RU2021688C1

RU2021688C1 - Method of biological material treatment and device designed for its performance

Info

Publication number: RU2021688C1
Application number: SU914941560A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Софинский
Original assignee: Александр Владимирович Софинский
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1991-06-14
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: device has a tank for feeding the material, microwave circuit with a microwave generator, current-carrying steam-conducting elements between which sorbent is placed. The sorbent absorbs moisture from the material. The sorbent and the current-carrying elements are heated by the energy supplied from the microwave circuit. Steam generation temperature is controlled by the level of reduced pressure above the zone of treatment. EFFECT: more effective treatment of biological material. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам обработки навоза, растительного материала, торфа или кормов. The invention relates to agriculture, namely to means for processing manure, plant material, peat or feed.

Известен способ, при котором осуществляют нагрев, например, навоза или торфа, выдержку при некоторой температуре и выгрузку получаемого материала. Устройство для реализации данного способа выполнено в виде сушилки, в которой осуществляется обработка. A known method in which carry out heating, for example, manure or peat, aging at a certain temperature and unloading the resulting material. A device for implementing this method is made in the form of a dryer, in which the processing is carried out.

Недостаток способа - низкое качество получаемого продукта вследствие несоблюдения заданного режима сушки. The disadvantage of this method is the low quality of the resulting product due to non-compliance with the specified drying mode.

Известен также способ обработки, включающий подачу биологического материала в зону обработки, создание в данной зоне электромагнитного СВЧ поля с одновременным созданием над поверхностью материала зоны пониженного давления. There is also known a processing method, which includes supplying biological material to the treatment zone, creating in this zone an electromagnetic microwave field while simultaneously creating a zone of reduced pressure above the surface of the material.

Однако при данной обработке невозможно достаточно эффективно обработать растительный материал, поскольку весь материал будет подвергнут обработке, в то время как необходимо обрабатывать только отдельную зону с контролем температуры в ней. However, with this treatment it is not possible to process the plant material sufficiently efficiently, since all the material will be processed, while it is necessary to process only a separate zone with temperature control in it.

Известно устройство, содержащее емкость для подачи материала, сообщенную с выходом СВЧ генератора и с механизмом создания пониженного давления. При работе устройства происходит осушение материала при пониженной температуре вследствие пониженного давления в зоне обработки, что позволяет, например, получать сухой корм без разрушения его биологической структуры и сохранения питательных качеств или практически сухой навоз, или навоз с заранее указанной влажностью, которая зависит от времени обработки. A device is known comprising a container for supplying material in communication with the output of a microwave generator and with a mechanism for creating a reduced pressure. When the device is operating, the material is drained at a low temperature due to the low pressure in the treatment zone, which allows, for example, to obtain dry food without destroying its biological structure and maintaining nutritional qualities or almost dry manure, or manure with a predetermined humidity, which depends on the processing time .

Недостаток данной конструкции - невозможность точно дозировать параметры сушки и вести обработку без какого-либо влияния на обрабатываемый материал. The disadvantage of this design is the inability to accurately meter the drying parameters and process without any effect on the material being processed.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение качества обработанного материала. The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities and improving the quality of the processed material.

Указанная цель реализуется за счет того, что над обрабатываемым материалом размещают слой сорбента, заключенный в проницаемые для паров токопроводящие удерживающие слои, в зоне расположения которых возбуждают электромагнитное СВЧ поле, причем указанное поле возбуждают импульсно. This goal is realized due to the fact that a sorbent layer is placed over the processed material, enclosed in conductive holding layers permeable to vapors, in the area of which they excite an electromagnetic microwave field, and this field is excited pulsed.

Относительно устройства указанная цель достигается тем, что генератор СВЧ поля снабжен контуром, емкость для подачи материала выполнена из диэлектрика, с внешней стороны которой размещен СВЧ контур, а внутри емкости в пространстве между ее стенками расположен слой сорбента, заключенный между токопроводящими паропроницаемыми элементами, каждый из которых может быть выполнен в виде металлической сетки, а емкость снабжена направляющими, на которых укреплен СВЧ контур. Емкость снабжена входным и выходным патрубками и имеет на выходе конденсатор или средства для адсорбирования паров. Regarding the device, this goal is achieved by the fact that the microwave field generator is equipped with a circuit, a material supply container is made of a dielectric, on the outside of which a microwave circuit is placed, and a layer of sorbent located between conductive vapor-permeable elements is located inside the container between its walls, each of which can be made in the form of a metal mesh, and the tank is equipped with guides on which the microwave circuit is mounted. The tank is equipped with inlet and outlet nozzles and has a condenser or means for vapor adsorption at the outlet.

