УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ГИДРОЛИЗА ПРОДУКТА
IMPROVED DEVICE AND METHOD FOR PRODUCT HYDROLYSIS

Объектом настоящего изобретения является усовершенствованное устройство и способ для гидролизации продукта, а также, в некоторых вариантах реализации изобретения, усовершенствованное устройство для осуществления непрерывного процесса гидролизации продукта.
Уровень техники
Процесс гидролизации предполагает проведение химической реакции соединения с водой и обычно приводит к образованию одного или нескольких новых соединений. Гидролизация может использоваться для извлечения определенных соединений из базового материала.
Например, гидролизация используется для извлечения или получения определенных соединений из морепродуктов, включая рыбное мясо и полуфабрикаты из морепродуктов. Известные в настоящее время способы гидролизации продуктов включают в себя поточную обработку, при которой продукт помещают в большой бак на время проведения процесса гидролизации и извлекают из него по окончании данного процесса.
Существует необходимость в усовершенствованном устройстве и/или способе гидролизации продукта.
Цель некоторых вариантов реализации настоящего изобретения заключается в устранении одного или нескольких недостатков известного уровня техники.
Раскрытие изобретения
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, предлагается устройство для гидролизации продукта, содержащее:
- непрерывный канал, содержащий вход для ввода продукта и выход для вывода продукта, и проходящий по траектории, поворачивающейся вокруг продольной оси так, что канал расположен параллельно продольной оси; и
- систему подогрева для нагревания по меньшей мере части канала;
в котором канал может вращаться относительно продольной оси с целью транспортирования продукта, введенного на входе, в сторону выхода.
Нагревательная система может содержать бак, окружающий по меньшей мере часть канала, заполненный горячей жидкостью для нагрева канала. Бак может также содержать нагреватель для нагрева жидкости, находящейся в баке. Как вариант, в бак может подаваться уже нагретая жидкость.
Бак может содержать нижнюю часть и верхнюю часть, причем верхняя часть может перемещаться относительно нижней части между закрытым положением, в котором нижняя и верхняя части образуют закрытую камеру, и открытым положением, в котором нижняя и верхняя части не образуют закрытую камеру.
Кроме того, устройство может содержать привод для вращения канала с целью перемещения к выходу поступившего на входе продукта. В качестве привода может использоваться электродвигатель, соединенный с каналом с возможностью вращения.
В некоторых вариантах реализации, канал может быть выполнен в форме спирали по меньшей мере на части своей длины.
Устройство может также содержать насос для подачи продукта на вход канала.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предлагается транспортное средство, содержащее описанное выше устройство для гидролизации продукта. Такое транспортное средство, например, может представлять собой плавучее средство.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предлагается способ использования описанное выше устройство, включающий в себя:
- обеспечение описанного выше устройства;
- подачу в канал продуктово-ферментной смеси, содержащей подлежащий гидролизации продукт, а также один или несколько ферментов;
- нагрев по меньшей мере части канала с помощью нагревательной системы; и
- вращение канала относительно продольной оси для перемещения продуктово-ферментной смеси к выходу из канала.
Как вариант, операция вращения канала относительно продольной оси может производиться со скоростью, обеспечивающей нахождение продуктово-ферментной смеси в канале в течение периода от 30 до 60 минут, в некоторых случаях, от 40 до 50 минут, и в некоторых случаях, в течение приблизительно 45 минут, перед выгрузкой на выходе из канала.
Как вариант, операция нагревания по меньшей мере части канала с помощью нагревательной системы может выполняться таким образом, чтобы обеспечивался нагрев продуктово-ферментной смеси до температуры от 40 до 70°C, в некоторых случаях, от 50 до 60°C, и в некоторых случаях, приблизительно до 55°C, или поддержание указанной смеси при указанной температуре.
Операция вращения канала относительно продольной оси может включать в себя вращение канала в направлении вперед с целью перемещения продуктово-ферментной смеси к выходу из канала, и в направлении назад, с целью перемещения продуктово-ферментной смеси в противоположном направлении, от выхода из канала, причем при этом продолжительность вращения канала в направлении вперед больше продолжительности вращения канала в направлении назад, чтобы в итоге продуктово-ферментная смесь перемещалась к выходу.
В некоторых вариантах реализации, представляет собой морепродукт или содержит морепродукты.
