Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ПАСТЕРИЗАЦИИ

Изобретение относится к устройствам для обеззараживания жидких и вязких продуктов, илов, осадков.

Отечественный уровень техники, как и мировой, представляет массу конструкций обеспечивающих ту или иную степень пастеризации и разрушения клеток вегетативных форм микроорганизмов, способных к преодолению ударно-волновых акустических импульсов.

Пастеризация, в широком смысле этого слова - есть процесс уничтожения вегетативных форм микроорганизмов (кроме термофильных) в жидких средах, пищевых продуктах путем однократного и непродолжительного их нагрева до температур ниже 100°С, обычно путем нагревания чаще всего жидких продуктов или веществ до 60°С в течение 60 минут или при температуре 70-80°С в течение 30 минут.

В зависимости от вида и свойств пищевого сырья используют разные режимы пастеризации. Различают длительную (при температуре 63-65°С в течение 30-40 минут), короткую (при температуре 85-90°С в течение 0,5-1 минуты) и мгновенную пастеризацию (при температуре 98°С в течение нескольких секунд).

Нас же интересует та форма пастеризации, которая подразумевает нагрев не более чем до 80°С, с длительностью не более получаса.

Такая пастеризация может использоваться для сохранения некоторой пищевой продукции, которая изменяет свои свойства и качества при более высоком нагревании. Так, вышеописанными способами пастеризуют молочную продукцию, вина, пиво и другие виды жидких и твердых пищевых продуктов, которые после такой обработки необходимо хранить при особом температурном режиме для исключения развития микрофлоры.

Из уровня техники известно решение - патент RU 180045 U1, опубл. 31.05.2018 (далее - [1]) - направленное на создание дезинтегратора клеточных оболочек микроволновым излучением. Решение содержит в себе емкость для биомассы, соединенную трубами, последовательно, с одной стороны через трехходовой кран и насос с нижней частью корпуса для резонатора, с другой стороны через трехходовой кран с верхней частью корпуса для резонатора, к которому прилегает резонатор с установленными неразъемно на его внешней поверхности магнетронами с частотой излучения от 3408 до 34010 Гц, соединенными проводами через одно из вентиляционных отверстий с блоком питания и управления через крышку, примыкающую к корпусу резонатора посредством болтового соединения, причем внутри резонатора установлена спиральная труба, выполненная из немагнитного материала, проницаемого для микроволнового излучения, с витками, равноудаленными от внутренней стенки резонатора на расстояние 0,1-0,15 его диаметра, соединенная свободными верхним и нижним концами с трубами с помощью муфт, причем отношение высоты емкости для биомассы к ее диаметру составляет не менее 4.

Однако подобная конструкция не обеспечивает полной пастеризации с равномерным прогревом всего потока биомассы. В заявленной же установке такая задача решается за счет следующих факторов:

- использование шнекового конвейера для сбора обрабатываемого продукта;

- использование винтового насоса;

- использование нагрева магнетронами, осуществляемого до температуры пастеризации;

- использование конвейера-пастеризатора с рубашкой обогрева и ТЭНами для поддержания температуры продукта на уровне, необходимом для процесса пастеризации, выдержки продукта при температуре пастеризации в течение времени, необходимого для протекания процесса.

Известно решение, направленное на размещение шнека в трубопроводе для транспортировки продукта - интернет-ссылка https://web.archive.org/web/20160919031920/ http://minidozator.ru/gibkij-shnek-spiralnyj-transporter-spiromatik-spiromatic/ (далее - [2]).

Известен патент RU 2531622 C2, опубл. 27.10.2017 (далее - [3]) в котором показано следующее:

- использование винтового насоса для подачи продукта;

- использование магнетронов для нагрева продукта до степени пастеризации по мере продвижения по трубе;

- использование последовательно соединенных между собой реакторов, включающих трубу и обогревающие ее магнетроны.

Из интернет-ссылки - https://web.archive.org/web/20160919031920/ http://mmidozator.ru/gibkij-shnek-spiralnyj-transporter-spiromatik-spiromatic/ (далее - [5]) - известен пастеризатор с рубашкой обогрева и ТЭНами с блоком управления для обеспечения автоматического поддержания температуры молока в течение времени, необходимого для протекания процесса и транспортировки продукта к месту выгрузки.

Описанные источники были взяты за основу заявленного конструкторского решения, ближайшим аналогом которого выступает источник [1]. При этом каждому из решений, известных из источников информации [1]-[5], не присущи все признаки заявленной формулы.

