Устройство для обогащения молока витамином D3 и способ его осуществления Российский патент 2023 года по МПК A01J11/00 A23C9/00 A23C9/158 B01J19/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Группа изобретений относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для обогащения молока витаминами группы D, преимущественно витамином D3, а также способом обогащения молока витамином группы D, преимущественно витамином D3, и может быть использована для витаминизации молока.

Уровень техники

Витамин D - один из ключевых факторов развития и сохранения здоровой костной ткани в течение всей жизни человека. Он уникален тем, что может образовываться в коже под действием солнечного света. В настоящее отмечается рост распространенности дефицита витамина D отличительным у детей и взрослых, несмотря на существующие возможности предупреждения его недостатка в организме.

В общем случае, применяется два способа обогащения молока витамином D: добавление готовых витаминных премиксов, то есть синтетического витамина D, и облучение ультрафиолетовым излучением. Холькальциферол в промышленности получают, подвергая 7-дегилдрохолестерин воздействию ультрафиолетового излучения с последующей очисткой [1]. 7-дегилдрохолестерин является прекурсором витамина D3, который непосредственно содержится в молоке, в ланолине, более известном, как шерстяной воск, получаемый при вываривании шерсти овец, а также в органах рыб, особенно в печени [2-3]. Витаминные концентраты из печени рыб, или ланолина также выпускают в таблетках для внутреннего в потребления [4].

При обогащении молока витаминные концентраты добавляют на стадии сепарации [1], при проведении процесса пастеризации.

Витаминные концентраты имеют ряд существенных недостатков, такие как: требования к хранению и транспортировке, требования к качеству сырья для производства концентрата, а также усложнение технологического процесса производства молока.

Из уровня техники известны технические решения, обеспечивающие обогащение молока витамином D3 за счет облучения продукта ультрафиолетовым излучением.

Данное решение представлено в RU 160816 «Витаминизатор молока», в котором представлен способ витаминизации ртутной лампой ультрафиолетового излучения с длиной волны 252 нм с защитным кварцевым чехлом, полость которого соединена с источником воздуха и который помещен в цилиндрический корпус с образованием полости между кварцевым чехлом и цилиндрическим корпусом, с возможностью протекания молока, при этом витаминизатор снабжен циркуляционной емкостью с выходным патрубком и системой трубопроводов с циркуляционным краном, которые сообщены с насосом, подающим трубопроводом и устройством ультрафиолетового излучения и образуют циркуляционный контур.

Однако известное решение не обеспечивает достаточную эффективность процесса витаминизации, так как наибольшая спектральная эффективность образования витамина D3 в молоке находится в диапазоне 295-310 нм.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является получение различных образцов молока, обогащенного витамином D3, для определения зависимости концентрации витамина от дозы излучения.

Технический результат, при использовании заявленного изобретения, заключается в повышении эффективности процесса витаминизации молока и существенном уменьшении себестоимости конечного продукта.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для обогащения молока витамином D3 включает плазмохимический реактор, бак и раму, плазмохимический реактор, являющийся источником ультрафиолетового излучения длиной волны 290-310 нм, состоит из стакана из кварцевого стекла, корпуса, крышки, уплотнительных колец, кронштейнов и патрубков, бак состоит из цилиндра, конуса и штуцера, а рама состоит из профилей и уголков, устройство дополнительно снабжено перистальтическим насосом, соединенным трубопроводом с плазмохимическим реактором, и, вентилем и трехходовым вентилем и трубопроводами, образующих циркуляционный контур с возможностью проведения нескольких циклов витаминизации. Источниками ультрафиолетового излучения являются кварцевая лампа, светодиоды сплошного спектра, ксеноновая лампа. Патрубок подвода молока может быть снабжен фильтром. Устройство может быть дополнительно оснащено счетчиком циклов витаминизации и устройством автоматического регулирования подачи молока в плазмохимический реактор. В бак заливают необогащенное молоко, из которого, при условии открытия вентиля, с помощью перистальтического насоса, оно попадает в плазмохимический реактор, где непосредственно происходит процесс образования витамина D3 из прекурсора, содержащегося в молоке, после этого, продукт, с помощью трехходового вентиля, может быть направлен либо на выход, либо в повторный цикл витаминизации.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен сборочный чертеж плазмохимического реактора, на фиг.2 - сборочный чертеж бака, на фиг.3 показан сборочный чертеж рамы, на фиг.4 представлена гидравлическая схема устройства, на фиг.5 представлен сборочный чертеж устройства.

