В способе восстановления молока с использованием ультразвуковой обработки механическую смесь сухого молока с водой обрабатывают при отношении интенсивности ультразвука, вызывающего в ней кавитацию, к квадрату гидростатического давления в смеси не выше 23 м/(МПа·с). Изобретение направлено на получение стабильного, устойчивого к расслоению под действием гравитации и других внешних сил восстановленного молока при минимальных энергозатратах на восстановление. 1 табл.
Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к способам восстановления сухого, преимущественно обезжиренного молока для последующего получения из него сбалансированного молочного продукта путем, например, нормализации или использования его в качестве полуфабриката при производстве кисломолочных напитков, творога, сыра, а также сгущенного молока с сахаром и мороженого.
В молочно-консервной промышленности существует способ получения сгущенного молока [RU 2265339, 2005], который предусматривает восстановление сухого молока цельным молоком или водой и механическую гомогенизацию или диспергирование смеси. Поскольку при реализации способа по его назначению сразу же за этапом восстановления сухого молока следует этап сгущения полученной смеси, то ее стабильность не имеет большого значения. Но низкая стабильность препятствует достижению поставленной цели настоящего изобретения при получении восстановленного молока, которая сформулирована ниже. Компоненты сухого молока, механически смешиваемого с цельным молоком, слабо гидратируются водой, являющейся основой его эмульсионной среды, так как эта вода уже входит в состав термодинамически равновесной коллоидно-дисперсной системы. Поэтому нерастворимые молочные белки сухого молока могут приобрести гидратные оболочки, только нарушив равновесие системы цельного молока, что приведет к низкой стабильности всей получаемой смеси. В случае использования воды вместо цельного молока для обеспечения достаточного уровня гидратации компонентов сухого молока и обеспечения тем самым стабильности полученной смеси требуется предварительный подогрев воды, для которого, в свою очередь, необходимы дополнительные затраты энергии.
Известен способ гомогенизации цельного молока путем воздействия энергией кавитации [RU 2283584, 2006], порождаемой акустическими волнами заданной амплитуды звукового давления. При его осуществлении за счет вызываемых пульсациями кавитационных пузырьков локальных флуктуаций температуры и давления происходит частичный гидролиз молочного жира. При этом образуются обладающие двойственной растворимостью ди- и моноглицериды жирных кислот, которые являются стабилизаторами эмульсии молочного жира. Белки также являются стабилизаторами эмульсии и при гомогенизации их добавляют в состав сухого обезжиренного молока в количестве, как минимум, пропорциональном увеличению удельной поверхности жира в результате его диспергирования. То есть здесь также осуществляют восстановление сухого молока цельным в процессе гомогенизации последнего. Продукты гидролиза жира и белки добавленного сухого молока создают на вновь образовавшихся границах раздела эмульсионных фаз молока разделительную оболочку, препятствующую коалесценции молочного жира. Но отщепленные от жира в процессе гидролиза жирнокислотные остатки - ацилы - увеличивают кислотность и снижают рН получаемой смеси, что обуславливает предрасположенность казеина цельного молока к коагуляции, агрегации и снижению тем самым общей стабильности смеси [1]. Это не позволяет получить сформулированный ниже технический результат при использовании этого способа для восстановления сухого обезжиренного молока.
Известен способ приготовления заменителя цельного молока [RU 2264718, 2005], заключающийся в том, что сухие компоненты растворяют в воде, которую предварительно подвергают униполярной обработке постоянным электрическим током, добавив в нее неорганическую соль или смесь солей. Известно, что при униполярной электрохимической обработке раствора электролита в нем образуется избыток ионов одного знака, который может препятствовать диффузии раствора внутрь твердых частиц [2], в данном случае частиц сухого молока, состоящих в основном из казеина. Это ослабляет гидратацию казеина и иммобилизацию им молекул воды, а также несмотря на достаточно высокое значение рН используемого при осуществлении способа раствора снижает стабильность получаемой смеси. Кроме того, этим способом нельзя воздействовать на компоненты сухого молока, если их предварительно растворить в воде. Многие компоненты сухого молока, например соли кальция, натрия, калия и магния, а также некоторые органические кислоты являются электролитами и могут вызвать электродные реакции с образованием газов, жидких и твердых веществ, не свойственных составу молока или молочной смеси. Все это не позволяет использовать способ для достижения сформулированного ниже технического результата.
Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ гидратации биополимеров [RU 2279918, 2006], при котором обработку воды кавитацией также производят при звуковом давлении вызывающей кавитацию ультразвуковой волны, не менее чем в 5,5 раза превышающем гидростатическое давление в воде. Затем смешивают воду с биополимерной массой, например компонентами сухого молока. Способ исключает термическую и химическую денатурацию гидратируемых биополимеров, так как при его осуществлении исключено непосредственное воздействие на них кавитации. Он также используется для приготовления заменителей цельного молока и для восстановления сухого молока.
Этот способ принят за прототип.
Достижению при его использовании сформулированного ниже технического результата препятствуют следующие обстоятельства. Известно, что в молоке молекулы воды, являющейся его дисперсионной средой, связаны полярными группами биомакромолекул молочных белков и фосфатов кальция и подвергают их, как и другие биополимеры, гидратационной структуризации [3]. Фосфаты кальция слабо растворяются в воде и имеют незначительную степень диссоциации, то есть лишь небольшая их часть может образовать истинный раствор, а большая образует коллоидный раствор с гидрофобной фазой. Таким образом, если вода при использовании прототипа для восстановления сухого молока после кавитационного воздействия на нее оказывается подготовленной к реакции гидратации, так как молекулярные ассоциаты в ней, образованные водородными связями молекул между собой, разрушаются под воздействием кавитации [2], то сухое молоко - нет. Известно, что аномально высокая растворяющая способность воды после кавитационного воздействия, выводящего ее из термодинамического равновесия, ослабляется по мере релаксации этого неравновесного состояния. Это происходит довольно быстро. Например, равновесие между фазами истинного и коллоидного раствора электролитов типа А+B- устанавливается менее чем за минуту после прекращения воздействия кавитации [4]. Поэтому в процессе механического перемешивания с водой до состояния однородной суспензии порошок сухого молока будет гидратирован мономолекулами воды лишь частично, а равновесие между коллоидным и диссоциированным фосфатом кальция установится раньше, чем казеин образует устойчивые мицеллы. Значит, дисперсность коллоидной фазы будет пониженной, а коллоидная система в целом - нестабильной.
Изобретение направлено на получение стабильного, устойчивого к расслоению под действием внешних сил (в том числе гравитации) восстановленного молока при минимальных энергозатратах.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Как известно, кавитация обладает диспергирующим действием на взвешенные в жидкости твердые и жидкие частицы [5] и дезинтегрирующим действием на структуру воды, сопровождающимся выведением ее из термодинамического равновесия [4]. То есть для подготовки компонентов сухого молока к вступлению в реакцию гидратации и максимального сохранения гидратационной активности воды следует сначала механически смешать сухое молоко с водой, а затем обработать смесь кавитацией. Явления кавитационной дезинтеграции по уровням мощности подразделяются на кавитационную сегрегацию (разрушение адгезионных связей), кавитационную эрозию (разрыв межмолекулярных связей) и кавитолиз (разрыв внутримолекулярных связей) [6]. При обработке воды, используемой для гидратации биополимеров, выбран уровень мощности кавитации, соответствующий кавитолизу. Если же кавитолизу подвергать смесь сухого молока и воды с целью диспергирования его частиц, то высокая мощность кавитации, соответствующая этой разновидности дезинтеграции, приведет к необратимой денатурации и неферментативному расщеплению белков [5]. Эффективность дезинтегрирующего действия ультразвуковой кавитации зависит от параметров вызывающего ее ультразвука, удельного акустического сопротивления жидкости z [7] и характеризуется интенсивностью ультразвука I [8]. Мощность кавитации зависит также от гидростатического давления в жидкости ph. Для получения технического результата изобретения интенсивность ультразвука должна быть достаточна для разрушения кавитацией водородных связей в воде и диспергирования частиц сухого молока с образованием активных центров в структуре белка. Но при этом она не должна приводить к расщеплению белка на аминокислоты. Установлено, что для выполнения этих условий величина, равная интенсивности порождающего кавитацию ультразвука, отнесенной к квадрату гидростатического давления в смеси, не должна превышать 2,3·10-5 Вт/(м2·Па2) или 23 м/(МПа·с).
