Микроволновая установка для пастеризации маститного молока
Владельцы патента RU 2708989:
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложена микроволновая установка для пастеризации маститного молока, которая содержит расположенные горизонтально и последовательно соединенные секции, каждая из которых представляет собой последовательно состыкованный с помощью фланца цилиндрический резонатор и цилиндрический кожухотрубчатый теплообменник с патрубками входа и выхода воды. Внутри цилиндрического резонатора соосно установлен цилиндрический фторопластовый распределитель так, что его цилиндрические каналы состыкованы с трубками теплообменника, основания которых служат основаниями цилиндрического резонатора. Диаметр цилиндрических каналов не превышает две глубины проникновения электромагнитного поля сверхвысокой частоты в маститное молоко. Магнетроны установлены с боковой стороны каждого цилиндрического резонатора. Изобретение обеспечивает увеличение биологической ценности маститного молока. 7 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при пастеризации отбракованного молока от коров больных маститом.
Известно, что воспаление молочных желез бывает инфекционного и незаразного свойства. В первом случае в организм попадают стафилококки, стрептококки и другие опасные микроорганизмы. Их очень сложно вывести даже антибиотиками. Во втором случае мастит наступает при ушибах, травмах, трещинах сосков, оставлении молока в вымени и других факторах.
Маститное молоко пагубно воздействует на организм новорожденных телят, так как содержит вредные микроорганизмы. Если молоко от здоровой коровы смешать с маститным молоком, его нельзя реализовывать. Обилие соматических клеток приводит к снижению биологической ценности молока. В его составе теряется процент жирности, природного сахара, происходит снижение кислотности. Жидкость плохо выдерживает высокие температуры и не киснет без полезных бактерий. При тяжелых стадиях мастита в молоке содержится гной, хлопья и патогенные микроорганизмы.
К сожалению, выпойка телят отбракованным молоком, с повышенным количеством соматических клеток, высокой бактериальной обсемененностью, содержащим антибиотики, проводится во многих хозяйствах нашей страны, так как не готовы утилизировать такое молоко.
Пастеризация маститного молока традиционными способами не избавит его от токсинов, антибиотиков и патогенных микроорганизмов.
Исследования Национального американского центра свидетельствуют о том, что пастеризация отбракованного молока при 72°С в течение 15 с эффективно уничтожает бактерии. Однако в том же исследовании говорится, что для того, чтобы процесс пастеризации стал экономически целесообразным, необходимо кормить пастеризованным молоком не менее 315 телят (при общем поголовье дойных коров, превышающем 1200 голов). Это значит, что средние и мелкие хозяйства, приобретая пастеризатор, будут эксплуатировать его себе в ущерб [1].
Известны способ и установки для низкотемпературной пастеризации жидких продуктов и меланжа диэлектрическим нагревом [2, 3].
Установка содержит СВЧ генератор, внутри объемного резонатора установлен дополнительный резонатор, намного меньшей емкости. Его размеры согласованы с длиной волны, и он заполнен фторопластом так, что через него проложен диэлектрический трубопровод. Яичная масса перекачивается по кольцевому трубопроводу, с помощью насоса и эндогенно нагревается, далее в кожухотрубном теплообменнике охлаждается. Цикл повторяется многократно. За счет многократного циклического воздействия электрического поля высокой напряженности происходит нагрев микроорганизмов, что и затормаживает их развитие.
Технологической задачей изобретения является увеличение биологической ценности маститного молока за счет снижения вредных микроорганизмов.
Технический результат достигается тем,
что микроволновая установка для пастеризации маститного молока содержит в горизонтальной плоскости последовательно соединенных секций, каждая из которых представлена как последовательно пристыкованных с помощью фланца цилиндрического резонатора и цилиндрического кожухотрубчатого теплообменника с патрубками входа и выхода воды,
при этом внутри цилиндрического резонатора соосно установлен цилиндрический фторопластовый распределитель 6 так, что его цилиндрические каналы состыкованы с трубками теплообменника, основания которого служат основаниями цилиндрического резонатора, причем диаметр канала фторопластового распределителя и диаметр трубки теплообменника равны и меньше, чем четверть длины волны,
причем насос с шаровым краном установлен впереди переходника расширительного, а сужающий переходник с расходомером соединен к последней секции установки, причем магнетроны установлены с боковой стороны каждого цилиндрического резонатора.
На фиг. 1 приведено пространственное изображение микроволновой установки для пастеризации маститного молока (в разрезе): 1 - насос, 2 - шаровой кран, 3 - фланцы, 4 - переходник расширительный, 5 - цилиндрический резонатор, 6 - цилиндрический фторопластовый распределитель, 7 - цилиндрический кожухотрубчатый теплообменник, 8 - патрубок входа воды, 9 - патрубок выхода воды, 10 - сужающий переходник, 11 - расходомер, 12 - магнетрон.
На фиг. 2 приведено пространственное изображение микроволновой установки для пастеризации маститного молока.
На фиг. 3 приведено пространственное изображение цилиндрического резонатора.
