Спосіб і пристрій для дезінфекції та/або нагрівання твердого продукту шляхом обробки його поверхні

l. Спосіб дезінфекції та/або нагрівання твердого продукту шляхом обробки його поверхні, при якому випускають пару рідини, переважно водяну пару, і звук, переважно ультразвук, до поверхні продукту, який відрізняє ться тим, що генерують ультразвук в той же час, коли випускають пару, примушуючи її коливатися з частотою в ультразвуковому діапазоні при такому високому акустичному тиску, що міграція окремих молекул перевищує розміри бактерій і мікроорганізмів, що підлягають знищенню, при цьому пару направляють до твердого продукту і вводять з ним в контакт. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що ультразвук генерують, не викликаючи кавітації. 3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що одночасне генерування ультразвуку здійснюють шляхом пропускання пари через пристрій, який генерує ультразвук, що примушує пару коливатися в ультразвуковому діапазоні. 4. Спосіб за п.3, який відрізняється тим, що пристрій, який генерує ультразвук, створений з парового інжектора і порожнини. 5. Спосіб за п.3, який відрізняється тим, що пристрій, який генерує ультразвук, створений з свистка для генерування пари і ультразвуку. 6. Спосіб за будь-яким із пп.1-5, який відрізняється тим, що час обробки є відносно коротким. 7. Пристрій для здійснення способу за п.1, що містить паровий пристрій для знищення мікроор 2 (19) 1 3 Винахід відноситься до способу дезінфекції продукту шляхом обробки його поверхні парою рідини, переважно водяною парою, і звуком, переважно ультразвуком. При обробці і подальшій упаковці харчових продуктів бажано знищити спори, мікроорганізми і т.п., які присутні на поверхні харчових продуктів і на інших твердих поверхнях. Відомо, що для знищення мікроорганізмів їжу потрібно піддати тепловій обробці. Проте така теплова обробка звичайно викликає небажані зміни в смаку і текстурі обробленого продукту і навіть може зіпсувати продукт. Відомо також видалення забруднень з поверхні продукту ультразвуковою обробкою. Викладена [заявка Японії №07-143999] розкриває пристрій для стерилізації, в якому інструменти, що підлягають стерилізації, спочатку піддають дії ультразвуку, потім обробляють в автоклаві парою під високим тиском і, нарешті, опромінюють ультрафіолетовим світлом. Цей принцип, проте, не застосовується для обробки харчових продуктів, зокрема, із-за високих температур, використовуваних під час автоклавування. Далі, [ЕР №0711566 А1] розкриває спосіб і пристрій для знезараження зуболікарських інструментів. Пристрій використовує різні принципи для боротьби з мікроорганізмами, наприклад обробку стр уменями цари, гарячим повітрям, ультразвуковою ванною, електромагнітним випромінюванням і т.д. Цей пристрій, проте, не придатний для обробки харчових продуктів, оскільки в багатьох із запропонованих методів оброблювані продуктами поглинаються занадто великі кількості теплоти. Крім того, відоме нагрівання поверхні, наприклад, харчових продуктів за допомогою пари, щоб знищити мікроорганізми. Проте для того, щоб одержати бажаний ефект знищення, самі зовнішні шари оброблюваного продукту ушкоджуються в результаті надмірної дії. [З патенту РФ №2000058] відома далі стерилізація рідких харчових продуктів комбінацією пари та ультразвуку. Харчовий продукт подається в контейнер і під дією відцентрової сили утворюється шар рідкого харчового продукту. Пара подається в харчовий продукт з вн утрішньої поверхні контейнера. Пара інжектується через множину сопел, за допомогою чого в рідкому харчовому продукті генеруються ультразвукові коливання. При конденсації пару виникає кавітація. Використання цього способу обробки обмежено з кількох причин: він придатний тільки для обробки рідких харчових продуктів, потрібна центрифуга і в їжу потрапляє вода із-за конденсації водяної пари. Переважно цей тип конденсації слід уникати. [Міжнародна заявка WO 00/01255] розкриває спосіб і пристрій обробки плинного середовища або речовини в ній за допомогою акустичної енергії. Цей пристрій працює так, що повинна відбуватися конденсація, при цьому акустична енергія 79429 4 генерується наведеною кавітацією. Акустична енергія створюється при лопанні парових порожнин. Задача даного винаходу полягає в тому, щоб забезпечити спосіб дезінфекції продукту, який придатний для ефективного знищення мікроорганізмів на поверхні