способ и устройство для электрокоагуляции молока

Формула изобретения

1. Способ для электрокоагуляции молока, предусматривающий подачу непрерывного потока молока для получения молочно-белковой массы в установку для коагуляции белков молока, отличающийся тем, что в потоке создают с помощью переменного электрического тока переменное магнитное поле, индуцирующее вторичные короткозамкнутые электрические токи в потоке молока, создавая в молочной среде потока необходимую для коагуляции белков кислотность.

2. Устройство для электрокоагуляции молока, содержащее установку для коагуляции молока в виде емкости с входным и выходными патрубками, отличающееся тем, что установка содержит устройство для электрокоагуляции молока в виде зигзагообразного пластинчатого индуктора, соединенного с источником электрического переменного тока и размещенного в потоке молока.

Описание изобретения к патенту

Вводная часть.

Способ и устройство для электрокоагуляции молока предназначены для высокопроизводительного получения молочно-белковой массы из молока в непрерывном потоке, поэтому они могут быть использованы в современном молочно-консервном производстве.

Молочно-консервное производство является весьма рациональной и экономически выгодной отраслью молочной промышленности.

Одним из современных, наиболее эффективных направлений дальнейшего технического прогресса в области молочно-консервного производства является технологический процесс получения из молока продуктов с повышенным содержанием сухих веществ: сгущенного молока, пищевых казеинатов, молочно-белковых концентратов, другой продукции.

Наиболее распространенными современными технологическими процессами для осаждения молочного казеина являются соляно-кислотный и молочно-кислотный способы. В том и другом способах молоко заливают в ванны с мешалками, куда постепенно добавляют раствор соляной кислоты или закваски с помощью специальных разбрызгивателей, дозаторов и т.п. устройств, доводя кислотность молочной среды до значений рН, соответствующих образованию сгустков молока при заданной температуре, установленной продолжительности сквашивания и др. конкретных условий конкретного технологического процесса получения конкретного молочно-белкового продукта.

Соляно-кислотный и молочно-кислотный способы производства молочно-белковых масс в последующем процессе требуют тепловой обработки, промывки с соответствующими выдержками и перемешиванием до обезвоживания методом центрифугирования или другими методами.

Современные технологии молочноконсервного производства описаны в литературе, например:

1. Технология цельномолочных продуктов и молочнобелковых концентратов. - М.: Агропромиздат, 1989, с.96 и далее.

2. Повышение эффективности производства и использования молочно-белковых концентратов: Сб. научн. трудов НИИ молочной промышленности. М.: Агропромиздат, 1985, с.14 и далее, с.62 и др.

3. Установка для коагуляции белков молока по а.с. СССР 380304, МКИ А 23 j 1/20, БИ 21/1973, с.14.

4. Способ получения молочно-белкового концентрата по а.с. СССР 463436, МКИ А 23 j 1/20, БИ 10/1975, с.8.

5. Способ получения молочно-белкового сгустка по а.с. СССР 492264, МКИ А 23 С 9/12, БИ 43/1975, с.7.

Особенностью современных солянокислотных и молочнокислотных способов производства молочно-белковых концентратов является многоэтапность их технологических процессов, связанная с необходимостью последовательного осуществления различных по характеру реакций и процессов от заливки молока до получения после промывки готового продукта для дальнейшего использования по назначению. С учетом продолжительности отдельных этапов известных технологических процессов отмеченная особенность предопределяет низкую производительность всего производства, требует большого количества однотипных установок для достижения заданного объема произведенного продукта, что в конечном счете обуславливает сложность оборудования соответствующих цехов молочно-консервных предприятий.

Вместе с тем известен способ создания кислотности жидких сред, какой является и молоко, заданных значений рН, путем индуцирования в среде вторичных короткозамкнутых токов с помощью электромагнитных индукторов, описанных в литературе:

6. Вертинский А. П. Исследование и разработка локального электрохимического модуля для очистки металлосодержащих сточных вод//Автореф. дисс. канд. техн. наук. ИрГТУ, Иркутск, 2000, с.15.

7. Магнитодинамический аппарат для производства гидроксида натрия электрохимическим способом на переменном токе по патенту РФ 2147555, МКИ С 01 D 1/04, С 25 В 9/00, БИ 11/2000 и др.