На фиг. 4 приведено пространственное изображение цилиндрического фторопластового распределителя.
На фиг. 5 приведено пространственное изображение цилиндрического фторопластового распределителя в разрезе.
На фиг. 6 приведено пространственное изображение кожухотрубчатого теплообменника.
На фиг. 7 приведено пространственное изображение кожухотрубчатого теплообменника в разрезе.
Микроволновая установка (фиг. 1-7) включает: насос 1, шаровой кран 2, фланцы 3, переходник расширительный 4, цилиндрический резонатор 5, цилиндрический фторопластовый распределитель 6, цилиндрический кожухотрубчатый теплообменник 7, патрубок входа воды 8, патрубок выхода воды 9, сужающий переходник 10, расходомер 11, магнетрон 12.
Микроволновая установка для пастеризации маститного молока содержит в горизонтальной плоскости несколько последовательно соединенных секций. Каждая секция представлена как последовательно пристыкованных с помощью фланца 3 цилиндрического резонатора 5 и цилиндрического кожухотрубчатого теплообменника 7 с патрубками входа 8 и выхода воды 9.
Внутри цилиндрического резонатора 5 соосно установлен цилиндрический фторопластовый распределитель 6 так, что его цилиндрические каналы состыкованы с трубками цилиндрического теплообменника 7. Основания теплообменника 7 служат основаниями цилиндрического резонатора 5, т.е. цилиндрический резонатор будет с перфорированными основаниями. Диаметр канала фторопластового распределителя 6 и диаметр трубки теплообменника 7 равны и меньше, чем четверть длины волны.
Насос 1 с шаровым краном 2 установлен впереди переходника расширительного 4, а сужающий переходник 10 с расходомером 11 соединен к последней секции установки.
Магнетроны 12 установлены с боковой стороны каждого цилиндрического резонатора 5.
Технологический процесс происходит следующим образом.
Включить насос 1 для перекачивания маститного молока с резервуара, где хранится охлажденное отбракованное молоко. Через шаровой кран 2, обеспечивающий дозированную подачу молока, через расширительный переходник 4, сырье попадает в каналы цилиндрического фторопластового распределителя 6. После включения сверхвысокочастотного генератора (электронный блок расположен в специальном шкафу управления), излучатель от магнетрона 12, возбуждает электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) в цилиндрическом резонаторе 5. Молоко, распределенное по каналам фторопластового распределителя 6, нагревается равномерно, так как диаметр цилиндрических каналов не превышает две глубина проникновения ЭМПСВЧ в маститное молоко. При этом за счет снижения объема цилиндрического резонатора напряженность электрического поля высокая (более 5 кВ/см), достаточная для губительного действия на патогенные микроорганизмы. Но пробой в сырье исключен, так он изолирован фторопластовым распределителем 6.
Далее нагретое до определенной температуры молоко охлаждается в кожухотрубчатом теплообменнике 7. После чего процесс «нагрев-охлаждение молока» повторяется многократно, во время перекачивания через последующие секции. Протекая через сужающий переходник 10 и расходомер 11, обработанное молоко направляется в танк охладитель.
Преимущества разработанной установки:
- сохранение вкусовых и потребительских качеств пастеризованного молока;
- подавление жизнедеятельности болезнетворных микроорганизмов;
- снижение удельных энергетических затрат на пастеризацию молока;
- частичная гомогенизация за счет молекулярного трения в процессе транспортирования через трубу.
Источники информации
1. Молоко и корма. Менеджмент, №2 (23), 2009. Дата: 02.10.2012.
2. Патент №2462099 РФ, МПК А23L 3/01. Способ и установка для низкотемпературной пастеризации жидких продуктов / Кириллов Н.К., Белов А.А., Пономарев А.Н., заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - №2010101203/07 (001598); заявл. 01.10.2010; Бюл. №27 от 27.09.2012.- 20 с.
3. Патент №2365323 РФ, МПК А47J 29/02. Установка для варки меланжа диэлектрическим нагревом / Новикова Г.В., Белов А.А., Белова М.В., заявитель и патентообладатель ЧГСХА (RU). - №2008127934/12; заявл. 08.07.2008. Бюл. №24 от 27.08.2009. - 9 с
Микроволновая установка для пастеризации маститного молока, характеризующаяся тем, что содержит расположенные горизонтально и последовательно соединенные секции, каждая из которых представляет собой последовательно состыкованный с помощью фланца цилиндрический резонатор и цилиндрический кожухотрубчатый теплообменник с патрубками входа и выхода воды, при этом внутри цилиндрического резонатора соосно установлен цилиндрический фторопластовый распределитель так, что его цилиндрические каналы состыкованы с трубками теплообменника, основания которых служат основаниями цилиндрического резонатора, причем диаметр цилиндрических каналов не превышает две глубины проникновения электромагнитного поля сверхвысокой частоты в маститное молоко, при этом сужающий переходник с расходомером соединен с последней секцией установки, магнетроны установлены с боковой стороны каждого цилиндрического резонатора.