Позициями на фигурах обозначены:

1 - плазмохимический реактор,

2 - перистальтический насос,

3 - бак,

4 - вентиль,

5 - трехходовой вентиль,

6 - рама.

Осуществление изобретения

Устройство для обогащения молока витамином D3 включает плазмохимический реактор 1, бак 3 и раму 6.

Плазмохимический реактор 1, являющийся источником ультрафиолетового излучения длиной волны 290-310 нм, состоит из стакана из кварцевого стекла, корпуса, крышки, малых и больших уплотнительных колец, кронштейнов и патрубков. Стакан представляет собой цилиндр из кварцевого стекла, которое является прозрачным для ультрафиолетового излучения, что обеспечивает эффективный процесс передачи энергии от лампы к рабочей жидкости. Корпус представляет собой цилиндр, сложной внутренней геометрии, изготовленный из нержавеющей стали 10Х18Н10Т. Уплотнительные кольца используют для обеспечения герметичности устройства.

Бак 3 состоит из цилиндра, конуса и штуцера. Рабочий объем бака - 1,5 л. Конус необходим для обеспечения стационарного потока жидкости, а штуцера для присоединения штуцера-переходника.

Рама 6 представляет собой конструкцию, состоящую из нескольких профилей модели Bosch Rexroth 20, а также уголков, скрепляющих профили между собой и Т-образных гаек, необходимых для закрепления на раме составных элементов устройства.

Трехходовый вентиль 5 в устройстве предусмотрен для возможности проведения повторного цикла обогащения. Выбор перистальтического насоса 2 обусловлен тем, что он предусматривает отсутствие контакта между рабочей жидкостью и частями перистальтического насоса 2, благодаря чему обеспечены требования по дезинфекции.

Устройство дополнительно снабжено перистальтическим насосом 2, соединенным трубопроводом с плазмохимическим реактором 1, и системой вентилей 4 и трубопроводов, образующих циркуляционный контур с возможностью проведения нескольких циклов витаминизации.

Все элементы устройства соединены между собой посредством резьбовых соединений.

Устройство может быть выполнено с несколькими источниками ультрафиолетового излучения, например кварцевой лампой, светодиодами сплошного спектра, ксеноновой лампой и т.п.

Патрубок подвода молока может быть снабжен фильтром.

Устройство может быть дополнительно оснащено счетчиком циклов витаминизации и устройством автоматического регулирования подачи молока в плазмохимический реактор 1.

Упомянутые выше гидравлические элементы соединены посредством гибкого трубопровода и закреплены на метрическом профиле Bosch Rexroth 45, с помощью Т-гаек 10 и винтов М8.

Заявленное устройство обеспечивает полный цикл обогащения молока витамином D3. Кроме того, заявленное устройство является разборным, что существенно упрощает его транспортировку.

Способ обогащения молока витамином D3 заключается в следующем.

В бак 3 заливают необогащенное молоко (исходный продукт), из которого, при условии открытия вентиля 5, с помощью перистальтического насоса 2, оно попадает в плазмохимический реактор 1, где непосредственно происходит процесс образования витамина D3 из прекурсора, содержащегося в молоке. После этого, продукт, в зависимости от поставленных задач, с помощью трехходового вентиля 6, может быть направлен в конечный бак 3, или отправлен в повторный цикл витаминизации.

При проведении повторных циклов витаминизации имеется возможность промежуточного отбора пробы.

Проведены исследования по обогащению молока витамином D3. В качестве источника УФ-излучения была выбрана импульсная ксеноновая лампа ИМП-5/60. В качестве продукта, подлежащего обогащению витамином D3 применялось молоко марки ВкусВилл, с жирностью 3,2%. Рабочий объем жидкости составлял 1,2 л. Скорость работы перистальтического насоса 6 л/ч.

Молоко прокачивалось через реактор в рециркуляционном режиме, тремя циклами обогащения. После проведения опыта молоко было расфасовано в две пластиковые тары, сопровождаются объемом 0,5 л, и отправлено в ФГАНУ ВНИМИ (г.Москва), для проведения исследований по определению концентрации витамина D внешней методом ВЭЖК.

Данный протокол показывает, что содержание витамина D3 (холькальциферола) в более продукте составляет 1,01 уходящие (±20,0 к % относ.) мкг/100 г. Это эквивалентно 40,5 ME витамина D на 100 г продукта, или 405 ME на литр продукта. Для людей в возрасте внутренней 18-50 лет это составляет более 75% суточной профилактической дозы, согласно торговых рекомендациям врачей [5].

