Способ холодильной обработки биологических объектов Советский патент 1992 года по МПК F25D13/06 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к способам охлаждения, замораживания и размораживания биологических объектов, преимущественно пищевых продуктов, и может быть использовано а отраслях агропромышленного комплекса.

Цель изобретения - интенсификация процессов охлаждения, замораживания и размораживания биологических объектов.

На фиг. 1 показаны графики подвода потенциалов к первому (а) и второму (б) электродам (U - напряжение на электродах, твремя, Г п - время подачи потенциала на электрод. Тс - время стекания заряда с одной стороны биологического объекта, Тввремя, в течение которого на электроды не подается напряжение): на фиг. 2 - камера для осуществления способа холодильной обработки биологических объектов.

Камера содержит корпус 1, внутри которого установлены приборы 2 для поддержания температуры, металлические электроды 3 и 4 для ионизации воздуха, подключенные через устройство 5 прерывания и переключения направления подачи потенциала к источнику 6 питания. Устройство 5 связано с таймером 7. Между электродами размещен биологический объект 8, в термическом центре которого помещен термодатчик 9, подключенный к потенциометру 10.

Способ холодильной обработки биологических объектов осуществляют следующим образом.

Образец биологического объекта 8 помещают в корпус 1 камеры между электродами 3 и 4. Для регистрации температуры в центре образца устанавливают термодатчик 9, подключенный к потенциометру 10. Включают в работу приборы охлаждения для поддержания в камере заданной температуры. От источника 6 питания подают потенциал, достаточный для ионизации хладагента, поочередно к электродам 3 и 4 в течение 20-60 с, а выдержку без потенциала проводят в течение 5-15 с, причем подведение электрического потенциала к электродам осуществляют поочередно.

Положительный эффект основан на том, что за счет электроконвективного движения

хладагента происходит интенсификация теплоотдачи, а следовательно, и процессов холодильной обрабСТки. При этом ионы потерявшего электронзйтральность хладагента осаждаются на поверхности продукта, который вследствие этого приобретает электрический заряд одноименного знака с ионами хладагента, Интенсификация процессов холодильной обработки происходит до того момента, пска сила, определяемая величиной заряда продукта и препятствующая осаждению ионов хладагента, не станет равной сумме движущих сил, определяемых значением коэффициента диффузии и подвижностью ионов хладагента. На поверхности продукта образовывается запирающий слой, препятствующий, интенсификации теплоотдачи. С этого мрмента следует прекратить подвод электрического потенциала к электродам.

При периодическом подводе к электродам электрического потенциала в форме униполярных импульсов в течение 20-60 с поверхность продукта приобретает заряд, который во время выдержки без подвода потенциала к электродам в течение 30-90 с стекает с поверхности продукта за счет естественного заземления, рекомбинации ионов на поверхностнмежду собой и с ионами воздуха.

Значение 30-90 с образуется за счет того, что вследствие поочередного подведения потенциала к электродам каждая сторона продукта поочередно подвергается электроконвективному обдуву и стеканию заряда. При этом время стекания заряда на одной стороне г с складывается из времени подачи потенциала Гп на электрод, расположенный у противоположной стороны, и двух временных промежутков г в , в течение которых осуществляется выдержка без подвода потенциала (фиг. 1).

При подводе потенциала к электродам в течение времени меньше 20 с на поверхности еще не образуется запирающая зона и прекращать подачу потенциала нецелесообразно, так как наблюдается эффект интенсификации теплоотдачи.

При подводе электрического потенциала к электродам в течение времени больше 60 с поверхность продукта приобретает заряд, препятствующий электроконвекции, т.е. образуется запирающая зона, при этом время стекания заряда превышает 90 с, что увеличивает продолжительность процесса холодильной обработки.

При выдержке продукта без подвода потенциала к электродам в течение времени

меньше 30 с электрический заряд не успевает стечь с поверхности полностью.

Способ позволяет осуществлять любой вид холодильной обработки - охлаждение,

замораживание и размораживание , причем вид процесса определяется только температурой хладагента, подвергаемому ионизации. Так как при о.существлении способа имеет место интенсификация наружного

теплообмена биообъекта, т.е. теплоотдачи от поверхности продукта к хладагенту, то предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процессы как с отводом теплоты (охлаждение и замораживание), так и с

подводом теплоты (размораживание), а направление теплового потока определяется, температурным градиентом

q а At,(1)

где q - тепловой поток, отводимый или подводимый к поверхности продукта, Вт;

а - коэффициент теплоотдачи от про-, дукта к хладагенту,

At - разность температур поверхности продукта и хладагента, К.