продукту без дії на продукт дуже великою теплотою. Для вирішення цього завдання в пропонованому способі дезінфекція та/або нагрівання твердого продукту шля хом його поверхневої обробки, що передбачає випуск пари рідини, переважно водяної пари, і звуку, переважно ультразвуку, до поверхні продукту, генерують ультразвук в той же час, коли випускають пару, примушуючи її коливатися з частотою в ультразвуковому діапазоні при такому високому акустичному тиску, що міграція окремих молекул перевищує розміри бактерій і мікроорганізмів, що підлягають знищенню, при цьому пару направляють до твердого продукту і вводять з ним контакт. Переважно ультразвук генерують, не викликаючи кавітації. На практиці одночасне генерування ультразвуку забезпечують шляхом пропускання пари через пристрій, що генерує ультразвук, який примушує пару коливатися з частотою в ультразвуковому діапазоні. Пристрій, що генерує ультразвук, може бути утворений з парового інжектора і порожнини або з свистка для генерування пари і ультразвуку. Час обробки порівняно коротке, переважно декілька секунд. Ультразвук в парі генерує такі великі коливання частинок і швидкості частинок, що молекули води переміщаються то до поверхонь продуктів, то від них. В результаті: 1. Потужність подається у вигляді пари; 2. Парова зона навколо продукту безперервно переміщається для запобігання конденсації і ізоляції. Природні мікроструктури в поверхні не перешкоджають досягненню парою всіх мікроорганізмів. Це призводить до того, що: 1. Поверхня продукту нагрівається для температури пари значно швидше, ніж якби теплота проводилася через повітряну зону, що оточує продукт. 2. Мікроорганізми, що сховалися в природних кишенях, і спори нагріваються, не ушкоджуючи сам продукт. Під час обробки температура в середині продукту зменшується як функція від глибини. Це також стосується мікроорганізмів на поверхні. У біологічних продуктах мікроорганізми звичайно у декілька разів менше, ніж розмір кліток харчового продукту. Це означає, що мікроорганізми досягають внутрішньої температури вище 70°С за час, за яке підвищення температури проникне лише на декілька мікрометрів в поверхню кліток продукту. Коли після цього обробка завершується, кількість енергії, поглиненої клітками продукту, розсі 5 79429 6 вається і приводить до загального нагрівання внутрішньою частиною 6, до отвору 2, з якого продукту. Оскільки об'єм кліток продукту перевепара викидається струменем до порожнини 4, ршує об'єм мікроорганізмів, загальна кількість забезпеченій у внутрішній частині 6. Пара може тепла, наведеного під час обробки, дуже мала, а бути отримана з дистильованої або демінералітим самим нешкідливо для продуктів. зованої води. Якщо тиск пари достатньо високий, Винахід також пропонує пристрій, що дезінфів парі, що подається в порожнину 4, генеруються кує та/або нагріває, для здійснення вищеописаноколивання з частотою, що визначаються розміго способу, містить паровий пристрій для знирами порожнини 4. За рахунок вибору розмірів щення мікроорганізмів на поверхні твердого порожнини 4, наприклад так, щоб її природна продукту, зокрема твердого харчового продукту, акустична частота складала 20-25кГц, паровий причому згаданий паровий пристрій має щонайпристрій 1 генерує акустичні коливання з отвору менше один прохід для пари і отвір, причому су2 за умови, що тиск пари достатньо високий. міжно отвору забезпечена порожнина, в яку при Подальше збільшення тиску пари не змінює використанні подають струмінь водяної пари під частоту в значній мірі, та зате сильно зростає порівняно високим тиском через прохід для пари, акустичний тиск, що нагнітається паровим припри цьому водяна пара, що випускається з отвостроєм 1. ру, приводиться в коливання з частотою, переваПаровий пристрій типу, показаного на Фіг. 1, жно ультразвуковою частотою, що визначається здатний генерувати ультразвуковий акустичний порожниною, і при цьому паровий пристрій містиск до 160 дБ при тиску пари близько 4 атмостить зовнішню частину, внутрішня стінка якої вифер. значає зовнішню стінку проходу для пари, і внутПаровий пристрій 1 може бути виконано з ларішню частину, що по суті створює зовнішню туні, алюмінію або неіржавіючої сталі у відповідстінку проходу для пари, а також що обмежує ному неіржавіючому матеріалі або в будь-якому отвір, причому вказана порожнина забезпечена іншому достатньо жорсткому матеріалі. Цей масуміжно вказаному