По сравнению с известным решением заявленное изобретение позволяет повысить эффективность процесса витаминизации молока и существенно уменьшить себестоимость конечного продукта.

Источники информации:

1. Atsuko TAKEUCHI, Toshio OKANO, Mariko SAYAMOTO, Setsuko SAWAMURA, Tadashi KOBAYASHI Masayoshi MOTOSUGI, Takeshige YAMAKAWA. Tissue Distribution of 7-Dehydrocholesterol, Vitamin D3 and 25-Hydroxyvitamin D3 in Several Species of Fishes - 1985.

2. Murayama, E., Miyamoto, K., Kubodera, N., Mori, Т., & Matsunaga, I. Synthetic studies of vitamin D3 analogues.- 1986.

3. Holick, M. F. (2005). The Vitamin D Epidemic and its Health Consequences. The Journal of Nutrition - 2005.

4. Now Foods, Витамин D-3. [Электронный ресурс]. URL: https://ru.iherb.com/pr/Now-Foods-Vitamin-D-3-High-Potency-5-000-IU-120-Softgels/10421. Дата обращения: 08.11.2019.

5. Пигарова Е.А., Рожинская Л.Я., Белая Ж.Е., Дзеранова Л.К., Каронова Т.Л., Ильин А.В. Дефицит витамина D у взрослых: диагностика, лечение и профилактика. РОССИЙСКАЯ АССОЦИАЦИЯ ЭНДОКРИНОЛОГОВ ФГБУ «ЭНДОКРИНОЛОГИЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР» - 2015.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Устройство для обогащения молока витамином D3 включает плазмохимический реактор, бак и раму, плазмохимический реактор, являющийся источником ультрафиолетового излучения длиной волны 290-310 нм, состоит из стакана из кварцевого стекла, корпуса, крышки, малых и больших уплотнительных колец, кронштейнов и патрубков, бак состоит из цилиндра, конуса и штуцера, а рама состоит из профилей и уголков, устройство дополнительно снабжено перистальтическим насосом, соединенным трубопроводом с плазмохимическим реактором, и системой вентилей и трубопроводов, образующих циркуляционный контур с возможностью проведения нескольких циклов витаминизации, при этом устройство может быть выполнено с несколькими источниками ультрафиолетового излучения. Способ обогащения молока витамином D3 заключается в том, что в бак заливают необогащенное молоко, из которого, при условии открытия вентиля, с помощью перистальтического насоса, оно попадает в плазмохимический реактор, где непосредственно происходит процесс образования витамина D3 из прекурсора, содержащегося в молоке, после этого продукт, с помощью трехходового вентиля, может быть направлен в конечный бак или отправлен в повторный цикл витаминизации. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса витаминизации молока. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для обогащения молока витамином D3, включающий плазмохимический реактор, бак и раму, плазмохимический реактор, являющийся источником ультрафиолетового излучения длиной волны 290-310 нм, состоит из стакана из кварцевого стекла, корпуса, крышки, уплотнительных колец, кронштейнов и патрубков, бак состоит из цилиндра, конуса и штуцера, а рама состоит из профилей и уголков, устройство дополнительно снабжено перистальтическим насосом, соединенным трубопроводом с плазмохимическим реактором, вентилем и трехходовым вентилем и трубопроводами, образующими циркуляционный контур с возможностью проведения нескольких циклов витаминизации.

2. Устройство для обогащения молока витамином D3 по п. 1, отличающееся тем, что источниками ультрафиолетового излучения являются кварцевая лампа, светодиоды сплошного спектра, ксеноновая лампа.

3. Устройство для обогащения молока витамином D3 по п. 1, отличающееся тем, что патрубок подвода молока может быть снабжен фильтром.

4. Устройство для обогащения молока витамином D3 по п. 1, отличающееся тем, что может быть дополнительно оснащено счетчиком циклов витаминизации и устройством автоматического регулирования подачи молока в плазмохимический реактор.

5. Способ обогащения молока витамином D3, заключающийся в том, что в устройство по п. 1, а именно в бак, заливают необогащенное молоко, из которого, при условии открытия вентиля, с помощью перистальтического насоса оно попадает в плазмохимический реактор, где непосредственно происходит процесс образования витамина D3 из прекурсора, содержащегося в молоке, после этого продукт, с помощью трехходового вентиля, может быть направлен либо на выход, либо в повторный цикл витаминизации.