Способ дефростации биологических объектов Советский патент 1991 года по МПК A23B4/07 

Изобретение относится к области холодильной техники, а именно к способам дефростации замороженных биологических объектов, преимущественно мяса, рыбы, эндокринного сырья, овощей и др.

Известен способ размораживания продуктов, предусматривающий создание давления в камере от 13 до 0,133 кПа и осуществление размораживания продукта, размещенного между электродами, путем бомбардировки его ионами и электронами при возбуждении тлеющего разряда.

К недостаткам известного способа относится необходимость вакуумирования для создания пониженного давления в камере дефростации, Осуществление способа требует применения герметичных камер, что крайне сложно осуществить в промышленных масштабах. Кроме того, высокая интенсивность ионной обработки в тлеющем разряде может привести к значительному нагреву (более 90°С) биологических объектов и их гибели (например, семян) или резкому снижению качества (например, мяса).

Цель изобретения - сокращение энергозатрат и интенсификация процесса.

Согласно способу дефростации биологических объектов путем воздействия на них электронноионным потоком последний генерируют возбуждением коронного разряда между электродами.

Биологические объекты следует разместить в межэлектродном промежутке или за его пределами

Способ осуществляется следующим образом.

На биологические объекты воздействуют электронно-ионным потоком, генерируемым возбуждением коронного разряда между электродами.

Коронный разряд - вид стационарного электрического разряда в газе, возникающей в сильно неоднородном электрическом полз. Коронный разряд сопровождается движением частиц газа от коронирующего электрода электрическим ветром, состоящим из потока ионов, электронов, заряженных частиц и частично из нейтральных частиц. Заряд частицы достигает значения, близкого к максимальному, за очень малую долю секунды (0,1-0,2 с). Обычная концентрация ионов в коронном разряде составляет 1012-1016ионов/м3,

ч-

Ј

О 00

сл

00

О

о

.При воздействии на замороженные биологические объекты воздушным электронно-ионным потоком происходит осаждение заряженных (диффузионный процесс) и незаряженных (конвекционный процесс) частиц на поверхности объектов и движение заряженных частиц с поверхности внутрь биологических объектов. Такой процесс сопровождается повышением температуры биологических объектов вследствие теплообмена между частицами и объектом и выделения теплоты при диффузионном и конвекционном процессах, а также при диффузии частиц внутрь объектов.

Скорость осаждения незаряженных частиц (молекулярного размера) на биологические объекты вычисляют по формуле

V -° С Ve- -g-,

где D - коэффициент молекулярной диффузии частиц;

С - концентрация частиц в окружающей среде;

д - толщина слоя частиц у поверхности обрабатываемых биологических объектов, где осуществляется молекулярная диффузия.

При осаждении незаряженных частиц на поверхности объекта большое значение имеет разность температур среды и поверхности объектов (термодиффузия). При де- фростации биообъектов температурный перепад достигает 20-60°С и более, что способствует интенсификации процесса.

Скорость осаждения заряженных частиц

Vr пеЕ

бяур где е - элементарный электрический заряд;

Е - напряженность поля;

tj- вязкость среды;

р - радиус частиц;

п - количество элементарных зарядов.

Таким образом, воздействие на замороженные биологические объекты электронно-ионным потоком, генерируемым при возбуждении между электродами коронного разряда, приводит к их дефроста- ции.

При размещении биологических объектов в межэлектродном промежутке наблюдается наибольшая интенсивность процесса дефростации, так как в межэлектродном промежутке максимальная концентрация ионов и электронов.

При размещении биологических объектов вне межэлектродного промежутка сокращаются энергозатраты, так как при этом величина межэлектродного расстояния может быть сведена к минимуму, а мощность.

затрачиваемая на возбуждение коронного разряда, уменьшается с сокращением мож- электродного расстояния.

