Устройство для стерилизации сыпучих пищевых продуктов Советский патент 1991 года по МПК A23L1/25 A23L3/32 A01G7/04 A23L3/36 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для стерилизации сыпучих пищевых продуктов, и может быть применено в мясной, комбикормовой, рыбной и других отраслях агропромышленного комплекса.

Целью изобретения является уменьшение энергоемкости и расширение интервала рабочих температур стерилизации.

На фиг.1 приведены вольт-амперные характеристики положительной короны проволочного элемента и факельного разряда проволочного элемента, заключенного в диэлектрическую трубку; на фиг.2 - схематическое изображение предлагаемого устройства; на фиг.З - разрез А-Л на фиг.2; нз фиг.4 - узел J на фиг.2; на фиг.5 - зависимость, характеризующая действие устройства.

Устройство для стерилизации сыпучих пищевых продуктов содержит теплоизолированную рабочую камеру 1, являющуюся заземленным электродом. На внутренней цилиндрической поверхности камеры 1 установлена транспортерная лента 2 из диэлектрика в виде спирали,служащая для направленного движения сыпучих продуктов и увеличения продолжительности пребывания их в рабочем агенте (низкотемпературной плазме), Внутри камеры 1 коаксиально с зазором размещен дополнительный цилиндр 3 из диэлектрика, наружная поверхность которого снабжена равноотстоящими одна от другой трубками 4 из диэлектрика параллельными оси устройства и имеющими радиальные отверстия 5 в боковой стенке, обращенной к внутренней поверхности камеры 1, при этом трубки 4 закреплены на металлических кольцах 6. Высоковольтный электрод выполнен в виде проволочных элементов 7, плотно размещенных в трубках 4 и соединенных с кольцами 6. Дополнительный цилиндр 3 крепится на диэлектрических подставках 8, высоковольтный источник 9 питания подключен к электродам.

Камера 1 снабжена загрузочным приспособлением в виде пневмотрубопровода

10 с установленным внутри него теплообменником 11, загрузочным патрубком 12 со шлюзовым затвором 13 и вентилятором 14. Хладагент, циркулирующий в теплообменнике 11, поступает от холодильной машины

15.

Нижняя часть камеры 1 снабжена выгрузочным приспособлением в виде конического бункера 16 со шлюзовым затвором 17 и приемником 18 продукта.

Рабочая камера 1, загрузочное и выгрузочное приспособления снабжены теплоизоляцией 19 для уменьшения теплообмена с внешним пространством.

Цель изобретения - уменьшение энергоемкости и расширение рабочих температур стерилизации достигается выбранной конструкцией электродов 1 и 7 и наличием теплообменника 11. холодильной машины 15 и теплоизоляции 19.

Установленные соотношения расстояний & между проволочными элементами 7 и внутренней поверхностью камеры 1 и расстояния С между соседними элементами 7, равное 1,2-1,5, а также соотношение между

расстоянием t между соседними отверстиями 5 вдоль оси трубки 4 и диаметром di отверстий 5, равное 10-100, обеспечивают устойчивую зону факельного разряда в зазоре между дополнительным цилиндром 3 и

внутренней поверхностью камеры 1. При этом оптимальный ток факельного разряда значительно (приблизительно в 50 раз) превышает ток коронного разряда при том же напряжении (фиг. 1). Соблюдение указанных

соотношений расстояния h по вертикали между соседними отверстиями 20 и диаметром di отверстий 5 позволяет создавать сплошной факельный слой по всей длине

проволочных элементов 7, а соблюдение соотношения расстояния fe между проволочными элементами 7 и внутренней поверхностью рабочей камеры 1 и расстояния {между соседними проволочными элементами 7 обеспечивает устойчивую факельную зону, распространяющуюся на все межэлектродное пространство, в которое под действием воздушного потока вдоль транспортерной ленты 2 направляется сыпучий пищевой продукт.

При достижении заданного напряжения поступает устойчивое сосуществование фа- келов, исходящих из отверстий 5 в диэлектрических трубках 4, причем возникновение факельного разряда обусловлено (например, положительной) короной, образующейся на проволочных элементах 7, расположенных внутри диэлектрических, например фарфоровых, трубок 4, имеющих отверстия 5, обращенные в сторону внутренней поверхности камеры 1.

При соотношении fi/ch 100 происхо- дит разрыв сплошной зоны факельного разряда по длине проволочных элементов. При соотношении fi/di -Ю не образуется устойчивой зоны факельного разряда из-за неравномерности зоны факельного разряда по кругу.

На фиг.1 приведены вольт-амперные характеристики положительной короны проволочного элемента 7 (кривая 1) и факельного разряда проволочного элемента 7 (кривая 2), заключенного в диэлектрическую (фар- форовую) трубку 4 с отверстиями 5, из которых видно, что оптимальный ток факельного разряда значительно (е 50 раз) превышает ток коронного разряда (I - ток, отнесенный к длине коронирующего провода, мкА/м; U - напряжение, кВ). Данная зависимость (кривая 2) (l) характерна для предлагаемой конструкции электродов, для которой и приведено конкретное соотношение размеров.