Устройства и установки (электрокоагуляторы), описанные по источнику [6], обладают высокими гидравлическими сопротивлениями по гидропотокам и низким коэффициентом мощности по переменному току, не обладают способностью разделять твердые фракции от жидких, имеют большие массово-габаритные показатели и не предназначены для их непосредственного применения в технологических процессах молочно-консервного производства.

Магнитодинамический электролизер, описанный по источнику [7], также не предназначен для непосредственного использования в технологических процессах молочно-консервного производства, не имеет конструктивных элементов для разделения твердых и жидких фракций, обладает высоким гидравлическим сопротивлением по гидропотоку.

Прототипом данного изобретения является способ производства молочно-белкового сгустка, описанный по а.с. СССР 404459, МКИ А 23 С 19/02, опубл. БИ 44/1973, с.9.

Способ по прототипу заключается в последовательном выполнении технологических процессов, включая пастеризацию молока, охлаждение его до температуры заквашивания, внесение бактериальной закваски, сквашивание до начальной стадии кислотной коагуляции, охлаждение до температуры, предотвращающей преждевременную кислотную коагуляцию казеина, нагрев молока до образования молочно-белкового сгустка при заданных скоростях потока в зависимости от жирности молока, а после охлаждения в поток молока дозируют в качестве пищевой кислоты молочную кислоту в количестве, чтобы кислотность молока достигала рН порядка 4,6-4,8.

В сущности способ по прототипу является одним из многочисленных молочно-кислых способов производства молочно-белковых концентратов с установленными оптимальными режимами проведения поэтапных процессов для получения продукта заданного качества.

Вследствие своей типичности молочно-кислотного способа способ по прототипу обладает всеми недостатками, присущими кислотным способам коагуляции молока, среди которых наиболее важными, существенными являются низкая производительность и сложность оборудования молочно-кислотных цехов для производства продукта.

Повысить производительность процесса коагуляции молока возможно путем индуцирования в потоке вторичных короткозамкнутых токов, под действием которых в молочной среде образуется кислотность за счет изменения активности ионов водорода. Так как в кислой среде молочные белки коагулируют, то при их всплывании как более легких фракций кисломолочной среды возможно их собирать и отделять от жидкого остатка, поддерживая процесс непрерывным в зависимости от объема обрабатываемого молока.

Перечень фигур на чертежах.

Фиг.1 Электрокоагулятор молока. Общий вид сбоку.

Фиг.2 Электрокоагулятор молока. Общий вид сверху.

Фиг.3 Ступенчатый разрез по А-А фиг.2.

Фиг.4 Развертка зигзагообразного пластинчатого индуктора.

Фиг.5 Зигзагообразный пластинчатый индуктор. Вид с торца.

Детальное описание изобретения.

Для своего осуществления способ электрокоагуляции молока требует устройства, состоящего из горизонтальной емкости - ванны 1, снабженной снизу патрубками 2 подачи молока и патрубком 3 вывода жидкого остатка и сверху патрубка 4 для вывода коагулированной молочно-белковой массы. Ванна сверху снабжена отбортованной крышкой 5 с зигзагообразным пластинчатым индуктором 6 и отбортованной крышкой 7 со шнеком 8. Крышки 5 и 7 имеют сверху проушины 9 для установки или снятия. На крышке 5 в отверстиях с электроизолирующими пробками 10 с помощью выводных кронштейнов 11 подвешен зигзагообразный пластинчатый индуктор 6. На крышке 7 с помощью кронштейна 12 с подшипником и подшипника 13 в торцовой стенке крышки 7 размещен на уровне патрубка 4 шнек 8 с электроприводом 14. Обе крышки 5 и 7 снабжены внутренними бортиками 15, заходящими за борта ванны 1 с внутренней стороны и обеспечивающими надежное их крепление за счет веса и трения. Кроме того, крышка 5 по своей кромке, смежной с крышкой 7, снабжена бортиком 16 снизу, обеспечивая их общее крепление за счет веса и трения.

