RU2129401C1

RU2129401C1 - Apparatus for producing food powders

Info

Publication number: RU2129401C1
Application number: RU98100506A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков; О.Г. Комяков; В.Ф. Добровольский
Priority date: 1998-01-14
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 1999-04-27

Abstract

FIELD: food-processing industry, in particular, mass processing of fruit and vegetables by grinding and drying. SUBSTANCE: apparatus has device for introducing liquefied gas into rubbed raw material, device for exposing raw material to static charge in the process of dispersion and for removing static charge from base product at microwave chamber outlet end. Apparatus is further provided with vacuum pump for sublimating moisture from dispersed raw material flow passing through microwave chamber. EFFECT: increased efficiency and improved quality of product. 1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для массовой переработки плодов и овощей методом измельчения и сушки с получением быстровосстанавливаемых порошков. The invention relates to equipment for the mass processing of fruits and vegetables by grinding and drying to produce quick-recovering powders.

Известно устройство для получения пищевых порошков, содержащее корпус с загрузочным бункером и разгрузочным отверстием, установленный в нем приводной шнек с полым валом и винтовой нарезкой с разрывами, закрепленные в корпусе в местах разрывов нарезки шнека стержневые ножи, закрепленный соосно на валу шнека полый цилиндр со сплошной и перфорированной частями, последняя из которых обращена к валу шнека, втулку с винтовой канавкой, закрепленную в корпусе и охватывающую перфорированную часть полого цилиндра, запорный конус, установленный на сплошной части полого цилиндра и соединенный с ней или с корпусом посредством механизма регулируемого противодавления, приводной шнек с осевым каналом, установленный в полости вала и цилиндра, лоток для отвода отходов, сообщенный с последним витком канавки втулки, СВЧ-камеру, сообщенную с разгрузочным отверстием корпуса, и установленный в осевом канале шнека источник ультразвука со стержневым концентратором продольных колебаний, свободный конец которого размещен заподлицо в разгрузочном отверстии корпуса с образованием кольцевого зазора (RU, патент 2060670, кл. A 23 B 7/026, 1996). A device for producing food powders is known, comprising a housing with a loading hopper and an unloading hole, a drive auger with a hollow shaft and screw thread with breaks installed in it, rod knives fixed in the housing at the break points of the screw cutting, hollow cylinder coaxially fixed to the screw shaft and perforated parts, the last of which is facing the screw shaft, a sleeve with a helical groove fixed in the housing and covering the perforated part of the hollow cylinder, a locking cone installed and the solid part of the hollow cylinder and connected to it or to the body by means of an adjustable backpressure mechanism, a drive screw with an axial channel mounted in the cavity of the shaft and cylinder, a waste tray connected to the last turn of the sleeve groove, a microwave camera in communication with the discharge hole the housing, and an ultrasound source installed in the axial channel of the screw with a rod concentrator of longitudinal vibrations, the free end of which is flush with the discharge opening of the housing with the formation of an annular clearance (RU, patent 2060670, cl. A 23 B 7/026, 1996).

Недостатком этого устройства является низкое качество получаемого целевого продукта. The disadvantage of this device is the low quality of the resulting target product.

Техническим результатом изобретения является повышение качества целевого продукта за счет повышения сохраняемости питательных и биологически активных веществ и снижения накопления оксиметилфурфурола. The technical result of the invention is to improve the quality of the target product by increasing the persistence of nutrient and biologically active substances and reducing the accumulation of oxymethylfurfural.