отвору. теріал повинен тільки витримувати акустичний У варіанті виконання порожнина може знахотиск і температуру, яким при використанні піддадитися на регульованій відстані від отвору пароється паровий пристрій. вого пристрою. На Фіг.1 показаний також спосіб роботи, в У альтернативному варіанті порожнина розякому пара 7, що випускається, приводиться в ташована поряд з отвором і, можливо, виконана коливання порожниною 4. Пара, що випускається за одне ціле з ним. і коливається, направляється до конвеєра 9, що Переважно зовнішня і внутрішня части прирозташований нижче, на якому розташовані прострою так сполучені один з одним, що водяна дукти 8, що підлягають дезінфекції, наприклад, пара, що подається через прохід для пари, пряхарчові продукти. Продукти 8 транспортуються із мує до порожнини по суті таким чином, що водязаданою швидкістю, відповідному бажаному стуна пара приводиться в коливання з частотою, пеню дезінфекції. Пара, що випускається і колипереважно ультразвуковою частотою, що визнавається, може при бажанні використовува тися чається цією порожниною. для дезінфекції насіння. Паровий пристрій у зв'язку з порожниною моМожливий варіант виконання парового приже бути генератором Хартмана, паровим інжекстрою по винаходу, так званий дисковий інжектором або дисковим інжектором. Паровий притор, показаний на Фіг.2. Паровий пристрій 1 місстрій може бути виконаний дископодібним або тить кільцеву зовнішню частину 5 і циліндрову рейко-подібним. внутрішню частину 6, в поглибленні якої є кільцеВинахід описується детальніше з посиланням ва порожнина 4. Через кільцевий паровий прохід на супроводжуючі креслення, на яких: 3 пара може випускатися в кільцевий отвір 2, з Фіг.1 - вихід парового струменя з парового якого він може передаватися в порожнину 4. Зовпристрою апарату, що дезінфікує по винаходу; нішня частина 5 може регулюватися відносно Фіг.2 - варіант виконання парового пристрою внутрішньої частини 6, наприклад, з використану вигляді дископодібного дискового інжектора; ням різьблення або іншого пристрою, що регуФіг.3 - вигляд в перетині по діаметру пароволює, (не показано) в днищі зовнішньої частини 5, го пристрою на Фіг.2; яка, крім того, може містити кріпильний засіб (не Фіг.4 - вид парового пристрою, виконаного показано) для фіксації зовнішньої частини 5 відподовженої форми; носно внутрішньої частини 6, коли між ними досяФіг.5 - паровий пристрій того ж типу, що і на гається бажаний проміжок. Переважні розміри Фіг.4, у формі замкнутої кривої; парового пристрою, показаного на Фіг.2, можуть Фіг.6 - паровий пристрій того ж типу, що і на бути такими: Фіг.4, у формі розімкненої кривої. зовнішній діаметр зовнішньої частини 5, наПереважні варіанти виконання винаходу. приклад, 80мм, внутрішній діаметр обіду отвору 2 Показаний на Фіг. 1 апарат, що дезінфікує, близько 22мм, діаметр вершини внутрішньої часдля здійснення способу по винаходу містить патини 6, в якій передбачена порожнина 4, близько ровий пристрій 1 дископодібної форми у вигляді 15мм, при цьому порожнина має внутрішній діатак званого дискового інжектора, що містить зовметр близько 10мм і ширини в діапазоні від 1,5 нішню частину 5 і внутрішню частину 6 і показадо 2мм. Такий паровий пристрій генерує частоту ного в перетині. Вода, що знаходиться під тисблизько 19кГц при тиску пари 4 атмосфери. Моком, проходить з парової камери 10 через прохід лекули пари, таким чином, здатні мігрувати на 3 для пари, утворений зовнішньою частиною 5 і відстань до 36мкм приблизно 19000 разів в секу 7 79429 8 нду при максимальній швидкості 4,5м/с Ці знамолінійним. На Фіг.5 показано рейкоподібний причення включені сюди, щоб просто дати уявлення стрій 1, виконаний у вигляді трьох круглих про розмір і пропорції парового пристрою, але не роздільних кілець. Зовнішнє кільце створює саму для обмеження винаходу показаним варіантом зовнішню частину 5а, середнє кільце створює виконання. внутрішню частину 6, а внутрішнє кільце створює На Фіг.3 показано перетин парового присаму внутрішню зовнішню частину 5b. Ці три часстрою 1 по Фіг.2, щоб ясніше показати форму ти парового пристрою разом утворюють попереотвору 2, проходу 3 для пари і порожнини 4. Зрочний перетин, показаний на Фіг.4, в якому у внутзуміло, що отвір 2 є кільцем. Прохід 3 для пари і рішній частині є дві порожнини 4а і 4b і в якому отвір 2 обмежені по суті кільцевою зовнішньою простір між самою зовнішньою