as well as the selection of microwave power.
Устройство содержит металлический короткозамкнутый волновод 1, один конец которого предназначен для ввода СВЧ-мощности, сифон 2 из радиопрозрачного материала с шириной зазора между внутренней поверхностью наружной трубы и наружной поверхностью внутренней трубы, равной 0,01λo, корпус 3 из металла, допускающего контакт с обрабатываемой жидкостью, для крепления элементов сифона, а также ввода и вывода обрабатываемой жидкости, регулировочный винт 4, с диаметром торцевой части не менее диаметра жидкостного столба в сифоне, соосный с сифоном и расположенный в центре широкой стенки волновода.The device contains a metal short-circuited waveguide 1, one end of which is designed to input microwave power, a siphon 2 made of radiolucent material with a gap width between the inner surface of the outer pipe and the outer surface of the inner pipe equal to 0.01λ o , the housing 3 is made of metal that allows contact with the processed fluid, for fastening the elements of the siphon, as well as the input and output of the processed fluid, an adjusting screw 4, with a diameter of the end part not less than the diameter of the liquid column in the siphon, coaxial with the siphon and aspolozhenny in the center of the broad wall of the waveguide.
Устройство работает следующим образом. Резонансную частоту устройства определяет полуволновый резонатор 1/2λ90 короткозамкнутый с одной стороны и возбуждаемый резонансной диафрагмой с активным сопротивлением, образованной индуктивностью регулировочного винта 4 и частью сифона 2, погруженного в волновод 1, и емкостью, образованной торцом регулировочного винта и торцом сифона на противоположной стенке волновода, а также активным сопротивлением обрабатываемой жидкости с большим коэффициентом затухания, находящейся в сифоне. Настройку резонансной диафрагмы осуществляют регулировочным винтом 4. Обрабатываемая жидкость вводится в корпус 3, заполненный из металла, допускающего контакт с обрабатываемой жидкостью, поступает в торец сифона 2 через зазор, равный 0,01λo и, поглотив практически всю мощность, через внутреннюю радиопрозрачную трубу выводится из камеры. Незначительная часть мощности, не поглощенная жидкостью, возбудив полуволновый резонатор, вновь попадает на резонансную диафрагму, отдавая энергию обрабатываемой жидкости.The device operates as follows. The resonant frequency of the device is determined by a half-wave resonator 1 / 2λ 90 short-circuited on one side and excited by a resonant diaphragm with active resistance formed by the inductance of the adjusting screw 4 and a part of the siphon 2 immersed in the waveguide 1 and the capacitance formed by the end of the adjusting screw and the end of the siphon on the opposite wall waveguide, as well as the active resistance of the processed fluid with a large attenuation coefficient located in the siphon. The resonant diaphragm is adjusted using the adjusting screw 4. The processed fluid is introduced into the housing 3, filled of metal that can be contacted with the treated fluid, enters the end of the siphon 2 through a gap equal to 0.01λo and, having absorbed almost all the power, is removed from the radiolucent tube from cameras. An insignificant part of the power not absorbed by the liquid, having excited the half-wave resonator, again falls on the resonant diaphragm, giving off the energy of the processed liquid.
Резонанс в последовательном контуре характеризуется наибольшим значением тока и приложенная к контуру энергия целиком падает на активном сопротивлении. Геометрические размеры рабочей области сифона, обеспечивают плотность потока мощности 100 Вт на 0,05 г обрабатываемой жидкости, а расположение элементов контура в центре широкой степени волновода обеспечивает равномерное распределение токов смещения по периметру сифона. Resonance in a series circuit is characterized by the highest current value and the energy applied to the circuit completely falls on the active resistance. The geometric dimensions of the working area of the siphon provide a power flux density of 100 W per 0.05 g of the processed fluid, and the location of the circuit elements in the center of a wide degree of the waveguide ensures a uniform distribution of bias currents around the siphon perimeter.
Благодаря тому, что обрабатываемая жидкость электрически замкнута с волноводом через корпус 3, практически исключено СВЧ-излучение. Due to the fact that the liquid being treated is electrically closed with the waveguide through the housing 3, microwave radiation is practically excluded.
Таким образом, предлагаемое устройство отличает высокие градиент температуры, скорость обработки, качество получаемого продукта; простота и малая металлоемкость конструкции, большая надежность и безопасность обслуживания. Thus, the proposed device is characterized by a high temperature gradient, processing speed, the quality of the resulting product; simplicity and low metal consumption of the design, great reliability and safety of service.
