СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 1999 года по МПК A23L1/20 A23J1/14 

Изобретение относится к области пищевой промышленности и может быть использовано в качестве способа получения пищевого продукта из растительного сырья и установки для его осуществления.

Известен способ получения пищевого продукта из растительного сырья путем приготовления смеси из исходных компонентов, сушки, последующего ее измельчения барожидкостно-термической обработки и извлечения из обработанного сырья пищевого продукта [1].

Известен способ получения пищевого продукта из растительного сырья, включающий жидкостную обработку и размягчение растительного сырья, его последующие барожидкостно-термическую обработку и размельчение, взаимное перемешивание полученных компонентов и извлечение из обработанного сырья пищевого продукта - прототип [2].

Известна установка для получения пищевого продукта из растительного сырья, содержащая бункер исходного сырья, электромагнитный разделитель, весовой дозатор, транспортер, механизм для очистки, сепаратор, смеситель, бак для реагента, измельчитель, механизм термической обработки, охладитель и механизм для расфасовки и упаковки [3].

Известна установка для осуществления способа получения пищевого продукта из растительного сырья, содержащая блок для формирования теплоносителя (БФТ) с регулируемым давлением его подачи в размолочно-варочный блок (РВБ), включающий режущий механизм с ножами и сепаратор с отверстиями, и механизмы извлечения готового пищевого продукта - прототип [4].

Недостатками известных способов и устройств являются относительно низкие их функциональные и технические характеристики, в том числе низкий удельный выход получаемого продукта.

Решаемая изобретением задача заключается в повышении эффективности способа получения пищевого продукта с достижением технического результата в отношении повышения удельного выхода продукта при сохранении его важнейших потребительских свойств.

В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность изобретения, следует отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают с помощью предложенного способа, включающего жидкостную обработку и размягчение растительного сырья, его последующие барожидкостно-термическую обработку и размельчение, взаимное перемешивание полученных компонентов и извлечение из обработанного сырья пищевого продукта. Отличительные особенности способа заключаются в том, что в процессе жидкостной обработки и размягчения в исходное сырье, содержащее объем v1 нерастворимых и v2 жидкостных компонентов вводят дополнительный объем v3 растворителя и объем v4 активизирующих добавок, которые выбирают в пределах 1 ≤ (α v1 + v2 + v3 + v4)/v1 ≤ 10³, где α- экспериментальный коэффициент, зависящий от гигроскопичности сырья, количества примесей и особенностей его механического размельчения, который выбирают в пределах 0,3 ≤ α ≤ 1,2. При этом изменяют рабочее давление P и температуру T в герметически закрытом сосуде с исходным сырьем и жидкостью в диапазоне 4•10^-4 ≤ β P/T ≤ 0,34 δ, где β [град.K/атм] - экспериментальный коэффициент, зависящий от неравномерности распределения температуры в объеме обрабатываемого сырья, его теплоемкости и температуропроводности, который выбирают в пределах 0,78 ≤ β ≤ 2,4.

В процессе размельчения и механического перемешивания соотношения минимальных r1 и максимальных r2 значений максимальных размеров поперечных сечений измельчаемых частиц выбирают в пределах 1 ≤ (r1 + δ r2)/r2 ≤ 10², где δ- экспериментальный коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого сырья (прочность, объемно-молекулярная структура и состав обрабатываемого сырья), который выбирают в пределах 0,85 ≤ δ ≤ 110. При распределении суммарного объема v5 частиц в объеме v6 обрабатываемой смеси в пределах 1•10^-2 ≤ μ v5/v6 ≤ 1, где μ- экспериментальный коэффициент, зависящий от степени объемного увеличения (разбухания) сырья, который выбирают в пределах 1 ≤ μ ≤ 8, и при соотношении минимальных амплитуд L1 перемещений во всех возможных направлениях к максимальному размеру r2 поперечных сечений перемещаемых частиц в пределах 10^-10 ≤ L1/r2 ≤ 5 извлекают объем v7 готового продукта из объема v6 обрабатываемой смеси в пределах 1 ≤ (ε v7 + v6)/v6 ≤ 1,9, где ε - экспериментальный коэффициент, выбираемый в зависимости от степени размельчения, температуры и равномерности распределения частиц по объему в пределах 0,6 ≤ ε ≤ 1,2.

