Способ консервирования растений, растительных веществ, мяса и других органических веществ и устройство для его осуществления

 

Назначение: консервирование растений , растительных веществ, мяса и других органических веществ. Консервируемый продукт помещают в закрытую камеру. Обработку продукта воздушной средой с пониженной температурой осуществляют путем синусоидального изменения давления воздуха в замкнутом пространстве в пульсирующем режиме с частотой пульсации не менее 0,. Пульсацию давления воздуха начинают при любой температуре ниже 0°С. Изменение давления осуществляют или газовым насосом, или перемещающейся перегородкой , изменяющей объем камеры. Камера соединена с охлаждающим контуром , обеспечивающим охлаждение камер. 1 с.п. ф-лы, 7 з.п. ф-лы, 12 ил. СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А 23 L 3/015

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 с.п. ф-лы, 7 з,п. ф-лы, 12 ил. (21) 4614275/13 (22) 07.06.89 (31) А 2970/88 (32) 08.06.88 (33) HU (46) 07.03.93, Бюл. N 9 (71) Цельза Патентфервертунгсгезальшафт, МбХ (AT) (72) Дьюла Шуботич и Дьюлане Шуботич (HU) (56) Фиауменбаум Л.B. и др. Основы консервирования пищевых продуктов. М.: Агрои ромиздат, 1986, с.439-440.

Авторское свидетельство СССР

N925267,,кл. А 01 F 25/14, 1977. (54) СПОСОБ КОНСЕРВИРОВАНИЯ РАСТЕНИЙ, РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ, МЯСА

И ДРУГИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И

Изобретение относится к пищевой промышленности и может найти применение при консервировании растений, растительных веществ, мяса и других органических веществ.

Целью изобретения является повышение качества консервирования и снижение энергоемкости.

Поставленная цель в способе достигается тем, что продукт, подлежащий консервированию, помещают в замкнутое пространство, при этом обработку продукта осуществляют воздушной средой с пониженной температурой путем синусоидального изменения давления воздуха в замкнутом пространстве в пульсирующем

„„ Ы „„1800951 А3 (я)ю А 01 N 1/02, 3/00, А 01 F 25/00, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Назначение: консервирование растений, растительных веществ, мяса и других органических веществ. Консервируемый продукт помещают в закрытую камеру. Обработку продукта воздушной средой с пониженной температурой осуществляют путем синусоидального изменения давления воздуха в замкнутом пространстве в пульсирующем режиме с частотой пульсации не менее 0,1с, Пульсацию давления воздуха начинают при любой температуре ниже 0 С.

Изменение давления осуществляют или газовым насосом, или перемещающейся перегородкой, изменяющей объем камеры.

Камера соединена с охлаждающим конту- ром, обеспечивающим охлаждение камер. 1 режиме с частотой пульсации предпочтительно, не менее 0,1 с, причем пульсацию давления воздуха в замкнутом пространстве начинают при любой температуре ниже

ООС, В консервируемом продукте, помещенном в замкнутое пространство камеры, изменяют состав газов в материале клеток консервируемого продукта.

Является целесообразным изменять состав газов, находящихся в соединении с материалом клеток консервируемого продукта, за счет того, что изменяется давление и/или температура газа, предпочтительно воздуха, заполняющего замкнутое и ространство.

1800951

Является предпочтительным, если температура газов, заполняющих замкнутое пространство, изменяется циклически, чтобы она уменьшалась в определенном промежутке времени ниже 0 С, причем по мен ьш ей мере в тече н ие времен и, когда температура лежит ниже 0 С значение давления, имеющегося в замкнутом пространстве изменяется циклически. При этом имеет и реимущество циклическое изменение температуры газа, заполняющего замкнутое пространство, между -2 и

+2 С, в то время как размер циклического изменения давления выбирается ниже 8 кРа, а частота циклического изменения давления составляет по меньшей мере 0 1 c . . -1

Способ согласно изобретению можно осуществлять также так, что давление, имеющееся в замкнутом пространстве, изменяют таким образом, что частота изменения давления повышается путем уменьшения температуры.

