Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для производства капсулированных продуктов

Изобретение относится к медицинской, химической, фармацевтической, пищевой отраслям промышленности, в частности к оборудованию для производства капсулированных продуктов из текучих или вязких веществ, суспензий, дисперсий, эмульсий, обратных эмульсий, коллоидных растворов с получением бесшовных наполненных капсул диаметром: 1,0…10,0 мм.

Известно устройство для производства капсулированных продуктов (RU 2422055, опубл. 27.06.2011), содержащее емкость для вещества-наполнителя капсул, накопительную емкость для циркулирующего раствора, выполняющего роль транспортной системы и одновременно являющегося веществом, из которого образуется оболочка капсул, узел капсулирования, систему продуктопровода с замкнутым циклом транспортировки жидкости и механическим отделением образованных капсул. Изобретение обеспечивает получение продуктов в виде капсул с инкапсулированным веществами,.

Недостатком этого устройства является низкая производительность, обусловленная высокой степенью слипания капсул при увеличении пропускной способности устройства, ввиду высокой влажности готового продукта, а также высокие затраты формирующего раствора, ввиду сложности его регулирования.

Прототипом изобретения является устройство для производства капсулированных продуктов (RU 156197, опубл. 10.11.2015), содержащее емкость для вещества-наполнителя капсул, накопительную емкость для циркулирующего раствора, узел капсулирования, включающего капсуля горную головку с фильерами, сообщающуюся с приемной емкостью для капель, систему продуктовода с замкнутым циклом транспортировки жидкости, и механическим отделением образованных капсул. Емкость для вещества-наполнителя капсул содержит вискозиметр, система продуктовода включает не менее двух приемных емкостей, каждая из которых содержит встроенную емкость, с двумя вмонтированными оппозитно расположенными плоскостями параболической формы, образующими на выходе щель.

Недостатком этого устройства является низкая производительность, обусловленная высокой степенью слипания капсул при увеличении пропускной способности устройства, ввиду высокой влажности готового продукта, а также высокие затраты формирующего раствора, ввиду сложности его регулирования.

Задачей является усовершенствование устройства для производства капсулированных продуктов, позволяющее увеличить производительность.

Техническим результатом является снижение процента брака при отделении капсул от формирующего раствора и выпуске готовой продукции.

Технический результат достигается тем, что устройство для производства капсулированных продуктов, содержащее емкость для вещества-наполнителя капсул со встроенным вискозиметром, накопительную емкость для циркулирующего раствора, узел капсулирования, включающий капсуляторную головку с фильерами, сообщающуюся с системой продуктопровода с замкнутым циклом транспортировки жидкости и механическим отделением капсул, содержащую приемную емкость для капель вещества-наполнителя капсул в количестве не менее двух, каждая из которых содержит встроенную емкость с двумя оппозитно расположенными плоскостями параболической формы, образующими на выходе из приемной емкости щель, расположенный под ней транспортный лоток, соединенный через конусообразный лоток с изогнутым трубопроводом с сеткой для отделения капсул, при этом сетка для отделения капсул выполнена с возможностью регулирования угла ее наклона и сообщена с узлом для обработки углекислотой, содержащим ленточный транспортер, два циркуляционных вентилятора и две пары форсунок для подачи жидкой углекислоты, размещенных в теплоизоляционном кожухе, оснащенном приемным бункером, и емкость с жидкой углекислотой, сообщенной с двумя парами форсунок.

Снижение степени слипания капсул достигается за счет установки сетки с возможностью регулирования угла наклона для отделения капсул от формирующего раствора, что обеспечивает попадание капсул под действием силы тяжести путем их скатывания в приемный бункер с дальнейшим перемещением на ленточный транспортер, размещенный в теплоизоляционном кожухе узла обработки углекислотой.

Для достижения заявленного технического результата устройство содержит узел для обработки углекислотой, условно разделенный на две зоны: предварительного охлаждения и орошения. Перед введением в рабочий объем кожуха углекислота находится: в герметичной емкости в жидком состоянии при давлении выше атмосферного. Жидкая углекислота при выпуске из форсунок в атмосферу начинает стремительно испаряться, образуя охлажденный углекислый газ, а не успевшая испариться углекислота замерзает, образуя рыхлый углекислый "снег" (сухой лед) - замерзший углекислый газ. В зону предварительного охлаждения подают продукт, который охлаждается и подмораживается испарившимся в зоне орошения углекислым газом. Равномерное охлаждение капсул потоком углекислого газа обеспечивается циркуляционными вентиляторами для поперечного и продольного движения газообразной углекислоты. При этом углекислый газ дополнительно создает инертную бактериостатическую и фунгистатическую атмосферу, что препятствует в дальнейшем развитию порчи капсул. Углекислый газ способствует сохранению легколетучих ароматических компонентов, что усиливает вкусовые оттенки и происходит улучшение естественного цвета продукта за счет частичной диффузии углекислоты в оболочку.

