RU2789000C1 - Device for electric pulse processing of raw meat - Google Patents

Device for electric pulse processing of raw meat Download PDF

Info

Publication number
RU2789000C1
RU2789000C1 RU2022103140A RU2022103140A RU2789000C1 RU 2789000 C1 RU2789000 C1 RU 2789000C1 RU 2022103140 A RU2022103140 A RU 2022103140A RU 2022103140 A RU2022103140 A RU 2022103140A RU 2789000 C1 RU2789000 C1 RU 2789000C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
meat
low
raw materials
processing
Prior art date
Application number
RU2022103140A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Анатольевич Бебко
Татьяна Анатольевна Щербатова
Игорь Викторович Щербатов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2789000C1 publication Critical patent/RU2789000C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: meat industry.
SUBSTANCE: invention is intended for use in the meat industry and relates to devices for processing meat raw materials. The apparatus includes a source of low-frequency electrical vibrations that creates a low-frequency electromagnetic field. A generator of unipolar triangular pulses with a frequency of 10-500 Hz is used as a source of low-frequency electrical oscillations. The solenoid has a ferrite core. The emitter has a bifilar winding.
EFFECT: invention enables to increase the shelf life of meat raw materials.
1 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение предназначено для использования в мясной промышленности и относится к устройствам для обработки мясного сырья.The invention is intended for use in the meat industry and relates to devices for processing raw meat.

Известно техническое решение, описанное в патенте России №2065282, 20.08.1996, кл. A23L 3/32 Семченко Д.А., Остриков М.М., Алексеева С.П. «Устройство для электромагнитной обработки растительного сырья», содержащее излучатель в виде электромагнита с полюсами сердечников, имеющих определенную геометрическую форму, установленного над транспортером с приводом.Known technical solution described in the Russian patent No. 2065282, 20.08.1996, class. A23L 3/32 Semchenko D.A., Ostrikov M.M., Alekseeva S.P. "Device for electromagnetic processing of vegetable raw materials", containing an emitter in the form of an electromagnet with poles of cores having a certain geometric shape, installed above a conveyor with a drive.

Также известно устройство для обработки биологического объекта (см. патент РФ №2078490, А01С 1/00, 1997 г.) состоящее из источника низкочастотных электрических колебаний и излучателя в виде соленоида.Also known is a device for processing a biological object (see RF patent No. 2078490, A01C 1/00, 1997) consisting of a source of low-frequency electrical oscillations and an emitter in the form of a solenoid.

Также известен способ обработки мясного сырья (Согласно (патента RU №2489025 кл. С1 А23В 4/01, 2013, прототип) Решетняк А.И., Бебко Д.А., Нестеренко А.А., Бессалая И.И. «Способ обработки мясного сырья».Also known is a method for processing meat raw materials (According to (patent RU No. 2489025 class C1 A23V 4/01, 2013, prototype) Reshetnyak A.I., Bebko D.A., Nesterenko A.A., Bessalaya I.I. "Method raw meat processing.

Недостатком известных технических решений является недостаточная эффективность и длительность обработки.The disadvantage of the known technical solutions is the lack of efficiency and duration of processing.

