Устройство для электроимпульсной обработки мясного сырья

Изобретение предназначено для использования в мясной промышленности и относится к устройствам для обработки мясного сырья. Устройство включает источник низкочастотных электрических колебаний, создающий низкочастотное электромагнитное поле. В качестве источника низкочастотных электрических колебаний использован генератор униполярных треугольных импульсов с частотой 10-500 Гц. Соленоид имеет ферритовый сердечник. Излучатель имеет бифилярную обмотку. Изобретение обеспечивает увеличение срока хранения мясного сырья. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение предназначено для использования в мясной промышленности и относится к устройствам для обработки мясного сырья.

Известно техническое решение, описанное в патенте России №2065282, 20.08.1996, кл. A23L 3/32 Семченко Д.А., Остриков М.М., Алексеева С.П. «Устройство для электромагнитной обработки растительного сырья», содержащее излучатель в виде электромагнита с полюсами сердечников, имеющих определенную геометрическую форму, установленного над транспортером с приводом.

Также известно устройство для обработки биологического объекта (см. патент РФ №2078490, А01С 1/00, 1997 г.) состоящее из источника низкочастотных электрических колебаний и излучателя в виде соленоида.

Также известен способ обработки мясного сырья (Согласно (патента RU №2489025 кл. С1 А23В 4/01, 2013, прототип) Решетняк А.И., Бебко Д.А., Нестеренко А.А., Бессалая И.И. «Способ обработки мясного сырья».

Недостатком известных технических решений является недостаточная эффективность и длительность обработки.

Техническим результатом является получение экологически чистого мясного сырья, увеличение срока хранения за счет снижения микробиальной обсемененности и времени обработки, а также улучшение качества мясного сырья и повышение усвояемости продукта.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки мясного сырья состоящем из источника низкочастотных электрических колебаний и излучателя в виде соленоида с использованием бифилярной обмотки проводника, которая позволяет повысить эффективность обработки, согласно изобретению в качестве источника низкочастотных электрических колебаний использован генератор униполярных треугольных импульсов с частотой 10-500 Гц, соленоид имеет ферритовый сердечник, излучатель имеет бифилярную обмотку, что повышает эффективность обработки, и создает низкочастотное электромагнитное поле с энергией более 9 ккал/моль, т.е. выше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что использование униполярных низкочастотных треугольных импульсов с частотой 10-500 Гц, данный диапазон частот позволяет достигнуть технического результата, в случае изменений расстояния и толщины обрабатываемого мясного сырья, с применением соленоида с бифилярной обмоткой проводника, позволяет повысить эффективность обработки и увеличить магнитную индукцию поля в 2 раза. Соответствующая резонансная частота электромагнитного поля для внутримолекулярных превращений в мясном сырье с энергией выше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке, дает снижение время обработки, до 10 минут и эффективно воздействует на патогенные микробы, получая из мясного сырья гомогенную белковую массу с частичной денатурацией белка, обеспечивая увеличение срока хранения и улучшение качества мясного продукта.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено устройство для обработки мясного сырья, на фиг. 2 - схема генератора униполярных низкочастотных треугольных импульсов.

Устройство для обработки мясного сырья содержит в качестве источника низкочастотных электрических колебаний генератор униполярных треугольных импульсов фиг. 2; и излучатель фиг. 1 в виде соленоида, с ферритовым сердечником 1 и бифилярной обмоткой 4 создающим низкочастотное электромагнитное поле напряженностью 20-30 В/м и магнитной индукцией не более 12 мТл, обеспечивающим энергию поля более 9 ккал/моль. Под излучателем расположена платформа 5 на которую помещается мясное сырье 2, так чтобы излучение 3 попадало на мясное сырье.

Электрическая схема генератора униполярных низкочастотных треугольных импульсов состоит из двух частей: генератора импульсов и цепи управления.

Электрическая схема генератора униполярных импульсов на (фиг. 2) состоит из генератора импульсов управления и силовой части. Генератор импульсов управления может быть выполнен на базе релаксационного генератора с использованием однопереходного транзистора.

Цепь управления предназначена для управления тиристором VD10, основным элементом управления. Основной элемент, который производит управление тиристором, является однопереходный транзистор VT1. Генерация частоты происходит с цепи управления при взаимодействии с тиристором VD10, величина этой частоты до 2000 Гц. Если рассмотреть силовую часть схемы, то здесь показана цепь основанная на двухполупериодном выпрямлении, с последующим протеканием сигнала к емкостям и катушке индуктивности, соответственно С3, С4 и L1, подключенные, последовательно и параллельно тиристору VD10, и предназначенные для поддержки и усиления подаваемых импульсов в силовой части цепи, и роль фильтрующих элементов генерируемой частоты, с учетом нагрузки Rн. Данный вид цепи управления основанный на кремневом триоде (транзисторе) с одним переходом, является весьма удобным прибором для построения цепей управления тиристорами. Преимуществами этих приборов является: стабильное напряжение отпирания (переключения), очень малый ток отпирания, широкий диапазон рабочих температур и большое допустимое амплитудное значение тока эмиттера, транзистора VT1. Также схема характеризуется простотой, компактностью и небольшой мощностью потребления.