В некоторых вариантах реализации, один или несколько ферментов содержат протеазу или алкалазу или представляют собой указанные вещества.
Один или несколько вводимых ферментов могут составлять менее 10%, при необходимости, менее 5%, и, при необходимости, менее 1% общей массы продуктово-ферментной смеси.
Каткое описание чертежей
Варианты реализации настоящего изобретения описываются со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - вид в поперечном разрезе варианта реализации устройства согласно настоящему изобретению; и
Фиг. 2 - перспективное изображение варианта реализации устройства согласно настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
На Фиг. 1 показан вариант реализации устройства согласно настоящему изобретению. Устройство 10 предназначено для гидролизации продукта и может осуществлять непрерывную гидролизацию продукта, подаваемого от источника.
Устройство 10 содержит непрерывный канал 12, проходящий от входа 14 к выходу 16. В показанных на чертежах неограничивающих вариантах реализации канал 12 проходит в целом вдоль продольной оси 100 и выполнен в форме спирали на большей части своей длины от входа 14 до выхода 16. В альтернативных вариантах исполнения, канал 12 может иметь другие конфигурации, при которых канал 12 проходит по траектории, поворачивающейся вокруг продольной оси 100, проходя параллельно продольной оси 100 от входа 14 к выходу 16. Например, канал может быть выполнен в форме нескольких прямых секций, которые удовлетворяют этому определению.
Возвращаясь к варианту реализации, представленному на приведенных чертежах, мы видим, что, как показано в поперечном разрезе на Фиг. 1, проходящий вдоль продольной оси 100 канал 12 образует ряд верхних участков 12a, расположенных над продольной осью, и ряд нижних участков 12b, расположенных ниже продольной оси.
Данное устройство 10 содержит также раму 20 и бак 18, установленный на раме 20. Проходящий вдоль продольной оси 100 канал 12 проходит сквозь бак 18, причем канал 12 установлен в баке 18 с возможностью вращения (например, с помощью муфты, передающей вращение и подшипников скольжения). В частности, канал 12 установлен таким образом, что он может вращаться относительно продольной оси 100. Вращение канала 12 относительно продольной оси 100 приводит к тому, что любой продукт, находящийся внутри канала 12, перемещается по каналу 12 в направлении, параллельном продольной оси 100. Направление этого перемещения (т.е. к выходу 16 или в сторону от выхода 16) зависит от направления вращения канала 12 относительно продольной оси 100. Кроме того, устройство 10 может дополнительно содержать привод для вращения канала 12 относительно продольной оси 100. Этот привод может представлять собой электродвигатель 22, показанный на Фиг. 2. Электродвигатель 22, или, фактически, какой-либо другой привод, может быть соединен с каналом 12, обеспечивая вращение канала 12. В качестве подходящих приводных соединительных устройств могут использоваться шкивы, цепи и шлицевые или какие-либо другие зубчатые соединения.
Бак 18 содержит верхнюю часть 18a и нижнюю часть 18b. Как показано на Фиг. 1, бак 18 находится в закрытом положении, в котором верхняя часть 18a совместно с нижней частью нижняя часть 18b образуют закрытую камеру. И, наоборот, на Фиг. 2 бак 18 изображен в открытом положении, в котором верхняя часть 18a отделена от нижней части 18b. Предпочтительно, верхняя часть 18a может перемещаться относительно нижней части 18b, таким образом, чтобы бак 18 при этом переходил ил закрытого положения в открытое положение, и наоборот.
В альтернативных вариантах реализации, бак 18 может содержать единый компонент или несколько компонентов, которые могут или не могут перемещаться относительно друг друга. В любом варианте реализации, включающем в себя бак 18, бак 18 может быть выполнен с возможностью содержания внутри себя нагретого флюида (жидкости или газа), служащего для нагревания канала. Например, бак 18 может быть выполнен таким образом, чтобы он мог содержать уже нагретый флюид, или же он может включать в себя нагревающее средство в виде нагревателя, служащего для нагрева флюида внутри бака 18. Бак 18 может содержать одно или несколько отверстий для приема и/или удаления флюида, или флюид может подаваться в бак 18, когда он находится в открытом положении. В качестве подходящих флюидов могут использоваться вода, воздух и пар. Бак 18 позволяет регулировать и, при необходимости, поддерживать температуру флюида (и, следовательно, температуру канала 12 и находящегося в нем продукта).
