RU34401U1 - Ультразвуковое устройство - Google Patents

Description

Ультразвуковое устройство;

Полезная модель относится к шицевой промышленности и может найти применение в винодельческой, пивоваренной, ликероводочной, микробиологической промышленности для получения пищевой добавки при приготовлении напитков брожекщя, детского и диетического питания и кормов.

Известно ультразвуковое устройство для диспергирования материалов и получения пищевых добавок, в котором три ультразвуковых преобразователя равномерно разнесены вокруг цилиндрического реактора и закреплены в стальных втулках, приваренных к наружной стенке реактора. Ультразвук передается через буферную жидкость, в частности оливковое масло, и стенку к жидкости, находящейся в реакторе. Интенсивность ультразвука достаточна для возникновения кавитации и, следовательно, протекания процесса диспергирования. Патент Великобритании № 22433092, В 01 J 11/10, 1991 г.

Известен диспергатор (Патент России № 1599075, В 01 J 11/10, 1988г.), содержащий ультразвуковой источник колебаний, смесительную камеру с подводящим и отводящим патрубками, насадкой с цилиндроконическими отверстиями. На выходе из насадки формируется турбулентное вращательное движение потоков с кавитационными пузырьками.

Указанные известные изобретения не обеспечивают возможность получения микро капель, однородных по размеру.

Известно устройство для диспергирования, содержащее реактор с ультразвуковыми излучающими системами, работающими синхронно, и генератор. Реактор состоит из двух камер - верхней и нижней с обратным клапаном на нагнетательном патрубке, каждая

,r f f-5Vf li |S

из камер снабжена ультразвуковой пьезоэлектрической колебательной системой. Между камерами установлен трековый фильтр, заключенный в крупноячеистую сетку из нержавеющей стали. Патент Российской Федерации № 2096074, В 01 J 11/02, 1997 г. (Прототип).

Педостатком прототипа является низкая эффективность обработки сред, например диспергирования и гомогенизации суспензий, так как конструктивные элементы устройства не обеспечивают создание гидродинамических процессов в обрабатываемой среде, в том числе обширной зоны кавитации.

Задачей данной полезной модели является интенсификация процесса лизиса дрожжевых культур, повышение дисперсности и гомогенизации суспензий, создание обширной зоны кавитации, повышение биологической ценоности лизатов.

Технический результат достигается тем, что в ультразвуковом устройстве, содержащем ультразвуковые излучатели и камеру из нержавеющей стали, имеющей нагнетательный патрубок с обратным клапаном, соединенный с люком для загрузки материала и сливным патрубком, камера выполнена с возможностью герметизации и через натекатель соединена с системой подачи азота, ультразвуковые излучатели равномерно расположены на боковой поверхности камеры, на входе сливного патрубка установлен фильтр с возможностью поперечного перемещения, а на выходе этого патрубка - запорный механизм, к нагнетательному патрубку подсоединен компрессор.

Сущность полезной модели схематично поясняется на чертеже, где: 1 - рабочая камера, выполненная га нержавеющей стали, 2 - преобразователи акустических колебаний (пьезоэлектрические и/или магнитостршсционные), 3 нагнетательный патрубок, 4 - обратный клапан, 5 - люк загрузки рабочей жидкости, 6 - сливной патрубок, 7 - натекатель, 8 - система подачи азота, 9 - подвижный фильтр, 10 - запорный механизм, 11 компрессор, 12 - резервуар с рабочей жидкостью.

Установка работает следующим образом.

Для получения рабочей жидкости, а именно дрожжевой суспензии берут жидкую разводку чистой культуры дрожжей, или проводят регидратацию препарата сухих дрожжей, при этом концентрация дрожжевых клеток регулируется количеством добавляемой воды в смеси с виноматериалом или виноградным суслом. Важным фактором рабочего материала является его текучесть и жидкостная составляющая, без которой не возможно применение ультразвука. Границей концентрации дрожжевых клеток в рабочей жидкости является Ю клеток/см. Дальнейшее увеличение количества клеток дрожжевых культур приводит к тестообразной массе, гасящей распространение ультразвука по объёму.

Рабочая жидкость (дрожжевая суспензия) из резервуара 12 по нагнетательному патрубку 3 подается под давлением, создаваемым компрессором 11 в рабочую камеру 1 в атмосферу азота.

Для создания азотной атмосферы в рабочей камере 1 сначала очищают объём рабочей камеры от воздуха. Наличие кислородной составляющей в рабочей камере 1 в результате звукохимических реакций приводит к образованию вредных соединений азота, таких как азотная и азотистая кислоты, диоксид азота и другие, которые снижают биологическую активность и пищевую ценность лизатов.

Удаление воздуха из рабочей камеры 1 можно вести различными путями: просто подачей азота от системы 8 через

натекатель 7 или вакуумированием рабочей камеры 1 и последующим её заполнением азотом через натекатель 7.

В процессе заполнения рабочей камеры 1 дрожжевой культурой, азот сжимается, т.к. обратный клапан 4, установленный над люком загрузки 5, натекатель 7 и запорный механизм 10 не позволяют ни рабочей жидкости, ни азоту покинуть рабочую камеру 1. Затем включают ультразвуковой генератор, преобразователи акустических колебаний 2 которого возбуждают ультразвуковое поле с частотой от 50 кГц и интенсивностью не ниже 45 Вт/см. В результате такого воздействия акустическим полем в течении 15-20 минут, происходит дополнительный нагрев азота и нагрев дрожжевой культуры до 65-70°С, возникает эффект кавитации, приводящий к стремительному лизису дрожжевой культуры. Указанный режим позволяет регулировать деструкцию дрожжевых клеток от частичного изменения проницаемости мембран клетки до полного разрушения клеточных структур.

Спустя 15-20 минут после включения генератора ультразвука полученную продукцию транспортируют по сливному патрубку 6 под действием повыщенного давления через подвижный фильтр 9 к выходу.

При заданных параметрах проведение лизиса осуществляется в щадящем режиме, при котором внутриклеточный пул биологически актршных соединений не претерпевает значительных изменений, что позволяет регулировать выход нужных соединений. В результате действия акустического поля и повышенного внешнего давления организуется обширная зона кавитационных пузырьков, повь шается температура, что приводит к увеличению проницаемости клеточных мембран, изменение структуры внутриклеточных органелл, что интенсифицирует выход из

Дрожжевой клетки ферментов и других биологически активных веществ. При контакте внутриклеточных соединений с веществами, содержащимися в вине или пиве, возникает индуцированный синтез ферментных систем дрожжей на внутриклеточных структурах, увеличение активности ферментов дрожжей под действием субстратов вина, а также интенсификация биохимических превращений соединений вина под действием внутриклеточных компонентов дрожжей с образованием продуктов, характерных для выдержанных вин.

Для приготовления вин фильтром 9 можно не пользоваться, т.к. процесс приготовления вин содержит и фильтрацию.

Claims (1)

1. Ультразвуковое устройство, содержащее ультразвуковые излучатели и камеру из нержавеющей стали, имеющей нагнетательный патрубок с обратным клапаном, соединенный с люком загрузки материала и сливным патрубком, отличающееся тем, что камера выполнена с возможностью герметизации и через натекатель соединена с системой подачи азота, ультразвуковые излучатели равномерно расположены на боковой поверхности камеры, на входе сливного патрубка установлен фильтр с возможностью поперечного перемещения, а на выходе - запорный механизм, к нагнетательному патрубку подсоединен компрессор.