Пластичный зигзагообразный индуктор 6 выполнен из пластины 17, по сгибам зигзагов которого выполнены щели-разрезы 18, кромки которых раздвинуты в противоположных направлениях, образуя широкие отверстия - проходы для газов и молочной среды, сохраняя вместе с тем постоянным сечение пластины 17 для электротока. Кронштейны 11 индуктора 6 на концах снабжены шипами 19 для крепления в гнездах 20 электроизолирующих пробок 10. Два передних выводных кронштейна 11, кроме того, снабжены, например, с помощью сварки электроконтактными клеммами 21 для присоединения электропроводов 22 от источника переменного тока.

Электропривод 14 шнека 8 применяется по своему прямому назначению, является типовым, поэтому показан лишь по месту своего размещения. Электропровода 22 подсоединены к типовому источнику переменного тока промышленной частоты, применяемому по своему прямому назначению, поэтому источник переменного тока и его коммутационная аппаратура на чертежах не показаны. Ванна 1 установлена на опорные лапы 23, являющиеся типовыми, применяемыми по своему прямому назначению, поэтому лапы 23 показаны лишь по месту своего размещения.

Все части устройства для электрокоагуляции молока выполнены из коррозионностойких сплавов, пассивированы к кислым реакциям, в реакции с молочными и кисломолочными продуктами не вступают.

Устройства и установки для обработки и подачи молока до электрокоагуляции (сепараторы, запорно-регулирующие устройства и др.) и после электрокоагуляции (приемники, запорно-регулирующие устройства и др.) в объем заявленного изобретения не входят, применяются по своему прямому назначению, поэтому на чертежах не показаны.

Работа устройства по осуществлению способа электрокоагуляции молока.

Для подготовки устройства по осуществлению электрокоагуляции молока патрубок 2 подачи молока соединяют, например, шлангом (не показан как типовой, применяемый по своему прямому назначению) с установкой для обработки и подачи молока до электрокоагуляции (не показана), патрубок 3 вывода жидкого остатка соединяют, например, шлангом (не показан) с приемником молочно-белковой массы (не показан) для дальнейшей ее обработки по соответствующему назначению.

Кроме того, с помощью электропроводов 22 к клеммам 21 индуктора 6 подводится напряжение от источника переменного тока (не показан), и подключают с помощью коммутационной аппаратуры (не показана) к источнику электропитания (не показан как типовой, применяемый по своему прямому назначению) электропривод 14 шнека 8.

После включения электропитания индуктора 6 и электропривода 14 шнека 8 в ванну 1 через патрубок 2 подают обрабатываемое молоко до уровня шнека 8 и с помощью запорно-регулирующей аппаратуры (не показана) поддерживают установленный уровень постоянным.

Так как в молочной среде между зигзагами индуктора 6 создается переменное магнитное поле, то в ней индуцируются вторичные короткозамкнутые токи, в результате воздействия которых на молоко кислотность молочной среды достигает значений рН, при которой происходит коагуляция молочных белков. Так как сгустки молочно-белковой массы легче жидкой фракции молока, то они всплывают на поверхность молока до уровня шнека 8, накапливаются под ним и с его помощью подаются к патрубку 4, из которого выдавливаются шнеком 8 в приемник молочно-белковой массы (не показан) для ее дальнейшей обработки в соответствии с назначением, что и является достижением цели данного изобретения.

После начала выхода с помощью шнека 8 из патрубка 4 молочно-белковой массы и жидкого остатка из патрубка 3 с помощью запорно-регулирующих аппаратов (не показаны) устанавливается постоянным уровень молока в ванне 1, определяемый заданной производительностью устройства по описанному, исходя из конкретных условий эксплуатации.

Так как в процессе работы устройства по описанному осуществляется электрокоагуляция молока, то данное обстоятельство предотвращает все промежуточные технологические процессы по прототипу, предотвращается применение заквасок, пищевых кислот и т.п. добавок, поэтому предлагаемый способ соответственно быстрее позволяет получить молочно-белковую массу, чем по прототипу или другими аналогичными способами.

Эффективность предлагаемого способа и устройства для электрокоагуляции молока определяется конкретными эксплуатационными показателями устройства, объемом ванны 1, размерами и числом зигзагов индуктора 6, величиной рабочего тока по индуктору 6, техническими характеристиками шнека 8 с электроприводом 14, которые выполняются по заданным условиям эксплуатации.