專利名稱:一種微波老熟酒處理機(jī)的制作方法
本實(shí)用新型是一種食品機(jī)械。
微波技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)。在60年代日本將微波加熱用于食品的保鮮和防腐〔見《微波加熱在食品工業(yè)中的應(yīng)用》1982，露木英男，首藤厚著〕，但未曾用于老熟酒，也沒有微波老熟酒的機(jī)械。國內(nèi)是近幾年來才開始研究的一項(xiàng)新技術(shù)〔見《中國電子學(xué)會(huì)第二次全國微波應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)論文摘要匯編》1985，10武漢和《濃香型大
酒生產(chǎn)技術(shù)》陳季雅、李大和編〕。
微波老熟酒的基本原理，是基于酒中的極性分子(水、醇、醛、酸等分子)，在微波交變電場作用下產(chǎn)生取向性高頻擺動(dòng)，從而加速了締合分子群的形成。同時(shí)，當(dāng)酒中的極性分子吸收微波能后，能態(tài)發(fā)生改變，產(chǎn)生大量的自由基，這些活性很強(qiáng)的自由基能促進(jìn)酒中的化學(xué)反應(yīng)。以上各種作用都將加速酒的老熟過程。實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過一次(約1秒鐘)微波處理的新酒，可相當(dāng)于自然存壇老熟3～5個(gè)月的效果。從而加速資金周轉(zhuǎn)，節(jié)省存壇設(shè)備和廠房面積，減少存壇期酒的揮發(fā)損失。
迄今為止，國內(nèi)所研制的微波老熟處理機(jī)均為大功率設(shè)備，所輸出的微波功率均在5千瓦至20千瓦，最小的是國光電子管廠生產(chǎn)的5千瓦微波老熟酒處理機(jī)，該大功率微波處理機(jī)由配有專用電磁鐵的微波源及其控制電路、波導(dǎo)短路微波處理器、循環(huán)式水冷設(shè)備等構(gòu)成。其設(shè)計(jì)原理主要根據(jù)理論計(jì)算，單位體積物質(zhì)(酒)在微波場中所吸收的功率為PV＝55.56·f·E2·εr·tgδ·10－14(瓦／厘米3)……(1)式中f是微波頻率，εr和tgδ分別為酒的相對介電常數(shù)和損耗角正切，E是微波在酒中的場強(qiáng)。
由于上述微波處理器采用波導(dǎo)終端短路，通過酒作為短路波導(dǎo)的吸收負(fù)載，在波導(dǎo)橫截面上，微波電場基本上按正弦規(guī)律分布，電場分散。為了提高在波導(dǎo)處理中的電場強(qiáng)度，只有靠增大處理器的微波輸入功率PV，只有靠增大微波源的輸出功率來達(dá)到增大處理器的輸入功率PV，以滿足老熟酒所需的功率，未考慮到電場強(qiáng)度對酒老熟的關(guān)鍵作用，主要從提高功率著手。為此，使得大功率的微波源磁場必須配備專用電磁鐵，以及為微波源配備循環(huán)式水冷設(shè)備。因而它有以下幾點(diǎn)不足之處1.造價(jià)高(2萬元以上／臺)，體積大；2.耗能高，是輸出功率的一倍左右；3.由于機(jī)器工作電壓高，工作條件和對原件的要求高等。
為了克服上述缺點(diǎn)，滿足中小酒廠的需要，本實(shí)用新型采用了自己設(shè)計(jì)制造的諧振式微波處理器，諧振后的場強(qiáng)很高，加之電場在諧振腔中分布很集中，所以只需輸入500～600瓦的微波功率，就可使處理器中的場強(qiáng)達(dá)到5千瓦大功率處理器的場強(qiáng)，處理的酒質(zhì)也達(dá)到同樣效果。
本實(shí)用新型的關(guān)鍵技術(shù)在于，根據(jù)工業(yè)常用和國內(nèi)生產(chǎn)微波管的實(shí)際情況，將(1)式中的微波頻率選用f＝2450MHz±50Hz，其εr和δ由酒所決定，為了增大酒對微波的吸收功率PV，采用提高(1)式中的場強(qiáng)E的辦法，為此，設(shè)制了縮短電容式環(huán)形諧振腔為酒的處理器。這種諧振腔在諧振時(shí)使微波電場主要集中在縮短電容部份，當(dāng)輸入幾百瓦微波功率時(shí)，可使諧振腔中微波場強(qiáng)達(dá)到5千瓦以上的大功率的波導(dǎo)處理器的場強(qiáng)，從而降低了處理器的輸入功率，也就降低了微波源的輸出功率。
