УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕЛКОВО-ЖИРОВОЙ ЭМУЛЬСИИ

Полезная модель относится к оборудованию для ультразвуковой и магнитной обработки жидких ингредиентов с целью создания стойкой белково-жировой эмульсии для пищевой промышленности и предназначено для обработки жидкостей, преимущественно разных видов сыворотки и растительных жиров ультразвуковым и магнитным полями.
Известно устройство для обработки жидкости в магнитном поле (Патент РФ №2104065, МПК A61N 2/06, C02F 1/48, публ. 10.02.98) [1], в котором обработку жидкости проводят путем медленных круговых вращений емкости в плоскости, параллельной силовым линиям постоянного магнитного поля, в течение 0,5-1 мин.
Недостатком известного устройства является низкая энергетическая эффективность движений жидкости за счет кругового вращения емкости при высоких затратах энергии. Основная энергия этого процесса переходит в тепловую энергию, которая практически не влияет на диспергирование составляющих эмульсии и повышение ее стабильности.
Известно устройство, обеспечивающее совместное воздействие магнитным и ультразвуковым полями на жидкие среды (Патент РФ №2135044, МПК A23L 3/26, A23L 3/30, публ. 27.08.99) [2], в котором жидкие среды подвергают обработке с помощью внешних источников: ультразвукового и магнитного. Устройство применяется в оборудовании для ультразвуковой стерилизации жидких пищевых продуктов.
Известна также установка для ультразвуковой стерилизации жидких продуктов, содержащая емкость для стерилизуемого продукта, сборную емкость для стерильного продукта, закрепленный в ней источник ультразвука со стержневым концентратором продольных колебаний, имеющим осевой канал, который сообщен с емкостью для стерилизуемого продукта через штуцер, размещенный на линии нулевых смещений концентратора (Патент 2060700, МПК A23L 3/30, публ. 2.03.1996) [3].
Это результат достигается за счет того, что в установке для ультразвуковой стерилизации жидких продуктов, сборная емкость для стерильного продукта выполнена из постоянного магнита с расположением полюсов симметрично оси концентратора.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для получения эмульсий (патент 1544342, МПК A23D 7/02, публ. 23.02.1990) [4], которое включает корпус с входным участком и патрубком для отвода эмульсии, привод вращательного движения ротора, причем оно снабжено ультразвуковым генератором возвратно-поступательных перемещений, при этом входной участок корпуса выполнен в форме расширяющегося по ходу движения эмульсии усеченного конуса, а ротор выполнен в форме параболоида вращения, соединен с ультразвуковым генератором возвратно-поступательного перемещения и установлен так, что его вершина обращена в сторону входного участка корпуса.
Такая конструкция устройства позволяет повышать качество самой эмульсии с точки зрения равномерности перемешивания, благодаря ультразвуковым колебаниям, но получаемый продукт недостаточно стабилен из-за поляризации молекул одноименных жидкостей, которая со временем ведет к их объединению и расслоению эмульсии на фракции.
Технической задачей является повышение стабильности продукта за счет снижения поляризации молекул одноименных жидкостей, без расслоения эмульсии на фракции.
Техническая задача решена за счет того, что устройство для приготовления белково-жировой эмульсии, содержит корпус с входным участком, патрубок для отвода эмульсии, ротор, привод и ультразвукового генератора возвратно-поступательных перемещений, отличающееся тем, что ротор выполнен конусообразным из постоянного магнита с эквидистантной входному участку поверхностью, при этом на внешней поверхности он снабжен винтовой канавкой и размещен внутри цилиндрического корпуса, на котором установлен ультразвуковой излучатель, при этом на поверхности патрубка для отвода эмульсии обращенной к большему диаметру конусообразного ротора установлен постоянный магнит с одноименным с плоской поверхностью ротора полюсом и возможностью регулирования зазора между ними.