Во второй зоне продукт замораживается путем орошения его жидкой углекислотой через систему форсунок, расположенных в верхней части кожуха, в рабочий объем зоны. Выделившийся углекислый газ направляется в зону предварительного охлаждения посредством циркуляционных вентиляторов, что уменьшает расход жидкой углекислоты, а также за счет замкнутого цикла транспортировки криоагента в узле для обработки углекислотой, обеспечивая, возможность организации непрерывности процесса и режимов работы устройства.

При переходе жидкой углекислоты из форсунок в рабочий объем узла с нормальным атмосферным давлением часть ее начинает испаряться, а остальное превращается в «углекислый снег», образуя мелкую кристаллическую решетку на поверхности изделия, тем самым замораживая избыточную влагу на поверхности оболочки, что препятствует слипанию капсул. Обработка продукта углекислотой обеспечивает высокую скорость замораживания, которая обеспечивает полное сохранение качества продукта (питательной ценности, биологически активных веществ) и внешнего вида при минимальных потерях массы за счет усушки (0,3-1%). При обработке жидкой углекислотой не наблюдается растрескивание оболочки капсулы из-за слишком большого перепада температур между поверхностью с центром изделия за счет последовательной обработки продукта сначала испарившимся: охлажденным углекислым газом, а затем жидкой углекислотой.

На фиг. представлено устройство для получения капсулированных продуктов.

Устройство для получения капсулированных продуктов расположено на корпусе 1 и содержит емкость 2 для вещества-наполнителя капсул со встроенным вискозиметром 3 и соединена трубопроводом 5 с узлом капсулирования 7. В трубопроводе 5 для подачи вещества-наполнителя капсул из емкости 2 установлен насос 9 с минимальной мощностью и вентиль 10. Узел капсулирования 7 состоит из капсуляторной головки 8 с фильерами 16, имеющими возможность перемещения в горизонтальной плоскости между приемными емкостями 23 для капель вещества-наполнителя капсул, взятых в количестве не менее двух. Капсуляторная головка 8 установлена на регулируемом расстоянии от поверхности непрерывного потока формирующего раствора, образующего оболочку капсул. В приемные емкости 23, для капель вещества-наполнителя капсул, взятых в количестве не менее двух, встроены емкости 25 с высотой бортов ниже приемных емкостей 23. Емкости 25 снабжены двумя оппозитно расположенными плоскостями 26 и 27 параболической формы, направленными друг к другу таким образом, что образовывается прорезь общего дна емкостей 23 для капель вещества-наполнителя капсул, взятых в количестве не менее двух, и емкостей 25 и формируется щель 24 с расстоянием между плоскостями 26 и 27 от 2 мм до 10 мм.

Щель 24 приемных емкостей 23 для капель вещества-наполнителя капсул, взятых в количестве не менее двух, расположена над наклонным транспортным лотком 15 под утлом к его оси, обеспечивающем отсутствие пересечения образованных капсул в потоке формирующего раствора и отекания по транспортному лотку 15, при этом, угол его наклона регулируется посредством винта 17. Расстояние между транспортным лотком 15 и щелью 24 регулируется с помощью регулировочного винта 18 таким образом, что бы формирующий раствор вытекающий из щели 24 в транспортный лоток 15, сохранял ламинарность. Винт 17 и регулировочный винт 18 закреплены на корпусе 1 таким образом, что угол наклона транспортного лотка 15 и расстояние к щели 24 регулируются независимо.

Накопительная емкость для циркулирующего раствора 4 (далее формирующий раствор), соединена с трубопроводом 6, оснащенным насосом 11 и вентилем 22, регулирующими поток формирующего раствора. Вентиль 22 сообщен с трубопроводам 12 и 13, имеющим вентили 14, ведущими к транспортному лотку 15, оснащенному механизмом 28 для дополнительной подачи формирующего раствора и приемным емкостям 23, для капель вещества-наполнителя капсул, взятых в количестве не менее двух.

Транспортный лоток 15 сообщен с конусообразным лотком 19, под которым находится изогнутый трубопровод 20, каждый виток которого наклонен в сторону сетки 21 для отделения капсул, расположенной над накопительной емкостью 4 и имеющей угол наклона, регулирующийся винтом 29 таким образом, чтобы обеспечить равномерную загрузку, движущейся ленты транспортера 30, размещенного в теплоизоляционном кожухе 31, который оснащен приемным бункером 34, узла для обработки углекислотой 38.

Узел для обработки углекислотой 38 внутри условно разделен на зону предварительного охлаждения капсул и зону орошения.

В зоне предварительного охлаждения в верхней части теплоизоляционного кожуха 31 встроены циркуляционные вентиляторы для поперечного 32 и продольного 33 движения углекислого газа, обеспечивающие циркуляцию углекислого газа в рабочем объеме узла для обработки углекислотой 38.

Зона орошения оснащена двумя парами форсунок 37, которые сообщены с помощью вентиля 36 для регулирования расхода криоагента с емкостью 35 с жидкой углекислотой.