В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность изобретения, следует также отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают, например, с помощью предложенной установки для осуществления способа получения пищевого продукта из растительного сырья, содержащей блок для формирования теплоносителя (БФТ) с регулируемым давлением его подачи в размолочно-варочный блок (РВБ), включающий режущий механизм с ножами и сепаратор с отверстиями, и механизмы извлечения готового пищевого продукта. Отличительные особенности установки заключаются в том, что рабочие объемы v1 БФТ и v2 РВБ выбраны в пределах 1,1 ≤ (v1 + v2)/v2 ≤ 12 и взаимосвязаны соответственно с объемами v3 теплоносителя в жидкой фазе в БФТ и v4 растворителя в РВБ в пределах 1,1 ≤ (v1 + v2 + v3 + v4)/v2 ≤ 8,3 при значениях температуры T1 теплоносителя и температуры T2 растворителя, а также значениях давления P1 теплоносителя и давления P2 растворителя, выбранных соответственно в пределах 0,4 ≤ T1/T2 ≤ 7,2 и 0,4 ≤ P1/P2 ≤ 3,2. БФТ и РВБ соединены обратной связью по температуре с коэффициентом обратной связи k, выбранным в пределах 0,4 ≤ k ≤ 1,3. При этом соотношение минимальной L2 величины зазора между режущими кромками ножей и максимальным размером L3 поперечных сечений отверстий в стенке сепаратора выбрано в пределах 1 ≤ δ L2 + L3)/L3 ≤ 130.

Следует обратить внимание, что в заявке соблюден принцип единства изобретения, так как предложенные способ и установка имеют одно и то же назначение, служат одной цели, обеспечивают достижение одного и того же технического результата и, таким образом, взаимосвязаны единым изобретательским замыслом, охарактеризованным формулой изобретения. При этом концепция правовой охраны основана на том, что неразрывность и взаимосвязанность предложенных объектов, а также допускаемая вариантность осуществления отдельных существенных признаков или их совокупностей предопределяют нетрадиционный характер формулировок некоторых признаков, например, отражения отдельных конструктивных особенностей предложенной установки также и косвенно опосредствованным соотношением диапазонов давлений и температур, однозначно предопределяющих эти конструктивные особенности, необходимые для практической реализации заявленного технического решения.

Предложенные способ и устройство целесообразно пояснить чертежами, на которых схематически изображены: фиг. 1 - схема установки; фиг. 2 - расположение ротора, сепаратора, диска и рассекателя в РВБ установки.

При изложении сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения, целесообразно более детально описать предложенный способ получения пищевого продукта из растительного сырья. При описании способа нецелесообразно детально останавливаться на известных из опубликованных данных особенностях выполнения его операций, в частности, характеризующих жидкостную обработку и размягчение растительного сырья, его последующие барожидкостно-термическую обработку и размельчение, взаимное перемешивание полученных компонентов и извлечение из обработанного сырья пищевого продукта.

Детально целесообразно остановиться только на отличительных существенных особенностях осуществления операций предложенного способа, заключающихся в том, что в процессе жидкостной обработки и размягчения в исходное сырье, содержащее объем v1 нерастворимых и v2 жидкостных компонентов вводят дополнительный объем v3 растворителя и объем v4 активизирующих добавок, которые выбирают в пределах 1 ≤ (α v1 + v2 + v3 + v4)/v1 ≤ 10³, где α- экспериментальный коэффициент, зависящий от гигроскопичности сырья, количества примесей и особенностей его механического размельчения, который выбирают в пределах 0,3 ≤ α ≤ 1,2. В качестве сырья для получения пищевого продукта, в частности, "соевое молоко" используют сырые соевые бобы, содержащие нерастворимые компоненты и жидкостные в виде бобового молока, а также могут быть введены различные добавки, например, рис. Растворителем обычно является вода, а в качестве активизирующих добавок вводят, например, измельченные чеснок, алоэ и др.

