Микроволновая технология извлечения жира из жиросодержащего сырья
MICROWAVE TECHNOLOGY FOR EXTRACTING FAT FROM FAT-CONTAINING RAW MATERIALS

Предлагаемое изобретение относится к мясоперерабатывающей отрасли, может быть использовано при вытопке жира из жиросодержащего сырья.
С учетом объема свиней на убой в живом весе в одном мясокомбинате средней мощности (2120 т/год) и КРС (795 т/год) общий объем жиросодержащего сырья, подлежащего переработке, составляет 320…350 т/год.
Процесс вытопки жира из жиросодержащего сырья энергоемкий, связан с потреблением большого количества электроэнергии, пара и воды [1, 2]. Исключить эти недостатки в полной мере на базе традиционных способов обработки сырья затруднительно, поэтому необходим поиск новых эффективных методов извлечения жира из жиросодержащего сырья.
Основываясь на существующих электрофизических способах, в том числе на микроволновой технологии, и технических средствах для термообработки сырья различной структуры [3], предлагается осуществить технологический процесс извлечения жира из жиросодержащего сырья с одновременным обеззараживанием продукта в непрерывном режиме комплексным воздействием электромагнитных полей сверхвысокой и килогерцевой частоты, обеспечивая эффективную напряженность электрического поля.
,
Известные, например, установки серии «Муссон»микроволновая установка «Арабис», «Ламинария» обеспечивают микроволновый нагрев сырья в контейнерах в циклическом режиме, причем воздействие происходит при низкой напряженности электрического поля, из-за чего не происходит полное обеззараживание продукта, а эксплуатационные расходы на технологический процесс достаточно высокие.
Целью работы является разработка микроволновой технологии извлечения жира из жиросодержащего сырья в непрерывном режиме воздействием электромагнитных излучений разных длин волн, обеспечивающим улучшение качества продукта с наименьшими эксплуатационными затратами.
Разработан новый подход к обеспечению непрерывного режима комплексного воздействия электромагнитных излучений разных длин волн на жиросодержащее сырье при максимальной добротности объемного резонатора, высокой напряженности электрического поля и в озонированном воздухе.
Теория построена на использовании известных положений диэлектрического нагрева, элементов теории электродинамических систем сверхвысокочастотных установок и распространения электромагнитных волн разных длин волн в объемных резонаторах.
Указанный технологический результат достигается тем, что микроволновая технология извлечения жира из жиросодержащего сырья, предназначенная для снижения бактериальной обсемененности продукта и улучшения органолептических показателей жира и шквары, предусматривает комплексное воздействие электромагнитных излучений сверхвысокой частоты (2450 МГц) удельной мощностью 1,6…16 Вт/г и килогерцевой частоты (22…110 кГц) в перфорированных сферических резонаторах объемом до 5 литров, пристыкованных к параллельно расположенным дискам,
причем в промежутке между дисками, равном половине длины волны, обеспечен коронный разряд и озонирование с помощью электрогазоразрядных ламп от генераторов килогерцевой частоты мощностью 75…225 Вт,
при этом измельченное жиросодержащее сырье размером 2…10 мм подвергается комплексному воздействию электромагнитных излучений 200…300 с при напряженности электрического поля 2…5 кВ/см до температуры 80…140°С.
На фиг. 1 приведено пространственное изображение установки для реализации микроволновой технологии извлечения жира из жиросодержащего сырья:
1 – экранирующий корпус; 2 – сверхвысокочастотные генераторы; 3, 4 – сферические перфорированные резонаторы; 5 – параллельно расположенные диски; 6 – диссектор; 7 – накопительная емкость; 8 – смотровое окно; 9, 10, 11, 12 – узлы волчка; 13 – электрогазоразрядная лампа, подключенная к генератору килогерцевой частоты.
На фиг. 2 приведена операционно-технологическая схема извлечения жира из жиросодержащего сырья комплексным воздействием электромагнитных излучений разных длин волн (мегагерцевая и килогерцевая частоты).
На фиг. 3 приведена динамика эндогенного нагрева свиного сала при частоте 2450 МГц и разных удельных мощностях: 1) 16 Вт/г; 2) 8 Вт/г; 3) 5 Вт/г.
На фиг. 4 приведены динамика нагрева разного жиросодержащего сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты, картина распределения теплового потока по поверхности продукта и органолептические показатели вытопленного жира опытного (наружная диаграмма) и контрольного (внутренняя диаграмма) образцов.
Технологический процесс извлечения жира из жиросодержащего сырья комплексным воздействием электромагнитных полей сверхвысокой и килогерцевой частоты осуществляется следующим образом (фиг. 1).
Жиросодержащее сырье (свиной жир, мездра, внутренний жир и т.п.) с помощью волчка измельчается (фиг. 1, 2). Измельченная жировая масса поступает в пространство между двумя дисками, расстояние межу ними равно половине длины волны. Диссектор обеспечивает центробежное поле в междисковом пространстве, и жировая масса попадает в сферические перфорированные резонаторы. Под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты происходит плавление жира, а шквара разрушается до мелких частиц, и жиромасса проходит через отверстия перфорации сфер. Поток излучения через перфорацию в сферах будет замыкаться в вытопленном жире. В междисковом пространстве жировая масса подвергается озонированию за счет коронирования электрогазоразрядных ламп мощностью 75…225 Вт и частично обеззараживается. За счет высокой напряженности электрического поля 2…5 кВ/см жиромасса полностью обеззараживается. Расплавленная жировая масса поступает в накопительную емкость и насосом перекачивается через сливной патрубок.
На основе исследований динамики нагрева сырья (фиг. 3), микробиологических показателей и в результате апробации микроволновой технологии извлечения жира из жиросодержащего сырья в производственных условиях выявлено, что энергетические затраты составляют 0,09…0,112 кВт⋅ч/кг. Качество продукта улучшается на 6…9 баллов (фиг. 4), а общее микробное число в продукте снижается на два порядка.
Обеззараживание и термообработка жиросодержащего сырья происходят при напряженности электрического поля от 2 до 5 кВ/см в сферической резонаторной камере объемом 0,5…5 л. Сферический резонатор имеет высокую собственную добротность (8000) при отсутствии потерь на излучение, малой величине потерь в стенках камеры.
Технические характеристики установки, позволяющей реализовать микроволновую технологию извлечения жира из жиросодержащего сырья, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Наименование
Параметры
Производительность, кг/ч
35…40
Мощность измельчающего механизма, кВт
0,25
Конечная температура продукта, °С
90…130
Удельная мощность СВЧ-генератора, Вт/г
1,6…2,7
Потребляемая мощность трех СВЧ-генераторов, кВт
3,6
Мощность привода лопастного питателя, кВт
0,1
Мощность трех генераторов килогерцевой частоты, кВт
0,225
Мощность установки, кВт
3,925
Удельные энергетические затраты на термообработку сырья, кВт⋅ч/кг
0,09…0,112
Источники информации
1. Ивашов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Ч.1. Оборудование для убоя и первичной обработки. – М.: Колос, 2001.
2. Бредихин С.А. Технологическое оборудование мясокомбинатов. – М.: Колос, 2000.
3. Патент № 2600697 РФ. Сверхвысокочастотная установка для плавления жира. / И.М. Селиванов, М.В. Белова, А.А. Белов, И.Г. Ершова, Г.В. Новикова, О.В. Михайлова; заявитель и патентообладатель АНОВО «АТУ» (RU). – № 2015117451; заявл. 28.04.2015. Бюл.№30 от 03.10.2016.