Способ обработки жидкости излучением в тонком слое

 

Использование: переработка сельскохозяйственной продукции, например, пастеризация молока на молочно-товарных фермах. Сущность изобретения: способ обработки жидкости включает предварительное формирование тонкого слоя жидкости толщиной 0,25-3-мм. Обработку слоя ведут непрерывным инфракрасным излучением в области спектра с длиной волны 1-5 мкм и плотностью потока излучения 3-10 Вт/см². 2 табл.

Изобретение относительно к обработке жидкостей излучением и может быть использовано на предприятиях по переработке сельскохозяйственной продукции, например для пастеризации молока на молочно-товарных фермах, коагуляции белка из растительного сока и т. д.

Известен способ стерилизации жидких продуктов, включающий обработку потока продукта ультразвуком (Патент Франции N 2575614, кл. A 23 L 3/30, 1986 г.).

Недостатком данного способа является высокая энергоемкость процесса, связанная с низким КПД обработки при затухании ультразвука в обрабатываемом слое.

Наиболее близким является способ обработки, предусматривающий получение тонкого слоя обрабатываемой жидкости и дальнейшую обработку его ультрафиолетовым излучением (авт.св. СССР N 1450804, кл.A 23 C 3/07, 1989 г.).

Недостатком данного способа является низкая производительность и вследствие применения ультрафиолетовой обработки невысокое качество продукта, а именно изменение его органолептических и питательных свойств.

Задачей изобретения является повышение качества обрабатываемого продукта, максимальное сохранение его питательных и вкусовых свойств.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе обработки жидкости излучения в тонком слое, включающем предварительное формирование тонкого слоя жидкости и дальнейшую его обработку излучением, формируют слой жидкости толщиной 0,25.3 мм, а обработку ведут непрерывным инфракрасным излучением в области спектра с длиной волны 1.5 мкм, при этом мощность инфракрасного излучения изменяется в зависимости от температуры обрабатываемого слоя и скорости потока, а плотность потока инфракрасного излучения находится в пределах 3.10 Вт/см².

Способ основан на бесконтактном воздействии инфракрасного излучения на открытую поверхность тонкослойного потока жидкости. Благодаря практически мгновенному воздействию инфракрасного излучения с высокой плотностью потока энергии происходит быстрый нагрев по всей толщине слоя поглощения, вследствие чего создаются условия для ликвидации токсичной и балластной микрофлоры, инактивируются ферменты. При этом сохраняются полезные компоненты: биологические структуры, белки, жиры, витамины, молекулярные образования, формирующие питательные и вкусовые свойства продуктов.

Согласно результатам испытаний толщину слоя обрабатываемой жидкости целесообразно выбирать в интервале 0,25 3 мм. Если толщина слоя меньше 0,25 мм, то возникает вероятность нарушения целостности пленки, толщина пленки становится неустойчивой. При увеличении толщины слоя больше 3 мм возникает вероятность непрогрева и непроработки слоя, что влечет за собой усложнение технологического процесса, т. к. требует повторного прохождения жидкости для прогрева.

Область спектра инфракрасного излучения с длиной волны 1.5 мкм является оптимальной для кварцевых излучателей. Использование инфракрасного излучения в области спектра с длиной волны менее 1 мкм неэффективно, т.к. при этом значительная часть спектра является видимой и влечет за собой изменение физико-химического вещества, а при увеличении длины волны более 5 мкм возникает эффект удерживания энергии излучателем, т.к. окно пропускания кварцевого излучателя соответствует длине волны 5 мкм.

Поскольку плотность потока инфракрасного излучения опосредованно связана с толщиной обрабатываемого слоя, то интервал 3 10 Вт/см² является оптимальным для вышеуказанного диапазона толщины слоя. Уменьшение плотности потока инфракрасного излучения менее 3 Вт/см² влечет за собой усложнение технологического процесса из-за возникновения необходимости повторного прохождения обрабатываемой жидкости для прогрева. Увеличение плотности потока более 10 Вт/см² влечет за собой возможность вскипания обрабатываемого слоя, его перегрев, который значительно снижает качества продукта.

Способ осуществляется следующим образом.

В камере пастеризации тонкослойный поток обрабатываемого продукта, сформированный специальным устройством, проходит по внутренней стенке рабочего цилиндра. Источник излучения цилиндрической формы, расположенный коаксиально внутренней стенке камеры пастеризации, обеспечивает попадание инфракрасного излучения на открытую поверхность тонкослойного потока. Формирование тонкого слоя осуществляется посредством универсальных формирователей, режим работы которых выбирается таким образом, чтобы величина толщины обрабатываемого слоя находилась в диапазоне 0,25.3 мм. Данная толщина слоя обрабатываемой жидкости является оптимальной для полного поглощения инфракрасного излучения в области спектра с длиной волны в диапазоне 1.5 мкм. При этом происходит полное поглощение излучаемой мощности с плотностью потока в пределах 3 10 Вт/см² достигается одновременный прогрев продукции по всей толщине слоя и исключается как перегрев продукта, так и рассеивание энергии.

Время обработки 1 -2 с. Указанные режимы обработки позволяют достичь инактивацию микрофлоры и разрушение ферментов при сохранении питательных и органолептических свойств продукта.

Данный способ возможно использовать и при коагуляции белка, изменяя в вышеуказанных диапазонах соотношении плотности потока инфракрасного излучения и толщины обрабатываемого слоя. Изменение физико-химических свойств обрабатываемой жидкости происходит благодаря высокоэффективной температурной обработке.

Пример 1. Пастеризация молока В пастеризаторе жидких пищевых продуктов производительностью 1000 л/ч использованы формирователь тонкого слоя поплавково-турбинного типа, обеспечивающий слой жидкости толщиной 1,5 мм; излучатель люстрового типа, обеспечивающий плотность потока энергии 5 Вт/см² при длине волны λ = 2,4 мкм и времени обработки 1,5 с.

При этом достигаются следующие показатели качества обработанного продукта, приведенные в табл. 1.

Пример 2. Коагуляция белка сока травы Для обработки использован сок свежескошенной массы. Обработка производится инфракрасным излучением при 75^oC. Длительность инфракрасного воздействия 0,7 1 с с длиной волны λ = 1...3 мкм, толщина слоя обрабатываемого сока 0,5 -2 мм.

При этом достигаются следующие показатели качества обработанного продукта, приведенные в табл. 2.

Формула изобретения

Способ обработки жидкости излучением в тонком слое, включающий предварительное формирование тонкого слоя жидкости и дальнейшую его обработку излучением, отличающийся тем, что слой жидкости формируют толщиной 0,25 3 мм, а обработку ведут непрерывным инфракрасным излучением в области спектра с длиной волны 1 5 мкм и плотностью потока излучения 3 10 Вт/см².

РИСУНКИ

Рисунок 1