УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ СУСПЕНЗИИ

Полезная модель относится к ультразвуковой обработке суспензий и может быть использована в хлебопекарной промышленности для активации дрожжей.
Для повышения интенсивности брожения дрожжей их, перед замесом теста, подвергают активации. В производственных условиях дрожжи активируют путем их предварительной адаптации к специально приготовляемой питательной среде, в качестве которой чаще всего используют водно-мучную суспензию с измененным углеводным составом.
Так известна установка для активации дрожжей, содержащая водомерный бачок для приготовления воды нужной температуры, бак для приготовления заварки, являющейся питательной средой для дрожжей, бак для активации дрожжей. Бак для приготовления дрожжей имеет мешалку с двусторонней вращающейся лопастью. Устройство смонтировано на металлическом каркасе. (Л.Ф.Зверева, Б.И.Черняков. Технология и технологический контроль хлебопекарного производства, М. "Пищевая промышленность, 1974 г, с81-82)
Устройство для приготовления питательной среды для активации дрожжей используют следующим образом. Заварку готовят из 1,5-2% муки от массы ее в тесте. Муку смешивают с водой температурой 80-90°С (соотношение муки и воды в заварке составляет 1:3). В бак с горячей заваркой добавляют 0,2-0,4% белого солода. Затем сюда же вносят еще 1,5-2% муки и холодную воду при перемешивании, что охлаждает массу до температуры 30-32°С.
В полученную питательную среду закладывают дрожжи в количестве 60-70% от нормы их расхода и, тщательно размешав, сливают массу в бак
для активации. Активация длится 1-2 часа, после чего дрожжи используют для замеса опары или теста.
Основной недостаток данного устройства заключается в том, что с его помощью активацию хлебопекарных дрожжей производят путем приготовления питательной среды, т.е. с использованием дополнительного сырья, не входящего в рецептуру хлеба. А это обуславливает более высокую стоимость выпускаемой продукции.
Известно также устройство для активации суспензии путем ее диспергации, содержащее корпус с патрубками для ввода суспензии и смесительной камерой.
В корпусе размещен положительный электрод, армированный диэлектриком. Отрицательный электрод выполнен в виде полого цилиндра, имеющего внутри диэлектрическую втулку, поджимающую пластину к цилиндру у его вершины. Внутри упомянутой втулки размещен ультразвуковой излучатель, подключенный к генератору. Корпус также имеет патрубки для выхода суспензии. Межэлектродное пространство ограждено стаканом. Данное устройство принято за прототип (авторское свидетельство СССР №874183 В 02 С 19/18, опубликовано 23.10.1981 г, бюллетень №39).
Однако и это устройство не лишено недостатков, главный из которых заключается в том, что оно очень сложное по конструктивному исполнению, поскольку для активации суспензии путем ее измельчения необходимо от генератора подавать на электроды импульс энергии для образования ударных волн, которые являются основной разрушающей силой, а затем одновременно приводится в действие ультразвуковой излучатель, который усиливает эффект диспергирования твердой фазы суспензии. Кроме того, устройство предназначено сугубо для строительных целей, а именно для диспергации и активизации цементной суспензии, т.е. с предлагаемой установкой оно совпадает в основном по функциональному назначению.
Задача в устранении недостатков прототипа состоит в создании простой и удобной в эксплуатации установки применительно к активации дрожжей, используемых в хлебопекарном производстве, путем воздействия на них ультразвуком.
Установлено, что диспергирование под воздействием ультразвука является наиболее эффективным из известных процессов дезинтеграции. Воздействие ультразвуковых колебаний на суспензию, уже содержащую дрожжи, стимулирует жизнедеятельность дрожжевых бактерий, за счет механического разделения их скоплений с образованием отдельных жизнеспособных клеток, дающих начало новым колониям. (Р.Д.Поландова, С.Д.Шестаков, Т.П.Волохова. Анализ методов активации хлебопекарных дрожжей и альтернативный вариант. "Хранение и переработка сельхозсырья", №8, 2000 г, с.19-21).
Поэтому создание установки для активации хлебопекарных дрожжей в суспензии является задачей актуальной.
Технический результат: упрощение установки, предназначенной для активации дрожжевой суспензии, достигается за счет того, что устройство для предварительной диспергации суспензии выполнено в виде бака с вращающейся мешалкой, гидравлически соединенного с емкостью для окончательной обработки, представляющей собой ванну, на дне которой с внешней стороны жестко установлены ультразвуковые излучатели, при этом генератор своим выходом соединен со входом ультразвуковых излучателей, а к его входу подключен таймер. В качестве ультразвуковых излучателей используются пьезокерамические преобразователи.
На чертежах изображена установка для ультразвуковой обработки суспензии, где на фиг.1 показан ее внешний вид с разрезом, а на фиг.2 изображена схема с принципиальным устройством генератора.
Установка, для ультразвуковой обработки суспензии, преимущественно дрожжевой, содержит: бак 1 для предварительной диспергации суспензии с вращающейся мешалкой 2, соединенный с
помощью трубопровода 3 с ванной 4, на дне 5 которой жестко установлены ультразвуковые излучатели 6, представляющие собой пьезокерамические преобразователи, которые своими входами соединены с выходом 7 генератора 8. Опытным путем установлено, что для создания равномерного поля кавитации в объеме жидкости на дне 5 ванны 4 требуется установить три пьезокерамических преобразователя 6. При этом генератор 8, состоящий из сетевого фильтра 9, блока питания 10, усилителя 11, согласующего устройства 12 и модуля связи 13, обеспечивает в рабочем режиме частоту ультразвуковых колебаний равной 22±1,65 КГц при потребляемой мощности 300 Вт. Для установления времени проведения ультразвуковой обработке суспензии к генератору 8 подключен таймер 14.
2
Ванна 4, в которой производится ультразвуковая обработка дрожжевой суспензии, имеет емкость в 12 литров, а площадь ее основания составляет 1220 см.
Установка для ультразвуковой обработки суспензии работает следующим образом.
В бак 1 предварительной диспергации суспензии в пропорции 1:3 помещают 30 кг прессованных дрожжей и 90 литров воды, приводят во вращение мешалку 2 со скоростью 50-80 оборотов в минуту и перемешивают в течение 10-15 минут до однородного ее состояния. Предварительно подготовленная дрожжевая суспензия в количестве 11 кг поступает по трубопроводу 3 в ванную 4 для ультразвуковой обработки, после чего таймером 14 включается ультразвуковой генератор 8, блоки 10-11-12-13 которого вырабатывают сигнал частотой 22 КГц интенсивностью 1,6 Вт/см, который преобразуется пьезоэлектрическими преобразователями 6 в механические колебания той же частоты.
Высокочастотные колебания, передающиеся в среду, заполняющую ванну 4, вызывают в ней акустические течения и кавитацию, которые способствуют интенсивному измельчению и перемешиванию дрожжевой
суспензии, что значительно повышает удельную поверхностную активность дрожжевых бактерий.
+
-
-
3
2
2
3
Кроме того, в результате образовавшейся кавитации вода диссоциирует на ионы Н и ОН с последующим образованием НО, НO и О, что создает дополнительные условия для активации жизнедеятельности дрожжей. Дополнительно ультразвук деструктурирует воду, разрывая в ней водородные связи между молекулами, т.е. молекулы воды в суспензии более активно в последствии гидратируют биополимеры муки.
После завершения ультразвуковой обработки суспензии, которая длится 240 секунд, таймер 14 автоматически отключает работу ванны 4 и готовые жидкие дрожжи используют по назначению. Подготовленное количество обработанной измельченной дрожжевой суспензии достаточно для замеса теста в двух стандартных дежах.
Значения мощности 300 Вт, рабочей частоты 22 КГц и режим работы генератора выбраны по результатам проведенных экспериментов, исходя из условия не повреждения бактерий дрожжей.
Использование полезной модели позволит сократить время брожения теста, сэкономить требуемой по технологии количество дрожжей по сравнению с необработанной ультразвуком дрожжевой суспензии.