УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ МОЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ
DEVICE FOR CLEANING AND DISINFECTION OF MILK PRODUCTS

Устройство относится к экологии и охране здоровья человека, может быть использовано в санитарно-эпидемиологической технике и в быту для очистки молока, кумыса, соков, напитков от механических примесей, масел, жиров, а также вирусов, бактерий, микробов, простейших.
Известно устройство для обработки воды, содержащее рабочую камеру с подводящим и отводящим патрубками, на боковых гранях камеры закреплены плоские ультразвуковые преобразователи (RU 2356845 C1, МПК C02F 1/36, опубл. 27.05.2009 г.).
Известно устройство для обработки жидких сред, содержащее реактор с цилиндрическим корпусом, ультразвуковой блок, излучатель которого расположен в реакторе, а также входной и выходной патрубки для подвода и вывода обрабатываемой жидкости (RU233528 С1, МПК В01F 11/02, опубл. 10.08.2009 г.).
Недостатком указанных выше аналогов является невозможность очистки обрабатываемой жидкости от твердых механических примесей, а также излишнего содержания масел и жиров.
Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков, к заявляемому изобретению, принятым за прототип, является устройство для ультразвуковой обработки жидкости, содержащее корпус, излучатель ультразвука, расположенный в нижней части корпуса, трубы подвода загрязненной жидкости и отвода обработанной жидкости (RU 6787, C02F 1/24, 1/36, опубл. 16.06.1998 г.).
Недостатком такого устройства является недостаточная степень очистки в связи с отсутствием возможности очистки обрабатываемой жидкости от твердых механических примесей, а также излишнего содержания масел и жиров.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение степени очистки и обеззараживания молочной продукции за счет осуществления процесса его очистки от твердых механических примесей, а также излишнего содержания масел и жиров, не соответствующих требованиям диетического и лечебного питания.
Технический результат достигается тем, что устройство для очистки и обеззараживания молочной продукции, содержит корпус с патрубками ввода, вывода молочной продукции, расположенный внутри корпуса излучатель ультразвука, но в отличие от прототипа, для повышения степени очистки, внутри корпуса параллельно друг другу установлены не менее двух поперечных перегородок, которые выполнены в виде прямоугольных пластин с четырьмя, по меньшей мере, прорезями, поперечные перегородки жестко закреплены по внутреннему периметру корпуса с четырех сторон и разделяют корпус на верхнюю, нижнюю и среднюю камеры; в корпусе также расположены не менее двух пакетов прямоугольных пластин с щелевидными зазорами между пластинами для прохождения молочной продукции, пакеты пластин жестко прикреплены боковыми сторонами к корпусу под углом к поперечным перегородкам, причем щелевидные зазоры пакетов пластин соединены с соответствующими прорезями поперечных перегородок, в верхней поперечной перегородке щелевидные прорези выполнены симметрично оси, а в нижней перегородке - со смещением; патрубок ввода молочной продукции расположен в торцевой части нижней камеры корпуса, средняя камера снабжена патрубком вывода масел и жиров, а нижняя - патрубком отвода твердых частиц; излучатель ультразвука размещен в верхней камере над прорезями верхней перегородки с зазором, величина которого равна целому числу полуволн ультразвука.
Кроме того, в устройстве для обеззараживания молочной продукции пакеты прямоугольных пластин расположены с наклоном в противоположные стороны под углом 45 градусов к плоскости поперечных перегородок.
В предлагаемом фильтре очистка молочной продукции и ее обеззараживание происходит в две ступени. На первой ступени происходит очистка молочной продукции с помощью пакета прямоугольных пластин с щелевидными зазорами сначала от твердых механических примесей - в нижней камере корпуса, затем от излишнего содержания масел и жиров - в средней камере корпуса.
Твердые механические примеси, образовавшиеся при контакте молочной продукции с поверхностью емкости, в которой она хранится или транспортируется, при попадании в нижнюю камеру устройства через патрубок ввода, осаждаются на щелевидных зазорах пакетов пластин нижней камеры установки. Так как удельный вес твердых механических примесей больше удельного веса других составляющих молочной продукции, то при контакте и прохождении через пакет пластин частицы коагулируют, происходит их укрупнение и они попадают в нижнюю часть корпуса.
Капли масел и жиров имеют удельный вес меньше удельного веса других составляющих молочной продукции (коровье молоко, кумыс). При контакте с щелевидными зазорами пакетов пластин жировые капли отделяются от общей смеси молочной продукции и «прилипают» к поверхности пластин. По мере их накопления они укрупняются и поднимаются вверх вдоль поверхности пакетов пластин. При укрупнении капель увеличивается скорость их подъема на поверхность обрабатываемой молочной продукции. Для увеличения скорости подъема капель пластины выполнены наклонными под углом 45 градусов к плоскости поперечных перегородок, расположенных горизонтально.
Молочная продукция - коровье молоко, кумыс и т.д., различается по составу и физико-химическим свойствам: по белкам, липидам, жирности, кислотности и др.