При этом изменяют рабочее давление P и температуру T в герметически закрытом сосуде с исходным сырьем и жидкостью в диапазоне 4•10^-4 ≤ β P/T ≤ 0,34 δ, где β [град.K/атм] - экспериментальный коэффициент, зависящий от неравномерности распределения температуры в объеме обрабатываемого сырья, его теплоемкости и температуропроводности, который выбирают в пределах 0,78 ≤ β ≤ 2,4. Приведенные соотношения охватывают весь необходимый для получения пищевого продукта диапазон температур и давлений.

В процессе размельчения и механического перемешивания соотношения минимальных r1 и максимальных r2 значений максимальных размеров поперечных сечений измельчаемых частиц выбирают в пределах 1 ≤ (r1 + δ r2)/r2 ≤ 10², где δ- экспериментальный коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого сырья (прочность, объемно-молекулярная структура и состав обрабатываемого сырья), который выбирают в пределах 0,85 ≤ δ ≤ 110. В результате такого размельчения и перемешивания достигают необходимой степени гомогенизации обрабатываемой смеси. При распределении суммарного объема v5 частиц в объеме v6 обрабатываемой смеси в пределах 1•10^-2 ≤ μ v5/v6 ≤ 1, где μ - экспериментальный коэффициент, зависящий от степени объемного увеличения (разбухания) сырья, который выбирают в пределах 1 ≤ μ ≤ 8, и при соотношении минимальных амплитуд L1 перемещений во всех возможных направлениях к максимальному размеру r2 поперечных сечений перемещаемых частиц в пределах 10^-10 ≤ L1/r2 ≤ 5 извлекают объем v7 готового продукта из объема v6 обрабатываемой смеси в пределах 1 ≤ (ε v7 + v6)/v6 ≤ 1,9, где ε- экспериментальный коэффициент, выбираемый в зависимости от степени размельчения, температуры и равномерности распределения частиц по объему в пределах 0,6 ≤ ε ≤ 1,2. Таким образом получают пищевой продукт, в частности, "соевое молоко", используемое в качестве заменителя коровьего молока. При этом может быть получен сухой пищевой продукт, который легко подготавливается к употреблению путем диспергирования и растворения в теплой воде для питья.

При описании устройства для осуществления способа нецелесообразно детально останавливаться на известных из опубликованных данных его конструктивных особенностях, в частности, блока для формирования теплоносителя, размолочно-варочного блока, включающего режущий механизм с ножами и сепаратор с отверстиями, и механизмов извлечения готового пищевого продукта.

Детально целесообразно остановиться только на отличительных существенных конструктивных особенностях предложенного устройства, заключающихся в том, что рабочие объемы v1 БФТ и v2 РВБ выбраны в пределах 1,1 ≤ (v1 + v2)/v2 ≤ 12, и взаимосвязаны соответственно с объемами v3 теплоносителя в жидкой фазе в БФТ и v4 растворителя в РВБ в пределах 1,1 ≤ (v1 + v2 + v3 + v4)/v2 ≤ 8,3 при значениях температуры T1 теплоносителя и температуры T2 растворителя, а также значениях давления P1 теплоносителя и давления P2 растворителя, выбранных соответственно в пределах 0,4 ≤ T1/T2 ≤ 7,2 и 0,4 ≤ P1/P2 ≤ 3,2. Форма отражения изложенных существенных признаков предопределена тем, что теплоноситель и растворитель являются неотъемлемыми конструктивными элементами предложенного устройства, а их объемы во взаимосвязи с их температурами и развиваемыми ими давлениями доминируют, в частности, при выборе объемов БФТ и РВБ.

