Ультразвуковое оборудование пищевых производств

СХЕМА МАШИНЫ ДЛЯ МОЙКИ КОНСЕРВНОЙ ТАРЫ:

1 – ванна; 2 – цепной конвейер, на котором укреплены банконесущие кассеты; 3 - калорифер; 4 – магнитострикционный блок; 5 - фильтр

УСТРОЙСТВО ЭМУЛЬСИОННОЙ УСТАНОВКИ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

а – эмульсионная установка; б – эмульсатор установки:

1 – насос; 2 – камера с преобразователями; 3 – отражатель; 4 – труба; 5 – обтекаемый колпачок

Эта установка предназначена для получения эмульсий и гомогенизации смесей большой вязкости при однократном проходе жидкости через преобразователь

Производительность, л/цикл……………………….. До 250

Мощность, кВт, не более……………………………… 4

Основная частота звука, кГц…………………………. 0,3

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ЭМУЛЬСИОННАЯ УСТАНОВКА С МАГНИТОСТРИКЦИОННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

1 – бак-смеситель;

2 – камера грубого перемешивания;

3 – магнитострикционный преобразователь;

4 – ультразвуковой трансформатор;

5 – сборный бак;

6 – насос

Компоненты эмульсий заливаются в бак-смеситель 1, снабжённый мешалкой. После грубого перемешивания смесь подаётся в камеру 2, в которой смонтирован магнитострикционный преобразователь 3. смесь поступает под пластину ультразвукового трансформатора 4. по мере заполнения камеры 2 жидкость начинает перетекать в нижнюю камеру, устроенную аналогично. Всего в эмульсаторе имеются четыре камеры, последовательно соединённые между собой. После четырёхкратной обработки ультразвуком готовая эмульсия поступает в сборный бак 5, откуда насосом 6 направляется на производство.

СХЕМА УСТРОЙСТВА ЭМУЛЬСИОННОЙ УСТАНОВКИ С ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

а – схема эмульсионной установки непрерывного действия; б – схема поперечного разреза трубчатого вибратора:

1 – бачок; 2 – бак со змеевиком; 3 – труба тефлоновая; 4 – шесть пьезокерамических блоков; 5 – насос; 6 – сборный бак; 7 – трубопровод; 8 – цилиндрический излучатель; 9 – охлаждающая жидкость; 10 – тефлоновая трубка; 11 – обрабатываемая эмульсия

После грубого смешивания и темперирования смесь по тефлоновой трубе 3 последовательно проходит шесть пьезокерамических преобразователей 4, вдоль оси которых создаётся интенсивное ультразвуковое поле. По мере движения эмульсии уменьшаются диаметры частиц. Готовая эмульсия откачивается насосом 5 в сборный бак 6. охлаждающая вода подаётся внутрь керамических блоков по трубопроводу 7.

СХЕМА УСТРОЙСТВА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЭКСТРАКТОРА

а – схема экстрактора:

1 – корпус; 2 – мешалка; 3 – сито коническое; 4 – змеевик; 5 пьезокварцевый преобразователь; 6 – трубопровод для выхода хмелевого экстракта; 7 – трубопровод для слива экстракта ароматических веществ; 8 – люк; 9 – трубопровод для подачи воды или пара; 10 – приборы контроля давления и температуры

б – схема пьезокварцевого преобразователя:

1 – кварцевая пластина; 2 – передающая пластина; 3 – кольцо-электрод; 4 – контактный штырь; 5 – изолятор; 6 – контурная катушка

Процесс экстракции расчленяется на две стадии: холодную экстракцию и горячую экстракцию. Для холодной экстракции в бак заливается холодная вода, засыпается хмель и смесь обрабатывается ультразвуком. В процессе озвучивания при низкой температуре из хмеля экстрагируется большое количество ароматических веществ, которые пропадают при обработке горячей смеси в сусловарочном котле. Холодный экстракт через сито по трубопроводу 7 уходит в сборник, после чего экстрактор заливается горячей водой и смесь хмеля с водой продолжает нагреваться. Одновременно смесь обрабатывается ультразвуком.

