Пристрій для обробки молока

1 Пристрій для обробки молока, що містить колектор-дозатор, плівкоутворювальний носій і лампи, що випромінюють електромагнітні хвилі ультрафіолетового діапазону, який відрізняється тим, що плівкоутворювальний носій виконаний у вигляді плоского дна герметичного корпусу, установленого з можливістю зміни кута його нахилу і обладнаного в нижній частині зливальним патрубком, колектор-дозатор і лампи розташовані всередині герметичного корпусу, причому колектордозатор - у його верхній частині, а лампи - на кришці герметичного корпусу й у безпосередній близькості від носія, випромінювання ламп обмежене Винахід, що заявляється, відноситься до нетеплової обробки молока, переважно електромагнітним випромінюванням, і може бути використаний в харчовій промисловості Відомий пристрій, що реалізує "Спосіб інактивації мікрофлори молока" [Авторское свидет СССР № 1450804, МКИ4 А23СЗ/07, C12N9/99, Бюл № 2, 1989] і складається з прозорого для ультрафіолетових променів носія, виконаного у виді кварцової пробірки і встановленого в центрифузі, і ламп, що випромінюють електромагнітні хвилі в ультрафіолетовому діапазоні Тому що діапазон довжин хвиль, випромінюваних лампами, містить у собі озоноутворюючі хвилі - менш 200нм, то для запобігання контакту озону з молоком лампи розташовують із зовнішньої сторони від носія При обертанні центрифуги молоко на поверхні носія розтікається в шар товщиною 20мм, а мікрофлора, на думку авторів, осаджується в тонкий шар, що не перевищує 0,1мм Ультрафіолетове випромінювання проходить через кварцовий носій знизу довжиною хвилі 240 нм із максимальною енергією випромінювання в області 254 нм 2 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що кришка герметичного корпусу і його дно-носій виконані з алюмінію чи його сплавів 3 Пристрій за пп 1, 2, який відрізняється тим, що порожнина герметичного корпусу з'єднана з вакуум-насосом, а зливальний патрубок - з герметичним баком для нагромадження молока, що також з'єднаний з молочним насосом 4 Пристрій за пп 1, 2, 3, який відрізняється тим, що колектор-дозатор виконаний у вигляді порожнистого циліндра з подовжнім прорізом у його стінці, закріплений з приляганням до носія і можливістю повороту навколо своєї осі 5 Пристрій за пп 1, 2, 3, 4, який відрізняється тим, що герметичний бак обладнаний датчиком рівня молока, підключеним до системи автоматичного керування роботою вакуум-насоса і молочного насоса і шактивує мікрофлору До ознак аналога, що збігаються з істотними ознаками винаходу, що заявляється, відноситься наявність носія і ламп, випромінюючих електромагнітні хвилі ультрафіолетового діапазону Пристрій-аналог відрізняється низькою ефективністю, обумовленою неповним використанням ультрафіолетового випромінювання, що падає на напівсферичну поверхню носія - під різними кутами (включаючи кути, переважаючі граничні кути внутрішнього відображення), великою товщиною молочного шару (не пробивається ультрафіолетовими променями), а також циклічною роботою пристрою з малим завантаженням і значним часом розкручування (2хв) Прототипом винаходу є пристрій для обробки молока з метою знезаражування і синтезу в ньому вітаміну D [А Мейер, Э Зейтц Ультрафиолетовое излучение Получение, измерение и применение в медицине, биологии и технике / Переклад з німець М Вид-во іноземної літератури 1952 crop 00 ю ю 51598 422 - 425] Пристрій складається з однакових модулів, кожний з яких містить носія, виконаного у виді вигнутого кварцового скла, під яким розміщені лампи, випромінюючі електромагнітні хвилі широкого спектра довжин хвиль, що відповідають ультрафіолетовому діапазону, а над носієм розташований колектор-дозатор молока Струмені молока, що випливають з отворів колектора-дозатора, розтікаються плівкою по опуклій поверхні носія Завдяки формуванню тонкої (напівпрозорої) плівки забезпечується опромінення всього обсягу молока Присутність у діапазоні випромінювання хвиль довжиною 254нм робить знезаражуючу дію на молоко, хвилі довжиною до 295нм забезпечують синтез вітаміну D з ергостерину молока, а хвилі довжиною 185нм відповідальні за синтез озону в повітрі Озон, що утвориться в просторі під носієм, видаляють за межі пристрою тор-дозатор - у його верхній частині, а лампи - на кришці герметичного корпуса й у безпосередній близькості від носія, випромінювання ламп обмежено знизу довжиною хвилі 240нм із максимальною енергією випромінювання в області 254нм Крім того, кришка герметичного корпуса і його дно - носій виконані з алюмінію чи його сплавів Порожнина герметичного корпуса з'єднана з вакуумнасосом, а зливальний патрубок - з герметичним баком для нагромадження молока, що також з'єднаний з молочним насосом Колектор-дозатор виконаний у вигляді порожнистого циліндра з подовжнім