В альтернативных вариантах реализации, устройство 10 может не содержать бак 18 вообще. В таких вариантах реализации, нагрев канала 12 может осуществляться другой нагревательной системой. Примерами альтернативных нагревательных систем, которые могут использоваться в некоторых вариантах реализации устройства согласно настоящему изобретению, являются (но не ограничиваются ими) индукционные катушки, инфракрасные нагреватели и тепловые трубы с проходящей по ним горячей жидкостью.
При необходимости, устройство 10 может включать в себя один или несколько насосов или каких-либо других перекачивающих устройств для подачи продукта на вход 14.
Во время работы продукт подается в канал 12 через вход 14, и канал 12 вращается и нагревается. В результате вращения канала 12 находящийся в нем продукт перемещается в сторону выхода 16. При непрерывной подаче продукта на вход 14 устройство 10 может осуществлять непрерывный процесс обработки, при котором продукт одновременно поступает на вход и выгружается с выхода 16.
В некоторых предпочтительных вариантах реализации, продукт может представлять собой или может содержать морепродукты, к числу которых относятся свежее или мороженое рыбное мясо и/или полуфабрикаты из морепродуктов. В некоторых вариантах реализации задача может заключаться в гидролизации протеинов морепродуктов.
Для гидролизации к продукту добавляют один или несколько ферментов для формирования смеси продукта с ферментом. Затем смесь продукта с ферментом может транспортироваться по каналу 12 с одновременным нагреванием. Один или несколько ферментов могут включать протеазу и/или алкалазу. Один или несколько ферментов могут вводиться в продукт до его подачи в канал 12, или они могут добавляться по отдельности. Количество используемых ферментов относительно количества гидролизуемого продукта зависит от требуемой степени гидролизации и скорости процесса гидролизации. В некоторых предпочтительных вариантах реализации, один или несколько вводимых ферментов могут составлять менее 10%, при необходимости, менее 5%, и, при необходимости, менее 1% общей массы продуктово-ферментной смеси.
Перед добавлением ферментов к продукту может добавляться вода, и продукт с водой может подвергаться нагреванию (например, до температуры приблизительно 50°C). Количество добавляемой воды может зависеть от нескольких факторов, в том числе, от требуемой степени гидролизации и консистенции гидролизуемого продукта. В некоторых вариантах реализации, количество добавляемой воды может составлять от 20% до 200%, в некоторых случаях, от 30% до 100% массы продукта, к которому она добавляется. В одном примере, масса воды, добавляемой к гидролизуемому продукту, составляет 30% массы продукта.
Продукт перед добавлением одного или нескольких ферментов и/или воды может быть размолот или обработан каким-либо иным способом.
Канал 12 может вращаться относительно продольной оси 100 со скоростью, обеспечивающей нахождение продуктово-ферментной смеси в канале 12 в течение периода от 30 до 60 минут, в некоторых случаях, от 40 до 50 минут, и в некоторых случаях, в течение приблизительно 45 минут, перед выгрузкой на выходе 16 из канала 12. Скорость вращения, необходимая для обеспечения требуемого времени прохождения конкретного продукта по каналу 12, по меньшей мере частично зависит от размеров канала 12. В некоторых предпочтительных вариантах реализации, диаметр канала 12 составляет от 150 мм до 300 мм, предпочтительно, около 200 мм. В некоторых других вариантах реализации, диаметр канала 12 может составлять до 1000 мм. Длина канала 12 по продольной оси 100 (т.е. длина канала в направлении, параллельном продольной оси 100) в некоторых вариантах реализации может составлять от 1 м до 5 м. В частности, в предпочтительном варианте реализации изобретения, длина канала 12 по оси 100 составляет приблизительно 2 м. В некоторых предпочтительных вариантах реализации, размеры канала 12 и его скорость вращения выбираются таким образом, что расход продукта при прохождении по каналу 12 составляет от 150 до 350 л/час, предпочтительно, приблизительно 250 л/час.
При вращении канала 12 происходит не только его перемещение по каналу, но и перемешивание продуктово-ферментной смеси, что способствует процессу гидролизации.