СХЕМА УСТРОЙСТВА ЗВУКОВОЙ СУШИЛКИ

1 – ЦИЛИНДР;

2, 3, 9 – ЗВУКОВЫЕ СИРЕНЫ;

4 – ПИТАТЕЛЬ;

5 – КОЛОСНИКОВАЯ РЕШЁТКА;

6 – ПАТРУБОК ДЛЯ ОТВОДА ВОЗДУХА, ПОДАВАЕМОГО ДЛЯ РАБОТЫ СИРЕНЫ;

7 – ПЕРЕГОРОДКА;

8 – ВЕРХНИЙ ПАТРУБОК ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

Материал поступает в сушилку через питатель 4 на колосниковую решётку 5. воздух для сушки подаётся через сирену 2 и проходит через решётку 5. при этом обрабатываемый материал переходит во взвешенное состояние и интенсивно перемешивается (сушка в кипящем слое). Одновременно взвешенный материал подвергается действию звуковых колебаний от двух перпендикулярно расположенных сирен. Воздух, подаваемый для работы сирены 3, отводится из сушилки через патрубок 6. по мере высушивания частицы поднимаются потоком воздуха кверху и попадают за перегородку 7, откуда попадают в разгрузочный бункер. Влажный воздух из сушилки удаляется через верхний патрубок 8. для устранения уноса частиц с удаляемым влажным воздухом в верхней части установлена сирена 9, в результате чего ускоряется коагуляция и осаждение частиц высушиваемого материала.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОСВЕТЛЕНИЯ ВИНА

1 – цистерна;

2 – мешалка (установлены две:быстро-ходная и тихоходная) ;

3 – магнитострик- ционный излучатель

После заполнения вином в цистерну вводится оклеивающее вещество и производится перемешивание вина быстроходной мешалкой до получения необходимой равномерности смеси. После окончания перемешивания быстроходная мешалка выключается и включается тихоходная. В это время подаётся ультразвук. Медленное перемешивание в течение 20…30 минут во время озвучивания позволяет получить последовательное озвучивание всего объёма вина. Затем мешалка и ультразвук выключаются. Через 1-…12 часов вино легко фильтруется от хлопьевидных осадков.

№61

Сила проникновения ультрафиолетовых лучей невелика и распространяются они только по прямой, т.е. в любом рабочем помещении образуется множество затенённых зон, которые не подвержены бактерицидной обработке.

По мере удаления от источника ультрафиолетового излучения бактерицидность его действия резко снижается.

Действие лучей ограничивается поверхностью облучаемого предмета, и его чистота имеет большое значение. а – валковый; б – камерный одноярусный; в – камерный многоярусный; г – транспортёрный; д – шнековый; е – центробежный; ж – линейный; з - импульсный

Электрофлотация.

Электрофлотация – электроконтакный метод обработки, позволяющий разделить жидкие неоднородные системы.

Сущность процесса состоит в разложении постоянным электрическим током воды на водород и кислород в виде очень мелких пузырьков, осаждающихся на поверхности твёрдой фазы и увлекающих её вниз. Для флотации в основном используются пузырьки водорода, выделяющиеся на катоде, т.к. они обладают большей подъёмной силой и количество их в 2 раза больше.

Электрофлотацию используют в различных областях (при очистке виноградного сока, сточных вод, при выделении кормовых дрожжей из паточной барды и др.). При электрофлотации сточных вод на мясокомбинатах удаётся извлекать до 90-95% жира. При этом на качество обезжиривания существенное влияние оказывает температура и исходное содержание жира.

Аппарат, используемый для флотации, как правило, представляет собой вертикальный сосуд, в верхнюю часть которого через патрубок поступает продукт и удаляется из нижней части также через патрубок. Электроды (катод и анод) имеют различные формы и располагаются в разной комбинации. Образующиеся пузырьки газа разделяются на водород, используемый для флотации, и кислород, удаляемый из аппарата. Выделенные из жидкости частицы собираются на поверхности в виде пенной шапки, которая затем удаляется из аппарата.

Преимущества электрофлотационных аппаратов: простота конструкции в изготовлении и обслуживании; малый расход электроэнергии; возможность ведения процесса разделения в непрерывном режиме; возможности плавного регулирования скорости процесса в широких пределах; отсутствие вращающихся частей, интенсивного перемешивания и перетирания твёрдых частиц.

