ЛИНИЯ ФРАКЦИОННОГО ВЫДЕЛЕНИЯ БЕЛКА ИЗ ЗЕЛЕНОГО СОКА Российский патент 1997 года по МПК A23K1/14 A23J3/14 

Изобретение относится к оборудованию фрикционного выделения белка, в частности кормовой и пищевой фракций, из сока зеленых растений, например пшеницы, люцерны, амаранта.

Известна линия фракционного выделения белка из зеленого сока, содержащая последовательно соединенные попарно коагулятор и сепаратор, в которой коагулятор может быть выполнен в виде электродиализатора или электрохимического коагулятора, причем количество пар равно количеству выделяемых фракций белка [1]
Недостатками этой линии являются необходимость ввода химического реагента и неравномерность обработки сока из-за неравномерности смешения с реагентом и возникающей вследствие этого неравномерности диэлектрических свойств.

В предлагаемой линии фракционного выделения белка из зеленого сока, содержащей последовательно соединенные попарно коагулятор и сепаратор, причем количество пар равно количеству выделяемых фракций белка, согласно изобретению, коагулятор выполнен в виде горизонтально расположенного цилиндрического корпуса с патрубками подачи и отвода зеленого сока и патрубком отвода пара с регулируемым обратным клапаном, приводного вала с закрепленными на нем дискетами, толщина которых увеличивается к оси приводного вала, установленными с образованинем ломаной линии, в нижней части корпуса между дисками установлены перегородки в виде полуколец, а в верхней части корпуса установлен по крайней мере один источник инфракрасного излучения.

Это позволяет осуществлять равномерную обработку сока без ввода химических реагентов при равномерном прогреве и гарантированном точном фракционировании белка.

В предпочтительном варианте источник инфракрасного излучения может быть выполнен по дуге, соосной c диском окружности, и установлен в плоскости, перпендикулярной оси вала, при этом желательно, чтобы диски образовывали поверхность, удовлетворяющую уравнение в декоративных координатах:

где X ось, совпадающая с продольной осью вала;
Y ось, перпендикулярная оси вала;
a константа, определяющая условия освещенности поверхности дисков, м^-1.

Такое выполнение линии позволяет осуществлять дифференцированный энерговвод по длине корпуса коагулятора в зависимости от необходимой скорости нагрева и времени термостатирования для требуемой точности фракционирования белка, а в желательном варианте создать равномерную освещенность поверхности дисков для исключения зон локального перегрева сока на их поверхности и повышения точности фракционирования.

Другим предпочтительным вариантом предусмотрена установка источника инфракрасного излучения параллельно оси вала и его выполнение линейным, при этом желательно, чтобы диски образовывали поверхность, удовлетворяющую уравнение в декартовых координатах:

где X, Y, a имеют те же значения.

Такая конструкция коагулятора обеспечивает минимальный удельный энерговвод в зеленый сок по длине корпуса и предназначена для точного выделения узкой фракции белка, в желательном варианте при равномерной освещенности поверхности дисков, повышающей точность фракцинирования.

Еще одним предпочтительным вариантом предусмотрено выполнение источника инфракрасного излучения в виде части, соосной с валом цилиндрической поверхности, при этом желательно, чтобы диски образовывали поверхность, удовлетворяющую уравнению в декартовых координатах:

где B безразмерная константа, определяющая условия освещенности поверхности дисков;
X и Y имеют те же значения.

Такая конструкция коагулятора обеспечивает максимальный удельный энерговвод по длине корпуса и обладает максимальной производительностью. Она используется для выделения белковой фракции в широком диапазоне молекулярной массы. В желательном варианте образуемая дисками поверхность имеет равномерную освещенность и обеспечивает повышенную точность выделения граничных белковых веществ выделяемой фракции.

Еще одним предпочтительным вариантом предусмотрено выполнение дисков с острыми внешними кромками, желательно с углом при вершине не меньше 10^o. Это исключает образование зоны локального перегрева на торце дисков, в желательном варианте без значительного увеличения материалоемкости.

Для повышения КПД использования инфракрасного излучения диски могут быть выполнены с гладким профилем впадин.

Для развития поверхности нагрева диски могут быть выполнены с ломаным профилем впадин, желательно с углом при вершине изломов не меньше 160^o, что исключает резкое падение КПД использования инфракрасного излучения.

Последним предпочтительным вариантом предусмотрено выполнение дисков толщиной, уменьшающейся по направлению от патрубка подачи к патрубку отвода зеленого сока.

Такая конструкция коагулятора обеспечивает увеличение линейной скорости перемещения зеленого сока за счет уменьшения проходного сечения канала между дисками и полукольцевыми перегородками и стабилизирует энерговвод в сок, обеспечивая его термостатирование при неизменном энерговводе от источника инфракрасного излучения.