Устройство для производства капсулированных продуктов работает следующим образом.

Формирующий раствор, образующий оболочку капсул из накопительной емкости для циркулирующего раствора 4, закрепленной на корпусе 1, посредством насоса 11 поступает по трубопроводу 6 через вентиль 22 в трубопровод 13 через вентиль 14 в приемные емкости 23 для капель вещества-наполнителя: капсул, взятых в количестве не менее двух, с оппозитно направленными по отношению друг к другу плоскостями 26, 27 параболической формы, где принимает характер ламинарного потока. Через щель 24 формирующий раствор попадает в транспортный лоток 15 с регулируемым углом наклона. Транспортный лоток 15 снабжен трубопроводом 12 и вентилями 22 и 14, а также механизмом 28 для дополнительной подачи формирующего раствора для образования оболочки капсул.

После чего формирующий раствор через конусообразный лоток 19 поступает в изогнутый трубопровод 20, длину которого подбирают таким образом, чтобы обеспечить пребывание капсулы в потоке формирующего раствора в от 20 до 1800 секунд и достичь необходимой толщины оболочки и диаметра капсул 1,0…10,0 мм, который пропорционально увеличивается при увеличении длины изогнутого трубопровода 20 и времени пребывания капсул в формирующем растворе. Изогнутый трубопровод 20 сообщен с сетчатым вибролотком 21 для отделения капсул через который формирующий раствор попадает в накопительную емкость 4, в нижней части которой вмонтирован трубопровод 6, соединенный с нагнетающей частью насоса 11, посредством которого происходит последующая циркуляция по системе продуктопровода, обеспечивая тем самым непрерывность потока в замкнутом цикле.

Одновременно в узел капсулирования 7 из емкости 2 по трубопроводу 5 с помощью насоса 9 через вентиль 10 поступает вещество-наполнитель капсул, которое проходит капсуляторную головку 8 с фильерами 16 и формируется в капли с заданной массой и диаметром. Изменение диаметра капель осуществляют посредством измерения вязкости вещества-наполнителя капсул с помощью вискозиметра 3 и подбора к данному значению капсуляторной головки 8 с определенным диаметром отверстий в фильерах 16.

Формирующий раствор, попадая с помощью трубопровода 13 в приемные емкости 23 для капель вещества-наполнителя капсул, взятых в количестве не менее двух, образует оболочку капсул, перетекая через более низкие по высоте борта емкости 25 вдоль двух оппозитно расположенных плоскостей 26, 27 параболической формы и, вытекая двумя ламинарными потоками, сливаясь на выходе в общий поток. В месте образования общего потока посредине щели 24 образуется зона, не имеющая поверхностного натяжения. Капли за счет осевой подачи по вертикали через воздух попадают в приемные емкости 23 для капель вещества-наполнителя капсул, взятых в количестве не менее двух, которые обеспечивают разрыв поверхностного натяжения формирующего раствора. Капли погружаются в его ламинарный ноток, где под действием сил поверхностного натяжения формируются в сферическую форму, а под действием ионотропных химических сил мгновенно фиксируются в капсулы.

Одновременно по трубопроводу 12 в транспортный лоток 15 подают формирующий раствор, образующий оболочку капсул, который занимает всю плоскость транспортного лотка 15 в виде сплошного ламинарного потока. Благодаря этому потоку сформированные капсулы выносятся из-под щели 24 приемных емкостей 23 для капель вещества-наполнителя капсул, взятых в количестве не менее двух, что снижает степень их слипания в процессе капсулообразования. При этом для сохранения ламинарности потока формирующего раствора, вытекающего из щели 24 в транспортный лоток 15, расстояние между щелью 24 и транспортным лотком 15 регулируется с помощью регулировочного винта 18. Угол наклона транспортного лотка 15 обеспечивается винтом 17 и должен быть таким, чтобы сформированные капсулы катились по транспортному лотку 15, а не стекали с формирующим раствором в потоке, что обеспечивает придание капсулам: сферической формы. При увеличении угла наклона образованные капсулы растягиваются до приобретения ими нитевидной формы.

Образованные капсулы перемещаются в ламинарном потоке формирующего раствора но транспортному лотку 15, поступают через конусообразный лоток 19 в изогнутый трубопровод 20 и попадают на сетку 21 с регулируемым винтом 29 углом наклона, с которой затем поступают через приемный бункер 34 на непрерывно движущуюся ленту транспортера 30, размещенную в теплоизоляционном кожухе 31, расположенного в узле для обработки углекислотой 38. В зоне предварительного охлаждения с помощью циркуляционных вентиляторов для поперечного 32 и продольного 33 движения газа капсулы обдуваются охлажденным: углекислым газом, поступающим из зоны орошения. Затем предварительно охлажденные капсулы попадают в зону орошения, где непосредственно орошаются из форсунок 37 жидкой углекислотой, поступающей из емкости 35 через регулирующий вентиль 36. По окончании процесса готовые капсулы поступают на лоток или в гофрокороб и направляются на фасование.