БФТ и РВБ соединены обратной связью по температуре с коэффициентом обратной связи k, выбранным в пределах 0,4 ≤ k ≤ 1,3. Узел обратной связи введен для управления температурой теплоносителя БФТ при изменении температуры и/или давления в РВБ ниже или выше допустимых пределов. При этом соотношение минимальной L2 (фиг. 2) величины зазора между режущими кромками ножей и максимальным размером L3 поперечных сечений отверстий в стенке сепаратора выбрано в пределах 1 ≤ ( δL2 + L3)/L3 ≤ 130. Выбор величины соотношения указанных зазоров существенно влияет на оптимальное значение конечного выхода получаемого пищевого продукта.

Предложенное устройство целесообразно пояснить также описанием следующего примера его практического осуществления, отраженного на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлена схема установки СК-20. В комплект ее входят: электропарогенератор 1, представляющий в данном варианте блок формирования теплоносителя, и размолочно-варочный аппарат 2 (эквивалент РВБ). Электропарогенератор 1 выполнен в виде корпуса 1.1, внутри которого установлен изолированный бак, нагреватели, датчики уровня воды и электрическая часть. Снаружи корпуса установлены узел подачи воды 1.2 с электромагнитным клапаном и двумя обратными клапанами, кран шаровой 1.3 для подключения шланга парового 1.4, предохранительный клапан 1.5 и водомерное стекло 1.6 для визуального контроля уровня воды. На лицевой панели 1.7 установлены контрольные лампочки и регулятор 1.8 температуры (типа РДТ-3).

Размолочно-варочный аппарат 2 выполнен в виде корпуса 2.1 с тремя опорами, на котором смонтирован электродвигатель 2.2. На днище корпуса 2.1 установлен кран с патрубком 2.3 для слива развара. На корпусе 2.1 установлен кран шаровой 2.4 для подключения шланга 1.4 от электропарогенератора. На днище установлен термодатчик 2.5, который соединен линией 1.9 обратной связи с источником подогрева блока 1, где коэффициент обратной связи выбран в пределах 0,9 ≤ k ≤ 1,1. Сверху на корпусе 2.1 установлена крышка 2.6, которая закреплена с помощью шпилек и гаек. На крышке 2.6 смонтированы загрузочный клапан 2.7 с рукояткой, приемная воронка 2.8, предохранительный клапан 2.9 с патрубком, манометр 2.10 и малый клапан 2.11 для выпуска воздуха.

На фиг. 2 схематически укрупненно изображены шпилька 2.12, гайка 2.13, сепаратор 2.14, нож 2.15, ротор 2.16, диск 2.17, рассекатель 2.18. На валу электродвигателя 2.2 насажен ротор 2.16 с ножами 2.15, внутри сепаратора 2.14. Сепаратор 2.14 закрыт диском 2.17 с отверстием в центре и на нем установлен рассекатель 2.18 потока обрабатываемой смеси.

Работает установка следующим образом. Включается электропарогенератор и пар подается к размолочно-варочному аппарату, в который через воронку засыпана порция предварительно замоченных бобов и порция воды. Затем включается размолочно-варочный аппарат и температуру поднимают до 1-го необходимого по технологии уровня, выдерживают необходимый промежуток времени и поднимают температуру до 2-го уровня и также выдерживают необходимый промежуток времени. По достижении, например, верхнего предела рабочей температуры растворителя вырабатывают сигнал обратной связи для отключения источника подогрева блока 1 с целью уменьшения температуры теплоносителя. Сливают готовый развар, например, в мешочек, помещенный в стакане пресса при снятой крышке пресса. Слитое в пресс молоко удаляют сначала самотеком, а затем путем механического отжима винтом при закрытой крышке пресса, фильтруют и отпрессовывают от развара.

Достигаемый технический результат, как показали данные экспериментов, может быть реализован только взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленных объектов, отраженных в формуле изобретения. Указанные в ней отличия дают основание сделать вывод о новизне данного технического решения, а совокупность испрашиваемых притязаний в связи с их неочевидностью - о его изобретательском уровне, что доказывается также вышеприведенным детальным описанием заявленных объектов. Соответствие критерию промышленная применимость заявленных объектов доказывается как широким получением и использованием различных аналогичных объектов в промышленных масштабах, так и отсутствием в заявленных притязаниях каких-либо практически трудно реализуемых признаков. Нижние и верхние значения заявленных пределов были получены на основе статистической обработки результатов экспериментальных исследований, анализа и обобщения их и известных из опубликованных источников данных, исходя из условия достижения указанного технического результата.