Этот результат достигается тем, что устройство для получения пищевых порошков, содержащее корпус с загрузочным бункером и разгрузочным отверстием, установленный в нем приводной шнек с полым валом и винтовой нарезкой с разрывами, закрепленные в корпусе в местах разрывов нарезки шнека стержневые ножи, закрепленный соосно на валу шнека полый цилиндр со сплошной и перфорированной частями, последняя из которых обращена к валу шнека, втулку с винтовой канавкой, закрепленную в корпусе и охватывающую перфорированную часть полого цилиндра, запорный конус, установленный на сплошной части полого цилиндра и соединенный с ней или с корпусом посредством механизма регулируемого противодавления, приводной шнек с осевым каналом, установленный в полости вала и цилиндра, лоток для отвода отходов, сообщенный с последним витком канавки втулки, СВЧ-камеру, сообщенную с разгрузочным отверстием корпуса, и установленный в осевом канале шнека источник ультразвука со стержневым концентратором продольных колебаний, свободный конец которого размещен заподлицо в разгрузочном отверстии корпуса с образованием кольцевого зазора, согласно изобретению снабжено средством подачи сжиженного газа, сообщенным с корпусом за полым цилиндром, источником постоянного тока, анод которого размещен на торцевой поверхности концентратора продольных колебаний, а катод на выходе СВЧ-камеры, и вакуум-насосом, сообщенным с СВЧ-камерой. This result is achieved by the fact that the device for producing food powders, comprising a housing with a loading hopper and a discharge opening, a drive screw with a hollow shaft and screw thread with breaks installed in it, rod knives fixed in the housing at the places of screw cutting breaks, fixed coaxially on the shaft auger hollow cylinder with solid and perforated parts, the last of which is facing the screw shaft, a sleeve with a helical groove fixed in the housing and covering the perforated part of the hollow cylinder, a cone mounted on the solid part of the hollow cylinder and connected to it or to the housing by means of an adjustable backpressure mechanism, a drive screw with an axial channel mounted in the cavity of the shaft and cylinder, a waste drain tray in communication with the last turn of the sleeve groove, a microwave camera, connected to the discharge opening of the housing, and an ultrasound source installed in the axial channel of the screw with a rod concentrator of longitudinal vibrations, the free end of which is placed flush in the discharge opening of the housing with the formation of an annular gap, according to the invention is equipped with a means of supplying liquefied gas in communication with the housing behind the hollow cylinder, a direct current source, the anode of which is placed on the end surface of the longitudinal oscillation concentrator, and the cathode at the output of the microwave chamber, and a vacuum pump in communication with the microwave -camera.

