СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЖИДКИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК A23L3/15 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть применено для обработки пищевых продуктов, преимущественно молочных.

Прототипом является способ обеззараживания жидких пищевых продуктов, включающий насыщение продукта газом или смесью газов, повышение давления в рабочей емкости, выдержку под давлением и последующий резкий сброс давления, причем перед насыщением проводят заполнение продуктом всего объема рабочей емкости без образования воздушных пробок и обеспечивают создание давления от 0,5 до 6 МПа, которое производят плавно, причем выдержку проводят в течение от 1 с до 60 мин при температуре, не влияющей на биологическую ценность продукта, а сброс давления осуществляют до атмосферного за время менее 1 с. [пат. РФ 2248732, МПК A23L 3/015, А23С 9/00, 2005].

Недостатками прототипа являются:

- сложность конструкции, реализующей способ, обусловленная наличием большого количества вспомогательных устройств - компрессоров, клапанов, фильтров и т.п.;

- неудобство в эксплуатации, вызванное необходимостью качественной очистки газа, закачиваемого в емкость под давлением и выбросом большого количества обеззараженной жидкости вместе с воздухом при быстром сбросе давления;

- относительно низкая производительность из-за невозможности обеззараживания жидкого продукта в потоке.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение эксплуатационных характеристик и производительности.

Задача решается тем, что в способе обеззараживания жидких пищевых продуктов, включающем повышение давления в продукте, выдержку его под давлением и последующий сброс давления, продукт разделяют на части, каждую из которых заключают в герметичную оболочку, создают в ней давление путем ее упругой деформации, затем придают ей исходную форму, раскрывают и удаляют из нее часть продукта.

Деформацию производят с помощью давления жидкости. Давление формируют с помощью низкотемпературной плазмы, которую производят высоковольтным разрядом в жидкости. В качестве жидкости используют дистиллированную воду. Жидкость предварительно дегазируют. В качестве жидкости используют дистиллированную воду с температурой 4°С. Жидкость периодически охлаждают.

В устройстве для осуществления способа обеззараживания жидких пищевых продуктов, содержащем емкость, емкость разделена мембраной на две части, каждая из которых имеет корпус с входным и выходным патрубками, в котором с возможностью вращения установлено колесо с лопатками, кинематически связанное с роликами, имеющими выемки для прохода лопаток и разделяющими корпус на большую и меньшую камеры, при этом большие камеры наполнены соответственно продуктом и жидкостью, соприкасающимися с противоположными поверхностями мембраны, а в камере с жидкостью на изоляторе неподвижно закреплен электрод.

Колеса с лопатками кинематически связаны между собой.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Разделение продукта на части, каждую из которых заключают в герметичную оболочку, создание в ней давления путем ее упругой деформации, придание ей исходной формы, раскрывание и удаление из нее части продукта позволяет проводить обеззараживание жидкости в потоке благодаря быстрому созданию давления в ее малом объеме. Это повышает производительность и улучшает эксплуатационные характеристики.

Проведение деформации с помощью давления жидкости позволяет создавать большую величину давления при незначительном изменении замкнутого объема жидкости, а также более равномерно распределять это давление. Все это уменьшает массу и габариты устройства и повышает эксплуатационные характеристики.

Формирование давления с помощью низкотемпературной плазмы, которую производят высоковольтным разрядом в жидкости, упрощает конструкцию и уменьшает массогабаритные характеристики. Кроме того, разряд происходит за короткий промежуток времени, в течение короткого клетки микроорганизмов не успевают приспособиться к изменению параметров внешней среды и гибнут. Это повышает производительность.

Использование в качестве жидкости дистиллированной воды снижает себестоимость рабочей жидкости, что повышает эксплуатационные характеристики.

Предварительная дегазация жидкости позволяет уменьшить потери давления из-за отсутствия растворенного в ней воздуха, который сжимаясь, уменьшает передачу давления жидкостью. Это улучшает эксплуатационные характеристики.