Молочная продукция определенного состава (молоко) эффективно подвергается очистке во втором пакете наклонных пластин, находящихся в нижней камере и имеющих наклон, например, влево от продольной оси. В то же время молочная продукция другого состава (кумыс) эффективно подвергается очистке в первом пакете наклонных пластин, находящихся в средней камере и имеющих наклон, например, вправо от продольной оси. В целом противоположный наклон пакета пластин в корпусе устройства позволяет проводить очистку молочной продукции, значительно отличающейся друг от друга по составу и физико-химическим свойствам.
Расположение пакетов прямоугольных пластин с щелевидными зазорами с наклоном в противоположные стороны позволяет повысить эффективность очистки молочной продукции различного состава.
Если наклон пластин к вертикальной плоскости меньше угла 45 градусов, то скорость подъема капель масел, жиров и опускания твердых частиц замедляется. Если наклон пластин к вертикальной плоскости больше угла 45 градусов, то скорость подъема капель масел, жиров и опускания твердых частиц замедляется.
На второй ступени происходит обеззараживание молочной продукции от вирусов, бактерий, микробов, простейших с помощью обработки ее ультразвуковыми волнами.
В устройстве обеззараживание происходит в зазоре между излучателем и верхней поперечной перегородкой корпуса. Расстояние между ними равно целому числу полуволн. При таких параметрах зазора образуются стоячие волны, которые характеризуются тем, что их амплитуда равна сумме амплитуд ультразвукового излучателя и его отраженной волны от поверхности верхней поперечной перегородки корпуса фильтра. За счет этого достигается максимально возможное воздействие ультразвука на обрабатываемую молочную продукцию. При возбуждении в обрабатываемой продукции ультразвуковых колебаний в виде стоячих волн возникает сложное физическое явление - акустическая кавитация. Кавитация заключается в образовании ряда мелких разрывов или полостей в обрабатываемой продукции, которые закрываются при сжатии жидкости с образованием повышенного давления. При воздействии давления на вирусы, бактерии, микробы, простейшие, находящиеся в молочной продукции, последние разрываются и их жизнедеятельность прекращается.
Новая совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения не известна и не следует явным образом из патентной и научно-технической литературы. Таким образом, можно говорить о соответствии его критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
На фиг.1 приведено схематичное изображение устройства в разрезе, на фиг.2 - сложный разрез А-А.
Устройство для очистки и обеззараживания молочной продукции содержит: корпус 1 с патрубком ввода 2 и с патрубком вывода 3 молочной продукции, излучатель ультразвука 4, расположенный внутри корпуса, генератор ультразвука 5, концентратор 6, верхнюю поперечную перегородку 7, жестко закрепленную по внутреннему периметру корпуса и снабженную прорезями 8, расположенными симметрично оси, 9 - первый пакет прямоугольных пластин, 10 - нижнюю перегородку, 11 - второй пакет из прямоугольных пластин, 12 - верхнюю камеру, 13 - среднюю камеру, 14 - нижнюю камеру, 15 - патрубок вывода жиров и масел, 16 -  патрубок вывода твердых частиц.
Устройство работает следующим образом.
Через патрубок ввода 2, находящийся с торцевой части корпуса 1 молочная продукция, содержащая капли масел, жиров, твердые механические примеси, направляется в щелевидные зазоры второго пакета прямоугольных пластин 11, которые расположены в нижней камере 14.
По мере накопления на пластинах 11 капель масел и жиров они укрупняются и поднимаются вверх вдоль поверхности щелевидных зазоров пакетов наклонных пластин (фиг.1, вид Б), попадают в среднюю камеру 13 и выводятся из корпуса фильтра через патрубок вывода жиров и масел 15. Твердые механические примеси осаждается на пластинах 11, соскальзывают в нижнюю камеру и выводятся через патрубок вывода твердых частиц 16.
После этого частично очищенная молочная продукция направляется на первый пакет прямоугольных пластин 9, находящихся в средней камере 13. В средней камере происходят аналогичные процессы по очистке молочной продукции от капель масел и жиров, а также от твердых механических примесей.
При работе генератора 5 образуются ультразвуковые волны, которые через концентратор 6, передаются на излучатель 4.
Так как величина зазора равна целому числу полуволн, то ультразвуковые волны, отражаясь от верхней поперечной перегородки 7, образуют отраженные волны, которые после суммирования с первичной волной образуют стоячие волны. При этом амплитуда стоячей волны равна сумме амплитуд ультразвукового излучателя и его отраженной волны, в зазоре происходит кавитация, разрывы образовавшихся пузырьков воздуха, значительное повышение давления внутри жидкости. Последнее воздействует на вирусы, бактерии, микробы, простейших, находящихся в молочной продукции, разрывают их, прекращая их жизнедеятельность. Обеззараженная и очищенная молочная продукция выводится из верхней камеры 12 через патрубок 3.
При использовании фильтра степень очистки и обеззараживания молочной продукции составляет 96-98%.