СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1995 года по МПК A22C25/00 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу обработки рыбы, и может применено для измельчения биологических продуктов.

В пищевой промышленности для биологических продуктов известны способы измельчения в барабанной ножевой дробилке и двухбарабанной дробилке, предусматривающие использование в качестве режущего инструмента ножа (Чупахин В. М. Оборудование предприятий и судов рыбной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1969, с.114-121).

Для измельчения сырого и вареного мяса, рыбы и другого сырья применяются волчки (Борисочкина Л.И. и Гудович А.В. Производство рыбных кулинарных изделий. - М. : Агропромиздат, 1989, с.202-209). Однако они не позволяют получить продукт необходимой степени измельчения.

Для тонкого окончательного измельчения фарша используют куттеры. Режущий инструмент куттера - серповидный нож. Измельчение происходит при вращении чаши с продуктом и ножей. Однако, применяя куттеры, необходимо предварительно измельчить продукт (Борисочкина Л.И. и Гудович А.В. Производство рыбных кулинарных изделий и полуфабрикатов. - М.: Агропромиздат. 1985, с. 87-94).

Наиболее близким техническим решением является способ измельчения продукта в гомогенизаторе, заключающийся в том, что предварительно измельченный продукт нагнетается через узкую щель между седлом и клапаном гомогенизирующей головки. Давление продукта перед клапаном 20-25 МПа, после клапана - близко к атмосферному. (Оборудование пищеконцентратного производства, Справочник. - М.: Агропромиздат, 1989, с.96-100).

Однако известный способ имеет следующие недостатки.

В технологическом процессе обработки сырья операцией, предшествующей измельчению, является дефростация, хранится же продукт в замороженном состоянии. Это вызывает большие температурные перепады между термической обработкой и хранением и приводит к значительным дополнительным затратам электроэнергии.

Перед обработкой продукта в гомогенизаторе необходимо предварительное измельчение, что приводит к значительному увеличению длительности процесса обработки продукта и повышает энергопотребление.

Большое число операций в технологическом процессе требует наличия соответствующего числа необходимого оборудования, что приводит к увеличению потерь, а значит затрат энергии.

Целью изобретения является удешевление процесса за счет экономии электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе, состоящем из продавливания неизмельченного, охлажденного биологического сырья через охлаждаемые матрицы, используют режущие свойства внутриклеточного межклеточного льда в исходном биологическом материале, при этом температура продавливаемого материала поддерживают ниже температуры фазового перехода льда в жидкость.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает: отличие способа от известных состоит в том, что тонкое измельчение продукта осуществляется в одну ступень за счет использования режущих свойств внутриклеточного и межклеточного льда, при применении предлагаемого способа получают сокращение энергозатрат. Для осуществления известного процесса необходимого предварительное охлаждение продукта и постоянное охлаждение рабочих органов. При использовании предлагаемого способа продукт пригоден к длительному хранению без дальнейшей холодильной обработки. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже представлен график зависимости удельных затрат энергии на измельчение биологических продуктов от степени измельчения. График представлен в логарифмических координатах. Связь между lga и lgg линейная, где а - размер частиц после измельчения, мм;
g - удельные затраты энергии на измельчение, кВт˙ч/кг.

Зоны разброса данных при измельчении в волчке, куттере и гомогенизаторы обозначены соответственно, I, II и III.

Удельные затраты энергии на измельчение материала в зависимости от степени измельчения в известных устройствах составляют от 0.001 кВт˙ч/кг при размере частиц 15 мм до 1.113 кВт˙ч/кг при размере частиц 10^-3 мм.

Удельные затраты при использовании предлагаемого способа определяются выражением
g=(P˙10^-3)/(3,6˙ ρ ˙ η ) кВт˙ч/кг, где Р - давление прессования, МПа.

ρ - плотность материала (для биологических продуктов ≈ 10000 кг/м³)
η - КПД прессования (в известных устройствах ≈ 0,5).

При давлении 200 МПа и КПД 0,5 удельная энергия измельчения составляет 0,111 кВт˙ч/кг и при размере измельченных частиц менее 0,1 мм меньше, чем в существующих устройствах. Так, по сравнению с гомогенизаторами удельная энергия измельчения, а следовательно, и затраты на нее уменьшаются в 10 раз. Учет потери позволяет представить эти затраты прямоугольниками IV (см. чертеж).

П р и м е р. Брикет измельчаемого материала с размером исходных частиц ≈ 200 мм, охлажденный до температуры -5^оС, помещают в матрицу, охлаждаемую хладагентом или хладоносителм до температуры -40^оС. Матрица имеет калиброванную щель с линейным размером 3 мм. Пуансон, охлаждаемый хладагентом или хладоносителем до температуры -40^оС, перемещается силой, создающей давление в матрице 6 МПа. Материал при истечении из матрицы измельчается до размеров ≈3 мм.

Изменяя размеры щели, температуру предварительного охлаждения и давление продавливания, после измельчения получают частицы размером меньше 3 мм.

Использование предлагаемого способа измельчения биологических продуктов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества.

Отсутствие дефростации и предварительного измельчения продукта дает возможность снизить энергозатраты, уменьшив потери энергии.

Поддержание низкой температуры в процессе обработки позволяет получить готовый продукт, пригодный к длительному хранению без дальнейшей холодильной обработки.

Назначение: в пищевой промышлености при измельчении таких биологических продуктов, как, например, рыба. Сущность изобретения: продукт подают на измельчение в замороженном виде, а измельчение осуществляют путем продавливания продукта через охлаждаемую матрицу, при этом температуру продукта поддерживают ниже температуры фазового перехода льда в жидкость. Способ позволяет измельчать продукты без их предварительной дефростации и получать готовый продукт, пригодный для длительного хранения без дальнейшей холодильной обработки. 1 ил.

СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ путем их продавливания, отличающийся тем, что продукт подают на измельчение в замороженном виде, а продавливание осуществляют через охлаждаемую матрицу, при этом температуру продавливаемого продукта поддерживают ниже температуры фазового перехода льда в жидкость.