Спосіб обробки рідких харчових продуктів в електричному полі

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть распространено на пивоваренную, винодельческую, соковую и другие смежные отрасли промышленности. Известен способ воздействия на микроорганизмы пищевых и микробиологических производств электрическим полем промышленной частоты, заключающийся в воздействии на жидкости электрическим полем промышленной частоты (Пименов Б.И. Исследование методов и устройств для воздействия на микроорганизмы пищевых и микробиологических производств электрическим полем промышленной частоты // Автореф. канд. дис. - Кишинев. Инст-т микробиологии и вирусологии АН Молд. ССР, 1972. - 24с.). Недостатком указанного способа является невозможность проведения электрообработки в технологических потоках жидких пищевых продуктов на производстве, а также его низкая эффективность. Наиболее близким техническим решением является способ исследования воздействия электрического поля на микроорганизмы, принятый нами за прототип (А.с. №210065, 1968). Способ заключается в воздействии на микроорганизмы различными напряженностями электрического поля путем разделения кюветы на зоны и помещении ее в неравномерное электрическое поле вдоль линии изменения градиента напряженности. Недостатком указанного способа является неизменность скорости фильтрации суспензии микроорганизмов на традиционных фильтровальных установках, невысокая эффективность с точки зрения контаминации микроорганизмов, а также невозможность аппаратурной реализации способа в промышленных условиях. В основу изобретения поставлена задача создания способа обработки жидких пищевых продуктов в электрическом поле путем сообщения им заряда, обеспечить увеличение скорости фильтрации и снижение общей обсемененности при отсутствии разрушения белков и сохранении органолептических свойств продуктов. Способ обработки жидких пищевых продуктов в электрическом поле предусматривает воздействие на обрабатываемый продукт электрическим полем. Согласно изобретению, жидкие пищевые продукты пропускают по оси цилиндрического электрода и электрическое поле создают между ними путем сообщения заряда жидким пищевым продуктам. Лучше воздействие проводить при длительности нахождения жидких пищевых продуктов в электрическом поле 10 - 20с. Возможно использовать напряжение между электродами 1 - 25кВ. Причинно-следственная связь между предлагаемыми признаками заключается в следующем. При вхождении струи жидких пищевых продуктов в электрическое поле между струей и внешним электродом создается неравномерное электрическое поле в котором почти вся энергия и наибольшая напряженность E сконцентрированы у струи жидкости. Напряженность поля в любой точке x между электродами рассчитывается по формуле где x - расстояние от оси струи; R - радиус внешнего электрода; U - напряжение, приложенное к электродам; Ex - напряженность поля на расстоянии x от оси. При этом фактически имеет место импульсная обработка жидкости, где передним фронтом импульса является момент вхождения струи в электрическое поле, а задним фронтом - момент выхода из него. Кроме того, относительно высокая длительность импульса обработки позволяет воздействовать на продукт также условно-постоянным электрическим полем. Под действием "сильных" электрических полей происходит нарушение равновесия коллоидного состава жидких пищевых продуктов, которое ускоряет процесс "старения" коллоидных растворов и их коагуляцию с образованием более крупных частичек, которые быстрее оседают и более эффективно удаляются при фильтрации. Нами экспериментально установлено, что при использовании воздействия электрическим полем с длительностью воздействия менее 10с полученные значения изменения скорости фильтрации жидких пищевых продуктов не представляли практического интереса, а при длительности воздействия более 20с происходило резкое уменьшение приращения скорости фильтрации, что делало процесс обработки электрическим полем энергетически невыгодным (25Вт на 1 декалитр продукта). Кроме того, электрическое поле воздействует на микроорганизмы жидких пищевых продуктов. При движении турбулентной струи жидких пищевых продуктов в электрическом поле на микроорганизмы, попадающие в зону вблизи оси струи, воздействуют большие напряженности. При этом уменьшение количества микроорганизмов происходит в момент вхождения струи в электрическое поле (полезную работу совершает передний фронт импульса, а уменьшение