Техническим результатом изобретения является получение с минимальными затратами энергии устойчивого к расслоению под действием гравитации и других внешних сил восстановленного молока.
Технический результат достигается за счет того, что в способе восстановления молока с использованием ультразвуковой обработки, отличие состоит в том, что механическую смесь сухого молока с водой обрабатывают при отношении интенсивности ультразвука, вызывающего в ней кавитацию, к квадрату статического давления в смеси не выше 23 м/(МПа·с).
Предлагаемый способ был сравнен посредством лабораторного эксперимента с прототипом и традиционным способом восстановления сухого молока подогретым до +45°С (от комнатной температуры). В качестве жидкой среды использовалась вода, соответствующая СанПиН 2.1.4.1116-02. Сухое обезжиренное молоко, содержащее 32,4% белка, 0,7% жира и 50% углеводов, механически до полного растворения комочков смешивалось с водой в пропорции 1:6. Удельное акустическое сопротивление смеси составляло 1,5·106 кг/(м2·c). Обработка смеси ультразвуком производилась в течение 20 с в реакторе объемом 170 мл при температуре +22°С, атмосферном давлении и с амплитудой колебательного смещения рабочего торца излучателя Ах, равной при одном режиме около 2,5, а при другом - около 4,5 мкм. Амплитуда звукового давления, равная [7, 8] Аp=ωzAx (ω - угловая частота ультразвуковых колебаний, равная в эксперименте 2·π·22 кГц), составляла для двух этих режимов 0,38 и 1,14 МПа или 4,7ph и 8,5ph, а интенсивность излучения, отнесенная к квадрату гидростатического давления, соответственно, 7 и 24 м/(МПа·с). Таким образом, заявленному изобретению соответствовал первый режим, а прототипу, где амплитуда звукового давления не ограничена сверху, - второй. Из трех образцов первый изготавливался традиционным способом восстановления сухого молока подогретой водой, второй - способом, выбранным прототипом заявленного изобретения, и третий - заявленным способом.
Относительная устойчивость к расслоению образцов измерялась фотометрическим методом [9, 10]. Для этого у проб каждого из образцов, взятых из верхней и нижней четверти объема мерного стакана после суточного отстаивания при температуре +8°С, с помощью спектрофотометра были измерены коэффициенты пропускания на длине волны 550 нм и вычислено их отношение. Полученные значения приведены в таблице. Мощность, затрачиваемая на восстановление с использованием ультразвуковой кавитации, вычислялась как I·S, где S - площадь рабочего торца излучателя ультразвука, равная 11 см2 [7]. Теплоемкость смеси при вычислении удельной энергоемкости традиционного процесса восстановления принималась равной 3,9 кДж/(кг·К).
| Параметр | Способ | ||
| традиционный | прототип | заявленный | |
| Отношение коэффициентов пропускания | 0,89 | 0,92 | 0,94 |
| Удельные энергозатраты, кВт·ч/т | 24,9 | 7,8 | 4,7 |
Из таблицы видно, что самая высокая стабильность смеси при самых низких энергозатратах получена заявленным способом. То есть технический результат изобретения достигнут, а сравнение заявленного способа с аналогами, характеризующими известный заявителю уровень техники в области предмета изобретения, в том числе наиболее близким, показывают, что заявленный способ обладает существенными по отношению к указанному техническому результату отличиями. При анализе отличительных признаков заявленного способа не выявлено каких-либо известных решений, касающихся установления требований к соотношению интенсивности ультразвука и гидростатического давления в смеси сухого молока и используемой для его восстановления воды с целью повышения стабильности восстановленного молока при минимальных энергозатратах на восстановление.