Это позволяет повысить качество получаемых порошков за счет сокращения потерь биологически активных и питательных веществ и снижения накопления оксиметилфурфурола. This improves the quality of the obtained powders by reducing the loss of biologically active and nutrients and reducing the accumulation of hydroxymethylfurfural.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство для получения пищевых порошков содержит корпус 1 с загрузочным бункером 2 и разгрузочным отверстием 3, связанный с приводом 4 шнек с полым валом 5 и винтовой нарезкой 6, имеющей разрывы 7, стержневые ножи 8, закрепленные в корпусе 1 в местах расположения разрывов 7, закрепленный соосно на валу 5 полый цилиндр, имеющий сплошную 9 и перфорированную 10 части, последняя из которых обращена к валу 5, втулку 11 с винтовой канавкой 12, закрепленную в корпусе 1 и охватывающую перфорированную часть 10 полого цилиндра, запорный конус 13, установленный на сплошной части 9 полого цилиндра и соединенный с ней или с корпусом 1 посредством механизма 14 регулируемого противодавления, соединенный с приводом 4 шнек 15 с осевым каналом 16, установленный в полости вала 5 и цилиндра, лоток 17 для отвода отходов, сообщенный с последним витком канавки 12 втулки 11, СВЧ-камеру 18, сообщенную с разгрузочным отверстием 3 корпуса 1, установленный в осевом канале 16 шнека 15 источник 19 ультразвука со стержневым концентратором 20 продольных колебаний, свободный конец которого размещен заподлицо в разгрузочном отверстии 3 корпуса 1 с образованием кольцевого зазора, средство 21 подачи сжиженного газа, сообщенное с корпусом 1 за полым цилиндром, источник 22 постоянного тока, анод 23 которого размещен на торцевой поверхности концентратора 20, а катод 24 на выходе СВЧ-камеры 18, и вакуум-насос 25, сообщенный с СВЧ-камерой 18. A device for producing food powders comprises a housing 1 with a loading hopper 2 and an unloading hole 3, a screw with a hollow shaft 5 and a screw thread 6, having gaps 7, rod knives 8, fixed in the housing 1 at the locations of the gaps 7, connected to the drive 4, fixed coaxially on the shaft 5, a hollow cylinder having a solid 9 and perforated 10 parts, the last of which is facing the shaft 5, a sleeve 11 with a screw groove 12, mounted in the housing 1 and covering the perforated part 10 of the hollow cylinder, a locking cone 13, mounted on the solid part 9 of the hollow cylinder and connected to it or to the housing 1 by means of an adjustable backpressure mechanism 14, connected to the actuator 4, an auger 15 with an axial channel 16, mounted in the cavity of the shaft 5 and the cylinder, a waste discharge tray 17 communicated with the last turn of the groove 12 the sleeve 11, the microwave camera 18, in communication with the discharge hole 3 of the housing 1, installed in the axial channel 16 of the screw 15, an ultrasound source 19 with a rod concentrator 20 of longitudinal vibrations, the free end of which is placed flush in the discharge hole 3 of the housing 1 with the formation of an annular gap, means 21 for supplying liquefied gas in communication with the housing 1 behind the hollow cylinder, a direct current source 22, the anode 23 of which is located on the end surface of the concentrator 20, and the cathode 24 at the output of the microwave chamber 18, and the vacuum a pump 25 in communication with the microwave camera 18.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перерабатываемое растительное сырье, например яблоки, после инспекции и мойки через бункер 2 загружают в корпус 1, где оно захватывается нарезкой 6 вращаемого от привода 4 шнека и перемещается по направлению к запорному конусу 13. При проходе через разрывы 7 нарезки 6 сырье взаимодействует со стержневыми ножами 8 и измельчается до пюреобразного состояния, а затем нарезкой 6 нагнетается в винтовую канавку 12 втулки 11. Под действием противодавления, создаваемого механизмом 14 на конусе 13 происходит отделение протертой массы мякоти от несъедобных частей, например плодоножек, семенных камер и семян яблок. При этом протертая мякоть через перфорированную часть 10 полого цилиндра проходит в полость последнего, а несъедобные части проходят по винтовой канавке 12 втулки 11, отжимают запорный конус 13 и поступают в лоток 17, по которому удаляются из устройства. Прошедшая через перфорированную часть 10 полого цилиндра фракция захватывается проходящими через полый вал 5 вращаемым от привода 4 шнеком 15 и транспортируется через сплошную часть 9 полого цилиндра в корпус 1 и далее по нему в сторону разгрузочного отверстия 3. На выходе из полости сплошной части 9 полого цилиндра сырье смешивается со сжиженным газом, например азотом, закисью азота или двуокисью углерода, подаваемыми в эту зону корпуса 1 средством 21. Смешанное со сжиженным газом и пропитанное им сырье нагнетается шнеком 15 в разгрузочное отверстие 3 и поступает через кольцевой зазор к торцевой поверхности концентратора 20, колеблемого от размещенного в осевом канале 16 шнека 15 источника 19 ультразвука. С торцевой поверхности концентратора 20 происходит распыление сырья в полость СВЧ-камеры 18 под действием ультразвуковых колебаний, электростатических сил, создаваемых анодом 23 источника 22 постоянного тока, и взрывного испарения вскипающего в вакууме, создаваемом в СВЧ-камере 18 вакуум-насосом 25, сжиженного газа. Взаимодействие всех перечисленных диспергирующих факторов с растительным сырьем позволяет повысить дисперсность и монодисперсность его распыления по сравнению с наиболее близким аналогом, в котором диспергирование сырья осуществлялось исключительно под действием ультразвука. Кроме того, вскипание впитанного сырьем сжиженного газа приводит ко вспучиванию его частиц и их замерзанию с образованием пористой структуры с разрушенными полностью клеточными мембранами. Дисперсный поток замороженных вспученных ультрадисперсных частиц сырья, являющихся носителями отрицательного электростатического заряда, поступает через СВЧ-камеру 18 в направлении к ее выходу. При этом оседание дисперсных частиц в СВЧ-камере 18 и их коагуляция исключены наличием у дисперсных частиц электростатического заряда и электростатическими взаимодействиями между одноименно заряженными частицами и катодом 24. При пересечении СВЧ-камеры 18 содержащаяся в частицах влага возгоняется и удаляется вакуум-насосом 25 совместно с отработанным газом, а высушенные частицы поступают к катоду 24, где теряют статический заряд и удаляются из устройства. The processed plant material, for example apples, after inspection and washing through the hopper 2 is loaded into the housing 1, where it is captured by a thread 6 of the screw rotated from the drive 4 and moves towards the locking cone 13. When passing through the gaps 7 of the thread 6, the raw material interacts with core knives 8 and crushed to a puree state, and then sliced 6 is pumped into the screw groove 12 of the sleeve 11. Under the action of the back pressure created by the mechanism 14 on the cone 13, the wiped pulp mass is separated from the inedible parts, such as stalks, seed chambers, and apple seeds. In this case, the rubbed pulp through the perforated part 10 of the hollow cylinder passes into the cavity of the latter, and the inedible parts pass along the screw groove 12 of the sleeve 11, squeeze the locking cone 13 and enter the tray 17, through which they are removed from the device. The fraction passing through the perforated part 10 of the hollow cylinder is captured by the screw 15 which rotates from the drive 4 and passes through the hollow shaft 5 and is transported through the solid part 9 of the hollow cylinder into the housing 1 and then along it towards the discharge opening 3. At the outlet of the cavity of the solid part 9 of the hollow cylinder the raw material is mixed with liquefied gas, for example nitrogen, nitrous oxide or carbon dioxide, supplied to this zone of the housing 1 by means 21. The raw material mixed with liquefied gas and impregnated with it is pumped by the screw 15 into the discharge hole the hole 3 and enters through the annular gap to the end surface of the concentrator 20, which is oscillated from the auger 15 of the ultrasound source 19 located in the axial channel 16. From the end surface of the concentrator 20, the raw material is sprayed into the cavity of the microwave chamber 18 under the action of ultrasonic vibrations, electrostatic forces generated by the anode 23 of the direct current source 22, and explosive evaporation of boiling in the vacuum created in the microwave chamber 18 by a vacuum pump 25 of liquefied gas . The interaction of all of the above dispersing factors with plant raw materials allows to increase the dispersion and monodispersity of its dispersion in comparison with the closest analogue in which the dispersion of the raw material was carried out exclusively under the influence of ultrasound. In addition, the boiling of liquefied gas absorbed by raw materials leads to swelling of its particles and their freezing with the formation of a porous structure with completely destroyed cell membranes. The dispersed stream of frozen expanded ultrafine particles of raw materials that are carriers of a negative electrostatic charge enters through the microwave chamber 18 in the direction of its exit. In this case, the settling of the dispersed particles in the microwave chamber 18 and their coagulation are excluded by the presence of the electrostatic charge of the dispersed particles and the electrostatic interactions between the same charged particles and the cathode 24. When the microwave chamber 18 crosses, the moisture contained in the particles is sublimated and removed by the vacuum pump 25 together with exhaust gas, and the dried particles enter the cathode 24, where they lose static charge and are removed from the device.