Поиск, проведенный по патентной и научно-технической информации показал, что заявленное не известно, т.е. соответствует критерию "новизна". Анализ работы устройства и проверка работы макета показали соответствие заявленного критерию "техническое решение задачи" и "положительный эффект". Поскольку заявленная совокупность позволяет получить новое свойство - обработать биологический материал, например, навоз без нарушения его структуры или обработать корма без потерь их питательных качеств, что ранее было невозможно, то заявленное соответствует критерию "существенные отличия". A search conducted on patent and scientific and technical information showed that the claimed is not known, i.e. meets the criterion of "novelty." Analysis of the operation of the device and verification of the layout showed compliance with the stated criteria of "technical solution to the problem" and "positive effect". Since the claimed combination allows to obtain a new property - to process biological material, for example, manure without disturbing its structure or to process feed without loss of their nutritional qualities, which was previously impossible, the claimed meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - сорбент с токопроводящими элементами. In FIG. 1 shows a device, a General view; in FIG. 2 - sorbent with conductive elements.

Способ обработки биологического материала осуществляется следующим образом. A method of processing biological material is as follows.

Материал, например, навоз, загружают в емкость для подачи материала 1, которая выполнена из диэлектрика, над материалом размещают один удерживающий слой, далее помещают сорбент и другой удерживающий слой, причем каждый слой выполнен с возможностью пропускания паров, например, воды или, в случае корма, воды с растворенными в ней биологическими веществами или, в случае растений - паров их растительного сока и т.д. Material, for example, manure, is loaded into a container for supplying material 1, which is made of a dielectric, one retaining layer is placed over the material, then a sorbent and another retaining layer are placed, each layer being configured to transmit vapors, for example, water or, in the case of feed, water with biological substances dissolved in it, or, in the case of plants, vapors of their vegetable juice, etc.

После этого помещают контур СВЧ в зону расположения токопроводящих удерживающих слоев и включают генератор СВЧ. Энергия СВЧ поля нагревает токопроводящие элементы, в которых она поглощается практически полностью. Кроме того, осуществляется нагрев сорбента, заключенного между удерживающими слоями. Сам материал практически не подвергается воздействию СВЧ поля, поскольку нижний удерживающий слой практически полностью экранирует СВЧ поле от проникновения его в материал. Над слоем сорбента создают зону пониженного давления. Влага впитывается в сорбент и под воздействием СВЧ поля нагревается. Происходит процесс испарения. В нагреве также участвуют токопроводящие удерживающие слои. Таким образом, зона нагрева и испарения сосредоточена между токопроводящими удерживающими слоями. Пары откачиваются и по мере необходимости пропускаются через конденсатор или средство для адсорбирования паров, после чего по мере надобности выделенную жидкость убирают. Подача СВЧ энергии может происходить импульсно, что позволяет регулировать температуру нагрева указанной зоны. After that, put the microwave circuit in the area of the conductive holding layers and turn on the microwave generator. The energy of the microwave field heats the conductive elements in which it is absorbed almost completely. In addition, the sorbent enclosed between the retaining layers is heated. The material itself is practically not exposed to the microwave field, since the lower retaining layer almost completely shields the microwave field from penetrating it into the material. A zone of reduced pressure is created above the sorbent layer. Moisture is absorbed into the sorbent and heats up under the influence of the microwave field. The evaporation process is taking place. The conductive holding layers also participate in the heating. Thus, the heating and evaporation zone is concentrated between the conductive holding layers. Vapors are pumped out and, if necessary, are passed through a condenser or vapor adsorption means, after which the extracted liquid is removed as necessary. The supply of microwave energy can occur pulsed, which allows you to adjust the heating temperature of the specified zone.

