способ стерилизации жидкости и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ стерилизации жидкости, включающий ее облучение ультрафиолетовым излучением, отличающийся тем, что стерилизуемую жидкость диспергируют, насыщают озоном и турбулизируют, после чего ее перемешивают и одновременно облучают ультрафиолетовым излучением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одновременно с озоном в стерилизуемую жидкость вводят стерильный газ или смесь газов.

3. Устройство для стерилизации жидкости, содержащее трубопровод, имеющий входной участок, выходной участок и по меньшей мере один участок, выполненный из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, заключенный в кожухе с источниками ультрафиолетового излучения и с отражающей внутренней поверхностью, отличающееся тем, что оно снабжено инжектором, установленным на входном участке трубопровода, всасывающий патрубок которого пневматически связан с источником озона, и сепаратором, установленным на выходном участке трубопровода.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одно твердое тело на участке трубопровода, выполненного из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что поверхность твердого тела покрыта слоем бактерицидного материала.

6. Устройство по п. 4 или 5, отличающееся тем, что поверхность твердого тела покрыта слоем материала, отражающего ультрафиолетовые лучи.

7. Устройство по п. 3, или 4, или 5, или 6, отличающееся тем, что источники ультрафиолетового излучения расположены внутри участка трубопровода, выполненного из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а точнее к способам и устройствам для стерилизации жидкости, и может быть использовано для стерилизации молока, соков и различных жидких пищевых продуктов, а также для стерилизации воды.

В настоящее время известны различные способы и устройства для стерилизации жидких пищевых продуктов.

Известен, например, способ стерилизации пищевых продуктов [1] заключающийся в том, что пищевые продукты стерилизуют ультрафиолетовым излучением в герметичной емкости, в которую также нагнетают ионизированный воздух, производящий перемешивание пищевого продукта в облучаемом объеме.

Для осуществления этого способа выполнено устройство, которое содержит горизонтально расположенный барабан, снабженный внутри источниками ультрафиолетового излучения, укрепленными на неподвижном держателе, проходящем через ось барабана. Трубчатый держатель пневматически соединен с нагнетательным воздушным аппаратом. Держатель снабжен насадкой, имеющей ряд отверстий для выпуска ионизированного воздуха в пищевой продукт, который одновременно производит его перемешивание.

Однако описанный способ и устройство не дают возможности осуществлять полное (без образования застойных зон) перемешивание пищевого продукта, что не позволяет осуществлять достаточно быструю и полную его стерилизацию. Дополнительный стерилизационный эффект за счет вводимого в пищевой продукт ионизированного воздуха не имеет места при нормальных условиях, и тем более при повышенном давлении на линии подачи ионизированного воздуха; происходит быстрая ион-ионная рекомбинация еще до попадания воздуха в пищевой продукт. Кроме того, описанное устройство является аппаратом периодического действия, что приводит, во-первых, к ограничению его производительности и нетехнологичности данного устройства, а во-вторых, к усложнению обслуживания устройства.

Известен способ стерилизации молока [2] заключающийся в том, что стерилизуемое молоко турбулизуют и пропускают через трубопровод, выполненный из кварцевого стекла при одновременном его облучении ультрафиолетовыми лучами.

Осуществляют этот способ в устройстве, которое содержит кварцевую трубу (или набор труб), по которой протекает молоко в турбулентном режиме. Вокруг трубы перпендикулярно направлению движения молока установлены ультрафиолетовые излучатели. Кварцевая труба и излучатели помещены в кожух, на внутренней поверхности которого нанесен слой материала, отражающего ультрафиолетовые лучи.

Описанный способ и устройство также не обеспечивают достаточной стерилизации молока, так как взаимодействующий с ультрафиолетовым излучением слой молока очень тонок (0,003 мг) из-за низкой прозрачности молока для ультрафиолетового излучения.

Именно по этой причине молоко турбулизуют, чтобы обеспечить при прохождении молока через кварцевую трубу контакт всего объема молока с излучением. Но значительная турбулизация молока снижает время контакта облучаемого объема молока с ультрафиолетовым излучением, что снижает стерилизационный эффект. Поэтому приходится использовать достаточно длинные с малым диаметром кварцевые трубы, что в свою очередь, приводит к значительным возрастаниям энергозатрат во-первых, на питание источников ультрафиолетового излучения, а во-вторых, на преодоление гидравлического сопротивления, создаваемого описанным устройством.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такого способа стерилизации жидкости и устройства для его осуществления, которое позволило бы обеспечить высокую степень стерилизации жидкости при одновременной интенсификации процесса в целом.

Эта задача решается тем, что стерилизуемую жидкость диспергируют, насыщают озоном и турбулизируют, после чего ее перемешивают и одновременно облучают ультрафиолетовым излучением, в результате чего она стерилизуется. От стерилизованной жидкости отделяется находящийся в ней газ, и жидкость подают в собирающую емкость.

Одновременно с озоном в стерилизуемую жидкость можно вводить стерильный газ или смесь газов.

На фиг.1 схематично изображено устройство для стерилизации жидкости согласно изобретению; на фиг.2 часть участка трубопровода, выполненного из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения (в разрезе), согласно изобретению.