Техническим эффектом, получаемым при работе устройства является увеличение стойкости приготавливаемой эмульсии за счет того, что отдельные компоненты, перемещаясь вдоль ротора, выполненного из постоянного магнита конусообразным, по внешней поверхности снабженной винтовой канавкой в зазоре с эквидистантной поверхности входного участка, по цилиндрическому корпусу. На корпусе установлен ультразвуковой излучатель возвратно-поступательных перемещений, под действием которого возбуждается ультразвуковое поле способствующее возникновению кавитации в ингредиентах эмульсии с мгновенным их диспергированием. Перемещаясь по винтовой канавке, они интенсивно перемешиваются и разгоняются, разбрызгиваясь на срезе большего диаметра конического ротора. Поскольку при этом на поверхности патрубка для отвода эмульсии, обращенной к большему диаметру конусообразного ротора установлен постоянный магнит с одноименным с плоской поверхностью ротора полюсом и возможностью регулирования зазора между ними мельчайшие капли попадают в зону интенсивного неравномерного магнитного поля, где интенсивно деполяризуются, теряя способность соединяться с каплями одноименной жидкости. Степень деполяризации регулируется зазором между одноименными полюсами постоянных магнитов: конусообразного ротора и стенки патрубка для отвода эмульсии, тем самым обеспечивая стабильность эмульсии широкого выбора ингредиентов.
Устройство для приготовления белково-жировой эмульсии поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлен общий вид, где показано: поз. 1 - корпус патрубка: поз. 2 - постоянный магнит; поз. 3 - ротор; поз. 4 - корпус ротора; поз. 5 - подшипник; поз. 6 - привод; поз. 7 - электродвигатель; поз. 8 - ультразвуковой излучатель; поз. 9 - регулятор.
Боковой вид патрубка для отвода эмульсии ограничивающего зону действия наиболее интенсивного поля постоянного магнита представлен на фиг. 2. где показано: поз 10 - сливная труба.
Устройство содержит корпус (1) патрубка для отвода готовой эмульсии, на одной из стенок которого размещен постоянный магнит (2) одноименным полюсом к большему диаметру конического ротора (3), имеющего винтовую канавку. Ротор (3), размещаясь в корпусе (4) и опираясь на подшипник (5) (как вариант, несколько), соединен с приводом (6) и электродвигателем (7). Ультразвуковой излучатель (8) (как вариант, возвратно-поступательных перемещений), установлен на внешней стороне корпуса ротора (4) и обеспечивает необходимый режим магнитно-ультразвуковой обработки. Регулятор (9) (как вариант, гайка) зафиксирован внутри корпуса патрубка (1).
Устройство работает следующим образом. Ингредиенты подаются на внешнюю стенку конического ротора (3), имеющего винтовую канавку где производится финишная обработка готовой эмульсии, которая обеспечивает интенсивную деполяризацию отдельных капель составляющих ингредиентов белково-жировой эмульсии. Именно это обеспечивает высокую стабильность получаемого продукта. Для того чтобы обеспечить поступление в эту зону мелко диспергированных ингредиентов эмульсии ротор (3) размещаясь в корпусе ротора (4) опирается на подшипник (5) соединяясь с приводом (6) и электродвигателем (7). На корпусе ротора (4) установлен ультразвуковой излучатель (8), в виде двух встречно включаемых электромагнитных катушек. Генерируемое им ультразвуковое поле обеспечивает режим кавитации ингредиентов эмульсии, с большой скоростью перемещающихся в винтовой канавке ротора (3). Разбрызгивающаяся в зоне патрубка для отвода эмульсия посредством регулятора (9), обрабатывается в магнитном поле необходимой для большей стабильности напряженности, что обеспечивается необходимым режимом магнитно-ультразвуковой обработки.
Результаты исследований показали высокую биологическую активность прошедшей обработку эмульсии при ее добавке в тесто при производстве хлеба. При исследовании под микроскопом обнаружена высокая равномерность распределения жировых шариков и их одинаковый размер (3-4 мкм), что увеличило стойкость к расслоению на ингредиенты. Стойкость эмульсии при +6°С от нескольких часов до нескольких дней.
Предложенное техническое решение может быть использовано в медицине и пищевой промышленности для создания пищевых стойких эмульсий, позволяющих снизить трудозатраты, потребление электроэнергии и увеличить сроки хранения при снижении калорийности выпекаемых хлебобулочных изделий.
Литература
1. Патент РФ №2104065, МПК A61N 2/06, C02F 1/48, Устройство для обработки жидкости в магнитном поле, публ. 10.02.98.
2. Патент РФ №2135044, МПК A23L 3/26, A23L 3/30, публ. 27.08.99.
3. Патент 2060700, МПК A23L 3/30, Установка для ультразвуковой стерилизации жидких продуктов, публ. 2.03.1996.
4 Патент 1544342, МПК A23D 7/02, Устройство для получения эмульсий, публ. 23.02.1990.