Произведем математический расчет электромагнитных параметров излучателя влияющих на биологию и гистологию мясной продукции.

По осциллограмме на фиг. 3, нам известно, что частота сигнала составляет f=290-500 Гц, длительность импульса t=2 мс, период сигнала Т=20 мс, напряжение в импульсе от U_ср=70 В до U_a=90 B, ток в импульсе от I_ср=1 А до I_a=25 А сопротивление излучающего устройства r=4 Ом. Определим скважность сигнала:

Определим мощность среднюю и амплитудную

P_cp=I_cp×U_cp=70×1=70 Вт,

P_a=I_a×U_a=90×25=2250 Вт.

Найдем энергию одного импульса среднюю и амплитудную

E_сp=P_cp×t=70×2×10^-3=0.14×c=0.14 Дж,

E_a=P_a×t=2250×2×10^-3=4.5 Вт×с=4.5 Дж.

Так как в 1 Дж - 2,39 ккал, то при пересчете на ккал, 4,5 Дж=10,75 ккал., т.е полученная величина энергии больше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке.

В дальнейшее чтобы рассчитать энергию электромагнитного излучения, произведем перевод энергетических показателей в электрон-вольты известно, что еV=1.602×10^-19Дж, тогда

E_cp=8.739×10¹⁷eV

E_a=2.808×l0¹⁹eV

Произведем расчет диапазона изменения энергии сигнала электроимпульсного воздействия

E_cp.cиг=E_сp×f=8.739×l0¹⁷×290=2.534×10²⁰eV

E_a.сиг=E_a×f=2.808×l0¹⁹×500=1.404×10²²eV

По данным расчета произведем расчет энергии излучаемого фотона в данном процессе, для этого воспользуемся справочными данными о количестве содержания электронов в 1 см³=615×1022 шт. Рассчитаем объем используемого медного провода в излучаемой установке на рисунке 2 обозначенный по 1. Известно, что длина медного провода равна для бифилярной обмотки L=600 см, сечение провода d=0,025 см², тогда объем медного провода равен

V=600×0.025=15 см³

Найдем количество электронов в данном объеме провода

n_B=15×6 15×10²²=9.225×10²⁵ шт.

Найдем энергию одного фотона излученного от излучающей установки для этого, используем

Е с р. ф=2.534×10 20/ 9.225×10 25=2.7×10 - 6 е V

Еа. ф=1.404×10 22 9.225×10 25=1.52×10-4eV

Определим диапазон длин волн излучения фотона, используя постоянную Планка h=6.626×10^-24, и скорость света С=2.9979×10^{8 м}/с

Полученные данные длины волны излучения фотона согласно [Кожаева Д.К. Обеззараживание мяса птицы сверхвысокочастотной энергией / Д.К. Кожаева // Вестник ветеринарии. - 1998 №9(3). - С. 42-44.] входят в диапазон рентгеновского излучения по длине волны, это предположительно и является основным фактором воздействия на биологию и гистологию мясных продуктов.

Устройство для обработки мясного сырья работает следующим образом.

В зависимости от расстояния до обрабатываемого объекта устанавливают заданные частоту электроимпульсов. Через несколько минут после включения генератора униполярных треугольных импульсов фиг. 2, фиг. 1 и излучателя в виде соленоида с бифилярной обмоткой 4 фиг. 1 процесс приобретает установившийся характер. После обработки мясное сырье проверяют на наличие патогенных бактерий и его структуру, и отправляют обработанное мясное сырье для приготовления готового продукта.

При электромагнитно-импульсном воздействии на мясное сырье низкочастотным электромагнитным полем создаваемый униполярными импульсами треугольной формы с частотой 10-500 Гц, осуществляется обеззараживание мясного сырья. Из биологических и химических исследований известно, что каждая нативная единица имеет свою частоту электромагнитного излучения, поэтому если создать условия резонанса внешних электромагнитных воздействий с внутренними излучениями клетки, то может произойти внутреннее разрушение биологической единицы. Экспериментально использовались сигналы треугольной формы, которые показанные на фиг. 3.

Из осциллограммы видно, что в импульсе напряжение равно 60 вольт, частотный диапазон исследовался от 10 до 500 Гц, где очевидно проявился резонансный режим воздействия на биологию и гистологию мясного продукта. Эксперимент по воздействию на мясную продукцию (говядина) предусматривал продолжительность воздействия до 10 минут на каждую биологическую единицу с диапазоном частот от 10 до 500 Гц, в результате были получены следующие данные по биологии и гистологии мясной продукции, которые представлены в таблице 1.

При гистологическом исследовании «обработанной» поперечно-полосатой мышечной ткани у всех видов имелись структурные изменения в мышечных волокнах, которые характеризовались лизисом миофибрилл. Соединительная ткань между мышечными волокнами и между мышечными пучками была в состоянии распада и представляла гомогенную белковую массу, которая практически не окрашивалась.

Устройство для обработки мясного сырья, состоящее из источника низкочастотных электрических колебаний, создающего низкочастотное электромагнитное поле, в качестве источника низкочастотных электрических колебаний использован генератор униполярных треугольных импульсов с частотой 10-500 Гц, соленоид имеет ферритовый сердечник, излучатель имеет бифилярную обмотку.