На фиг,1 схематично показано устройство для консервирования с жесткой перегородкой; на фиг,2 — 7 — возможные диаграммы давления и температуры газа в отсеках в зависимости от времени; на фиг.8 — электрическая схема устройства малой производительности, питаемого от сети и имеющего автоматическое регулирование; на фиг.9 — электрическая схема устройства большей производительности, питаемого от сети и имеющего автоматическое регулирование; на фиг.10 — электрическая схема устройства для консервирования, питаемого как от сети, так и от батареи и имеющего автоматическое регулирование; на фиг.11— электрическая схема устройства для консервирования, автоматически питаемого от батареи в. случае отказа снабжения током и имеющего автоматическое регулирование; на фиг.12 — принципиальная схема устройства для консервирования с шарнирно закрепленной перегородкой.

Устройство для консервирования, показанное на фиг,1, содержит холодильную камеру, разделенную перегородкой на два герметичных отсека 1 и 2, сообщающиеся друг с другом с помощью газового насоса, снабженного вращающимся ротором 3, причем один из патрубков 4 газового насоса связан с одним из отсеков 1, другой патрубок 5 подключения соединен с отсеком 2. В отсеках 1 и 2 помещены консервируемые продукты. Вращающийся ротор 3 газового насоса смонтирован на одной оси с зубчатым колесом 6. Зубчатое колесо 6 взаимодействует с зубчатой рейкой 7, установленной на кривошипном диске 8, Кривошипный диск 8 приводится от криво5

55 шипного привода, связанного с электродвигателем 9. В корпусе насоса газового насоса, снабженного вращающимся ротором, камера всасывания закрыта вкладышем 10, при этом вкладыши 10 находятся между присоединительными патрубками 4 и 5.

Значение минимального давления газа в отсеках 1 и 2 регулируется с помощью обратного клапана 11, расположенного в стенках отсеков 1 и 2. Оба отсека 1 и 2 снабжены контурами охлаждения, регулирующими температуру способом, известным из колоидальной техники, в котором, если смотреть в направлении всего циркуляционного контура рабочей среды, расположен испаритель 12 (эвапоратор), установленный в отсеках 1 и 2, компрессор 13, установленный снаружи отсеков 1 и 2, конденсатор 14 и расширительный клапан 15, Изменение давления, имеющегося в отсеках 1 и 2, обеспечивается замкнутым контуром 16 регулирования, в то время как изменение температуры осуществляется от замкнутого контура 17 регулирования.

В замкнутом контуре 17 регулирования установлен термостат 18, в случае необходимости усилитель 19, а также компрессор

13, в то время как замкнутый контур регулирования 16 имеет термастат 18, сигнальную лампу 20, в случае необходимости усилитель

21, а также электродвигатель 9, При вращении вращающегося ротора 3 может происходить пульсация давления, имеющегося в отсеках 1 и 2, причем путем изменения направления вращения вращающегося ротора 3 обеспечивается циклическое изменение давления. При одном направлении вращения вращающегося ротора 3 присоединительный патрубок 4 является всасывающим патрубком газового насоса, в то время как другой присоединительный патрубок 5 является напорным патрубком газового насоса. При противоположном направлении вращения вращающегося ротора

3 наоборот присоединительный патрубок 4 является напорным патрубком газового насоса, а присоединительный патрубок 5 является всасывающим патрубком газового насоса.

На фиг.2 представлено изменение температур и давления газа, заполняющего замкнутое пространство, т.е. отсеки 1 и 2 в зависимости от времени, причем температура периодически изменяется в интервале от наиболее высокой температуры +F непрерывным способом таким образом, что она лежит в интервале В выше 0 С и затем в интервале А ниже 0 С. Охлаждение от максимальной температуры+Р до минимальной температуры — F осуществляется в интерва1800951 ле времени С, окончательный нагрев осуществляется от наименьшей температуры -F до наиболее высокой температуры +F в течение интервала времени Д. Во время изменения температуры в интервале времени А, 5 включающем интервал А с незначительным перехлестом, в основном тогда, когда температура газа падает ниже 0 С, начинается пульсирующее изменение давления, которое непрерывно поддерживается в те- 10 чение всего интервала времени А и осуществляется в интервале G повышенного давления, лежащего выше атмосферного. В интервале времени В, следующем за интервалом А, во время которого температура 15 лежит выше О С, пульсирующие изменения давления могут падать, т,е. в этом интервале В давление газа, имеющееся в отсеках 1, 2 соответствует внешнему атмосферному