Для восстановления сухого молока в промышленном масштабе может быть использован, например, индустриальный ультразвуковой процессор UIP4000 фирмы Hielscher systems GmbH (Германия) [11]. Последний имеет электрическую мощность преобразователя 4000 Вт, КПД 90% и площадь излучающей плоскую ультразвуковую волну поверхности сонотрода KS20d65L6 около 0,01 м2. Таким образом, он может излучать в жидкость ультразвук интенсивностью 0,9·4000:0,01=3,6·105 Вт/см2. Чтобы обрабатывать на нем, например, смесь сухого молока с водой с удельным акустическим сопротивлением равным, например, 1,5·106 кг/(м2·с) заявленным способом, необходимо, чтобы статическое давление в реакторе аппарата было не меньше (3,6·105:2,3·10-5)0,5=1,25·105 Па или 1,25 атм.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о возможности осуществления заявленного изобретения с помощью описанных в заявке или известных ранее средств и методов, а также о возможности достижения указанного выше технического результата.
ЛИТЕРАТУРА
1. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. - М: Легкая и пищевая промышленность, 1984.
2. Рогов И.А., Шестаков С.Д. Надтепловое изменение термодинамического равновесия воды и водных растворов: заблуждения и реальность. Ч.1 // Хранение и переработка сельхозсырья, 7, 2004. - С.24-28.
3. Шестаков С.Д. Энергетическое состояние воды и ее связываемость биополимерами пищевого сырья: Новые возможности // Хранение и переработка сельхозсырья, 4, 2003. - С.35-37.
4. Рогов И.А., Шестаков С.Д. Надтепловое изменение термодинамического равновесия воды и водных растворов: заблуждения и реальность. Ч.2 // Хранение и переработка сельхозсырья, 10, 2004. - С.9-13.
5. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. - М.: ИИЛ, 1956.
6. Шестаков С.Д. Основы технологии кавитационной дезинтеграции. Теория кавитационного реактора. - М.: ЕВА-пресс, 2001.
7. Горелик Г.С. Колебания и волны. - М.: Ф-МЛ. - 1959.
8. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. - М.: Мир, 1974.
9. Кройт Г.Р. Наука о коллоидах. Т.1. - М.: Изд-во иностр. литературы, 1955.
10. Крусь Г.Н., Шалыгина A.M., Волокитина З.В. Методы исследования молока и молочных продуктов. - М.: Колос, 2002.
11. www.hielscher.com.
bankpatentov.ru
Изобретение относится к молочной промышленности. Измельчают сухое молоко. Осуществляют растворение сухого молока в две стадии. На первой стадии сухое молоко перемешивают с водой температурой 40-50°C в течение 5-10 мин до содержания влаги 55-65%. На второй стадии сухое молоко перемешивают с водой той же температуры в течение 3-5 мин и выдерживают 20-30 мин до содержания влаги 88-92%. Изобретение обеспечивает высокое качество получаемого продукта. 2 табл, 2 пр.
Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при восстановлении сухих молочных продуктов.
Известен способ производства восстановленного молока, предусматривающий смешивание сухого молока с подогретой водой, исходное сухое молоко подогревают до 30-50°C, а смешивание ведут до получения концентрата с содержанием жира и сухих веществ, превышающим в 2,5-3,5 раза заданное, полученный концентрат очищают и гомогенизируют, после чего в потоке осуществляют нормализацию с одновременной пастеризацией за счет введения в концентрат воды с температурой 75-100°C [Авторское свидетельство №1088688 A23C 9/00].
Недостатками этого способа являются низкое качество полученного продукта.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ восстановления сухого молока, предусматривающий измельчение сухого молока, перемешивание последнего с водой и постадийное растворение, перед растворением молоко увлажняют до 7-20% в течение 3-20 с, растворение ведут в 3 стадии, на первой из которых содержание влаги доводят до 40-50%, на второй - до 70-75% и на третьей - до 88-92% с выдержкой 5-30 с, причем на первой и второй стадиях растворения перемешивание осуществляют в течение 3-20 с, температура воды при увлажнении составляет 25-30°C, на первой стадии растворения - 35-45°C, на второй - 50-60°C и на третьей - 75 - 90°C [Авторское свидетельство №1149923 A23C 9/00].