На фиг. 1 показана схема линии; на фиг. 2 коагулятор с дуговыми излучениями, разрез; на фиг. 3 разрез по А-А на фиг. 2; на фиг. 4 то же, с линейными излучателями, разрез; на фиг. 5 разрез по Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 то же, с излучателем в виде сектора цилиндрической поверхности, разрез; на фиг. 7 разрез по В-В на фиг. 6; на фиг. 8 узел фиг. 6.

Линия фрикционного выделения белка из зеленого сока содержит емкость 1 подачи зеленого сока, соединенную с последовательно попарно установленными по количеству отделяемых фракций коагуляторами 2 и сепараторами 3 и емкости 4, 5 для отбора соответствующих фракций и 6 для остатков жидкой фазы.

Коагулятор 2 выполнен в виде горизонтально расположенного цилиндрического корпуса 7 с патрубками 8 и 9 подачи и отвода зеленого сока соответственно и патрубком 10 отвода пара, горизонтального приводного вала 11 с закрепленными на нем дисками 12, выполненными с увеличивающейся к оси вала 11 толщиной и установленными с образованием ломаной поверхности, полукольцевых перегородок 13, установленных в нижней части корпуса 7 между дисками 12 и источников 14 инфракрасного излучения, установленных в верхней части корпуса 7. В патрубке 10 установлен регулируемый обратный клапан 15.

При выполнении /фиг. 2, 3/ источников 14 инфракрасного излучения по дугам, соосных с дисками 12 окружностей и их установке в плоскостях, перпендикулярных оси вала 11, диски 12 образуют поверхность, удовлетворяющую уравнению /1/, гарантирующую равномерную освещенность приданной конфигурации источников 14 инфракрасного излучения.

При выполнении /фиг. 4, 5/ источников 14 инфракрасного излучения линейными и параллельными осями вала 11 диски 12 образуют поверхность, удовлетворяющую уравнению /2/, также гарантирующую равномерную освещенность.

При выполнении /фиг. 6, 7/ источника 14 инфракрасного излучения в виде части, соосной с валом 11 цилиндрической поверхности, диски 12 образуют равномерно освещенную поверхность, удовлетворяющую уравнению /3/.

Внешняя кромка дисков 12 выполнена /фиг.8/ заостренной с углом α при вершине не меньше 10^o, при наличии излома во впадинах образуемой дисками 12 поверхности угол v при их вершине не меньше 160^o.

На фиг. 2 и 4 показаны диски 12, образующие поверхность с гладким профилем впадин.

На фиг. 6 показаны диски 12, с убывающей по направлению от патрубка 8 к патрубку 9 максимальной толщины P.

Линия фракционного выделения белка из зеленого сока работает следующим образом.

Зеленый сок из емкости 1 по патрубку 8 поступает в корпус 7 коагулятора 2, где он перемещается по каналу, образованному дисками 12 и полукольцевыми перегородками 13. При вращении дисков 12 приводным валом 11 за счет смачивания поверхностей дисков 12 зеленый сок в виде пленки на их поверхности поступает в верхнюю часть корпуса 7. На части траектории перемещения пленки она подвергается воздействию инфракрасного излучения источников 14, что приводит к нагреву зеленого сока. Выполнение дисков 12 с образованием поверхности в соответствии с уравнениями /1/, /2/ или /3/ в зависимости от форм выполнения источников 14 инфракрасного излучения обеспечивает равномерную освещенность этой поверхности и соответственно равномерный нагрев зеленого сока в пленке и равномерную коагуляцию определенной фракции белков, которая качественно определяется удельным энерговводом источников 14 на единицу длины корпуса 7, задаваемым подбором констант А и В в уравнениях /1/, /2/ или /3/, и скорость вращения приводного вала 11. Обработанная излучением пленка зеленого сока возвращается в его основную массу и за счет высоких тангенциальных напряжений в зазоре между дисками 12 и полукольцевыми перегородками 13 эффективно с ней перемешивается, обеспечивая равномерный прогрев зеленого сока и равномерную коагуляцию выделяемой фракции белка по всему объему без непосредственного контакта с химическими реагентами или заряженными поверхностями, что исключает сохранение некоагулированного белка выделяемой фракции в жидкой фазе зеленого сок. По мере перемещения по корпусу 7 зеленый сок многократно обрабатывается в пленке инфракрасным излучением источников 14, прогревается и термостатируется при заданной температуре, максимальное значение которой ограничено температурой кипения воды при давлении срабатывания обратного клапана 15 в патрубке 10 отвода пара, поскольку при достижении этой температуры давление насыщенных паров воды обрабатываемого зеленого сока становится достаточным для открывания клапана 15, и весь дополнительный энерговвод от источников 14 инфракрасного излучения будет расходоваться на выпаривание вод при кипении зеленого сока без увеличения температуры. Образующийся в этом случае пар будет отводиться из корпуса 7 по патрубку 10. При значительном времени термостатирования зеленого сока целеообразно выполнять диски 12 с уменьшающейся от патрубка 8 к патрубку 9 максимальной толщиной для уменьшения проходного сечения канала между дисками 12 и полукольцевыми перегородками 13, увеличения линейной скорости течения зеленого сока и сокращения удельного энерговвода в зеленый сок при постоянном энерговводе по длине корпуса 7. Форму излучателей 14 и конфигурацию дисков 12 целесообразно выбирать в зависимости от требуемых широты диапазона и точности выделения белковой фракции в соответствии с вышеперечисленными рекомендациями.