Установка для осуществления способа включает емкость 1 для подачи материала, входной 2 и выходной 3 патрубок, направляющие 4 и 5, контур СВЧ 6, генератор СВЧ 7, конденсор или средство для адсорбирования паров 8, устройство для создания пониженного давления 9, токопроводящие паропроницаемые элементы 10, сорбент 11. Патрубки 2 и 3 расположены соответственно в нижней и верхней частях емкости 1, контур СВЧ 5 размещен в зоне расположения элементов 10, выход емкости 1 сообщен с конденсором или со средством 8 и с устройством для создания пониженного давления 9, например насосом. The installation for implementing the method includes a container 1 for supplying material, an input 2 and an output 3 pipe, guides 4 and 5, a microwave circuit 6, a microwave generator 7, a condenser or means for adsorbing vapors 8, a device for creating a reduced pressure 9, conductive vapor-permeable elements 10 , sorbent 11. Pipes 2 and 3 are located respectively in the lower and upper parts of the tank 1, the microwave circuit 5 is located in the area of the elements 10, the output of the tank 1 is in communication with a condenser or with means 8 and with a device for creating low pressure 9, for example by a pump.

Патрубок 3 может отсутствовать и загрузка и выгрузка может происходить через патрубок 2. Однако может применяться и загрузка через горловину емкости 1, которая также может быть выполнена съемной. Также направляющие 4 и 5 могут быть связаны со слоями 10, так что при перемещении слоев 10 согласованно с ними будет перемещаться и контур 6. The pipe 3 may be absent, and loading and unloading may occur through the pipe 2. However, loading through the neck of the container 1, which can also be removable, can also be used. Also, the guides 4 and 5 can be connected with the layers 10, so that when moving the layers 10, the contour 6 will move in accordance with them.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Материал, например, корм, подается в емкость 1, например, через патрубок 2. Наполнение происходит до соприкосновения материала с нижним слоем 10. Включают механизм 9 и над верхним слоем 10 давление становится ниже атмосферного. Жидкая фаза из материала проходит через нижний слой и впитывается сорбентом 11. Включают генератор СВЧ 6, и контур СВЧ 5 начинает излучать энергию в зону, практически ограниченную слоями 10, поскольку эти слои полностью экранируют остальную часть и поглощение энергии СВЧ поля происходит в пространстве между указанными слоями 10. Material, for example, feed, is fed into the tank 1, for example, through pipe 2. Filling takes place before the material comes into contact with the lower layer 10. The mechanism 9 is turned on and the pressure becomes lower than atmospheric above the upper layer 10. The liquid phase from the material passes through the lower layer and is absorbed by the sorbent 11. The microwave generator 6 is turned on, and the microwave circuit 5 begins to radiate energy into the zone practically limited by layers 10, since these layers completely shield the rest and the absorption of microwave energy occurs in the space between these layers 10.

Пары жидкости проникают через верхний слой 10 и попадают или в конденсатор/адсорбер 8, или выводятся наружу непосредственно. При этом, по мере уменьшения слоя материала в емкости 1 происходит перемещение контура СВЧ 6 по направляющим 4, 5. Следует отметить, что при наличии патрубков 2 и 3 обработка может происходить в непрерывном процессе, т.е. материал будет подаваться по патрубку 2; в верхней части, прилегающей к нижнему слою 10, влажность материала, вследствие перемещения влаги от него к абсорбирующему слою 11, будет уменьшаться и при достижении указанного значения влажности верхняя часть материала будет по патрубку 3 выводиться из емкости 1. Непрерывность процесса обеспечивается параметрами абсорбции и мощностью СВЧ энергии, поглощаемой в указанной зоне. Подача энергии при этом в импульсном режиме позволяет наряду с регулировкой мощности также осуществлять регулировку дозы энергии, подаваемой в зону обработки. Поскольку сам материал практически не подвергается воздействию СВЧ поля, то обработка происходит вследствие переноса жидкой фазы на его поверхность с последующим всасыванием и испарением. Жидкая фаза может быть пропущена в конденсаторе 8 через воду, что существенно при обработке кормов. Полученный экстракт корма, например травы, можно использовать для обработки соломы и т.д. Vapors of liquid penetrate through the upper layer 10 and fall either into the condenser / adsorber 8, or are brought out directly. In this case, as the material layer in the tank 1 decreases, the microwave circuit 6 moves along the guides 4, 5. It should be noted that in the presence of pipes 2 and 3, processing can occur in a continuous process, i.e. material will be fed through pipe 2; in the upper part adjacent to the lower layer 10, the moisture content of the material, due to the movement of moisture from it to the absorbent layer 11, will decrease and upon reaching the specified moisture value, the upper part of the material will be discharged from the tank 1 through the pipe 3. The continuity of the process is ensured by the absorption parameters and power Microwave energy absorbed in the specified zone. The energy supply in this case in a pulsed mode allows, in addition to adjusting the power, also to adjust the dose of energy supplied to the processing zone. Since the material itself is practically not exposed to the microwave field, processing occurs due to the transfer of the liquid phase to its surface, followed by absorption and evaporation. The liquid phase can be passed in the condenser 8 through water, which is essential when processing feed. The resulting feed extract, for example grass, can be used to process straw, etc.