Использование заявленной установки позволяет:

- производить прогрев до температуры пастеризации быстро, но равномерно без местных перегревов;

- эффективно уничтожать яйца гельминтов за счет нагрева СВЧ излучением изнутри;

- интенсифицировать процесс нагрева чередованием фаз тока, подаваемого на магнетроны;

- смещение магнетрона относительно плоскостей симметрии корпуса нагревательной ячейки позволяет добиться ослабления воздействия, отраженного СВЧ излучения, на сам магнетрон.

Задачей заявленной установки будет являться повышение эффективности пастеризации.

Решение вышеуказанной задачи достигается за счет того, что все элементы установки располагаются один над другим и монтируются на общую раму. Шнековый конвейер собирает осадок из точек его поступления. Осадок выгружается в распределительное устройство, направляющее осадок на обработку в приемный бункер винтового насоса, передающего его в нагреватель и далее в пастеризатор либо, минуя установку пастеризации, на выгрузку. Нагрев от 10 до 70°С происходит в полимерном трубопроводе нагревателя от воздействия СВЧ излучения, создаваемого магнетронами, расположенными вдоль трубы. Решение позволяет прогреть продукт за короткий промежуток времени. Далее продукт попадает в пастеризатор -обогреваемый трубчатыми электронагревателями (ТЭН) конвейер, перемещающий массу продукта медленно к окну выгрузки. Обогрев позволяет поддерживать температуру нагретого продукта. Время пребывания продукта в пастеризаторе составляет 20 мин. Поддержание температуры продукта на уровне 70°С контролируется автоматикой. Параметры среды в нагревателе и пастеризаторе создают условия необходимые для гибели гельминтов и патогенных бактерий. Схема установки приведена на рис. 1.

Нагреватель собран из отдельных нагревательных ячеек (51 шт. в данной установке), что позволяет обеззараживать 0,4 м³/ч продукта. Каждая нагревательная ячейка содержит 1 магнетрон мощностью 1000 Вт с рабочей частотой 2,45 ГГц (длина волны λ=12,2 см). Ячейка представляет собой волновой резонатор, что определяет ее размеры кратные длине полуволны. Размеры ячейки приведены на рис. 2.

В качестве пастеризатора используется шнековый конвейер с водяной рубашкой обогрева. Нагрев воды в рубашке производится ТЭНами. От потерь тепла пастеризатор защищен теплоизоляцией.

Заявленное изобретение содержит:

- шнековый конвейер для сбора обрабатываемого продукта; распределительное устройство для возможности перенаправления потока продукта в обход установки;

- винтовой насос для транспортировки продукта в нагреватель;

- нагреватель для быстрого нагрева продукта до температуры пастеризации;

- конвейер - пастеризатор для поддержания температуры продукта на уровне необходимом для процесса пастеризации, выдержки продукта при температуре пастеризации в течение времени, необходимого для протекания процесса и транспортировки продукта к месту выгрузки.

Сущность заявляемого изобретения поясняется примером технического решения, где на рис. 1 показана принципиальная схема установки пастеризации:

1 - конвейер;

2 - распределительное устройство;

3 - насос;

4 - нагреватель;

5 - пастеризатор;

6 - рубашка обогрева;

7 - ТЭН;

8 - вентилятор

На рис. 2 показан нагреватель (в разрезе):

9 - корпус нагревательной ячейки;

10 - полимерный трубопровод для транспортировки осадка;

11 - магнетрон.

Шнековый конвейер 1 собирает продукт в единый поток при наличии нескольких точек поступления продукта и транспортирует его к распределительному устройству 2, дающему возможность направить продукт на пастеризацию либо непосредственно к месту выгрузки. При направлении продукта на пастеризацию из распределительного устройства он попадает в винтовой насос 3, который подает его в нагреватель 4. Нагреватель состоит из полипропиленового трубопровода и расположенных по его длине магнетронов, формирующих СВЧ излучение. Под действием излучения продукт нагревается до температуры пастеризации по мере продвижения по трубопроводу, после чего попадает в конвейер-пастеризатор 5, где в течение времени, необходимого для процесса пастеризации, продвигается к месту выгрузки. Конвейер-пастеризатор имеет рубашку обогрева 6 с ТЭНами 7 для стабилизации температуры продукта и теплоизоляцию для снижения тепловых потерь.