Использование в качестве жидкости дистиллированной воды с температурой 4°С повышает эксплуатационные характеристики. Известно, что при такой температуре вода представляет аномалию, имея наибольшую плотность и, следовательно, наименьший удельный объем. В результате улучшается передача давления жидкостью. Кроме того, жидкостью такой температуры можно охлаждать при необходимости обеззараженную жидкость, например молоко. Все это улучшает эксплуатационные характеристики.

Периодическое охлаждение жидкости позволят ликвидировать паровые пузырьки, возникающие при формировании низкотемпературной плазмы, и поддерживать, тем самым, стабильную величину давления в жидкости при высоковольтном разряде. При этом также поддерживается наибольшая плотность жидкости. Все это повышает эксплуатационные характеристики.

Разделение емкости мембраной на две части, каждая из которых имеет корпус с входным и выходным патрубками, в котором с возможностью вращения установлено колесо с лопатками, кинематически связанное с роликами, имеющими выемки для прохода лопаток и разделяющими корпус на большую и меньшую камеры, при этом большие камеры наполнены соответственно продуктом и жидкостью, соприкасающимися с противоположными поверхностями мембраны, дает возможность осуществлять обеззараживание продукта в потоке посредством относительно простого устройства. Это упрощает конструкцию и повышает эксплуатауционные характеристики.

Закрепление электрода в камере с жидкостью на изоляторе дает возможность упростить конструкцию устройства для формирования высокого давления в жидкости.

Кинематическая связь колес, имеющих лопатки, упрощает конструкцию, так как позволяет поворачивать их от одного привода.

Изобретение поясняется чертежом.

На фигуре изображено устройство для осуществления способа обеззараживания жидких пищевых продуктов.

Устройство содержит установленную на основании 1 емкость, разделенную мембраной 2 на две части, каждая из которых имеет корпус 3 с входным 4 и выходным 5 патрубками. В корпусе с возможностью вращения установлено колесо 6 с лопатками 7, кинематически связанное с роликами 8, имеющими выемки 9 для прохода лопаток. Ролики разделяют корпус на большую 10 и меньшую 11 камеры, при этом большие камеры наполнены соответственно обеззараживаемым продуктом 12, например молоком, и жидкостью 13, например дистиллированной или слабопроводящей водой. В камере с жидкостью на изоляторе 14 неподвижно закреплен электрод 15 для подвода высокого напряжения.

Работает устройство следующим образом.

В верхний по чертежу патрубок 4 подают продукт, подлежащий обеззараживанию, например молоко 12, а в нижний - жидкость, например дистиллированную воду 13, которая так же, как и молоко, заполняет верхнюю камеру 10, при этом за счет, например, гидростатического давления, действующего на лопатку 7, находящуюся в камере 10, колесо 6 поворачивается. Заметим, что колеса 6 могут поворачиваться непосредственно от привода, тогда вращающееся с лопатками 7 колесо 6 будет выполнять функцию насоса. Как только последующая лопатка пройдет входной патрубок 4, произойдет закрывание в камерах 10 находящихся между этими лопатками соответственно объемов молока и дистиллированной воды. Формируют в получившимся замкнутом объеме дистиллированной воды 13 плазму путем подачи высокого напряжения на электрод 15 и возникающего при этом электрического разряда в воде. Заметим, что второй электрод находится напротив показанного на чертеже. Поскольку в результате возникновения плазмы резко возрастает давление и температура в плазменном канале, который увеличиваясь, создает давление в воде, а та, в свою очередь, воздействуя на мембрану 2, несколько прогибает ее, то в результате давление передается на закрытый объем, в котором находится молоко 12. Воздействие высоким давлением, сформированным за очень малый промежуток времени, на клетки микроорганизмов приводит к гибели последних, поскольку за малое время перепада давления клетка не успевает приспособиться к изменению параметров внешней среды. Заметим, что за время, в течение которого вода и молоко находятся в замкнутых объемах, можно сформировать несколько высоковольтных импульсов, создавая, тем самым, ударную волну, распространяющуюся от места локального выделения энергии.

