УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА
ULTRASONIC MILK TREATMENT DEVICE

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим обеззараживание жидкостей посредством воздействия ультразвукового излучения, и может использоваться для стерилизации и гомогенизации молока, а также питьевой воды, соков, напитков, водотопливной эмульсии, изготовления красок, смазок, эмульсий и суспензий и др.
Известно устройство для обработки жидких сред, содержащее четное количество секций, снабженных источником ультразвуковых излучений, патрубки для подвода и отвода жидкости, при этом расстояния между источниками излучений и стенками секций кратны длине полуволны ультразвука (Патент РФ №2188797 С1, МПК C02F 1/36. 2002).
Устройство имеет застойные зоны, невысокую производительность. Мойка и очистка внутренних поверхностей затруднена.
Известен ультразвуковой стерилизатор жидких продуктов, снабженный баком, нагнетающим насосом с эжектором воздуха и управляемым воздушным клапаном с воздухозаборником, причем в вертикальной камере внизу расположен источник ультразвука, а вверху - датчик уровня жидкости (Патент РФ №2241357 С2, МПК A23L 3/30, 2004).
Стерилизатор имеет низкую производительность и невысокое качество стерилизации вследствие установки одного ультразвукового излучателя, т.е. недостаточное время обработки.
Прототипом является ультразвуковой диспергатор проточного типа, содержащий пьезопреобразователь с накладками, выполненными заодно с концентраторами с закрепленными на выходных торцах резонансными мембранами, имеющими щелевые и кольцевые зазоры (Патент РФ №2221633 С2, МПК B01F 11/02, 2004).
Диспергатор имеет сложное устройство и застойные зоны, разборка его для мойки и чистки рабочих поверхностей затруднена и трудоемка.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении производительности и качества обработки молока при одновременном упрощении конструкции и повышения удобства эксплуатации.
Устройство для ультразвуковой обработки молока проточного типа, содержащее пьезоисточники ультразвуковых излучений кольцевой формы, собранные в виде полого цилиндра, причем расстояние между источниками ультразвуковых излучений и стенкой молокопровода кратны длине полуволны ультразвука, молокопровод с подводящим и отводящим патрубками, резонансная мембрана выполнена из эластичной резины и размещена на цилиндре с возможностью прохода через нее наружу излучения, молокопровод представляет собой лоток полукруглой формы, установленный вокруг цилиндра по винтовой линии, сопряженные стенки лотков соединены между собой точечной сваркой и концы стенок отогнуты полукругом для размещения уплотняющего шланга из пищевой резины с возможностью подачи через него газа или жидкости; на витках молокопровода выполнены углубления для создания турбулентного режима течения и интенсивного перемешивания обрабатываемого молока, на наружной поверхности винтового молокопровода размещены ребра жесткости, частично входящие в углубления витков, изогнутые концы которых стянуты хомутами с зажимными рычажками.
На фиг.1 изображено устройство для ультразвуковой обработки молока в продольном разрезе; на фиг.2 - вид сверху устройства; на фиг.3 - увеличенный поперечный разрез по А-А с фиг.1; на фиг.4 - увеличенное изображение сопряжения пьезоисточников с молокопроводом.
Пьезоисточники 1 ультразвуковых излучений кольцевой формы с наружным излучением собраны в виде вертикального полого цилиндра и стянуты по оси стержнем 2 через верхнюю 3 и нижнюю 4 накладки, верхние диск 5 и шайбу 6, нижние диски 7 и 8 барашком 9. Верхняя часть стержня 2 имеет крюк 10 для подвески устройства. Уплотнение цилиндра достигается прокладками 11 между кольцами 1 пьезоисточника и резонансной мембраной 12 в виде шланга с тонкими стенками из эластичной пищевой резины. Молокопровод 13 в виде винтовой линии 14 образован из лотков 15 полукруглой формы из пищевой нержавеющей стали, сопряженные стенки которых соединены точечной сваркой и концы 16 отогнуты полукругом для размещения уплотняющего шланга 17 из пищевой резины. Молокопровод на концах имеет патрубки для подвода 18 и отвода 19 молока. На наружной поверхности винтового молокопровода размещены ребра 20 жесткости, входящие частично в углубления 21 витков. Концы ребер жесткости отогнуты внутрь до соприкосновения с накладками 3 и 4 и стянуты хомутами 22 и 23 с быстрозажимными рычажками 24. Внутри полого цилиндра размещается высокочастотный кабель 25 от высокочастотного генератора (на фиг. не показан), подающий ток на ультразвуковые излучатели 1 по кабелю 26.
Устройство работает следующим образом.
Расстояние между источниками ультразвуковых излучений и стенкой молокопровода кратны длине полуволны ультразвука. В уплотнительный шланг 17 подают газ или жидкость. Обрабатываемое молоко через патрубок 18 подвода подают в спиральный молокопровод 13, где оно подвергается ультразвуковой обработке посредством источников ультразвуковых излучений 1. Наличие вмятин - углублений 21 на витках 14 молокопровода создает турбулентный режим и интенсивное перемешивание молока. Акустическое поле ультразвуковых излучений вызывает кавитацию (объемное образование парогазовых каверн и пульсирующих вихрей), приводящий к разрыву цепей белков, жиров и углеводов, повреждению оболочек микроорганизмов и разрушению их на клеточном уровне. При этом происходит инактивация патогенной микрофлоры и деструкция макромолекул и англомератов, т.е. гомогенизация жировых шариков.
Выполнение устройства в виде цилиндра со спиральным молокопроводом значительно увеличивает время экспозиции, необходимое для пастеризации молока.
Для мойки рабочих поверхностей устройства и разборки его спускают давление из уплотнительного шланга 17, освобождают хомуты 22 и 23 и вытаскивают спиральный молокопровод с цилиндрической поверхности пьезоисточников 1 ультразвуковых излучений.
Простота конструкции, быстрота разборки - сборки для мойки и низкие энергозатраты характеризуют предлагаемое устройство для ультразвуковой обработки молока.