способ получения подплавленного сыра и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения подплавленного сыра, включающий нагрев сырья с одновременным перемешиванием, отличающийся тем, что нагрев осуществляют микроволновой энергией циклами, чередуя их попеременно и многократно с циклами охлаждения, проводя циклы нагрева с интенсивностью энергии 50 150 Вт/см³, а циклы охолаживания с интенсивностью 10 50 Вт/см³, при этом интенсивность нагрева уменьшают, а интенсивность охолаживания увеличивают до их выравнивания.

2. Устройство для получения подплавленного сыра, содержащее нагревательную камеру в виде цилиндрической металлической трубы с вводом микроволновой энергии, имеющей волновод с разновеликими стенками и размещенным внутри шнеком, отличающееся тем, что в камере дополнительно установлен второй шнек, размещенный параллельно первому и входящий с ним в зацепление, причем один из шнеков выполнен с правой навивкой спирали, а другой с левой, оси обоих шнеков расположены в плоскости, смещенной относительно оси камеры, а ввод энергии выполнен в виде ряда отверстий на участке стенки камеры, общем с узкой стенкой волновода со стороны, противоположной направлению смещения плоскостей осей шнеков, в стенке камеры выполнены каналы для прохода теплоносителя.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что камера выполнена диаметром, превышающим сумму диаметров шнеков.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что у выходного конца камеры оба шнека имеют участок с плавно уменьшающимся диаметром, а в месте начала уменьшения диаметра камера изогнута, образуя постоянный минимальный зазор между шнеками и стенкой камеры, противоположной вводу энергии.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что внутренние поверхности камеры и шнеков покрыты слоем диэлектрика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при разработке оборудования и технологии для производства подплавленного сыра с помощью микроволновой энергии.

Известен способ производства консервного плавленого сыра [1] включающий нагрев продукта микроволновой энергией, когда расплавленную массу сыра в виде свободной струи пропускают через зону нагрева для стерилизации. Затем продукт охлаждают в холодильной камере с помощью вакуум-охладителя.

Этот способ нагрева сыра не может быть использован при производстве подплавленного сыра из-за невозможности получить непрерывную струю малого диаметра из сырья большой вязкости, так как температура подплавления сыра ниже температуры его плавления. Кроме того, получение необходимой консистенции и структуры готового сыра требует его перемешивания в процессе изготовления, что невозможно в свободной струе.

Известно СВЧ-устройство для термической обработки материалов [2] содержащее СВЧ-генератор, соединенный СВЧ-трактом с камерой нагрева, в которой размещен шнек, а также узел загрузки и выгрузки. Шнек выполнен в виде лопаток из радиопрозрачного материала.

Известный способ производства подплавленного сыра [3] взятый за прототип, включает следующее: исходное сырье нагревают, помещая его в подогретую воду и перемешивают до получения необходимой вязкости и консистенции.

Недостатком этого способа является использование для нагрева массы сыра теплоносителя воды, что приводит к вымыванию из сырья жира и сухих вводимых вкусовых и питательных веществ. Известно, что нагрев любого диэлектрического вещества, каким является сыр, может быть осуществлен без теплоносителя путем воздействия на него микроволновой энергией.

Известно устройство [4] взятое за прототип, содержащее нагревательную камеру в виде цилиндрической металлической трубы с вводами микроволновой энергии и размещенным внутри шнеком для транспортировки, а также узлы загрузки и выгрузки.

Известные устройства не могут обеспечить одновременно транспортировку и перемешивание сырья с достаточно большой и неоднородной вязкостью. Кроме того, невозможны в одной камере нагрев и охолаживание, так как структура электромагнитного поля в камере имеет азимутальную равномерность, аналогичную картине поля в коаксиальной линии.

Целью изобретения является уменьшение потерь жира и сухих введенных в исходное сырье вкусовых и питательных веществ.

Указанная цель достигается тем, что в известный способ, включающий нагрев сырья с одновременным перемешиванием, введены следующие новые отличительные признаки:

цикл нагрева микроволновой энергией с интенсивностью 50-150 Вт/см³ чередуют попеременно и многократно с циклами охолаживания с интенсивностью 10-50 Вт/см³;

интенсивность нагрева от цикла к циклу постепенно уменьшают, а интенсивность охолаживания увеличивают до их выравнивания.