Кроме указанного выше технического результата практическое осуществление заявленных объектов позволяет существенно расширить возможности их использования применительно, например, к различным типам растительного сырья и существенно усилить потребительский, например, лечебный и/или оздоровительный эффект от употребления получаемых пищевых продуктов.

Для доказательства достижения технического результата в дополнение к вышеизложенному и в качестве дополнительных сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения, целесообразно привести примеры практического выполнения способа и устройства, при описании которых нецелесообразно многократно излагать информацию, общую для каждого из примеров и уже с разной степенью подробности, отраженную в формуле и описании изобретения. Целесообразно привести только количественную информацию, отличающую один пример от другого, которая для удобства сведена в таблицу.

При сопоставлении прототипа и примеров оказалось целесообразным использовать в качестве параметра, характеризующего достигаемый технический результат, например, параметр D, определяющий соотношение величин удельного выхода продукта при сохранении его важнейших потребительских свойств при адекватных условиях проведения экспериментов. Как следует из таблицы, в оптимальном варианте (пример 3 таблицы) достигалось наиболее высокое значение указанного выше результата: D = 1.5. Нижние (пример 1) и верхние (пример 2) значения заявленных пределов были получены на основе статистической обработки результатов экспериментальных исследований, анализа и обобщения их и известных из опубликованных источников данных, исходя из условия приближения параметра D к 1. При этом при выходе за нижние (пример 4) и верхние (пример 5) значения заявленных пределов, как следует из таблицы, вышеуказанный технический результат не достигается (D < 1). Пример 6 таблицы отражает произвольный вариант осуществления заявленных объектов при нахождении параметров, характеризующих их существенные признаки, внутри пределов, отраженных в формуле изобретения (D = 1,3).

Использованные источники:
1. Патент N 2101979 РФ. МПК A 23 L 1/20. 20.01.98, Бюл. N 2.

2. Патент N 810067 РФ. МПК A 23 L 1/20. 28.08.81, Бюл. N 8 - прототип.

3. Патент N 594956 РФ. МПК A 47 J 42/08. 28.02.78, Бюл. N 8.