Недостатками этого способа являются низкое качество полученного продукта.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества продукта.
Технический результат достигается тем, что способ восстановления сухого молока, предусматривающий измельчение сухого молока, перемешивание последнего с водой и постадийное растворение, содержание влаги доводят до 88-92% с выдержкой, растворение сухого молока проводят в две стадии, на первой - водой с температурой 40-50°C при содержании влаги 55-65% с перемешиванием 5-10 минут, на второй - добавлением воды той же температуры, перемешиванием в течение 3-5 минут с выдержкой 20-30 минут.
Восстановление сухого молока водой с температурой 40-50°C в две стадии обеспечивает интенсивное и полное растворение компонентов сухого молока без потерь, т.е. повышает качество получаемого продукта.
Содержание влаги 55-65% в смеси сухого молока с водой на первой стадии растворения обеспечивает интенсивность процессов смачивания и диспергирования, быстрое образование в небольшом объеме воды однородной по консистенции смеси, что обуславливает высокую скорость и полноту растворения компонентов сухого молока, т.е. повышает качество получаемого продукта.
Содержание влаги в смеси сухого молока с водой менее 55% и более 65% снизит качество готового продукта.
На первой стадии растворения перемешивание смеси сухого молока с водой в течение 5-10 минут обеспечивает равномерное распределение компонентов и измельчение возможных комков сухого молока, т.е. повышает качество получаемого продукта.
Перемешивание смеси сухого молока с водой менее 5 минут не обеспечит равномерного распределения компонентов сухого молока, а перемешивание смеси сухого молока с водой более 10 минут увеличит энергозатраты на процесс.
На второй стадии растворения перемешивание смеси сухого молока с водой в течение 3-5 минут обеспечивает равномерное распределения компонентов сухого молока перед выдержкой, т.е. повышает качество получаемого продукта.
Перемешивание смеси сухого молока с водой менее 3 минут не обеспечит высокое качество получаемого продукта, а перемешивание смеси сухого молока с водой более 5 минут увеличит энергозатраты на процесс.
На второй стадии растворения выдержка смеси сухого молока с водой в течение 20-30 минут обеспечивает интенсивную гидратацию белков сухого молока, быстрое формирование структуры продукта, т.е. повышает качество получаемого продукта.
Выдержка смеси менее 20 минут не обеспечит полного формирования структуры продукта, высокое качество получаемого продукта, а выдержка смеси более 30 минут повышает трудоемкость процесса.
Способ осуществляется следующим образом:
Пример 1. Восстановлению подвергают 1000 кг сухого цельного молока с содержанием влаги 4%, то есть продукт содержит 40 кг воды и 960 кг сухих веществ.
1000 кг сухого цельного молока измельчают, высыпают в резервуар с мешалкой, добавляют 1133,3 кг воды с температурой 40°C, что обеспечивает содержание влаги в смеси сухого молока с водой 55%. Перемешивание смеси на первой стадии растворения проводят в течение 5 минут. Затем проводят вторую стадию растворения. В резервуар добавляют 5866,7 кг воды с температурой 40°C, что обеспечивает содержание влаги в смеси сухого молока с водой 88%. Смесь перемешивают в течение 3 минут, проводят выдержку смеси сухого молока с водой в течение 20 минут. Далее полученную смесь фильтруют, гомогенизируют, пастеризуют и охлаждают. Готовый продукт направляют на промежуточное хранение.
Пример 2. Восстановлению подвергают 1000 кг сухого обезжиренного молока с содержанием влаги 5%, то есть продукт содержит 50 кг воды и 950 кг сухих веществ.