) давлению. Если температура замкнутого 20 пространства снижается не ниже -1,5 С, является предпочтительным изменять давление в диапазоне от 100-105 КРа, частота пульсации давления f=1 c ".

Пример, представленный на фиг,3, со- 25 ответствует диаграмме изменения температуры в зависимости от времени (фиг,2}.

Отличие от диаграммы, представленной на фиг.2, состоит в минимальных и максимальных значениях давления, получаемых при 30 изменении его, В примере (фиг.3) давление газа пульсируют в интервале от 97,5 до

102,5 КРа. Частота пульсации составляет в этом случае f = 1 с . При работе в соответствии с фиг.3 водный раствор клеток кон- 35 сервируемого продукта вследствие действующего на них эффекта всасывания стремится выйти через стенки клеток наружу, что при консервировании в течение более длительного периода времени может 40 привести к определенной потере жидкости в клетках, поэтому при процессе. консервирования важно правильно отрегулировать зоны давления G и G в диапазоне изменения давления, для чего применяется обрат- 45 ный клапан 11 (фиг,1).

В режиме работы, представленном на фиг.4, изменение температуры в замкнутом пространстве регулируется так, что температурная зона, лежащая выше 0 С, лежит в 50 пределах от +0,2 и +0,8 С, а ее продолжительность В" больше, чем продолжительность В, далее зона температур ниже 0 С лежит между -0,2 и -0,8 С, причем ее продолжительность А" больше, чем продолжительность А . Соотношения давлений замкнутого пространства, регулируемые с помощью термостатов автоматически, могут быть также отрегулированы на наиболее благоприятные параметры либо таким образом, что интервал избыточного давления

G < 5 КРа, либо за счет того, что частота

f <1c".

За счет этого консервирование может осуществляться с незначительными затратами энергии беэ ухудшения во время консервирования качества консервируемого и родукта.

На диаграмме, представленной на фиг.5, консервирование осуществляется исключительно в температурной зоне не ниже 0 С в соответствии с условиями согласно фиг.4. В примере, показанном на фиг.5, временной интервал B характеризует включение охлаждения, осуществляемое в начале консервирования, или выключение охлаждения, осуществляемое в конце консервирования. Такой режим особенно предпочтителен для консервирования мясных и родуктов, В режиме работы, представленном на фиг.6, может обеспечиваться дальнейшая экономия энергйи за счет того, что при снижении температуры повышается частота пульсации изменения давления или повышения частоты и повышения интервала G избыточного давления могут осуществляться совместно согласно фиг,7, На фиг.8 представлена электрическая схема устройства малой производительности для консервирования с/х продукции, приводимого от сети и имеющего автоматическое регулирование.

Термостат 18 на основе сравнения регулируемой температуры с температурой, имеющейся в замкнутом пространстве, в котором осуществляется консервирование, включает кривошипный привод с электродвигателем 9 и через редуктор включает и выключает газовый насос, снабженный вращающимся ротором 3, Термостат 22 также на основе регулируемой температуры включает с помощью магнитного выключателя 23 муфту 24 компрессора 13 контура охлаждения. Сигнальная лампа 20 показывает работу газового насоса.