способности выживших после этого микроорганизмов к самовоспроизведению происходит под действием условно-постоянного электрического поля. Экспериментально установлено, что при нахождении струи продукта в электрическом поле менее 10с происходило только уменьшение количества микроорганизмов без уменьшения их способности к самовоспроизведению, а при длительности воздействия более 20с изменение общей обсемененности продуктов делало процесс энергетически нецелесообразным. Критерии выбора диапазона напряжений между электродами обусловлены необходимостью обеспечения напряженности по оси струи в диапазоне 2 - 2,5кВ/см (оптимум - 2,25кВ/см), которая зависит от величины соотношений R/x. Конструктивно целесообразное исполнение устройств для реализации способа позволяет получить заданную напряженность 2,25кВ/см при создании напряжения между электродами в диапазоне от 1кВ до 25кВ. Применение обработки жидких пищевых продуктов в электрическом поле при указанных нами режимах не изменяло органолептических и химических свойств обработанных продуктов (Протокол №237 - 238 Киевской городской санэпидемстанции от 29 декабря 1994). На чертеже (фиг.) изображено устройство для реализации способа. Способ осуществляется следующим образом. По технологическому трубопроводу обрабатываемый жидкий пищевой продукт подают в зону воздействия на него электрическим полем, при вхождении в которую предпочтительной длительностью воздействия является диапазон 10 - 20с при напряжении между электродами 1 - 25кВ. Обработанный в электрическом поле жидкий пищевой продукт затем подают, как правило, на фильтровальные устройства. Примеры осуществления способа. В первых 5 примерах в качестве исследуемого продукта взято пиво. При этом воздействие электрическим полем производят при длительности нахождения пива в поле 16с и напряжением между электродами 5кВ. Пример. После осуществления процессов брожения и дображивания пиво по свободному трубопроводу 2 пропускают через зону действия электрического поля через диэлектрическую, например стеклянную трубу 4. Электрическое поле создают, подавая напряжение от источника питания 1 и создавая разность потенциалов меду электропроводящей, например стальной, цилиндр-трубой 3 и струей пива, текущей через трубу 4. Изоляционный кожух 5, выполненный из диэлектрического материала, служит для предотвращения контактов персонала с генерирующей установкой. Устанавливают длительность нахождения пива в электрическом поле 16с и напряжение между цилиндртрубой 3с внутренним диаметром 0,125м и трубой 4с внутренним диаметром 0,058м - 5кВ. При вхождении условной единицы объема пива в зону действия электрического поля производят его электрообработку, после чего обработанное пиво подают на операцию фильтрования. Образцы пива отбирают после их обработки в электрическом поле и производят анализ пива сразу после фильтрации, и через 1, 2, 3, 4, 5 суток хранения после фильтрации. Скорость фильтрации определяли на лабораторном вакуум-фильтре. Общую обсемененность определяли высевом на сусло агар и подсчетом в чашках Петри. Пеностойкость определяли путем перелива пива из бутылки в мерный цилиндр высотой 0,1м и диаметром 0,075м при 10 - 12°C. Предел осаждения определяли с помощью насыщенного раствора сернокислого аммония. Количественный и качественный состав белков пива определяли методом нативного электрофореза. Результаты анализов показали, что скорость фильтрации пива по сравнению с прототипом увеличилась в 1,5 - 2 раза, общая обcемененность снизилась на 1,5 - 2 порядка, значительного изменения pH обработанного пива в процессе хранения не наблюдалось. При этом количественный и качественный состав белков обработанного пива оставался неизменным. Результаты представлены в таблице. Из таблицы видно, что наиболее предпочтительным режимом обработки пива в электрическом поле является режим с длительностью обработки 16с и напряжении между электродами 5кВ. Рассмотрим пример c использованием в качестве обрабатываемого продукта неосветленного яблочного сока. Проводилась серия экспериментов, которая подтвердила эффективность использования предложенного нами способа. Например, при обработке неосветленного яблочного сока в электрическом поле при длительности обработки 12 - 18с и напряжении между электродами 4 - 5кВ скорость фильтрации увеличилась в 1,4 - 1,8 раз, а общая обсемененность снизилась на 1,5 - 2 порядка по сравнению с контрольной пробой необработанного сока.