1000 кг сухого цельного молока измельчают, высыпают в резервуар с мешалкой, добавляют 1714,3 кг воды температурой 50°C, что обеспечивает содержание влаги в смеси сухого молока с водой 65%. Перемешивание смеси на первой стадии проводят в течение 10 минут. Затем проводят вторую стадию растворения. В резервуар добавляют 9160,7 кг воды с температурой 50°C, что обеспечивает содержание влаги в смеси сухого молока с водой 92%. Смесь перемешивают в течение 5 минут, проводят выдержку смеси сухого молока с водой в течение 30 минут. Далее полученную смесь фильтруют, гомогенизируют, пастеризуют и охлаждают. Готовый продукт направляют на промежуточное хранение.
В таблице 1 представлены органолептические показатели восстановленного сухого молока, полученного предлагаемым способом.
| Таблица 1 | |
| Органолептические показатели восстановленного сухого молока | |
| Наименование показателей | Характеристика показателей |
| Внешний вид и консистенция | Однородная жидкость, консистенция равномерная по всей массе |
| Цвет | Белый или слегка кремовый |
| Вкус и запах | Чистые, вкус сладковатый, без посторонних привкусов и запахов |
Анализ органолептических показателей восстановленного сухого молока показывает, что продукт обладает высоким качеством.
В таблице 2 представлены физико-химические показатели восстановленного сухого молока, полученного предлагаемым способом.
| Таблица 2 | |
| Физико-химические показатели восстановленного сухого молока | |
| Наименование показателей | Характеристика показателей |
| Плотность, кг/м3 | 1027 |
| Титруемая кислотность, °Т | 17 |
| Величина рН | 6,54 |
Анализ физико-химических показателей восстановленного сухого молока показывает, что продукт обладает высоким качеством.
Предлагаемый способ восстановления сухого молока апробирован в лабораторных условиях на факультете пищевых технологий ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина.
Восстановленное сухое молоко, получаемое по предложенному способу, обладает высоким качеством, за счет растворения молока в две стадии водой при оптимальных условиях влагосодержания, что обеспечивает интенсивное и полное растворение компонентов сухого молока. На первой стадии восстановления сухого молока обеспечивается интенсивность процессов смачивания и диспергирования. На второй стадии восстановления сухого молока обеспечивается интенсивная гидратация белков и быстрое формирование структуры продукта.
Высокая интенсивность протекающих процессов на двух стадиях растворения при постоянной температуре снижает энергозатраты на восстановление сухого молока.
Предлагаемый способ может быть реализован как на мини-заводах, так и на перерабатывающих предприятиях большой сменной мощности.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки
1. Авторское свидетельство №1088688 A23C 9/00;
2. Авторское свидетельство №1149923 A23C 9/00 (прототип).
bankpatentov.ru
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ, включающий смешение сухого порошка с водой с одновременным наложением на смесь механических колебаний заданного диапазона, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса растворения и повышения качества готового продукта, частоту колебаний изменяют во времени & зависимости от гранулометрического состава продукта, плотности вещества и коэффициента жесткости частиц, при этом граничные значения д 1иапазона изменения частот устанавливают по минимальной и максимальной резонансным частотам колебаний частиц, а период изменения диапазона частот выбирают (Л равным 1, 1/2, 1/3 продолжительности обоаботки продукта.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И) М51) Ъ гз С 9/00
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
«». », 1 (21) 3363961/28-13 (22) 08.12.81 (46) 30.10 ° 83. Бюл. В 40 (72) Н.Н.Липатов, К.И.Тарасов и В.И.Беляков (71) Московский институт народного хозяйства им. Г.В.Плеханова и Москов" ский авиационный технологический. институт им. К.Э.Циолковского (53) 637. 13 (088. 8) (56) 1. Заявка Японии 9 53-20711, кл. 34.2, опублик. 1978.
2. Беззубов A.Ä., Гарлинская Е.H.
Фридман В.М. Ультразвук и его применение в пищевой промышленности. М., Пищевая промышленность, 1964, с. 57. (54)(57) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СУХИХ
МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ, вклкчакщий смеше. ние сухого порошка с водой с одновременным наложением на смесь механичес. ких колебаний заданного диапаэона, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса растворения и повышения ка" чества готового продукта, частоту колебаний изменяют во времени В зависимости от гранулометрического состава продукта, плотности вещества и коэффициента жесткости частиц, при этом граничные значения )диапазона изменения частот устанавливают по минимальной и максимальной резонансным частотам колебаний частиц, а период Я изменения диапазона частот выбирают равным l, l/2, 1/3 продолжительности обработки продукта.