частиною 5а і внучастиною 5 і розташованій в ній циліндричною трішньою частиною 6 визначає зовнішній прохід внутрішньою частиною 6. Паровий струмінь що За для пари і зовнішній отвір 2а відповідно, а випускається з отвору 2, ударяє в по суті круглу простір між внутрішньою частиною 6 і самою внупорожнину 4, утворену у внутрішній частині 6, а трішньою зовнішньою частиною 5b створює внутпотім виходить з парового пристрою 1. Як згадарішній прохід 4b для пари і внутрішній отвір 2b, но вище, зовнішня частина 5 обмежує прохід3 відповідно. Цей варіант виконання парового придля пари і скошена під кутом біля 30° по зовнішстрою здатний за один прийом покрити дуже веній поверхні своєї внутрішньої периферії, що лику площу і, таким чином, здатний обробляти створює отвір парового пристрою, з якого з розповерхню великих продуктів, таких як харчові ширенням може випускатися паровий струмінь. продукти, наприклад цілі сири, великі овочі і наРазом з відповідним скосом біля 60° на внутріпівтуші. шній поверхні внутрішньої периферії, вищезгадаЯк показано на Фіг.6, паровий пристрій цього ний скіс утворює гострокутовий окружний край, типу також може мати форму розімкненої кривої. що обмежує отвір 2 зовні. Внутрішня частина 6 У цьому варіанті виконання функціональні частимає на своїй зовнішній периферії скіс біля 45°, що ни пристрою відповідають частинам, показаним повернутий до отвору і обмежує отвір 2 зсередина Фіг.4, а подальші деталі пояснюються в цій ни. Зовнішня частина 5 може регулюватися відчастині опису. Паровий пристрій, виконаний у носно внутрішньої частини 6, за допомогою чого вигляді розімкненої кривої, використано коли мікможна регулювати тиск парового струменя, що роорганізми підлягають видаленню з поверхонь б'є в порожнину 4. Вершина внутрішньої частини продуктів незвичайної форми. Передбачена сис6, в якій поглиблена порожнина 4, також скошена тема, в якій безліч парових пристроїв, виконаних під кутом біля 45°, щоб дозволити паровому у формі різних розімкнених кривих, розташовані в струменю, що коливається, розширюватися в дезінфікуючому апараті по винаходу і використоотворі парового пристрою. вуються в широкому діапазоні різних застосуЯк можливий варіант виконання парового вань. пристрою апарату, що дезінфікує, на Фіг.4 покаЗагалом, дезінфікуючий апарат може викоризано подовжений рейкоподібний пристрій 1, пристовуватися спільно з парою рідини, а не обов'язчому згаданий пристрій функціонально еквівалеково з водяною парою. Дезінфікуючий апарат нтно варіантам виконання, показаним на Фіг.1 і може, наприклад, використовуватися із спиртом. Фіг.2, відповідно. У цьому варіанті виконання зовУ останньому випадку в рідину можуть бути донішня частина пристрою містить дві роздільні дані різні добавки, можливо газоподібні. рейкоподібні частини 5а і 5b, які спільно з рейкоХоча дезінфікуючий апарат по винаходу опиподібною внутрішньою частиною 6 утворюють саний вище з посиланням на дезінфекцію поверпаровий пристрій 1. Між двома частинами 5а і 5b хні харчови х продуктів, винахід не обмежується зовнішньої частини і внутрішньої частини 6 пецим застосуванням. Приклади інших можливих редбачені два проходи 3а і 3b для пари. застосувань винаходу включають дезінфекцію Кожний із згаданих проходів для пари має поверхонь виробів, дезінфекцію хірургічних інотвори 2а, 2b, що проводять пару, що випускаструментів, поверхневу активацію продуктів у ється, з проходів 3а і 3b для пари в дві порожнизв'язку з хімічними технологіями і в фармацевтини 4а, 4Ь, забезпечені у внутрішній частині 6. чній промисловості або очищення харчових упаПеревага цього варіанту виконання полягає в ковок перед їх використанням. тому, що пристрій рейкоподібної форми здатне Винахід можна, крім того, використовувати на покрити значно більшу поверхню чим пристрій бойнях, в цілому, в харчовому виробництві, в круглої форми. Інша перевага цього варіанту виопераційних, в особливо «чистих» кімнатах, в конання полягає у тому, що паровий пристрій біотехнологічних лабораторіях і приміщеннях для можна виконати з екструдуваного алюмінію, захудоби і т.д. вдяки чому знижується вартість матеріалів. Апарат не обов'язково є стаціонарним, але Варіант виконання парового пристрою, покатакож може бути мобільним. заний на Фіг.4, не обов'язково повинен бути пря 9 Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а 79429 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601