На фиг,9 показано автоматически регулируемое и питаемое от сети устройство для консервирования c/х продукции более высокой производительности, работающее по способу согласно изобретению, причем термостаты 18 и 22 через магнитный выключатель 25 и 26 с малым потреблением тока включают электродвигатель 9 или магнитный выключатель 23 муфты 24, включающей компрессор 13;

На фиг.10 показан следующий вариант усовершенствования схемы, представленной на фиг,8, в котором осуществляется при1800951

45

55 вод от электродвигателя 9 постоянного тока, питаемого от батареи 27, В этом примере выполнения имеется возможность зарядить батарею 27 от сети, путем ручного переключения в течение некоторого периода времени через трансформатор 28 и выпрямитель

29. Это решение может применяться предпочтительно в устройствах, встроенных в грузовые автомобили, работающих по способу консервирования согласно изобретению, поскольку имеется возможность зарядить батареи от сети в перерыве между работой.

Такие передвижные устройства для консервирования могут применяться предпочтительно для перевозки законсервированных органов для трансплантации в здравоохранении.

На фиг.11 показан усовершенствованный вариант схемы, представленной на фиг.9, в которой привод устройства осуществляется от электродвигателя постоянного тока 9, питаемого от сети, причем питание двигателя постоянного тока 9 от сети осуществляется через трансформатор 27 и выпрямитель 29 или в случае повреждения сети и нарушения подачи тока имеется возможность автоматически переключить устройство на батарею 27, зарядка которой осуществляется также автоматически через магнитный выключатель 30 (реле), При нарушениях подачи тока электродвигатель 9 получает питание от батареи 27 через магнитный выключатель 31, 32 или через магнитный выключатель 23 включает муфту 24. После устранения повреждения магнитный выключатель 32 снова включает устройство в сеть.

На фиг,12 представлено устройство, в котором от сети 1 и 2 образуют большее пространство, цехи, в которых осуществляется консервирование. В этом устройстве пульсирующее изменение давления газа, заполняющего закрытые отсеки 1 и 2 осуществляется с помощью циклического поворота перегородки 33, осуществляемого под определенным углом, причем эта перегородка 33 имеет механизм для сообщения ей качательного движения, включающий кривошипную передачу 34, связанную с двигателем 35, и имеет металлическую раму, выполненную воздухопроницаемой, Край перегородки 33, выполненной из металлической рамы, примыкает к зданию через элемент 36, состоящий из упругой пластмассы или резины. Изменения температуры воздуха в обоих отсеках обеспечивается так же, как и в ранее описанных способах с помощью контура охлаждения, Регулирование изменений давления или изменения температуры может принципиально осуществляться с помощью решений согласно фиг.1, 9, 10 и 11.

Узлы управления устройств для консервирования способом согласно изобретению представляют собой термостаты 13 и 22.

Однако в цепь регулирования могут быть встроены также, например, реле времени, с помощью которых можно целесообразным образом воздействовать на сигналы управления или можно также встроить компьютер, который дает возможность энергетически оптимизировать работу устройства или непрерывно регулировать соотношение температур и давления в пространстве консервирования с учетом требований консервирования, Химический состав газов в материале, подлежащих консервации продуктов, изменяется следующим образом.

Каждое органическое вещество содержит значительное количество (по меньшей мере 30 — 40 ) воды, Существуют такие органические материалы, содержание воды в которых превышает 80o Общее содержание воды в организме человека в расчете на вес тела составляет в среднем 50 . На поверхностях мембран, которые ограничивают клетки и отдельные, образующие клетки части, происходит связывание слоев воды.

Связанный на поверхности слой воды при взаимодействии с гидратной оболочкой также гидратизированных ионов и полярных молекул (например, аминокислоты) участвует в регулировании транспортировки этих веществ (материалов). Вследствие активности плазменной мембраны клетки способны принимать также более крупные капли жидкости. Вследствие абсорбции газов они могут, однако, растворяться в жидкостях, например в воде, без химического преобразования. Общеизвестным примером этому является содержание двуокиси углерода в минеральной воде или пиве, а также тот факт, что рыбы поглощают при дыхании из воды кислород, а водяные растения, напротив, углекислый газ.

Если жидкость входит в контакт с газом, который находится под давлением Р, то в этом случае газ растворяется в жидкости и после определенного времени происходит насыщение раствора. Вследствие закона

Генри концентрация насыщения растворенным в жидкости газом — растворимость газа — пропорциональна давлению P и уменьшается с повышением температуры.