прорізом у його СТІНЦІ, закріплений з приляганням до носія і можливістю повороту навколо своєї осі Герметичний бак постачений датчиком рівня молока, підключеним до системи автоматичного керування роботою вакуум-насоса і молочного насоса Ознаками прототипу, що збігаються з істотними ознаками винаходу, що заявляється, є наявність колектора-дозатора, плівкоутворювального носія і ламп, випромінюючих електромагнітні хвилі ультрафіолетового діапазону Робота устрою-прототипу недостатньо ефективна в зв'язку з неповним використанням ультрафіолетового випромінювання (лампи розміщені за скляним носієм) І перемінною ТОВЩИНОЮ молочної плівки, обумовленої тим, що дотична до поверхні носія (в напрямку руху плівки молока) утворить різні кути з вертикаллю - від 90 до 0 градусів Крім того, контакт струменів і плівки молока з повітрям збільшує газонасиченість молока, що знижує ефективність ультрафіолетової обробки (неоднорідність середовища - молока) і збільшує ціноутворення на наступних стадіях обробки молока На перший погляд, вигнута поверхня універсальна, тобто при різних швидкостях потоку молока завжди є зона оптимальної товщини плівки (випромінювання проникає на всю товщину плівки, але не виходить за и межі), ця зона лише змінює своє розташування на поверхні носія Але ця зона неширока і при малих швидкостях розташовується у верхній частині носія (нижче випромінювання іде за межі плівки), а при великих швидкостях стає ще тонкішою, зміщуючись до кінця носія, у результаті чого не весь об'єм молока одержує необхідну КІЛЬКІСТЬ енергії ультрафіолетового випромінювання Таким чином, технічне рішення-прототип містить технічне протиріччя, коли універсальність форми носія протистоїть підвищенню ефективності Пропоноване технічне рішення дозволяє збільшити ефективність пристрою, у порівнянні з прототипом, не менш, ніж у два рази в зв'язку з виключенням втрат енергії ультрафіолетового випромінювання на шляху від ламп до молочної плівки (усунення скляної перешкоди), за рахунок забезпечення оптимальної товщини молочної плівки на всій поверхні носія при різній продуктивності пристрою (плоска форма носія з регулюванням його нахилу і кута повороту колектора-дозатора), завдяки використанню відбитих хвиль від кришки герметичного корпуса і від його дна - носія (застосування матеріалу з високою відбивною здатністю щодо ультрафіолетових хвиль) і дегазації молока (герметичного корпуса і бака з вакуум-насосом і молочним насосом) Задачею винаходу, що заявляється, є удосконалення конструкції пристрою, у якому нове виконання (форма і матеріал) носія, взаємне розташування ламп і носія, а також доповнення конструкції новими елементами дозволить підвищити ефективність роботи пристрою Сутність винаходу полягає в тому, що в пристрої для обробки молока, що містить колектордозатор, плівкоутворювальний носій і лампи, що випромінюють електромагнітні хвилі ультрафіолетового діапазону, плівкоутворювальний носій виконаний у вигляді плоского дна герметичного корпуса, установленого з можливістю зміни кута його нахилу і постаченого в нижній частині зливальним патрубком, колектор-дозатор і лампи розташовані усередині герметичного корпуса, причому колек Таким чином, передбачуваний винахід усуває технічне протиріччя, характерне для прототипу, що свідчить про винахідницький рівень задачі і пропонованого рішення На прикладеному кресленні зображений пристрій - вигляд збоку в розрізі (Фіг 1) і вигляд спереду (Фіг 2) Пристрій складається з герметичного корпуса 1, у якому розміщений колектор-дозатор 2 і лампи З ультафюлетового випромінювання, закріплені горизонтально на кришці 4 У ньому ж, в якості дна, установлено плівкоутворювального носія 5, виконаного, як і кришка 4, з алюмінію чи його сплавів Балони ламп 3 розташовані від носія 5 на відстані 3-5 мм Корпус 1 оснащений двома нижніми сергами 6, що з'єднані за допомогою штифтів із двома ВІДПОВІДНИМИ сергами 7, закріпленими на герметичному баці 8 Для зміни і фіксації корпуса 1 під різними кутами нахилу передбачена верхня серга 9 - на корпусі 1, підпірна серга 10 - на баці 8 і штанга 11 з отворами під штифт Нижній кінець корпуса 1 і бак 8 постачені зливальними і заливальними патрубками 12 і 13, ВІДПОВІДНО, ЯКІ з'єднані гнучким шлангом 14 Патрубок 13 усередині бака 8 переходить у жолоб 14 Там же розташований контактний датчик рівня 16 Порожнина корпуса 1 з'єднана гнучким шлангом 17 з вакуум-насосом 18, а бака 8 - у такий же спосіб з молочним насосом 19 Обидва насоси живляться через систему автоматичного керування їхньою роботою (на кресленні не показані) До неї ж підведені проводи від датчика рівня 18 Колектор-дозатор 2 виконаний у 51598 вигляді порожнистого циліндра з подовжнім прорізом 20 у його СТІНЦІ, закріплений із приляганням до поверхні носія 5 і з