本實(shí)用新型的關(guān)鍵技術(shù)還在于，對縮短電容式環(huán)形諧振腔大小的設(shè)計(jì)。根據(jù)理論計(jì)算，當(dāng)諧振腔中填充空氣時(shí)其最低模式的波長λLO為
λLO= 2 π bh2 dl nab……(2)]]>式中a為大環(huán)半徑，b為縮短電容部份的半徑，d為裂縫寬度，h為腔的高度。根據(jù)式(2)，可以選擇諧振腔各參量的尺寸。這種諧振腔的電場幾乎全部集中在寬度為d的裂縫之中，此裂縫中的電場強(qiáng)度很高，要處理的酒通過插入裂縫中的套管。
當(dāng)諧振腔的裂縫中通有酒時(shí)，式(2)中計(jì)算λLO的公式不能應(yīng)用。實(shí)際工程上可以作如下的假設(shè)即裂縫中通過酒時(shí)，并不強(qiáng)烈改變諧振腔中電磁場的分布，因而仍可近似應(yīng)用計(jì)算λLO的公式，但要作如下修正由于在裂縫中有酒通過，而酒的介電常數(shù)比空氣的介電常數(shù)高得多，故裂縫的等效電容增加，為了保持和填充空氣的λLO一致，必須增大裂縫寬度d。事實(shí)上并不是整個(gè)裂縫都通有酒，而只是插入裂縫中的套管里才有酒流過，要嚴(yán)格計(jì)算裂縫等效電容的增加是很復(fù)雜的，工程上僅需估算裂縫寬度的范圍，然后人工調(diào)節(jié)裂縫寬度使其達(dá)到諧振。
本實(shí)用新型的諧振腔是由式(2)計(jì)算的，可以根據(jù)需要將a，b，d，h的值相應(yīng)改變，但較為理想的諧振腔，其a＝25mm，b＝11mm，d＝0～20mm可調(diào)，h＝24mm。
本實(shí)用新型是由微波源和微波處理器兩部份組成，并固定在長方體的機(jī)殼內(nèi)。微波源采用CK－620磁控管，磁控管的電源電路及控制電路與大功率的相類似。微波處理器為縮短電容環(huán)形諧振器。其主要性能指標(biāo)如下微波輸出功率f＝2450±50MHz，輸出功率不小于700瓦，處理酒量50公斤／小時(shí)，處理過酒的溫升8～12℃，微波漏能小于1μW／cm2。
本實(shí)用新型與大功率微波老熟酒處理機(jī)相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)1.耗能低?？偤哪転?200瓦。處理量為5千瓦大功率處理機(jī)的 1/4 ，但能耗低于10左右；
2.不需水冷系統(tǒng)和不需配備專用電磁鐵(因采用的磁控管為示磁式)，所以體積小(只有單缸洗衣機(jī)大)，造價(jià)低(4000元／臺)；3.機(jī)器工作電壓低，工作條件和對原件的要求低，且維修簡單；4.處理后的酒溫升低，僅為大功率的 1/4 以下，有利于保存酒中低沸點(diǎn)的成香物質(zhì)。
圖一，為縮短電容式環(huán)形諧振腔的原理圖圖中a為諧振腔的大環(huán)半徑，b為縮短電容部份的半徑，d為腔內(nèi)裂縫寬度，h為諧振腔的高度。
圖二，為縮短電容式環(huán)形諧振器的圖。
圖中有關(guān)標(biāo)注列表如下
圖三，為中頻率微波老熟酒處理機(jī)的外形圖。圖中13－16為處理器面板操作、指示部件，其中13為處理器的調(diào)壓盤，14為陽極電流表15為報(bào)警指示燈，16為可加高壓指示燈，17為高壓指示燈，18為低壓指示燈，19為高壓開關(guān)，20為低壓開關(guān)。
權(quán)利要求
1.本實(shí)用新型是一種采用由微波源和酒的處理器組成的微波老熟酒的機(jī)械，其特征在于采用了縮短電容式環(huán)形諧振器作為酒的處理器，酒的處理器諧振腔各參量是由λLO= 2 π bh2 dl nab]]>確定，微波源的功率根據(jù)PV=55.56·f·E2·εr·tgδ·10-4(瓦/厘米2)決定，并以增大E來提高功率PV。
2.按照權(quán)利要求
1所述的微波老熟酒機(jī)械，其特征在于酒的處理器諧振腔參量a＝25mm，b＝11mm，h＝24mm，d＝0～20mm可調(diào)。
專利摘要
本實(shí)用新型是一種中功率微波老熟酒處理機(jī)，主要由微波源和縮短電容式環(huán)形諧振器構(gòu)成。其縮短電容式環(huán)形諧振器的尺寸由
文檔編號C12H1/00GK86205277SQ86205277
公開日1987年9月30日 申請日期1986年7月14日
發(fā)明者徐潤民, 陳代珠, 陽盛宗, 葛格 申請人:四川大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan