RU2030873C1

RU2030873C1 - Method and apparatus for vacuum sterilization of food product

Info

Publication number: RU2030873C1
Authority: RU
Inventors: И.Г. Комарчев; Н.И. Качанова-Махова
Original assignee: Комарчев Иван Григорьевич
Priority date: 1991-09-19
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: food-processing industry. SUBSTANCE: method involves exposing to vacuum in paired zones positioned in succession, with value of absolute vacuum increasing in each parallel zone; creating vacuum in vacuum zones by providing flowing of product through nozzles; separating gas-liquid mixture into gaseous and liquid products. Apparatus has vacuum chamber formed by paired nozzles disposed on casing. Nozzles are communicated one with the other through vacuum pipelines. First nozzles in the direction of flowing of product are communicated one with the other through distributing device with product feeding branch pipe. Venturri branch pipe is mounted axially of nozzles. Perforated baffle plate is positioned in casing below nozzles. EFFECT: wider operational capabilities and high quality of product. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к молочному производству, и может быть использовано при изготовлении стерилизованного питьевого молока, сливок а также других жидких молочных продуктов. The invention relates to the food industry, namely to dairy production, and can be used in the manufacture of sterilized drinking milk, cream and other liquid dairy products.

Известен способ дезодорации молока и жидких молочных продуктов, заключающийся в тепловой обработке продукта, причем перед ней в продукт вводят углекислый аммоний, при этом в процессе нагревания углекислый аммоний разлагается и улетучивается при нагревании с последующим вакуумированием [1]. There is a method of deodorization of milk and liquid dairy products, which consists in the heat treatment of the product, and before it, ammonium carbonate is introduced into the product, while during the heating process, ammonium carbonate decomposes and volatilizes when heated, followed by vacuum [1].

Этот известный способ не обеспечивает полной стерилизации продукта, т. к. получаемый продукт обладает низкой термоустойчивостью. This known method does not provide complete sterilization of the product, because the resulting product has low thermal stability.

Наиболее близким к предложенному способу стерилизации является известное техническое решение - способ консервирования пищевых продуктов, заключающийся в обработке его вакуумом с последующим вводом консерванта [2]. Closest to the proposed method of sterilization is a known technical solution - a method of preserving food products, which consists in processing it with a vacuum followed by the introduction of a preservative [2].

Известный способ состоит в том, что обработку продукта ведут под вакуумом в пределах 50-760 мм рт.ст. в течение 30-60 мин, причем в качестве консерванта используют водные растворы сахарозы или раствор аскорбиновой кислоты, или раствор хлористого натрия, а также используют спиртовые растворы консерванта. The known method consists in the fact that the processing of the product is carried out under vacuum in the range of 50-760 mm Hg. for 30-60 minutes, moreover, as a preservative, aqueous solutions of sucrose or a solution of ascorbic acid or a solution of sodium chloride are used, and alcohol solutions of a preservative are also used.

Недостатком этого известного способа консервирования пищевых продуктов является то, что обработку продукта ведут при равномерном повышении-понижении давления, что не дает возможности резкого воздействия на частицы продукта, вызывающее их вскипание. Кроме того, в известном способе вакуум создают за счет использования специальных устройств, т.е. первоначально создают среду, в которой и происходит обработка продукта. The disadvantage of this known method of preserving food products is that the processing of the product is carried out with a uniform increase-decrease in pressure, which does not allow a sharp impact on the particles of the product, causing them to boil. In addition, in the known method, a vacuum is created through the use of special devices, i.e. initially create an environment in which the product is processed.

Цель изобретения - повышение эффекта стерилизации, а именно более полное сохранение первоначальных свойств исходного продукта. The purpose of the invention is to increase the effect of sterilization, namely a more complete preservation of the original properties of the original product.

Это достигается тем, что в способе стерилизации (пастеризации) продукта, предусматривающем обработку последнего вакуумом, осуществляют процесс вакуумного дробления в последовательно образованных вакуумных зонах, воздействующих друг на друга, повышая при этом величину абсолютного вакуума в каждой вакуумной зоне, который воздействует на движущийся поток продукта, образуя глубокий вакуум и превращая при этом поток в жидкостно-воздушную смесь с последующим направлением ее в зону разрежения и разделением потока на выделившиеся газообразные и жидкий продукты. This is achieved by the fact that in the method of sterilization (pasteurization) of the product, which involves treating the latter with vacuum, a vacuum crushing process is carried out in successively formed vacuum zones acting on each other, while increasing the absolute vacuum in each vacuum zone that affects the moving product stream forming a deep vacuum and turning the flow into a liquid-air mixture with its subsequent direction into the rarefaction zone and separation of the flow into evolved gas s and liquid products.

Известно устройство для термовакуумной обработки жидких пищевых продуктов, содержащее заключенный в вакуум-камеру корпус с крышкой, установленный с возможностью вращения. В крышке размещены кольцевые каналы для распределения пара. С полостью корпуса сообщаются патрубки для подвода и отвода пара и продукта [3]. Это известное устройство принято за прототип изобретения. A device for thermal vacuum processing of liquid food products containing enclosed in a vacuum chamber housing with a lid mounted for rotation. The lid contains annular channels for distributing steam. Tubes for supplying and discharging steam and product are in communication with the body cavity [3]. This known device is taken as a prototype of the invention.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции его, обусловленная тем, что обработку ведут комбинированную - термовакуумную. Кроме того, известное устройство не обеспечивает необходимое качество обработки продукта. A disadvantage of the known device is its design complexity, due to the fact that the processing is combined - thermal vacuum. In addition, the known device does not provide the necessary quality processing of the product.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства, а также интенсификация процесса стерилизации. The purpose of the invention is to simplify the design of the device, as well as the intensification of the sterilization process.

Это достигается тем, что известное устройство для стерилизации, содержащее емкость, подводящий и отводящий трубопроводы, патрубок для отвода выделившихся газов, дополнительно снабжено самовакуумирующей приставкой, состоящей из подводящего патрубка, распределительного устройства, конфузора с насадком Вентури, спаренных вакуумных камер для получения глубокого вакуума, соединенных между собой вакуумными линиями, а установленная в емкости, имеющей разрежение, отражательная пластина снабжена перфорацией. This is achieved by the fact that the known device for sterilization, containing a container, inlet and outlet pipes, a pipe for evacuating the released gases, is additionally equipped with a self-evacuating attachment consisting of a supply pipe, a switchgear, a confuser with a Venturi nozzle, paired vacuum chambers to obtain a deep vacuum, interconnected by vacuum lines, and installed in a container having a vacuum, the reflective plate is equipped with perforation.

Сопоставление предлагаемого технического решения с прототипом позволяет определить следующие "новые" признаки:
процесс вакуумного дробления продукта осуществляют в последовательно образованных спаренных вакуумных зонах, воздействующих друг на друга, при этом величина абсолютного вакуума в каждой зоне повышается;
воздействие обратной связью на движущийся поток продукта, при этом возникают мгновенно микровзрывы газообразных веществ, находящихся в микроорганизмах, а также и вне их; поток при этом превращается в жидкостно-воздушную смесь;
направление этой смеси в зону разрежения и разделение потока на выделившиеся газообразные и жидкий продукт.Comparison of the proposed technical solution with the prototype allows you to define the following "new" features:
the process of vacuum crushing of the product is carried out in successively formed paired vacuum zones acting on each other, while the absolute vacuum in each zone increases;
feedback action on the moving product stream, in this case microexplosions of gaseous substances located in microorganisms and also outside them occur instantly; the flow turns into a liquid-air mixture;
the direction of this mixture into the rarefaction zone and the separation of the flow into gaseous and liquid product.

"Новые" признаки, характеризующие объект изобретения "устройство", следующие:
оно снабжено самовакуумирующей приставкой, состоящей из подводящего патрубка, распределительного устройства, конфузора с насадком Вентури и спаренных вакуумных камер, соединенных между собой вакуумными линиями;
установленной в емкости, имеющей разрежение, отражательной пластиной, снабженной перфорацией.The "new" features characterizing the object of the invention "device" are as follows:
it is equipped with a self-evacuating prefix consisting of a supply pipe, a switchgear, a confuser with a Venturi nozzle and paired vacuum chambers interconnected by vacuum lines;
installed in a tank having a vacuum, a reflective plate provided with perforation.

Таким образом, предложенное техническое решение обладает новизной. Thus, the proposed technical solution has a novelty.

Аналогов, содержащих признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, не обнаружено. Analogues containing signs that distinguish the claimed solution from the prototype were not found.

Отличительные признаки заявленного решения не являются в данном случае функционально самостоятельными. Они характеризуют часть объекта и рассмотрены в функциональной связи с объектом. Отдельно каждый из этих признаков не может быть заклассифицирован как самостоятельный объект изобретения. Следовательно, заявленное решение соответствует критерию "существенные отличия". Distinctive features of the claimed decision are not functionally independent in this case. They characterize a part of the object and are considered in functional connection with the object. Separately, each of these features cannot be classified as an independent object of invention. Therefore, the claimed solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображено устройство для стерилизации (пастеризации), общий вид; на фиг. 2 - ветвь самовакууммирующий приставки; на фиг. 3 - узел сочленения трех вакуумных линий; на фиг. 4 - узел сочленения четырех вакуумных линий; на фиг. 5 - узел сочленения двух вакуумных линий. In FIG. 1 shows a device for sterilization (pasteurization), General view; in FIG. 2 - branch self-evacuating consoles; in FIG. 3 - node articulation of three vacuum lines; in FIG. 4 - node joint four vacuum lines; in FIG. 5 - node junction of two vacuum lines.

Устройство для стерилизации (пастеризации) содержит корпус 1 с трубопроводами 2 для подвода стерилизуемого продукта, отражательную пластину 3, снабженную перфорацией и установленную в емкости, имеющей разрежение. Устройство снабжено также патрубками 4 и 5 для отвода соответственно выделившихся из продуктов газов и стерилизованного (пастеризованного) продукта. A device for sterilization (pasteurization) comprises a housing 1 with pipelines 2 for supplying the product to be sterilized, a reflective plate 3 provided with perforations and installed in a container having a vacuum. The device is also equipped with nozzles 4 and 5 for the removal of gases and sterilized (pasteurized) product respectively released from the products.

Основной составной частью устройства является самовакууммирующая приставка, состоящая из подводящего патрубка 6, распределительного устройства (трубопровода) 7, конфузора 8 для увеличения скорости истечения продукта, насадка Вентури 9 для образования сферической вакуумной зоны вокруг струи, спаренных вакуумных камер 10, 11 и 12 для получения глубокого вакуума, соединенных между собой вакуумными линиями 13, 14 и 15, сферической вакуумной зоны 16, а также цилиндрических вакуумных зон 17, 18 и 19 (зона 17 вакуумно-кольцевая). The main component of the device is a self-evacuating attachment, consisting of a supply pipe 6, a distribution device (pipeline) 7, a confuser 8 to increase the flow rate of the product, a Venturi nozzle 9 to form a spherical vacuum zone around the jet, coupled vacuum chambers 10, 11 and 12 to obtain deep vacuum, interconnected by vacuum lines 13, 14 and 15, a spherical vacuum zone 16, as well as cylindrical vacuum zones 17, 18 and 19 (zone 17 is a vacuum ring).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

По подводящему трубопроводу продукт, подлежащий стерилизации, подается через патрубок 6 в распределительный кольцевой трубопровод 7, откуда поступает на конфузоры 8 (в форме конусного сопла), где происходит увеличение скорости истечения продукта, что приводит к увеличению скоростного напора и понижению давления в струе. Из конфузора 8 продукт поступает в насадок Вентури 9, где создается вокруг струи сферическая вакуумная кольцевая зона 16 с глубоким вакуумом за счет энергии самой струи, и возникает процесс микровзрывов в микроорганизмах, а также объемное вскипание газов, растворенных в струе, за счет разности парциального давления газов в микроорганизмах, струе и в разреженном пространстве. Through the supply pipe, the product to be sterilized is supplied through the pipe 6 to the distribution ring pipe 7, from where it enters the confusers 8 (in the form of a cone nozzle), where the product expiration rate increases, which leads to an increase in the pressure head and a decrease in the pressure in the stream. From confuser 8, the product enters Venturi nozzle 9, where a spherical vacuum annular zone 16 with a deep vacuum is created around the jet due to the energy of the jet itself, and there is a process of microexplosions in microorganisms, as well as volume boiling of gases dissolved in the jet, due to the difference in partial pressure gases in microorganisms, stream and in rarefied space.

В процессе микровзрывов и объемного вскипания происходит объемно-вакуумное дробление струи, разрушение ее целостности. Из насадка Вентури 9 газожидкостный поток поступает в вакуумные камеры 10, которые соединены между собой вакуумными линиями 13, где за счет энергии струи образуется вакуумно-кольцевая зона 17. Т.к. в вакуумных линиях 13 векторы направлены в противоположные друг другу стороны, то величина вакуума увеличивается (в нашем случае в три раза). Увеличение вакуума возможно в два, четыре и т.д. раза в зависимости от количества соединяемых вакуумных камер. В вакуумно-кольцевых зонах 17 продолжаются процесс объемно-вакуумного вскипания (микровзрыва) растворенных газов в струе продукта, микровзрывы в микроорганизмах, объемно-вакуумное дробление и разрушение целостности потока, а также стерилизация (пастеризация) молока. В результате происходящих процессов струя превращается в гомогенизационный жидкостно-воздушный поток, заполняющий всю площадь поперечного сечения вакуумных камер 10 по ходу движения потока. Выделение растворенных газов из струи происходит эффективно, сопровождается стерилизацией продукта, за счет увеличения вакуума благодаря взаимно противоположно направленным векторам в вакуумных линиях 13, в вакуумно-кольцевой зоне 17, из которой газы отсасываются самим потоком. Из вакуумных камер 10 поток поступает в вакуумные камеры 11, а после них - в вакуумные камеры 12. При прохождении вакуумных камер 11 и 12 продолжается аналогичный процесс, как и в вакуумных камерах 10. In the process of microexplosions and volumetric boiling, volume-vacuum crushing of the jet occurs, and its integrity is destroyed. From the Venturi nozzle 9, the gas-liquid flow enters the vacuum chambers 10, which are interconnected by vacuum lines 13, where a vacuum-ring zone 17 is formed due to the jet energy. in the vacuum lines 13 the vectors are directed in opposite directions, then the magnitude of the vacuum increases (in our case, three times). An increase in vacuum is possible in two, four, etc. times depending on the number of connected vacuum chambers. In the vacuum-ring zones 17, the process of volume-vacuum boiling (microexplosion) of dissolved gases in the product stream, microexplosions in microorganisms, volume-vacuum crushing and destruction of the integrity of the flow, as well as sterilization (pasteurization) of milk, continue. As a result of the processes, the jet turns into a homogenizing liquid-air flow, filling the entire cross-sectional area of the vacuum chambers 10 in the direction of flow. The release of dissolved gases from the jet is effective, accompanied by sterilization of the product, due to an increase in vacuum due to mutually oppositely directed vectors in the vacuum lines 13, in the vacuum-ring zone 17, from which the gases are sucked off by the stream itself. From the vacuum chambers 10, the flow enters the vacuum chambers 11, and after them, into the vacuum chambers 12. During the passage of the vacuum chambers 11 and 12, a similar process continues as in the vacuum chambers 10.

Полученный таким образом стерилизованный жидкостно-воздушный поток поступает на перфорированную отражательную пластину 3, расположенную в стерилизаторе. Поскольку в стерилизаторе создается постоянное разрежение, то из поступающего жидкостно-воздушного потока отсасываются выделившиеся газы. При ударе жидкостно-воздушного потока о перфорированную отражательную пластину продолжается отделение выделившихся газов. В момент дробления происходит также десорбция газов в результате явления "концевого эффекта". Выделившиеся газы после удара о перфорированную отражательную пластину направляются в верхнюю зону и отсасываются эжекторной или вакуумной системой. Thus obtained sterilized liquid-air flow enters the perforated reflective plate 3 located in the sterilizer. Since a constant vacuum is created in the sterilizer, evolved gases are sucked out of the incoming air-liquid stream. When a liquid-air flow hits a perforated reflective plate, separation of the evolved gases continues. At the moment of crushing, gas desorption also occurs as a result of the “end effect” phenomenon. The gases released after hitting a perforated reflective plate are sent to the upper zone and are sucked off by an ejector or vacuum system.

Особенностью предлагаемого способа стерилизации является то, что с его помощью можно ликвидировать жизнедеятельность микроорганизмов и гомогенизировать, например, молоко, сохраняя его первоначальное свойства. Таким образом, в технологической схеме стерилизации молока можно одновременно получить эффект стерилизации и гомогенизации. Вышеуказанное дает значительный экономический выигрыш, так как ликвидируется ряд технологических операций, а также нет необходимости в таком технологическом оборудовании как пастеризаторы, гомогенизаторы, промежуточные баки, насосы перекачки молока, сокращается протяженность технологических трубопроводов, отпадает необхо- димость использования пара и т.д. A feature of the proposed method of sterilization is that with its help it is possible to eliminate the vital activity of microorganisms and homogenize, for example, milk, preserving its original properties. Thus, in the technological scheme of milk sterilization, it is possible to simultaneously obtain the effect of sterilization and homogenization. The above gives a significant economic gain, as a number of technological operations are eliminated, and there is no need for such technological equipment as pasteurizers, homogenizers, intermediate tanks, milk transfer pumps, the length of technological pipelines is reduced, the need for using steam disappears, etc.

Положительный эффект от использования предложенного способа и устройства для его реализации заключается в том, что увеличивается срок хранения молока при минимальных затратах, кроме того, конечный продукт получается с улучшенными свойствами, так как максимально сохранены первоначальные качества исходного продукта. The positive effect of using the proposed method and device for its implementation is that the shelf life of milk is increased at minimal cost, in addition, the final product is obtained with improved properties, since the initial qualities of the original product are maximally preserved.

Claims

METHOD FOR VACUUM STERILIZATION OF LIQUID FOOD PRODUCTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION.

1. A method of vacuum sterilization of liquid food products, providing for their processing by vacuum, characterized in that the treatment is carried out in successively arranged paired vacuum zones with increasing absolute vacuum in each parallel zone, while the vacuum in the vacuum zones is created due to the outflow of the product through nozzles, after which the resulting gas-liquid mixture is divided into gaseous and liquid products.

2. A device for vacuum sterilization of liquid food products, comprising a housing in communication with a vacuum chamber with nozzles for supplying, discharging product and evacuating gases, characterized in that the vacuum chamber is made in the form of at least two paired nozzles mounted on the housing, communicating with each other by vacuum lines, the first nozzles being in the direction of the product moving in communication with one another distribution device with a product supply pipe, a Venturi pipe is placed along their axis, and in the case under the nozzles tanovlena baffle plate with perforations.