Следует отметить, что проведение удаления влаги происходит в данном устройстве при низких температурах в анаэробных условиях при повышенных значения pH, что сокращает потери биологически активных и питательных веществ, снижает накопление оксиметилфурфурола. Одновременно исключение возможности оседания продукта в СВЧ-камере 18 также снижает потери биологически активных и питательных веществ, сокращает накопление оксиметилфурфурола и исключает образование меланоидинов и карамелизацию сахаров. Полученные в данном устройстве порошки сохраняют в высушенном состоянии пористую структуру, что облегчает их восстановление. Электростатические взаимодействия между частицами высушиваемого продукта, повышение дисперсности и монодисперсности распыления позволяют стабилизировать гранулометрический состав получаемых порошков, а также равномерность высушивания продукта, что исключает его комкование и агломерирование в процессе последующего хранения. It should be noted that moisture removal is carried out in this device at low temperatures under anaerobic conditions at elevated pH values, which reduces the loss of biologically active and nutrients, and reduces the accumulation of hydroxymethyl furfural. At the same time, eliminating the possibility of product settling in the microwave chamber 18 also reduces the loss of biologically active and nutrients, reduces the accumulation of hydroxymethylfurfural and eliminates the formation of melanoidins and caramelization of sugars. The powders obtained in this device retain the porous structure in the dried state, which facilitates their recovery. Electrostatic interactions between the particles of the dried product, increasing the dispersion and monodispersity of the spray can stabilize the particle size distribution of the obtained powders, as well as the uniformity of the drying of the product, which eliminates its clumping and agglomeration during subsequent storage.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить качестве получаемых пищевых порошков за счет повышения сохраняемости питательных и биологически активных веществ, сокращения накопления нежелательных веществ, повышения однородности и исключения агломерирования и комкования в процессе последующего хранения. Thus, the proposed device can improve the quality of the obtained food powders by increasing the shelf life of nutrient and biologically active substances, reducing the accumulation of undesirable substances, increasing uniformity and eliminating agglomeration and clumping during subsequent storage.

Claims

A device for producing food powders, comprising a housing with a loading hopper and an unloading hole, a drive auger with a hollow shaft and screw thread with breaks installed in it, rod knives fixed in the housing at the break points of the screw cutting, a hollow cylinder coaxially aligned with the screw shaft perforated parts, the last of which is facing the screw shaft, a sleeve with a helical groove fixed in the housing and covering the perforated part of the hollow cylinder, a locking cone mounted on a solid th part of the hollow cylinder and connected to it or to the body by means of an adjustable backpressure mechanism, a drive screw with an axial channel mounted in the cavity of the shaft and cylinder, a waste tray connected to the last turn of the sleeve groove, a microwave camera communicated with the discharge opening of the housing and an ultrasound source installed in the axial channel of the screw with a rod concentrator of longitudinal vibrations, the free end of which is placed flush in the discharge opening of the housing with the formation of an annular gap, about characterized in that it is equipped with a means of supplying liquefied gas, in communication with the housing behind the hollow cylinder, a direct current source, the anode of which is located on the end surface of the longitudinal oscillation concentrator, and the cathode at the output of the microwave camera, and a vacuum pump in communication with the microwave camera .