Регулируя величину давления над зоной обработки, можно регулировать величину температуры интенсивного парообразования, например, снизить ее до 30-40^оС, производить испарение составляющих жидкой фазы поэтапно, например, из корма можно извлечь легколетучие компоненты, оставив другие, или из торфа извлечь легкоиспаряющиеся компоненты, впоследствии сконденсировать или выделить их.By varying the pressure above the treatment zone, it is possible to adjust the intensity of evaporation temperature value, for example, to reduce it to 30-40 ^{° C,} to produce the evaporation of the liquid phase components in stages, for example, food can extract volatile components, leaving the other, or from peat extract volatile components , subsequently condense or highlight them.

Установка может найти также применение при осушении значительных площадей, например, используемых под отстойники, когда на поверхности выпаренного слоя образуется корка и дальнейшее высыхание невозможно. В этом случае жидкий отстой можно доводить до необходимой степени влажности, что позволяет существенно уменьшить его объем. Указанным методом можно уменьшить объем любого биологического материала, например, молока, выпаривая только воду, что позволит впоследствии использовать более концентрированное молоко для выпаивания животных. Также можно, предварительно получив гомогенную массу любого растительного материала, уменьшать его влажность, т.е. содержание жидкой фазы, что может найти применение, например, при производстве концентраторов, либо использовать при приготовлении безалкогольного вина, удаляя только этанол. The installation can also find application in the drainage of large areas, for example, used for sedimentation tanks, when a crust forms on the surface of the evaporated layer and further drying is impossible. In this case, liquid sludge can be brought to the required degree of moisture, which can significantly reduce its volume. The specified method can reduce the volume of any biological material, for example milk, by evaporating only water, which will subsequently allow the use of more concentrated milk for feeding animals. It is also possible, having previously obtained a homogeneous mass of any plant material, to reduce its moisture content, i.e. the content of the liquid phase, which can be used, for example, in the production of concentrators, or used in the preparation of non-alcoholic wine, removing only ethanol.

Claims

1. A method of processing biological material, including the supply of material to the treatment zone, excitation in part of this zone of an electromagnetic microwave field with the simultaneous creation of a low pressure zone above the material surface, characterized in that, in order to expand technological capabilities and improve the quality of the processed material, the material being processed is placed a sorbent layer enclosed in vapor-permeable conductive retaining layers, in the area of which they excite an electromagnetic microwave field.

2. The method according to claim 1, characterized in that the electromagnetic microwave field is excited pulse.

3. Installation for processing biological material containing a container for supplying material communicated with the output of the microwave field generator and with a mechanism for creating a reduced pressure, characterized in that, in order to expand technological capabilities and improve the quality of the processed material, the microwave field generator is equipped with a microwave -contour, the container for supplying material is made of a dielectric, on the outside of which a microwave circuit is placed, and inside the container in the space between its walls there is a sorbent layer enclosed between the tocophe ovodyaschimi vapor-permeable elements.

4. Installation according to p. 3, characterized in that each of the conductive vapor-permeable elements is made in the form of a metal mesh.

5. Installation according to claim 3, characterized in that the container for supplying material is provided with guides mounted on the outside of the container on which the microwave circuit is mounted.

6. The installation according to claim 3, characterized in that the container for supplying material is equipped with an inlet pipe installed in the area of its bottom and an outlet pipe located in the area of the microwave circuit.

7. Installation according to claim 3, characterized in that between the container for supplying material and the mechanism for creating a low pressure placed a capacitor or means for absorbing vapors.