1 1050635 2
W . = и Ю
Изобретение относится к восстановлению (растворению) сухих полидисперсных порошков и может быть использовано, например, для восстановления сухих молочных продуктов .
Известен способ восстановления 5 сухих порошков, при котором смешение порошка с водой осуществляется н аппарате, рабочий орган которого совер" шает колебательные движения с опре" деленной постоянной частотой и ампли-)O тудой, В результате этого в соответствии с известными физическими закономерностями дисперсная фаза системы порошок+вода также совершает колебания. При этом часть частиц дисперсной фазы с определенной массой вследствие совпадения частоты собственных колебаний с частотой накладываемых колебаний нступает в резонанс и амплитуда их колебаний резко возрастает.
Это способствует быстрому разъединению данных частиц, слипшихся между собой, и их растворению (1).
Недостатком способа является то, что не нсе частицы дисперсной фазы .попадают н резонанс,,а лишь те, масса (размеры) и, следовательно, резонансная частота колебаний которых совпадает с частотой накладываемых механических колебаний, в данном слу. чае — только частицы крупных фракций З0 сухих молочных продуктов, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ растворения продуктов, включающий смешивание продукта. с жидкостью с одновременным введением в смешиваемую среду колебаний заданного диапазона при .частоте 5-20 кГц (2).
Однако в этом случае в резонанс 40 попадают только частицы мелких фракций сухих молочных продуктов.
Цель изобретения — сокращение про-. должительности процесса растворения и повышение качества готового продукта.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу восстановления сухих молочных продуктов, включающему смешение сухого порошка с ВОДОЙ с одновременным наложением на смесь механических колебаний заданного диапазона, частоту колебаний изменяют во времени в зависимости от гранулометрического состава продукта, плотности вещестна и коэффициента 55 жест кости частиц, при этом граничные значения диапазона изменения частот устанавливают по минимальной и максимальной резонансным частотам колебаний частиц, а период изменения 60 диапазона частот выбирают равным 1, 1/2, 1/3 продолжительности обработки продукта.
Наложение колебаний на систему порошок+вода может быть осуществле- б5 но, например, с помощью механического рабочего органа (колеблющейся мембраны). Время изменения частоты колебаний от нижнего до верхнего предельных значений или наоборот должно быть не более продолжительности обработки порошка в аппарате и может составлять 1, 1/2, 1/3 и т.д. При наложении на систему порошок+вода колебаний, изменяемых во времени, частицы дисперсной фазы, имеющие различную массу (размеры), последовательно попадают в зону изменяющихся резонансных частот, Следовательно, все частицы дисперсной фазы вступают н резонанс с накладываемыми изменяющими но времени колебаниями, в результате чего резко возрастает эффективность процесса разделения часt тиц, их диспергирование и растворение, Диапазон изменения частоты колебаний, накладываемых на систему, при растворении, например, сухих молочных продуктов определяется для каждого конкретного продукта в зависимости от его гранулеметрического состава, плотности вещества и коэффици" ента жесткости частиц. При этом граничные значения диапазона изменения частот определяют по известным формулам:
Р83 раЭ где w w — соответственно минит и max мальная и максимальная резонансные частоты колебаний частиц Гц1
mmjrll m afx соответственно минимальная и максимальная массы частиц сухих молочных продуктов, кг;
К вЂ” коэффициент жесткости частиц (для молочного порошка
К 0.,029) .