Поскольку давление одинаково действует на обе лопатки, то практически никакого противодействия повороту колеса оно не оказывает, поэтому колесо будет продолжать вращаться под действием гидростатического давления на последующую лопатку. При этом происходит перемещение замкнутых объемов с водой и молоком. Как только передние по ходу движения лопатки займут горизонтальное положение, произойдет открывание объемов в результате соединения их с выходным патрубками 5. Давление в указанных объемах падает, и упругая мембрана 2 возвращается в исходное состояние. При этом объем отработавшей воды, содержащей микропузырьки, возникшие в результате ионизационных процессов в канале плазмы, охлаждают, а обеззараженный объем молока направляют, например, на линию розлива и упаковки.

Далее происходит формирование через входные патрубки 4 очередных объемов молока и дистиллированной воды, и процесс обеззараживания продолжается.

Заметим, что инициирование разрядов в слабопроводящей воде пробоем под действием высокого напряжения происходит в течение весьма коротких промежутков времени, порядка нескольких микросекунд, а поэтому требует небольшого расхода энергии и происходит с высокой стабильностью.

Внедрение изобретения позволит обеззараживать жидкие продукты непосредственно в потоке, например при движении в трубе, что повысит производительность обеззараживания и эксплуатационные характеристики устройства, требующего небольших аппаратурных затрат.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть применено для обработки пищевых продуктов, преимущественно молочных. Способ осуществляют следующим образом. В верхний патрубок 4 подают продукт 12, подлежащий обеззараживанию, а в нижний - воду 13, которые соответственно заполняют верхние камеры 10. Колесо 6 с лопатками 7 поворачивается. Как только последующая лопатка пройдет входной патрубок 4, произойдет закрытие в камерах 10, находящихся между этими лопатками, соответственно объемов молока и воды. Формируют в замкнутом объеме воды 13 плазму путем подачи высокого напряжения на электрод 15. В результате возникновения плазмы резко возрастает давление и температура в плазменном канале, создается давление в воде. Вода, воздействуя на мембрану 2, передает давление на закрытый объем, в котором находится молоко 12. Воздействие высоким давлением, сформированным за очень малый промежуток времени на клетки микроорганизмов приводит к гибели последних, поскольку за малое время перепада давления клетка не успевает приспособиться к изменению параметров внешней среды. Использование изобретения позволит повысить качество получаемого продукта. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обеззараживания жидких пищевых продуктов, включающий повышение давления в продукте, выдержку его под давлением и последующий сброс давления, отличающийся тем, что емкость с продуктом разделяют на части, каждую из которых заключают в герметичную оболочку, создают в ней давление путем ее упругой деформации, затем придают ей исходную форму, раскрывают и удаляют из нее часть продукта, причем упругую деформацию производят с помощью давления жидкости, создаваемого низкотемпературной плазмой, которую производят высоковольтным разрядом в жидкости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жидкости используют дистилированную воду.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкость предварительно дегазируют.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкость периодически охлаждают.

5. Способ по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве жидкости используют дистилированную воду с температурой 4°С.

6. Устройство для осуществления способа обеззараживания жидких пищевых продуктов, содержащее емкость, отличающееся тем, что емкость разделена мембраной на две части, каждая из которых имеет корпус с входным и выходным патрубками, в котором с возможностью вращения установлено колесо с лопатками, кинематически связанное с роликами, имеющими выемки для прохода лопаток и разделяющими корпус на большую и меньшую камеры, при этом большие камеры наполнены соответственно продуктом и жидкостью, соприкасающимися с противоположными поверхностями мембраны, а в камере с жидкостью на изоляторе неподвижно закреплен электрод.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что колеса с лопатками кинематически связаны между собой.