В устройство для осуществления способа, содержащее нагревательную камеру в виде цилиндрической металлической трубы с вводами микроволновой энергии и размещенным внутри шнеком введены следующие новые отличительные признаки:

в камеру введен второй шнек, параллельный первому, оси обоих шнеков расположены в плоскости, смещенной относительно оси камеры;

один из шнеков выполнен с правой навивкой спирали, другой с левой;

шнеки входят в зацепление для обеспечения вращения в противоположных направлениях;

ввод микроволновой энергии выполнен в виде ряда отверстий на участке стенки камеры, общем с узкой стенкой подводящего энергию волновода, и со стороны, противоположной направлению смещения плоскости осей шнеков;

в стенке камеры выполнены каналы для прохода теплоносителя;

сумма диаметров шнеков больше диаметра камеры;

у выходного конца камеры оба шнека имеют участок с плавно уменьшающимся диаметром, а в месте начала уменьшения диаметров камера изогнута, образуя постоянный минимальный зазор между шнеками и стенкой камеры, противоположной вводу энергии;

внутренняя поверхность камеры и шнеки покрыты слоем диэлектрика.

Использование для нагрева микроволновой энергии исключает необходимость использовать теплоноситель воду, которая вымывает исходные вещества из сыра. Многократное чередование микроволнового нагрева и охолаживания с одновременным перемешиванием позволяет получить равномерный постепенный прогрев сырья и однородное распределение его состава при неоднородной вязкости сырья. Сочетание нагрева, охолаживания и перемешивания с указанными интенсивностями энергообмена, определенными экспериментально, позволяют исключить локальные перегревы сырья и изменение его состава, тем самым исключить потери сырья и увеличить выход готового сыра с полным компонентным составом.

В процессе нагрева с интенсивностью менее 50 Вт/см³ невозможно получить устойчивый режим технологического процесса. При интенсивности более 150 Вт/см³ происходит перегрев поверхности продукта и изменение цвета и свойств.

В процессе охолаживания с интенсивностью менее 10 Вт/см³ будет вытекание нагретого сырья, что недопустимо, а с интенсивностью более 50 Вт/см³ продукт получается с излишней вязкостью, которая не позволяет эффективно перемешивать и транспортировать сыр.

П р и м е р осуществления способа с наиболее оптимальными параметрами режима: интенсивность энергии при нагреве 75 Вт/см³, интенсивность при охолаживании 30 Вт/см³.

Указанное соотношение диаметров шнеков и диаметра камеры обеспечивает глубокое зацепление шнеков, когда спираль одного шнека располагается между спиралью другого, образуя волноведущую систему с увеличенной напряженностью электрического поля. Плавное уменьшение диаметра шнеков на выходном участке камеры обеспечивает плавное изменение волнового сопротивления волноведущей системы. Это исключает отражение энергии к генератору. Постоянный минимальный зазор между шнеками и стенкой камеры обеспечивает равномерное погружение витков спирали шнеков в обрабатываемый продукт. Этим исключается подгорание и налипание продукта на витки спирали.

Слой диэлектрика на внутренней поверхности камеры и на шнеках повышает электрическую прочность волноведущей системы и предохраняет сыр от налипания и пригорания.

На фиг. 1 представлено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 устройство, вид сверху.

Устройство содержит рабочую камеру в виде цилиндрической металлической трубки 1, в которой установлены два шнека 2, параллельных между собой и расположенных в плоскости, смещенной относительно оси камеры. Один из шнеков имеет правую навивку спирали, другой левую. Шнеки входят в зацепление для вращения в противоположных направлениях от механизма привода 3. Ввод микроволновой энергии выполнен в виде ряда щелей 4 на участке стенки камеры, общем с узкой стенкой подводящего энергию волновода 5. Щели 4 расположены со стороны, противоположной направлению смещения плоскости шнеков. При этом зазор, образованный между шнеками и стенкой со щелями, больше зазора с противоположной стороны шнеков. В стенке камеры выполнены каналы 6 для пропускания теплоносителя, например воды определенной температуры, обеспечивающего термостабилизацию продукта. Внутренняя поверхность камеры и шнеки покрыты слоев тефлона 7. На входе камеры установлено загрузочное устройство 8, а на выходе камеры устройство 9 выгрузки. У выходного конца камеры оба шнека имеют участок 10 с плавно уменьшающимся диаметром, а в месте начала уменьшения диаметров камера изогнута под углом 175^о, образуя постоянный зазор, равный зазору на предыдущем основном участке.

Устройство работает следующим образом.

Измельченное исходное сырье через загрузочное устройство 8 засыпается в камеру 1 на шнеки 2. Сырье транспортируется шнеками в камере в зону нагрева, находящуюся под отверстиями 4 ввода микроволновой энергии. Отверстия 4 обеспечивают распределенный ввод энергии в камеру. Сырье под воздействием микроволновой энергии попеременно то нагревается и при этом подплавляется, то подхолаживается, перемещаясь вниз под шнеки и соприкасаясь со стенкой камеры. При этом оно постоянно перемешивается и перемещается по камере к устройству выгрузки 9, через которое готовый продукт выводится из камеры.

Благодаря исключению возможности вымывания из сырья жира и других питательных и вкусовых добавок, предлагаемые способ и устройство обеспечивают требуемую консистенцию сыра и его высокие вкусовые качества.