Пример 1. Растворение сухого цельного молока с минимальными и максимальными частицами массой m,д915,8 х10 (кг и m „.=732,6 10 "2кг осуществляют на лабораторной установке производительностью 60 л/ч. Минимальные и максимальные величины резонансных частот колебаний, вычисленные по вышеприведенным формулам, составляют
w „=4 10 Гц и w „=32 10 3 Гц. ВреРе3 р 3 мя йзменения частоты колебаний от нижнего (4 . 10 э Гц) до верхнего (32
Способ растворения
Количество сырого осадка, мл
Продолжительность .обработки i C
Время изменения частоты
Диапазон частот, Гц
Продукт
Пример
Сухое цельное молоко
Известный
4000
240 0,18-0,24
Предлагаемый
32000
Известный
180 0,15-0,21
Известный
Сухое агломерированное молоко
240 О, 15-0» 20
200
Предла-, гаемый
120 0,07-0,10
2001600
Известный
180 . 0,12-0,18
1600 баний изменяют от 200 до 250 Вт. Гемпература воды, подаваемой на смешение, составляет 318 К.
Для сравнения осуществляют растворение сухого цельного молока по из-, вестному способу при постоянных частотах колебаний, равным 4 .10 3 и 32 х х10 > zo, Эффективность процесса восстановления сухого молока в обоих случаях оценивали по количеству сырого осад" (0 ка в исследуемом объеме раствора в навеске посяе ее центрифугирования °
Результаты обработки экспериментальных даниных представлены в таблице. 15
Пример 2. Растворение сухого агломерированного молока с минимальными и максимальными частицами массой m,- =11,45 10 кг и m =733,84 х ннп еах к10 кг осуществляют на установке по 20 примеру 1. Минимальные и максимальные величины резонансных частот колебаний,.вычисленные по вышенриведЕнным формулам; составляют w =200 Гц рез min и ы,ах=1600 Гц. 25
Для сравнения осуществляют растворение сухого агломерированного молока по известному способу при постоянных частотах колебаний, равным
200 и 1600 Гц.
Результаты обработки экспериментальных данных представлены в таблице.
Пример 3. Растворение сухого цельного молока по примеру 1.
Время изменения частоты колебаний
oT HH)(Hего (4 10 Гц) до верхнего (32 ° 10 Гц) предельных значений бы 3 ло взято равным 1/2 продолжительности (1/2 Г) обработки порошка в:аппарате, составляющей 120 с, т.е. эа время обработки продукта в аппарате частота накладываемых колебаниЯ изменялась от минимального значения до максимального, а затем от максимального до минимального.
Результаты обработки экспериментальных данных, полученных -по предлагаемому и известному способам при постоянных частотах колебаний (4 .10 и 32 .10 Гц) представлены в таблице
Пример 4. Растворение сухого агломерированного молока по примеру 2 °
Время изменения частоты колебаний от нижнего (200 Гц) до верхнего (1600 Гц) предельных значений было взято равным 1/3 продолжительности (1/Зт) обработки порошка в аппарате, составлякщей 120 с, т.е. за время обработки продукта в аппарате частота накладываемых колебаний изменялась от одного крайнего значения до другого три раза.
Результаты обработки экспериментальных данных, полученных по предлагаемому и известному способам при постоянных частотах колебаний (200 и 1600 Гц), представлены в таблице.
1 С 120 0,08-0,12
1050635
Продолжение таблицы
Известный
240 О, 18-0, 24
4000
Предлагаемый
1/2 ь 120 0,07-0,10
32000
Иэвест" ный
180 0,15-0,21
Извест-. ный
240 0 15-0,20
200
Предлагаемый
1/3 Г 120 0,06-0,07
2001600
Извес тный
180
0,12-0,18
1600.I чество готового продукта: сокращает в 1,5-2 раза длительность обработки и уменьшает количество сырого осадка в готовом восстановленном молоке в
2-4 раза.
Таким образом, предлагаемый способ восстановления сухих молочных продуктов позволяет интенсифицировать и сократить продолжительность процесса растворения, улучшить каСоставитель Л.Кривенцова
Редактор П.Макаревич Техред B.äàëeêîðeà . . КорректорМ.Демчик
Заказ 8512/3 Тираж 567 .............. Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г.ужгород,.ул.Проектная, 4
3 Сухое цельное молоко
Сухое агломерированное молоко
www.findpatent.ru