Сокращение энергозатрат происходит и

вследствие того, что не требуется вакууми- рования камеры дефростации,

Интенсификация процесса дефростации биологических объектов происходит благодаря электрическому ветру, обдуваю0 щему объекты и состоящему из заряженных частиц (ионов и электронов) и из незаряженных частиц,

На фиг. 1 представлена схема осуществления способа дефростации биологиче5 ских объектов при их размещении в межэлектродном промежутке, вид сверху; на фиг. 2 - то же, при размещении биологических объектов вне межэлектродного промежутка.

0 Осуществление предлагаемого способа производится в камере (фиг. 1)с конвейером 1, на котором перемещаются биологические объекты 2 между коронирующим 3 и заземленным 4 электродами, которые подключе5 ны к источнику 5 питания. При подаче напряжения на электроды 3 и 4 между ними возбуждается коронный разряд, сопровождающийся генерацией электронно-ионного потока, который при своем движении от ко0 ронирующего электрода 3 к заземленному электроду 4 воздействует на биологические объекты 2.

При размещении на конвейере 1 биоло- гическ..х объектов 2 вне межэлектродного

5 промежутка (фиг. 2) вдоль конвейера 1 с двух его сторон установлены попарно корониру- ющие 3 и заземленный несплошные 4 электроды, подключенные к источнику 5 питания. Таким образом, на биологические

0 объекты воздействует электронно-ионный поток, генерируемый при возбуждении между электродами 3 и 4 коронного разряда и проходящий сквозь несплошной заземленный электрод 4.

5 Пример 1. Дефростации подвергают пять мясных блоков (говядина) весом по 7 кг, имеющих температуру -18°С. Процесс осуществляют при температуре воздуха 8°С и относительной влажности р 95%.

0 Мясные блоки (биологические объекты 2) помещают в межэлектродное пространство коронирующего электрода 3, представляющего собой диэлектрическую рамку с натянутыми на ней проволочными

5 элементами из нихромовой проволоки диаметром 0,1-0,5 мм, и заземленного электрода 4, представляющего собой пластину из нержавеющей стали. На коронирующий электрод подают потенциал 10-20 кВ от щеточника высокого напряжения.

Пример 2. Процесс дефростации осуществляют аналогично примеру 1, при этом в межэлектродном промежутке размещают 15 тушек птицы по 2,0-2,5 кг каждая (куры), имеющие температуру 12°С.

Пример 3. Процесс дефростации осуществляют аналогично примеру 1, при этом в межэлектродном промежутке размещают пять блоков рыбы (треска) по 5 кг каждый, имеющие температуру -18°С.

Примеры 4-6. Заземленный электрод 4 представляет собой стальную сетку из проволоки диаметром 1 мм с размером ячейки 10x10 мм, процесс ведут в условиях примера 1, при этом биологические объекты соответственно по примерам 1-3 размещают вне межэлектродного промежутка за заземленным электродом.

Результаты исследований по примерам 1-6 представлены в таблице.

Предлагаемый способ дефростации биологических объектов обладает следующи0

5

0

ми преимуществами: интенсифицируется процесс дефростации, вследствие чего сокращается время обработки биологических объектов на 20-40%; сокращаются на 30- 50% энергозатраты на осуществление способа; упрощаются работа по предлагаемому способу и обслуживание оборудования вследствие отсутствия установок вакууми- рования.

Формула из о б р е т е н и я

1.Способ дефростации биологических объектов путем воздействия на них электронно-ионным потоком,отличающийся тем, что, с целью сокращения энергозатрат и интенсификации процесса, электронно-ионный поток генерируют возбуждением коронного разряда между электродами.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что биологические объекты размещают в межэлектродном промежутке или за его пределами

Изобретение относится к холодильной технике и касается способа дефростации замороженных биологических объектов. Цель изобретения - сокращение энергозатрат и интенсификация процесса. Для этого на биологические объекты воздействуют электронно-ионным потоком, генерируемым возбуждением коронного разряда между электродами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

фиг.

3

VA Г

м,

фиг.Ј