Канал 12 может вращаться в направлении вперед, при котором продуктово-ферментная смесь перемещается к выходу 16, и дополнительно, в направлении назад, при котором продуктово-ферментная смесь перемещается в противоположном направлении, от выхода 16 канала, причем при этом продолжительность вращения канала 12 в направлении вперед больше продолжительности вращения канала 12 в направлении назад, чтобы в итоге продуктово-ферментная смесь перемещалась к выходу 16. При вращении попеременно в направлении вперед и назад, находящийся в канале 12 продукт подвергается более интенсивному перемешиванию, что еще более способствует процессу его гидролизации.
После выхода продуктово-ферментной смеси из канала 12, например, при прохождении через выход 16, эта продуктово-ферментная смесь может быть подвергнута нагреванию с целью инактивации процесса ферментации (например, может быть нагрета до температуры приблизительно 90°C и выдержана при такой температуре в течение около 15 минут).
Если продуктово-ферментная смесь, выходящая из канала 12, содержит нежелательные примеси и/или твердые частицы (например, осколки костей), для их удаления или снижения содержания могут применяться определенные процессы очистки (например, фильтрация или декантации). Процессы очистки могут выполняться до или после этапа нагрева для инактивации процесса ферментации.
Для получения требуемой вязкости часть воды можно выпарить из гидролизованного продукта. Дополнительно или альтернативно, окончательный гидролизованный продукт при необходимости может быть подвергнут распылительной сушке.
Некоторые варианты реализации настоящего изобретения дают возможность создания сравнительно компактного устройства для гидролизации продукта. В частности, форма канала 12 позволяет создавать достаточно компактные устройства по сравнению с системами гидролизации известного уровня техники. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения дают возможность создания устройства, которое может осуществлять непрерывный процесс гидролизации продукта при условии непрерывной подачи данного продукта. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения эффективно обеспечивают возможность проведения процесса гидролизации при низких температурах и позволяют продукту оставаться при определенной температуре в течение всего процесса. Учитывая преимущества, обеспечиваемые некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения, устройство согласно данным вариантам может, в частности, применяться на транспортных средствах, таким образом, чтобы процесс гидролизации продукта (или одного из продуктов, которые необходимо подвергнуть гидролизации), осуществлялся во время транспортировки. Например, устройство согласно некоторым вариантам реализации изобретения может применяться на судах (например, рыбопромысловых) для проведения процесса гидролизации морепродуктов непосредственно рядом с источником этих продуктов, что устраняет необходимость замораживания данных продуктов, их транспортировки на берег и гидролизации на установках наземного базирования. В альтернативных вариантах реализации, данное устройство может быть использовано и на других транспортных средствах, например, на автомобилях.
В описании и формуле данного изобретения термины "содержит", "включает в себя" и аналогичные термины означают "включая, но не ограничиваясь", и они не предназначены для исключения (и фактически не исключают) другие составляющие, добавки, компоненты, целые элементы или операции. В описании и формуле настоящего изобретения термины, используемые в единственном числе, подразумевают также возможность использования множественного числа. В частности, при использовании неопределенного артикля, следует иметь в виду, что объект, о котором идет речь, может быть использован и во множественном чтсле, если не указано иное.
Следует иметь в виду, что отличительные признаки, элементы, характеристики, составы, химические вещества или группы, указываемые в связи с конкретными аспектами, вариантами реализации или примерами данного изобретения, могут быть применены к любому другому аспекту, варианту реализации или примеру, упоминаемому в настоящем описании, если не указано иное. Все отличительные признаки, раскрываемые в настоящем описании (включая пункты прилагаемой формулы изобретения, реферат и прилагаемые чертежи), и/или все операции любого способа или процесса, раскрываемого данным изобретением, могут объединяться в любых комбинациях, за исключением комбинаций, в которых по меньшей мере некоторые из вышеуказанных отличительных признаков и/или операций являются взаимоисключающими. Настоящее изобретение не ограничивается деталями любого из вышеописанных вариантов реализации. Настоящее изобретение распространяется на любой новый отличительный признак (или новую комбинацию отличительных признаков), раскрываемых данным описанием (в том числе, формулой, рефератом и прилагаемыми чертежами), а также на любые новые операции, способ или процесс (а также их комбинации), раскрываемые настоящим изобретением.