Устройство для стерилизации жидкости содержит трубопровод 1 (фиг.1), имеющий входной участок 2, который служит для подачи стерилизуемой жидкости, и выходной участок 3, предназначенный для отвода стерилизованной жидкости, например, в собирающую емкость (на фиг.1 не показана). По меньшей мере один участок 4 трубопровода 1 выполнен из материала, прозрачного для ультрафиолетового излучения. Этот участок помещен в кожух 5, внутренняя поверхность которого покрыта слоем 6 (фиг.2) материала, отражающего ультрафиолетовое излучение. Внутри кожуха 5 установлены источники 7 ультрафиолетового излучения. Источники 7 (фиг.1 и фиг.2) ультрафиолетового излучения могут быть различного выполнения трубчатые, точечные, сферические, также трубчатые, но выполненные в виде скрученной спирали, обвивающей участок 4 трубопровода 1, кроме того, эти источники могут быть установлены параллельно участку 4 трубопровода 1 в непосредственной близости от него. Таким образом, они устанавливаются так, чтобы обеспечить максимальное взаимодействие стерилизуемой жидкости с испускаемым источниками (излучателями) 7 ультрафиолетовым излучением. На входном участке 2 трубопровода 1 установлен инжектор 8. Всасывающий патрубок 9 инжектора 8 пневматически связан с источником 10 озона. На выходном участке 3 трубопровода 1 установлен сепаратор 11. В прозрачном для ультрафиолетовых лучей участке 4 трубопровода 1 содержится по меньшей мере одно твердое тело 12. Твердых тел 12 может быть не одно, их может быть много. Твердое тело 12 может быть выполнено в виде винтового тела, расположенного вдоль участка 4 трубопровода 1, или множества тел, например цилиндрической формы спиралей, установленных перпендикулярно направлению движения стерилизуемой жидкости. Таким образом, они устанавливаются так, чтобы обеспечить эффективное перемешивание газа и стерилизуемой жидкости, при этом не экранировать внутренние области участка 4 трубопровода 1 от ультрафиолетового излучения.

Поверхность твердого тела 12 может быть покрыта слоем бактерицидного материала, например серебра, циркония. Это повышает стерилизационный эффект. На поверхность твердого тела 12 может быть нанесен слой материала, отражающего ультрафиолетовое излучение. Это снижает потери на поглощение ультрафиолетового излучения. В качестве такого материала покрытия может быть выбрано, например, серебро и другие материалы, обладающие отражающими свойствами по ультрафиолетовому излучению и не влияющие на органолептические свойства стерилизуемой жидкости.

Источник 7 ультрафиолетового излучения может быть установлен внутри участка 4 трубопровода 1. Такое расположение источника 7 приближает его к стерилизующей жидкости и увеличивает стерилизующий эффект.

Устройство работает следующим образом.

Подлежащая стерилизации жидкость молоко, различные фруктовые соки или вода поступают на входной участок 2 трубопровода 1 (на фиг.1 направление показано стрелкой А). На входном участке 2 стерилизуемая жидкость диспергируется с помощью инжектора 8 и насыщается озоном, поступающим из источника 10 озона через всасывающий патрубок 9 инжектора 8. При этом частично жидкость стерилизуется. Также в инжекторе 8 стерилизуемая жидкость турбулизуется и поступает на участок 4 трубопровода, где она подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, получаемого от источника 7 ультрафиолетового излучения. Проходя между твердыми телами 12, расположенными на участке 4 трубопровода 1, жидкость одновременно с облучением ультрафиолетовым излучением перемешивается. При этом достигается высокая степень стерилизации жидкости, и улучшаются ее органолептические свойства. Однако полученная стерилизованная жидкость содержит в себе много газа в виде газовых пузырьков. Поэтому на выходном участке 3 трубопровода 1 через установленный сепаратор 11 газ отделяется от стерилизованной жидкости и отводится в атмосферу, а стерилизованная жидкость поступает в собирающую емкость (на фиг.1 не показана).

Таким образом описанный способ стерилизации жидкости и устройство для его осуществления обеспечивают глубокую стерилизацию жидкости, например молока. Устройство для стерилизации жидких пищевых продуктов может быть выполнено из простых известных блоков, а именно инжектора 8, излучателей 7 типа ртутных бактерицидных ламп и газоотводника, представляющего собой аналог применяемых в теплоснабжении стандартных автоматических воздухоотводчиков, а в качестве источника 10 озона служит воздух, подвергнутый облучению ультрафиолетовыми лучами непосредственно в кожухе 5 стерилизационного блока. Устройство устанавливается, например, в линии молокопровода и питается от сети.

В установке отсутствуют какие-либо механически взаимодействующие детали, что позволяет определять работоспособность устройства только надежностью излучателей 7. Но установка излучателей 7 в кожухе 5 выполнена конструктивно так, что замена вышедшего из строя излучателя 7 возможна на месте эксплуатации установки. Соединительные участки трубопровода 1 между блоками и часть деталей блоков выполнены из пищевого полиэтилена, это позволяет значительно снизить металлоемкость. Кроме того, диспергирование, турбулизация стерилизуемой жидкости в инжекторе 8 и перемешивание в блоке облучения позволяют значительно сократить число источников 7 ультрафиолетового излучения и их мощность, тем самым снизить энергозатраты на стерилизацию жидкости по сравнению с существующими способами и устройствами.

Все это определяет дешевизну установки и доступность для большого числа потребителей. Небольшой вес установки (не более 40 кг) и незначительные габаритные размеры обеспечивают ее высокую мобильность. Она может быть использована как в небольших фермерских хозяйствах, так и в более крупных сельскохозяйственных предприятиях.

Кроме того, следует отметить, что такая стерилизация ультрафиолетовым излучением полностью сохраняет витаминный состав молока, фруктовых соков, более того, при стерилизации молока под воздействием ультрафиолетовых лучей в нем генерируется дополнительное количество витамина Д важнейшего биологически активного вещества, используемого в профилактике рахита. Введение в молоко озона позволяет избавить молоко от неприятных запахов, например силосного, что значительно улучшает органолептические свойства молока.