Техническим результатом является получение экологически чистого мясного сырья, увеличение срока хранения за счет снижения микробиальной обсемененности и времени обработки, а также улучшение качества мясного сырья и повышение усвояемости продукта.EFFECT: obtaining environmentally friendly meat raw materials, increasing the shelf life by reducing microbial contamination and processing time, as well as improving the quality of meat raw materials and increasing the digestibility of the product.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки мясного сырья состоящем из источника низкочастотных электрических колебаний и излучателя в виде соленоида с использованием бифилярной обмотки проводника, которая позволяет повысить эффективность обработки, согласно изобретению в качестве источника низкочастотных электрических колебаний использован генератор униполярных треугольных импульсов с частотой 10-500 Гц, соленоид имеет ферритовый сердечник, излучатель имеет бифилярную обмотку, что повышает эффективность обработки, и создает низкочастотное электромагнитное поле с энергией более 9 ккал/моль, т.е. выше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке.The technical result is achieved by the fact that in a device for processing meat raw materials consisting of a source of low-frequency electrical oscillations and an emitter in the form of a solenoid using a bifilar winding of a conductor, which makes it possible to increase the efficiency of processing, according to the invention, a generator of unipolar triangular pulses with a frequency 10-500 Hz, the solenoid has a ferrite core, the emitter has a bifilar winding, which increases the processing efficiency, and creates a low-frequency electromagnetic field with an energy of more than 9 kcal/mol, i.e. higher than the breaking energy of hydrogen bonds in a biological cell.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что использование униполярных низкочастотных треугольных импульсов с частотой 10-500 Гц, данный диапазон частот позволяет достигнуть технического результата, в случае изменений расстояния и толщины обрабатываемого мясного сырья, с применением соленоида с бифилярной обмоткой проводника, позволяет повысить эффективность обработки и увеличить магнитную индукцию поля в 2 раза. Соответствующая резонансная частота электромагнитного поля для внутримолекулярных превращений в мясном сырье с энергией выше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке, дает снижение время обработки, до 10 минут и эффективно воздействует на патогенные микробы, получая из мясного сырья гомогенную белковую массу с частичной денатурацией белка, обеспечивая увеличение срока хранения и улучшение качества мясного продукта.The novelty of the proposed proposal is due to the fact that the use of unipolar low-frequency triangular pulses with a frequency of 10-500 Hz, this frequency range allows you to achieve a technical result, in the event of changes in the distance and thickness of the processed meat raw material, using a solenoid with a bifilar winding of the conductor, allows you to increase the processing efficiency and increase the magnetic induction of the field by 2 times. The corresponding resonant frequency of the electromagnetic field for intramolecular transformations in meat raw materials with an energy higher than the energy of breaking hydrogen bonds in a biological cell, reduces the processing time, up to 10 minutes and effectively affects pathogenic microbes, obtaining a homogeneous protein mass from meat raw materials with partial protein denaturation, providing increasing the shelf life and improving the quality of the meat product.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено устройство для обработки мясного сырья, на фиг. 2 - схема генератора униполярных низкочастотных треугольных импульсов.The essence of the invention is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 shows a device for processing meat raw materials, Fig. 2 is a diagram of a generator of unipolar low-frequency triangular pulses.

Устройство для обработки мясного сырья содержит в качестве источника низкочастотных электрических колебаний генератор униполярных треугольных импульсов фиг. 2; и излучатель фиг. 1 в виде соленоида, с ферритовым сердечником 1 и бифилярной обмоткой 4 создающим низкочастотное электромагнитное поле напряженностью 20-30 В/м и магнитной индукцией не более 12 мТл, обеспечивающим энергию поля более 9 ккал/моль. Под излучателем расположена платформа 5 на которую помещается мясное сырье 2, так чтобы излучение 3 попадало на мясное сырье.The device for processing raw meat contains as a source of low-frequency electrical oscillations a generator of unipolar triangular pulses of FIG. 2; and the emitter of Fig. 1 in the form of a solenoid, with a ferrite core 1 and a bifilar winding 4 that creates a low-frequency electromagnetic field with a strength of 20-30 V / m and a magnetic induction of not more than 12 mT, providing a field energy of more than 9 kcal / mol. Under the radiator there is a platform 5 on which the meat raw material 2 is placed, so that the radiation 3 falls on the meat raw material.

Электрическая схема генератора униполярных низкочастотных треугольных импульсов состоит из двух частей: генератора импульсов и цепи управления.The electrical circuit of the generator of unipolar low-frequency triangular pulses consists of two parts: a pulse generator and a control circuit.

Электрическая схема генератора униполярных импульсов на (фиг. 2) состоит из генератора импульсов управления и силовой части. Генератор импульсов управления может быть выполнен на базе релаксационного генератора с использованием однопереходного транзистора.The electrical circuit of the unipolar pulse generator in (Fig. 2) consists of a control pulse generator and a power section. The control pulse generator can be made on the basis of a relaxation generator using a unijunction transistor.