По закону Генри-Дальтона справедливо следующее: если жидкость вместо единого в химическом отношении газа входит в контакт со смесью газов, то в этом случае иэ

1800951

10 общей смеси газов осуществляется растворение каждого отдельного газа в соответствии с его парциальным давлением.

В органических материалах наряду с водой присутствуют и другие составные части, для которых закон Генри-Дальтона действует аналогичным образом. Состав связанных в материале клеток подлежащего консервации продукта газов изменяется за счет того, что давление и- или температура заполняющих замкнутое пространство (где оасположен подлежащий консервации продукт) газов, предпочтительно воздуха, изменяется (изменяется с соответствующей частотой).

Под воздействием. изменения температуры и давления в упорядоченных прямолинейно расположенных цепочках углеводорода происходит один или несколько разрывов, в результате чего нарушается упорядочение структуры. В течение этого процесса может произойти дальнейшее уменьшение и без того слабых связыва ощих сил между цепочками и удаление молекул друг от друга на большее расстояние, в результате чего скачкообразно возрастает количество погрешностей структуры как внутри молекул, так и между молекулами, В качестве существенной погрешности структуры внутримолекулярного типа рассматривается так называемая гидрофильная пора, которая в топологическом смысле изменяет двухслойную структуру мембран.

Применительно к регулирующей функции мембраны важно, то, что структура липидного слоя может существенно изменяться уже при черезвычайно слабо выраженных влияниях окружающей среды и это создает возможностьдля чувствительного регулирования процесса транспортировки.

При регулировании осуществляемой мембраной транспортировки ионов, ионной проницаемости, существенную роль играют так называемые гидрофильные каналы, которые образуются проникающими через мембран ы протеи нами (бел ками), п ри чем эти гидрофильные каналы наряду с упомянутыми выше гидрофильными порами также обеспечивают возможность прохождения ионов через неполярные в ином случае мембраны. Проницаемость также и в этом случае регулируется белками и структурой окружающих липидов, в результате чего под внешним воздействием может происходить значительное изменение ионной проницаемости.

Вода является основной составной частью живых клеток, в результате чего приходится заниматься характеристиками ее

55 транспортировки, важными также и в отношении заявленного способа.

Большинство биологических мембран является проницаемыми применительно к воде, однако среди них существуют различия в реакции на гидростатические различия давлений, Мембрана клубочков почек является относительно жесткой, следовательно, способна выдерживать относительно большие различия давлений. Меньшей жесткостью отличается мембрана красных кровяных телец, а еще менее жесткой является мембрана амебы.

В случае клеток растений целлюлозное упрочнение позволяет тонким мембранам противостоять относительно большим перепадам давления, Прохождение воды через мембрану определяется двумя видами перепадов давления, из которых один представляет собой гидростатический перепад давления, возникающий между обеими сторонами мембраны в статическом состоянии.

Существенное влияние на него оказывает вызванное в соответствии с заявленным способом изменение давления, Другой перепад давления представляет собой осмотический перепад давления, обусловленный различиями концентрации. За счет использования соответствующего изобретения способа может изменяться также и этот перепад.

В случае простых однородных мембран прохождение воды пропорционально ее алгебраической сумме. В случае сложных мембран поток более не является, конечно, линейной функцией осмотического давлеКак было указано выше, в функции клеток при использовании заявленного способа возникают существенные изменения, причем эти изменения играют существенную роль при достигаемом за счет использования заявленного способа предотвращения замерзания клеток. Если к тому же добавить, что установленная при использовании способа частота изменения температуры и давления может нарушать естественную осцилляцию биологических систем, то становится понятным обнаруженное при проведении экспериментов явление, в соответствии с которым в этих условиях клетки органических веществ полностью блокируются в функциональном отношении в результате своих нарушений и не функционируют в течение того времени, пока не прекратится воздействие необычных для них влияний, В течение процесса консервирования функциональная способность клеток продуктов — в соответствии с полученным в ходе эксперимента опытом—

1800951 не претерпевает органических повреждений. При завершении процессов консервирования жизненные процессы клеток органических веществ возобновляются без видимых повреждений таким же образом, как и в случае клеток органических веществ, которые не участвовали в процессе консервирования.