Недостатки электрофлотационных аппаратов: потеря некоторой части продукта с «пенной» шапкой; недолговечность диафрагмы; затруднительность использования при разделении систем с крупными взвесями.

ТИПЫ АППАРАТОВ ДЛЯ ФЛОТАЦИИ: а – с горизонтально расположенным дном и катодом и вертикально установленным анодом; б – однокамерные; в – многосекционные:

А)б)

В)

1 – 5 – секции; 6 – пенный продукт; 7– трубопровод; 8 и 10 – сетки; 11 – пластины; 12 – катод; 13 - анод

В нижней части секции укреплены алюминиевые или железные электроды в виде двух наборов вертикально расположенных пластин. На дне секции расположены графитовые пластины и проволочные сетки, выполняющие соответственно роли анодов и катодов.

Обрабатываемая жидкость поступает в приёмную секцию и последовательно переходит из секции в секцию, совершая зигзагообразный путь. Очищенная жидкость из одной секции по специальному трубопроводу переливается в другую, из которой самотёком переходит в сборную ёмкость. Производительность установки регулируют изменением скорости поступления жидкости на входе.

№63

ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ

Электростимуляция – электроконтактный процесс обработки парного мяса с целью улучшения его качественных показателей.

После убоя животных в тканях развивается комплекс изменений, которые в итоге влияют на качество готового продукта. Изменения протекают достаточно медленно (в течение нескольких суток: говядина 14-20 суток), и это, естественно при промышленной переработке в больших масштабах треоует существенных площадей и соответственно значительных затрат энергии на поддержание температурно-влажностного режима. При использовании электростимуляции данный процесс сокращается до 5-6 суток.

Под созреванием мяса понимают комплекс ферментативных процессов, протекающих после прекращения жизни животного, в результате чего происходит размягчение мышечной ткани и накопление в мясе веществ, улучшающих его вкус и аромат.

В результате некоторого промежутка времени воздействия электрического тока на парное мясо подвергается размягчению. Электростимуляцию можно применять на стадии обескровливания либо на стадии передачи туш, полутуш на холодильник.

Электростимуляция используется для предотвращения «холодового» сокращения мышц при интенсивной холодильной обработке и увеличения нежности мяса. В основе процесса лежит известное явление тетанического сокращения мышечных волокон под действием электрического тока.

Разработано много методов размягчения мяса (тендеризации): механический, ферментативный, смешанный и т.д., но наиболее эффективным надо признать электростимуляцию, механизм действия которой нужно рассматривать в тесной связи с прижизненной сократительной функцией мышц.

Существует ряд гипотез о механизме электростимуляции.

В качестве одного из обобщённых критериев, характеризующих электростимуляцию, может быть принят расход собственного энергетического материала под действием электрических импульсов, т.е. тетанического сокращения практически всех мышц.

Электростимуляция может быть использована при электромассировании мяса, при посоле мяса и др. процессах.

ВИД ПОЛУТУШИ:

а – до электростимуляции; б – после электростимуляции

Суммарные изменения полутуши животного:

- изгиб позвоночника;

- выпрямление передних конечностей.

Влияние напряжения на мышечные сокращения прослеживается достаточно чётко. При этом зависимость мышечных сокращений от напряжения для импульсного тока, особенно в областях свыше 800 В, носит нелинейный характер.

Микроструктура электростимулировашюй мышечной ткани значительно отличается от контрольной заметен

волнообразный, складчатый характер волокон, узлов разрывов.

МИКРОСТРУКТУРА ЭЛЕКТРОСТИМУЛИРОВАН- НОЙ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ СИЛЬНО ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ КОНТРОЛЬНОЙ. ЗАМЕТЕН ВОЛНООБРАЗНЫЙ, СКЛАДЧАТЫЙ ХАРАКТЕР ВОЛОКОН, НАЛИЧИЕ УЗЛОВ, РАЗРЫВОВ.

Глубокие изменения, происходящие в мышечной структуре при электростимуляции, подтверждены морфологич. исследования.

При использовании электростимулированного мяса для произ-ва колб-х изд.было показано,что при этом увелич.выход гот.прод.при его высоком качестве.

УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ

1 – пульт; 2 – туша; 3 – ограждение; 4 – сепаратор

Это экспериментальная установка. До конца не решён однозначно вопрос подвода электроэнергии. Для этого могут быть использованы штыревые электроды, зажимы, сетки, низкопотенциальные контакты и т.д.

№65

Бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей было обнаружено около 100 лет назад.

Первые лабораторные испытания УФИ в 1920х годах были настолько многообещающими, что полное уничтожение воздушно-капельных инфекций казалось возможным в самое ближайшее время.

УФИ стало активно применяться с 1930х годов и в 1936 г. было впервые использовано для стерилизации воздуха в хирургической операционной комнате.

В 1937 г. первое применение УФИ в вентиляционной системе одной из американских школ впечатляюще снизило уровень заболеваемости учащихся корью и другими инфекциями. Тогда казалось, что найдено замечательное средство для борьбы с воздушно-капельными инфекциями.

Однако, дальнейшее изучение УФИ и опасных побочных действий серьёзно сузило возможности его использования в присутствии людей.

По мере удаления от источника ультрафиолетового излучения бактерицидность его действия резко снижается.

Действие лучей ограничивается поверхностью облучаемого предмета, и его чистота имеет большое значение.

№66

Бактерицидное действие ультрафиолета.

Обеззараживающий эффект УФ излучения, в основном, обусловлен фотохимическими реакциями, в результате которых происходят необратимые повреждения ДНК.

Помимо ДНК ультрафиолет действует и на другие структуры клеток, в частности, на РНК и клеточные мембраны.

Ультрафиолет как высокоточное оружие поражает именно живые клетки, не оказывая воздействие на химический состав среды, что имеет место для химических дезинфектантов.

Последнее свойство исключительно выгодно отличает его от всех химический способов дезинфекции.

№67

УФ-излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 400—10 нм.

Вся область УФ-излучения условно делится на ближнюю (400—200 нм) и далёкую, или вакуумную (200—10 нм); последнее название обусловлено тем, что УФ-излучение этого участка сильно поглощается воздухом и его исследование производят с помощью вакуумных спектральных приборов.

Для различных применений УФ-излучения промышленность выпускает ртутные, водородные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы, окна которых (либо целиком колбы) изготовляют из прозрачных для УФ-излучения материалов (чаще из кварца).

Ультрафиолет бывает трех типов: «А»; «B»; «С». Озоновый слой предотвращает попадание на поверхность земли Ультрафиолета «С». Свет в спектре ультрафиолета «А» имеет длину волн от 320 до 400 нм, свет в спектре ультрафиолет «В» имеет длину волн от 290 до 320 нм.

Помимо ДНК ультрафиолет действует и на другие структуры клеток, в частности, на РНК и клеточные мембраны.

Последнее свойство исключительно выгодно отличает его от всех химический способов дезинфекции.

Ультрафиолет используется в настоящее время в различных областях: медицинских учреждениях (больницы, поликлиники, госпитали); пищевой промышленности (продукты, напитки); фармацевтической промышленности; ветеринарии; для обеззараживания питьевой, оборотной и сточной воды.
УФ оборудование применяется: - для обеззараживания воды используемой в приготовлении напитков и молочных продуктов; - для обеззараживания воздуха в цехах изготовления и упаковки продуктов;
- на конвейерных линиях для обеззараживания упаковочных материалов и поверхности
продукта;- для обеззараживания сточных вод; - для обеззараживания воздуха, поступающего из систем вентиляции; - для обеззараживания поверхностей ёмкостей, используемых в пищевой
промышленности.

Широкое внедрение УФ-технологии в муниципальные и промышленные системы водоснабжения позволяют обеспечить эффективное обеззараживание (дезинфекцию) как питьевой воды перед подачей в сети горводопровода, так и сточных вод перед их выпуском в водоемы. Это позволяет исключить применение токсичного хлора, существенно повысить надежность и безопасность систем водоснабжения и канализации в целом.

Одним из способов сокращения затрат труда при уходе за моющимися сырами является облучение их поверхности ультрафиолетовыми лучами. При периодическом облучении поверхности сыров УФ-лучами корка на сырной головке может быть наведена на 10…12 дней быстрее, чем при обычном способе ухода.