Цепь управления предназначена для управления тиристором VD10, основным элементом управления. Основной элемент, который производит управление тиристором, является однопереходный транзистор VT1. Генерация частоты происходит с цепи управления при взаимодействии с тиристором VD10, величина этой частоты до 2000 Гц. Если рассмотреть силовую часть схемы, то здесь показана цепь основанная на двухполупериодном выпрямлении, с последующим протеканием сигнала к емкостям и катушке индуктивности, соответственно С3, С4 и L1, подключенные, последовательно и параллельно тиристору VD10, и предназначенные для поддержки и усиления подаваемых импульсов в силовой части цепи, и роль фильтрующих элементов генерируемой частоты, с учетом нагрузки Rн. Данный вид цепи управления основанный на кремневом триоде (транзисторе) с одним переходом, является весьма удобным прибором для построения цепей управления тиристорами. Преимуществами этих приборов является: стабильное напряжение отпирания (переключения), очень малый ток отпирания, широкий диапазон рабочих температур и большое допустимое амплитудное значение тока эмиттера, транзистора VT1. Также схема характеризуется простотой, компактностью и небольшой мощностью потребления.The control circuit is designed to control the VD10 thyristor, the main control element. The main element that controls the thyristor is a unijunction transistor VT1. Frequency generation occurs from the control circuit when interacting with the VD10 thyristor, the value of this frequency is up to 2000 Hz. If we consider the power part of the circuit, then here is shown a circuit based on full-wave rectification, with the subsequent flow of a signal to the capacitances and the inductor, respectively C3, C4 and L1, connected in series and parallel to the VD10 thyristor, and designed to support and amplify the applied pulses in the power parts of the circuit, and the role of the filter elements of the generated frequency, taking into account the load Rн. This type of control circuit based on a silicon triode (transistor) with one junction is a very convenient device for building thyristor control circuits. The advantages of these devices are: a stable unlocking (switching) voltage, a very low unlocking current, a wide operating temperature range and a large allowable amplitude value of the emitter current, transistor VT1. Also, the circuit is characterized by simplicity, compactness and low power consumption.

Произведем математический расчет электромагнитных параметров излучателя влияющих на биологию и гистологию мясной продукции.Let's make a mathematical calculation of the electromagnetic parameters of the emitter affecting the biology and histology of meat products.

По осциллограмме на фиг. 3, нам известно, что частота сигнала составляет f=290-500 Гц, длительность импульса t=2 мс, период сигнала Т=20 мс, напряжение в импульсе от Uср=70 В до Ua=90 B, ток в импульсе от Iср=1 А до Ia=25 А сопротивление излучающего устройства r=4 Ом. Определим скважность сигнала:According to the oscillogram in Fig. 3, we know that the signal frequency is f = 290-500 Hz, the pulse duration is t = 2 ms, the signal period is T = 20 ms, the voltage in the pulse is from U cf = 70 V to U a = 90 V, the current in the pulse is from I cf \u003d 1 A to I a \u003d 25 A resistance of the radiating device r \u003d 4 Ohm. Let's determine the duty cycle of the signal:

Figure 00000001
Figure 00000001

Определим мощность среднюю и амплитуднуюDetermine the average and amplitude power

Pcp=Icp×Ucp=70×1=70 Вт,P cp \u003d I cp × U cp \u003d 70 × 1 \u003d 70 W,

Pa=Ia×Ua=90×25=2250 Вт.P a \u003d I a × U a \u003d 90 × 25 \u003d 2250 W.

Найдем энергию одного импульса среднюю и амплитуднуюFind the energy of one pulse average and amplitude

Eсp=Pcp×t=70×2×10-3=0.14×c=0.14 Дж,E сp =P cp ×t=70×2×10 -3 =0.14×c=0.14 J,

Ea=Pa×t=2250×2×10-3=4.5 Вт×с=4.5 Дж.E a \u003d P a ×t \u003d 2250 × 2 × 10 -3 \u003d 4.5 W × s \u003d 4.5 J.