Пример 1. Персики были помещены в закрытую камеру. Физические параметры камеры устанавливали следующим образом применительно к указанным в описании существенным физическим параметрам.

Температуру в камере изменяли в диапазоне между -2 и +2 С. Величина изменения давления была ниже 8 кПа. Частота изменения давления составляла величину между 0,8 F и 1,2 Гц.

Пример ы 2 и 3. По примеру 1 консервировали грибы и гвоздику.

В соответствии с проведенными экспериментами законсервированные вещества сохранили свое первоначальное состояние, т.е, цвет, вкус, запах и твердость, без изменений после одного, двух и трех месяцев консервации.

Изобретение имеет следующие преимущества: сохраняется качество, т.е. цвет, вкус, твердость и т.д. консервируемых продуктов (растений, мяса и т,п.).

Для консервирования не нужно применять вредных, опасных для человеческого организма консервантов.

Формула изобретения

1. Способ консервирования растений, растительных веществ, мяса и других органических веществ, предусматривающий их обработку воздушной средой с пониженной температурой, отличающийся тем, что, с целью сохранения качества, продукт, подлежащий консервированию, помещают в замкнутое пространство, при этом обработку продукта воздушной средой с пониженной температурой осуществляют путем синусоидального изменения давления воздуха в замкнутом пространстве в пульсирующем режиме с частотой пульсации предпочтительно не менее 0,1с, причем пульсацию давления воздуха в замкнутом пространстве начинают при любой температуре ниже 0 С.

2. Способ по п,1, отличающийся тем, что изменение температуры заполняющего замкнутое пространство воздуха осу5

50 е ществляют синусоидально в диапазоне изменения температур ниже и выше 0 С.

3. Способпоп.1,отличающийся тем, что снижение температуры воздуха в замкнутом пространстве ниже 0 С обеспечивают за счет увеличения значения изменения давления воздуха, а уменьшение последнего — за счет повышения частоты пульсации давления.

4. Способ по пп.1 — 3, отл ича ю щийся тем, что изменение температуры заполняющего замкнутое пространство воздуха.осуществляют синусоидально в диапазоне изменения температур от-2 С до+2 С, путем синусоидального изменения давления до значений ниже 8 КПа в пульсирующем режиме при частоте пульсации давлений по меньшей мере 1 с .

5. Способ по одному из пп.1 — 4, о т л ич а ю шийся тем, что осуществляют повышение частоты пульсации изменения давления при уменьшении температуры.

6. Устройство для консервирования растений, растительных веществ, мяса и других органических веществ, содержащее холодильную камеру с соответствующим контуром охлаждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества консервирования и снижения энергоемкости, камера разделена перегородкой на два герметичных отсека, а устройство снабжено термостатом и средством для одновременного изменения давления в отсеках так, что при понижении давления в одном отсеке, в другом отсеке давление повышается, с электроприводом, связанным посредством регулирующего контура с термостатом.

7. Устройство по п.6, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что средство для изменения давления в отсеках включает реверсивный газовый насос с ротором, сообщенный с обоими отсеками, в стенке каждого из которых смонтирован обратный клапан, 8, Устройство по п,6, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что перегородка закреплена шарнирно, а средство для изменения давления в отсеках включает механизм для сообщения перегородке качательного движения.

9, Устройство по п.б, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно выполнено мобильным, а электропривод включает электродвигатель постоянного тока, соединенный с аккумулятором.

1800951

1800951

Фиг. 5

1800951

kPa) С 06

104

94 -3

jcPa

106

104

1800951 к

1800951

Фиг. 70

1800951

1800951

Составитель Н. Арцыбашева

Техред М. Моргентал Корректор И. Муска

Редактор Л, Волкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

I (Заказ 1177 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5