Обработанный зеленый сок с коагулированной белковой фракцией удаляется из корпуса 7 коагулятора 2 по патрубку 9 и поступает в сепаратор 3, выполненный, например, в виде шнековой центрифуги, в котором твердая фаза коагулированной фракции белка выделяется из каждой фазы зеленого сока и поступает в сборник 4, а жидкая фаза передается в следующий коагулятор 2 для коагуляции следующей фракции белка при более высокой температуре, осуществляемой аналогичным образом, а затем на выделение белковой фракции из сока в очередном сепараторе 3, откуда ее удаляют в следующий сборник 5. Обработку жидкой фазы осуществляют до выделения всех необходимых фракций белка, после чего остатки жидкой фазы зеленого сока поступают в сборник 6.

Таким образом предлагаемая линия позволяет за счет высокой точности и равномерности обработки зеленого сока инфракрасным излучением с высокой надежностью выделять из него любое количество белковых фракций. В простейшем варианте используют разделение белка на две фракции кормовую и пищевую.

Назначение: фракционирование кормового и пищевого белка из сока зеленых растений. Сущность изобретения: линия содержит последовательно попарно соединенные по количеству выделяемых фракций белка коагулятор и сепаратор. Коагулятор выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого установлен наборный ротор и источник инфракрасного излучения. 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Линия фракционного выделения белка из зеленого сока, содержащая последовательно соединенные попарно коагулятор и сепаратор, причем количество пар равно количеству выделяемых фракций белка, отличающийся тем, что коагулятор выполнен в виде горизонтально расположенного цилиндрического корпуса с патрубками подачи и отвода зеленого сока и патрубком отвода пара с регулируемым обратным клапаном, приводного вала с закрепленными на нем дисками, толщина которых увеличивается к оси приводного вала, установленными с образованием ломаной линии, в нижней части корпуса между дисками установлены перегородки в виде полуколец, а в верхней части корпуса по крайней мере один источник инфракрасного излучения. 2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что источник инфракрасного излучения установлен в плоскости, перпендикулярной оси вала, и выполнен по дуге, соосной с диском окружности. 3. Линия по п.2, отличающаяся тем, что диски образуют поверхность, удовлетворяющую в декартовых координатах

где x ось, совпадающая с продольной осью вала;
y ось, перпендикулярная продольной оси вала;
a константа, определяющая условия освещенности поверхности дисков, м. 4. Линия по п.1, отличающаяся тем, что источник инфракрасного излучения установлен параллельно оси вала и выполнен линейным. 5. Линия по п. 4, отличающаяся тем, что диски образуют поверхность, удовлетворяющую уравнению в декартовых координатах

6. Линия по п.1, отличающаяся тем, что источник инфракрасного излучения выполнен в виде части, соосной с валом цилиндрической поверхности. 7. Линия по п. 6, отличающася тем, что диски образуют поверхность, удовлетворяющую уравнению в декартовых координатах

где B безразмерная константа, определяющая условие освещенности поверхности дисков. 8. Линия по пп.1 7, отличающаяся тем, что внешние кромки дисков выполнены острыми. 9. Линия по п.8, отличающаяся тем, что угол при вершине кромок составляет не менее 10^o. 10. Линия по пп. 1 9, отличающаяся тем, что диски выполнены с гладким профилем впадин. 11. Линия по пп. 1 9, отличающаяся тем, что диски выполнены с ломаным профилем впадин. 12. Линия по п.11, отличающаяся тем, что угол при вершине изломов составляет не менее 160^o. 13. Линия по пп.1 12, отличающаяся тем, что толщина дисков убывает по направлению от патрубка подачи к патрубку отвода зеленого сока.