4. Патент N 2045892 РФ. МПК A 23 L 2/00. 20.10.95, Бюл. N 29 - прототип.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может использоваться в качестве способа получения пищевого продукта из растительного сырья и установки для его осуществления. Изменяют рабочее давление Р и температуру Т в герметически закрытом сосуде с исходным сырьем и жидкостью в диапазоне 4•10^-4 ≤ βP/Т ≤ 0,34δ, где β[град.К/атм] - экспериментальный коэффициент, зависящий от неравномерности распределения температуры в объеме обрабатываемого сырья, его теплоемкости и температуропроводности, который выбирают в пределах 0,78 ≤ β≤ 2,4. Установка включает в себя блок формирования теплоносителя (БФТ), размолочно-варочный блок (РВБ). Последний содержит режущий механизм с ножами и сепаратор с отверстиями. Установка содержит также механизм извлечения готового пищевого продукта. Рабочие объемы v1 БФТ и v2 РВБ выбраны в пределах 1,1 ≤ (v1+v2)/v2 ≤ 12 и взаимосвязаны соответственно с объемами v3 теплоносителя в жидкой фазе в БФТ и v4 растворителя в РВБ в пределах 1,1 ≤ (v1+v2+v3+v4)/v2 ≤ 8,3. При этом соотношение минимальной L2 величины зазора между режущими кромками ножей и максимальным размером L3 поперечных сечений отверстий в стенке сепаратора выбрано в пределах 1 ≤ (δL2+L3)/L3 ≤ 130. Это позволяет повысить эффективность способа получения пищевого продукта с достижением технического результата в отношении повышения удельного выхода продукта при сохранении его важнейших потребительских свойств. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения пищевого продукта из растительного сырья, включающий жидкостную обработку и размягчение растительного сырья, его последующие барожидкостно-термическую обработку и размельчение, взаимное перемешивание полученных компонентов и извлечение из обработанного сырья пищевого продукта, отличающийся тем, что в процессе жидкостной обработки и размягчения в исходном сырье, содержащее объем v1 нерастворимых и v2 жидкостных компонентов, вводят дополнительный объем v3 растворителя и объем v4 активизирующих добавок, которые выбирают в пределах 1 ≤ (α v1 + v2 + v3 + v4)/v1 ≤ 10³, где α - экспериментальный коэффициент, зависящий от гигроскопичности сырья, количества примесей и особенностей его механического размельчения, который выбирают в пределах 0,3 ≤ α ≤ 1,2, изменяют рабочее давление Р и температуру Т в герметически закрытом сосуде с исходным сырьем и жидкостью в диапазоне 4 • 10^-4 ≤ β H/N ≤ 0,34 δ, где β[град.К/атм] - экспериментальный коэффициент, зависящий от неравномерности распределения температуры в объеме обрабатываемого сырья, его теплоемкости и температуропроводности, который выбирают в пределах 0,78 ≤ β ≤ 2,4 в процессе размельчения и механического перемешивания соотношения минимальных r1 и максимальных r2 значений максимальных размеров поперечных сечений измельчаемых частиц выбирают в пределах 1 ≤ (r1 + δ r2)/r2 ≤ 10², где δ - экспериментальный коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого сырья (прочность, объемно-молекулярная структура и состав обрабатываемого сырья), который выбирают в пределах 0,85 ≤ δ ≤ 110, при распределении суммарного объема v5 частиц в объеме v6 обрабатываемой смеси в пределах 1 • 101^-2 ≤ μ v5/v6 ≤ 1, где μ - экспериментальный коэффициент, зависящий от степени объемного увеличения (разбухания) сырья, который выбирают в пределах 1 ≤ μ ≤ 8, и при соотношении минимальных амплитуд L1 перемещений во всех возможных направлениях к максимальному размеру r2 поперечных сечений перемещаемых частиц в пределах 10^-10 ≤ L I/r2 ≤ 5 извлекают объем v7 готового продукта из объема v6 обрабатываемой смеси в пределах 1 ≤ (ε v7 + v6)/v6 ≤ 1,9, где ε - экспериментальный коэффициент, выбираемый в зависимости от степени размельчения, температуры и равномерности распределения частиц по объему в пределах 0,6 ≤ ε ≤ 1,2. 2. Установка для получения пищевого продукта из растительного сырья, содержащая блок для формирования теплоносителя с регулируемым давлением его подачи в размолочно-варочный блок, включающий режущий механизм с ножами и сепаратор с отверстиями, и механизмы извлечения готового пищевого продукта, отличающаяся тем, что рабочие объемы v1 блока формирования теплоносителя и v2 размолочно-варочного блока выбраны в пределах 1,1 ≤ (v1 + v2)/v2 ≤ 12 и взаимосвязаны соответственно с объемами v3 теплоносителя в жидкой фазе в блоке формирования теплоносителя и v4 растворителя в размолочно-варочном блоке в пределах 1,1 ≤ (v1 + v2 + v3 + v4)/v2 ≤ 8,3 при значениях соответственно температуры Т1 теплоносителя и температуры Т2 растворителя, а также значениях давления Р1 теплоносителя и давления Р2 растворителя, выбранных в пределах 0,4 ≤ Т1/Т2 ≤ 7,2 и 0,4 ≤ Р1/Р2 ≤ 3,2, причем блок формирования теплоносителя и размолочно-варочный блок соединены обратной связью по температуре с коэффициентом обратной связи k, выбранным в пределах 0,4 ≤ k ≤ 1,3, а соотношение минимальной L2 величины зазора между режущими кромками ножей и максимальным поперечным размером L3 отверстий в стенке сепаратора выбрано в пределах 1 ≤ (δ L2 + L3)/L3 ≤ 130, где δ - экспериментальный коэффициент, выбранный в пределах 0,85 ≤ δ ≤ 110.