Так как в 1 Дж - 2,39 ккал, то при пересчете на ккал, 4,5 Дж=10,75 ккал., т.е полученная величина энергии больше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке.Since there are 2.39 kcal in 1 J, then when converted to kcal, 4.5 J = 10.75 kcal, i.e. the resulting energy value is greater than the energy of breaking hydrogen bonds in a biological cell.

В дальнейшее чтобы рассчитать энергию электромагнитного излучения, произведем перевод энергетических показателей в электрон-вольты известно, что еV=1.602×10-19Дж, тогдаIn the future, in order to calculate the energy of electromagnetic radiation, we will convert the energy indicators into electron volts, it is known that eV = 1.602 × 10 -19 J, then

Ecp=8.739×1017eVE cp =8.739×10 17 eV

Ea=2.808×l019eVE a =2.808×l0 19 eV

Произведем расчет диапазона изменения энергии сигнала электроимпульсного воздействияLet's calculate the range of change in the energy of the signal of the electric impulse action

Ecp.cиг=Eсp×f=8.739×l017×290=2.534×1020eVE cp.cig =E cp ×f=8.739×l0 17 ×290=2.534×10 20 eV

Ea.сиг=Ea×f=2.808×l019×500=1.404×1022eVE a.sig = E a ×f=2.808×l0 19 ×500=1.404×10 22 eV

По данным расчета произведем расчет энергии излучаемого фотона в данном процессе, для этого воспользуемся справочными данными о количестве содержания электронов в 1 см3=615×1022 шт. Рассчитаем объем используемого медного провода в излучаемой установке на рисунке 2 обозначенный по 1. Известно, что длина медного провода равна для бифилярной обмотки L=600 см, сечение провода d=0,025 см2, тогда объем медного провода равенAccording to the calculation data, we will calculate the energy of the emitted photon in this process, for this we will use the reference data on the amount of electron content in 1 cm 3 \u003d 615 × 1022 pcs. Let us calculate the volume of copper wire used in the radiated installation in Figure 2, indicated by 1. It is known that the length of the copper wire is equal to L=600 cm for the bifilar winding, the cross section of the wire is d=0.025 cm 2 , then the volume of the copper wire is

V=600×0.025=15 см3 V=600×0.025=15 cm 3

Найдем количество электронов в данном объеме проводаFind the number of electrons in a given volume of wire

nB=15×6 15×1022=9.225×1025 шт.n B \u003d 15 × 6 15 × 10 22 \u003d 9.225 × 10 25 pcs.

Найдем энергию одного фотона излученного от излучающей установки для этого, используемLet's find the energy of one photon emitted from the radiating installation for this, we use

Е с р. ф=2.534×10 20/ 9.225×10 25=2.7×10 - 6 е VE with r. f=2.534×10 20/ 9.225×10 25=2.7×10 - 6 e V

Figure 00000002
Figure 00000002

Еа. ф=1.404×10 22 9.225×10 25=1.52×10-4eVEa. f=1.404×10 22 9.225×10 25=1.52×10-4eV

Figure 00000003
Figure 00000003

Определим диапазон длин волн излучения фотона, используя постоянную Планка h=6.626×10-24, и скорость света С=2.9979×108 мLet us determine the wavelength range of photon radiation using Planck's constant h=6.626×10 -24 and the speed of light С=2.9979×10 8 m /s

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Полученные данные длины волны излучения фотона согласно [Кожаева Д.К. Обеззараживание мяса птицы сверхвысокочастотной энергией / Д.К. Кожаева // Вестник ветеринарии. - 1998 №9(3). - С. 42-44.] входят в диапазон рентгеновского излучения по длине волны, это предположительно и является основным фактором воздействия на биологию и гистологию мясных продуктов.The obtained data of the photon radiation wavelength according to [Kozhaeva D.K. Disinfection of poultry meat with microwave energy / D.K. Kozhaeva // Veterinary Bulletin. - 1998 No. 9 (3). - S. 42-44.] are included in the X-ray wavelength range, this is presumably the main factor influencing the biology and histology of meat products.

Устройство для обработки мясного сырья работает следующим образом.Device for processing raw meat works as follows.