можливістю повороту навколо своєї осі без порушення герметичності корпуса 1 Довжина прорізу 20 дорівнює ширині робочої поверхні носія 5, обмеженої двома планками 21, і довжині робочої частини ламп 3 Колектор-дозатор 2 постачений з обох КІНЦІВ вентилями і патрубками (на кресленні не показані) для підведення молока і води Пристрій працює в такий спосіб Робота починається з натискання кнопки "Пуск" на пульті системи автоматичного керування, у результаті чого включаються лампи 3 і вакуум-насос 18 Після цього відкривають вентиль подачі молока в пристрій Молоко плоским струменем випливає з прорізу 20 колектора-дозатора 2 безпосередньо на носій 5 Розмір щілини, утвореною поверхнею носія 5 і далеким від її краєм прорізу 20 попередньо відрегульований ВІДПОВІДНО ДО необхідної продуктивності і нахилу корпуса 1 Критерієм оптимальної товщини плівки є зміна кольору молока на носи 5, тобто поява ознак прозорості молока Прийнятий критерій перевіряють і уточнюють за допомогою бактеріологічних аналізів Ультрафіолетове випромінювання від ламп 3 падає на поверхню молочної плівки, на внутрішню поверхню кришки 4 і на сусідні лампи З З падаючої на кришку 4 енергії ультрафіолетового випромінювання приблизно 80% відбивається, потрапляючи на лампи 3 і поверхню молочної плівки Декілька ВІДСОТКІВ енергії проходить молочну плівку, досягає носій 5, відбивається від нього (близько 80%), удруге проходить молоко, частково поглинається їм і падає на лампи 3 і кришку 4 Таким чином, уся випроменена лампами 3 енергія електромагнітних хвиль виявляється "затиснутою" між поверхнями кришки 4 і носія 5, де вона багаторазово відбивається від них і поглинається молоком Вакуумування порожнини корпуса 1 і бака 8, куди стікає молоко, не тільки виключає його газонасичення, але і сприяє дегазації У результаті цього, енергія ультрафіолетового випромінювання поглинається тільки природними складовими молока, включаючи мікроорганізми Молоко, що стікає плівкою по носію 5 концентрується в нижній частині корпуса 1 і по жолобі 15 попадає в герметичний бак 8 Наявність жолоба 15 виключає утворення струменя і піни Після наповнення бака 8 до встановленого рівня замикається верхній контакт датчика 16, що приводить до включення молочного насоса 19 і вимиканню вакуум-насоса 18 Продуктивність насоса 19 перевищує швидкість подачі молока в пристрій, тому його рівень у баці 8 починає падати, що приводить до вакуумування порожнин бака 8 і корпуса 1 Коли рівень молока в баці 8 досягне нижньої ВІДМІТКИ розмикається нижній контакт датчика 16 і система автоматичного керування відключає молочний насос 19 і включає вакуум-насос 18 Далі процес повторюється, при цьому надходження молока в пристрій не переривається і ступінь вакуумування порожнин бака 8 і корпуса 1 залишається незмінною У залежності від установленої дози енергії випромінюваних довжин хвиль в області 254нм (бактерицидна область) відбувається інактивація мікроорганізмів чи їхнє руйнування Перший випадок відповідає пастеризації, а другий - стерилізації молока Електромагнітні хвилі довжиною до 295нм поглинаються, переважно, ергостерином і сприяють синтезу вітаміну D У випадку припинення обробки молока, пристрій відключають натисканням кнопки "Стоп" на пульті системи керування і включають режим роботи з одним насосом 19 і датчиком 16 Потім закривають вентиль подачі молока і відкривають вентиль подачі води, яка промиває всі елементи пристрою і накопичується в баці 8 Після наповнення останнього включається насос 19 і вода, забруднена молоком, відкачується в каналізацію Цю операцію повторюють кілька разів У такий же спосіб пристрій періодично промивають дезінфікуючим розчином Пропоноване технічне рішення було перевірено на експериментальному зразку продуктивністю 1 т/година Пристрій був оснащений лампами типу TUV 36W (PHILIPS) у КІЛЬКОСТІ 20шт загальною споживаною потужністю - 720Вт, баком ємкістю 600л і пластинчастим вакуум-насосом потужністю ЗООВт Робоче поле носія мало розміри 1 х 1м При загальній бактерицидній потужності ламп 306Вт з максимумом на довжині випромінюваних хвиль - 253,7нм обнасшення молока знизилося з 4 млн до 280 тис При цьому бактеріологічний аналіз показав відсутність у молоці, після обробки, маслянокислих бактерій, что дуже важливо для сироваріння Температура молока на виході пристрою залишилася, практично, незмінною, смакові якості також збереглися Використання пристрою дозволить здійснювати холодну пастеризацію і стерилізацію молока без структурних змін его складових частин і зі збільшенням КІЛЬКОСТІ вітаміну D Завдяки цим якостям оброблене молоко незамінне для готування дитячого харчування і сирів, а також може застосовуватися як незбиране молоко з цілющими властивостями 51598 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71