Источники информации
1. Заявка на изобретение РФ N 94004541/13(004194) от 08.02.94.; МПК 6 A 23 L 3/01, F 23 L 3/32; "Устройство для пастеризации (стерилизации) жидких пищевых продуктов СВЧ-энергией", Чекрыгина И.М., Чередниченко В.П., Карлов А.Ф., Носовец А.Ф.Sources of information
1. Application for the invention of the Russian Federation N 94004541/13 (004194) from 02/08/94; IPC 6 A 23 L 3/01, F 23 L 3/32; "Device for pasteurization (sterilization) of liquid food products with microwave energy", Chekrygina IM, Cherednichenko VP, Karlov AF, Nosovets AF
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96118289/13A RU2118886C1 (en) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Liquid pasteurization (sterilization) and microwave energy take-off apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96118289/13A RU2118886C1 (en) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Liquid pasteurization (sterilization) and microwave energy take-off apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2118886C1 true RU2118886C1 (en) | 1998-09-20 |
| RU96118289A RU96118289A (en) | 1998-11-27 |
Family
ID=20185413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96118289/13A RU2118886C1 (en) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Liquid pasteurization (sterilization) and microwave energy take-off apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2118886C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2275826C2 (en) * | 2000-10-27 | 2006-05-10 | Апит Корп. С.А. | Method and apparatus for liquid sterilization |
| CN106616235A (en) * | 2017-01-11 | 2017-05-10 | 西北农林科技大学 | Continuous fluid food ohm microwave combined heating sterilization system |
| US11229095B2 (en) | 2014-12-17 | 2022-01-18 | Campbell Soup Company | Electromagnetic wave food processing system and methods |
| RU2779942C1 (en) * | 2021-09-02 | 2022-09-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем Российской академии наук (ГНЦ РФ - ИМБП РАН) | Continuous operation water steriliser |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2079228C1 (en) * | 1994-02-08 | 1997-05-10 | Таганрогский научно-исследовательский институт связи | DEVICE FOR PASTERIZATION (STERILIZATION) OF LIQUID FOOD PRODUCTS OF MICROWAVE ENERGY |
-
1996
- 1996-09-13 RU RU96118289/13A patent/RU2118886C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2079228C1 (en) * | 1994-02-08 | 1997-05-10 | Таганрогский научно-исследовательский институт связи | DEVICE FOR PASTERIZATION (STERILIZATION) OF LIQUID FOOD PRODUCTS OF MICROWAVE ENERGY |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2275826C2 (en) * | 2000-10-27 | 2006-05-10 | Апит Корп. С.А. | Method and apparatus for liquid sterilization |
| US11229095B2 (en) | 2014-12-17 | 2022-01-18 | Campbell Soup Company | Electromagnetic wave food processing system and methods |
| CN106616235A (en) * | 2017-01-11 | 2017-05-10 | 西北农林科技大学 | Continuous fluid food ohm microwave combined heating sterilization system |
| RU2779942C1 (en) * | 2021-09-02 | 2022-09-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем Российской академии наук (ГНЦ РФ - ИМБП РАН) | Continuous operation water steriliser |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gastine et al. | Electromagnetic resonances of free dielectric spheres | |
| JP4759668B2 (en) | Microwave heating device | |
| US4392039A (en) | Dielectric heating applicator | |
| US5801598A (en) | High-power RF load | |
| CA3086946A1 (en) | Microwave plasma device | |
| US6960747B2 (en) | Microwave applicator system | |
| RU2118886C1 (en) | Liquid pasteurization (sterilization) and microwave energy take-off apparatus | |
| CA2463878A1 (en) | Microwave heating apparatus | |
| EP1393595A1 (en) | Microwave continuous water heater | |
| KR20100134053A (en) | Apparatus for applying electromagnetic energy to reactive media | |
| US5063330A (en) | Plasma reactor | |
| AU2004241919B2 (en) | Microwave heating device | |
| JP3019052B2 (en) | Liquid material sterilizer | |
| RU2125350C1 (en) | Microwave absorbing chamber | |
| AU2002347715B2 (en) | Microwave applicator system | |
| RU96118289A (en) | DEVICE FOR PASTERIZATION (STERILIZATION) OF LIQUID, AND ALSO SELECTION OF MICROWAVE POWER | |
| Bhartia et al. | Tuning, coupling and matching of microwave heating applicators operating at higher order modes | |
| RU95101093A (en) | Microwave heater of liquids | |
| US3521186A (en) | High power microwave attenuator employing a flow of lossy liquid | |
| Prapuchanay et al. | A single mode cylindrical microwave cavity for heating applications of liquid material | |
| RU95101095A (en) | Microwave liquid heater | |
| KR20020004803A (en) | A cancer thermotherapy | |
| CN100544527C (en) | Microwave heating equipment, system, method and application | |
| RU95101007A (en) | Shf heater of liquid | |
| AU2002347715A1 (en) | Microwave applicator system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040914 |