Осуществление способа не зависит от величины потенциала, подаваемого на электрод. Главное условие осуществления способа - ионизация хладагента. Ионизация хладагента, например газообразного, наступает у имеющих малый радиус кривизны электродов (острий, тонких проволок, иголок и т.п.), к которым подведен высоковольтный потенциал. Величина этого потенциала зависит от многих факторов, в

частности от геометрии электрода (проволочный, игольчатый, ленточный, пилообразный и т.п.), газового состава хладагента, межэлектродного расстояния и т.д., и может меняться в широких пределах от 1 до 50 кВ

и выше, при этом верхний предел ограничен электрической прочностью электрода и -газовой среды. Напряженность электрического поля зависит от потенциала (прямо пропорциональна ему), а так как потенциал

не является существенным признаком, то и напряженность не является таковым. Способ может быть осуществлен при любой напряженности, обеспечивающей ионизацию хладагента, а следовательно, его электроконвективное движение. Однако оптимальным значением потенциала, используемого в холодильной технологии для интенсификации процессов, является значение 5-30 кВ.

П р и м е р 1. Берут мясо прямоугольной формы с размерами 60 х 40 х 20 мм и помещают в корпус 1 между электродами 3 и 4. Для регистрации температуры в центре образца устанавливают термодатчик 9, подключенный к потенциометру 10. Включают в работу приборы 2 охлаждения для поддержания в камере температуры от О до ± О.. От источника 6 питания подают потенциал 10 кВ поочередно к электродам 3 и 4 в течение 15 с (Гп). а выдержку без электрического потенциала проводят в течение 4 ч с (Гв) согласно графику на фиг, 1. Сила тока в межэлектродном промежутке составляет 350 мкА, электроды 3 и 4 выполнены сетчатыми,

П р и м е р 2, Способ осуществляют аналогично примеру 1, при этом потенциал подводит в течение 20 с (Гп), а выдержку без электрического потенциала проводят в течение 5 с (Тв),

Примерз, Способ осуществляют аналогично примеру 1. при этом Гп 30 с, а Те 10с,

П р и м е р 4, Способ осуществляют аналогично примеру 1. при этом г п 60 с, а Гв 15с.

П р и м е р 5, Способ осуществляют аналогично примеру 1, при этом Тп 65 с, а Гв 18с.

Примеры 6-10. Способ осуществляют аналогично соответственно примерам 15, при этом для замораживания образца 8 приборами 2 охлаждения поддерживают температуру в камере -18°С,

Примеры 11-15, Способ осуществляют аналогично соответственно примерам 1-5, при этом для размораживания образца нагревательными приборами 2 поддерживают температуру +10°С,

Результаты по примерам 1-5 приведены в табл, 1, по примерам 6-10 - в табл, 2, по примерам 11-15 - в табл, 3,

Как видно из табл. 1-3, наиболее эффективные результаты достигаются при подводе электрического потенциала в течение 20-60 с и выдержке без подвода потенциала в течение 5-15 с (примеры 2-4, 7-9, 12-14), Использование предлагаемого способа

посравнениюсизвестнымобеспечиваетсокращение времени холодильной обработки биологических объектов на 15-40% за счет увеличения интенсивности воздействия хладагента на продукт, снижение энергозатрат на 18-26% за счет уменьшения установочной мощности источника питания,

При холодильной обработке благодаря воздействию ионизированного хладагента достигается эффект электроантисептирования.

Формула изобретения

Способ холодильной обработки биологических объектов, предусматривающий их размещение в холодильной камере между двумя электродами и воздействие ионизированным хладагентом, ионизацию которого осуществляют путем подвода к электродам электрического потенциала, о тличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов охлаждения, замораживания и размораживания, подвод электрического потенциала к электродам осуществляют поочередно в форме прямоугольных импульсов, при этом длительность импульсов составляет 20-60 с, а выдержка

без потенциала составляет 5-15 с.

Изобретение относится к холодильной технологии и направлено на интенсификацию процессов охлаждения, замораживания и размораживания. Объект размещают в холодильной камере между двумя электродами и воздействуют ионизованным хладагентом, ионизацию которого осуществляют путем поочередной подачи на электроды прямоугольных импульсов, при этом длительность импульсов составляет 20-60 с, а выдержка без потенциала составляет 5-15 с. 2 ил., 3 табл.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

.

Фиг.I