Для определения величины тока I для про- водов, расположенных напротив плоскости (коаксиально цилиндру 3), пользуются формулой

4 л2 Kn v.. ,.. .. .

V ( V - Vo )

{1) о

расстояние между проволочными элементами, см;

U - приложенное напряжение;

п -число проволочных элементов, 7;

V - некоторая функция, зависящая от геометрии электродов 1 и 7;

fe - расстояние между элементами 7 и камерой 1, см;

U0- критическое напряжение, кВ;

г- радиус проволочного элемента 7, см.

5 0

5

5 0

5 0

5

0

5

0

Из формулы (1) следует, что число проволочных элементов 7 нельзя брать произвольно. Для определения их числа находят максимум функции (1), так как при уменьшении расстояния между ними они начинают экранировать друг друга.

Изменение расстояния между проволочными элементами 7 приводит к изменению величины разрядного тока. Это связано с изменением эквивалентной кривизны проволочных элементов 7 из-за их взаимного экранирования и соответствующего изменения конфигурации поля. По анал огии с коронным разрядом для ленточных и игольчатых электродов (характеристики которых определяются теми же параметрами), оптимальным принимается соотношение ,2- -1,5.

Устройство работает следующим обра-- зом.

При осуществлении стерилизации продукта при положительных температурах включают вентилятор 14, затем источник 9 питания и задают требуемый потенциал между электродами 1 и 7, при котором образуется устойчивый факельный разряд в каждом из отверстий 5 диэлектрических трубок 4 и заполняющий весь промежуток межэлектродного пространства. Исходный продукт, например кормовая мука животного происхождения, поступает в загрузочный патрубок 12, откуда воздушным потоком, создаваемым вентилятором 14, направляется в межэлектродное пространство, где, перемещаясь по спиралеобразной ленте 2, подвергается воздействию факельного разряда (низкотемпературной плазмы) и стерилизуется. Затем продукт через бункер 16 и шлюзовой затвор 17 поступает в приемник 18. Воздух поднимается через полую часть цилиндра 3 и по пневмот- рубопроводу 10 поступает к вентилятору 14.

При осуществлении стерилизации продукта при отрицательных температурах включают вентилятор 14, затем холодильную машину 15 и подают хладагент в шлюзовые затворы 13 и 17 и в теплообменник 11. Устройство охлаждается до заданной температуры, затем включают источник 9 питания, и далее процесс осуществляется так же, как и при стерилизации продукта при положительных температурах.

Пример. При удельной мощности устройства 0-40 Тт.ч/ м наблюдается полное уничтожение бактерий кишечной палочки E.coli при обработке муки животного происхождения (фиг.5).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить стерилизацию сыпучих пищевых продуктов непосредственно в зоне факельного разряда, благодаря чему в

обрабатываемом продукте вызывается совокупность целесообразно направленных изменений, приводящих к уничтожению гнилостных микробов E.coll и других микроорганизмов и получению стерильного продукта. Кроме того, устройство позволяет сократить время обработки продуктов и удельные энергозатраты в 4-5 раз, осуществлять стерилизацию сыпучих пищевых продуктов как при положительных, так и при отрицательных температурах. Формула изобретения Устройство для стерилизации сыпучих пищевых продуктов, включающее рабочую камеру, загрузочное и выгрузочное приспособления, транспортерную ленту, заземлен- ный и высоковольтный электроды, отличающееся тем, что, с целью уменьшения энергоемкости и расширения интервала рабочих температур стерилизации, заземленным электродом служит рабочая камера, последняя выполнена в виде цилиндра и снабжена загрузочным приспособлением в виде пневмотрубопровода с установленным внутри него теплообменником, и выгрузочным приспособлением, выполненным в ви- де конического бункера, установленного в

нижней части цилиндра, коаксиально установленным дополнительным цилиндром из диэлектрика, верхний и нижний торцы которого снабжены металлическими кольцами, транспортерная лента выполнена в форме спирали из диэлектрика, установленной на внутренней поверхности рабочей камеры с зазором относительно дополнительного цилиндра, наружная поверхность которого снабжена по всей своей длине равноотстоящими трубками из диэлектрика, параллельными оси камеры и имеющими равноотстоящие радиальные отверстия в стенке, обращенной к внутренней поверхности рабочей камеры, высоковольтный электрод выполнен в виде проволочных элементов, плотно размещенных в трубках и соединенных своими верхними и нижними концами с металлическими кольцами, причем расстояние между проволочными элементами и внутренней поверхностью камеры относится к расстоянию между соседними элементами как 1,2-1,5, а расстояние между соседними отверстиями вдоль оси трубки относится к диаметру отверстий как 10-100, при этом устройство снабжено внешней теплоизоляцией.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для стерилизации сыпучих пищевых продуктов, и может быть применено в мясной,-комбикормовой, рыбной и других отраслях агропромышленного комплекса. Цель изобретения - уменьшение энергоемкости и расширение интервала рабочих температур стерилизации. Устройство состоит из рабочей камеры

3,мкА/м

50 55 60 и,В Фиг.1

А-А

. Фм.З

12Q ZW 360 480 Г,се Щи. 5

Фив.4