Хорошую перспективу имеет использование УФ-излучений для ускорения сушки кондитерских изделий. Благодаря УФ-излучению время поверхностной сушки, например драже, сокращается примерно в 2…3 раза, кроме того это сопровождается получением мощного стерилизующего эффекта, что обеспечивает хорошую сохранность продукта.

Обеззараживание воды ультрафиолетом:Одной из актуальных задач при обеззараживании питьевой воды, а также промышленных и бытовых стоков после их осветления (биоочистки) является применение технологии, не использующей химические реагенты, т. е. технологии, не приводящей к образованию в процессе обеззараживания токсичных соединений) при одновременном полном уничтожении патогенной микрофлоры.

67 УФ-облучение при обеззараживании артезианских вод:Точка зрения, что подземные воды считаются свободными от микробных загрязнений в результате фильтрации воды через почву, не совсем верна.

Подземные воды свободны от крупных микроорганизмов, таких как протоза или гельминты, но более мелкие микроорганизмы, например, вирусы, могут проникать сквозь почву в подземные источники воды. Даже если бактерии не обнаружены в воде, оборудование для обеззараживания должно служить барьером от сезонных или аварийных заражений.

УФ-облучение должно применяться для обеспечения обеззараживания воды до нормативного качества по микробиологическим показателям, при этом необходимые дозы выбираются на основании требуемого снижения концентрации патогенных и индикаторных микроорганизмов.
УФ-облучение не образует побочных продуктов реакции, его доза может быть увеличена до значений, обеспечивающих эпидемиологическую безопасность, как по бактериям, так и по вирусам.

Известно, что УФ-излучение действует на вирусы намного эффективнее, чем хлор, поэтому применение ультрафиолета при подготовке питьевой воды позволяет, в частности, во многом решить проблему удаления вирусов гепатита А, которая не всегда решается при традиционной технологии хлорирования.

Использование УФ-облучения в качестве обеззараживания рекомендуется для воды, уже прошедшей очистку по цветности, мутности и содержанию железа. Эффект обеззараживания воды контролируют, определяя общее число бактерий в 1 см3 воды и количество индикаторных бактерий группы кишечной палочки в 1 л воды после её обеззараживания.

Преимущества метода ультрафиолетового обеззараживания по отношению к окислительным обеззараживающим методам (хлорирование, озонирование): УФ облучение летально для большинства водных бактерий, вирусов, спор и протозоа. Оно уничтожает возбудителей таких инфекционных болезней, как тиф, холера, дизентерия, вирусный гепатит, полиомиелит и др. Применение ультрафиолета позволяет добиться более эффективного обеззараживания, чем хлорирование, особенно в отношении вирусов.

-Обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет фотохимических реакций внутри микроорганизмов, поэтому на его эффективность изменение характеристик воды оказывает намного меньшее влияние, чем при обеззараживании химическими реагентами. В частности, на воздействие ультрафиолетового излучения на микроорганизмы не влияют рН и температура воды;

-в обработанной ультрафиолетовым излучением воде не обнаруживаются токсичные и мутагенные соединения, оказывающие негативное влияние на биоценоз водоемов;

-в отличие от окислительных технологий в случае передозировки отсутствуют отрицательные эффекты. Это позволяет значительно упростить контроль за процессом обеззараживания и не проводить анализы на определение содержания в воде остаточной концентрации дезинфектанта;

время обеззараживания при УФ облучении составляет 1-10 секунд в проточном режиме, поэтому отсутствует необходимость в создании контактных емкостей;

-достижения последних лет в светотехнике и электротехнике позволяют обеспечить высокую степень надежности УФ комплексов. Современные УФ лампы и пускорегулирующая аппаратура к ним выпускаются серийно, имеют высокий эксплуатационный ресурс;

-для обеззараживания ультрафиолетовым излучением характерны более низкие, чем при хлорировании и, тем более, озонировании эксплуатационные расходы.

-отсутствует необходимость создания складов токсичных хлорсодержащих реагентов, требующих соблюдения специальных мер технической и экологической безопасности, что повышает надежность систем водоснабжения и канализации в целом;

-ультрафиолетовое оборудование компактно, требует минимальных площадей.