В зависимости от расстояния до обрабатываемого объекта устанавливают заданные частоту электроимпульсов. Через несколько минут после включения генератора униполярных треугольных импульсов фиг. 2, фиг. 1 и излучателя в виде соленоида с бифилярной обмоткой 4 фиг. 1 процесс приобретает установившийся характер. После обработки мясное сырье проверяют на наличие патогенных бактерий и его структуру, и отправляют обработанное мясное сырье для приготовления готового продукта.Depending on the distance to the object being processed, the specified frequency of electrical impulses is set. A few minutes after turning on the unipolar triangular pulse generator of FIG. 2, fig. 1 and an emitter in the form of a solenoid with a bifilar winding 4 of FIG. 1 the process becomes established. After processing, the meat raw material is checked for the presence of pathogenic bacteria and its structure, and the processed meat raw material is sent for the preparation of the finished product.

При электромагнитно-импульсном воздействии на мясное сырье низкочастотным электромагнитным полем создаваемый униполярными импульсами треугольной формы с частотой 10-500 Гц, осуществляется обеззараживание мясного сырья. Из биологических и химических исследований известно, что каждая нативная единица имеет свою частоту электромагнитного излучения, поэтому если создать условия резонанса внешних электромагнитных воздействий с внутренними излучениями клетки, то может произойти внутреннее разрушение биологической единицы. Экспериментально использовались сигналы треугольной формы, которые показанные на фиг. 3.When electromagnetic-pulse action on meat raw materials by a low-frequency electromagnetic field created by triangular unipolar pulses with a frequency of 10-500 Hz, meat raw materials are disinfected. It is known from biological and chemical studies that each native unit has its own frequency of electromagnetic radiation, therefore, if conditions for resonance of external electromagnetic influences with internal cell radiations are created, then internal destruction of the biological unit may occur. Experimentally, triangular-shaped signals were used, which are shown in Fig. 3.

Из осциллограммы видно, что в импульсе напряжение равно 60 вольт, частотный диапазон исследовался от 10 до 500 Гц, где очевидно проявился резонансный режим воздействия на биологию и гистологию мясного продукта. Эксперимент по воздействию на мясную продукцию (говядина) предусматривал продолжительность воздействия до 10 минут на каждую биологическую единицу с диапазоном частот от 10 до 500 Гц, в результате были получены следующие данные по биологии и гистологии мясной продукции, которые представлены в таблице 1.It can be seen from the oscillogram that the voltage in the pulse is 60 volts, the frequency range was studied from 10 to 500 Hz, where the resonant mode of influence on the biology and histology of the meat product was clearly manifested. The experiment on the impact on meat products (beef) included an exposure duration of up to 10 minutes for each biological unit with a frequency range from 10 to 500 Hz, as a result, the following data on the biology and histology of meat products were obtained, which are presented in table 1.

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

При гистологическом исследовании «обработанной» поперечно-полосатой мышечной ткани у всех видов имелись структурные изменения в мышечных волокнах, которые характеризовались лизисом миофибрилл. Соединительная ткань между мышечными волокнами и между мышечными пучками была в состоянии распада и представляла гомогенную белковую массу, которая практически не окрашивалась.Histological examination of the "treated" striated muscle tissue in all species had structural changes in muscle fibers, which were characterized by lysis of myofibrils. The connective tissue between muscle fibers and between muscle bundles was in a state of disintegration and represented a homogeneous protein mass, which practically did not stain.

Claims (1)

Устройство для обработки мясного сырья, состоящее из источника низкочастотных электрических колебаний, создающего низкочастотное электромагнитное поле, в качестве источника низкочастотных электрических колебаний использован генератор униполярных треугольных импульсов с частотой 10-500 Гц, соленоид имеет ферритовый сердечник, излучатель имеет бифилярную обмотку.A device for processing meat raw materials, consisting of a source of low-frequency electrical oscillations that creates a low-frequency electromagnetic field, a generator of unipolar triangular pulses with a frequency of 10-500 Hz is used as a source of low-frequency electrical oscillations, the solenoid has a ferrite core, the emitter has a bifilar winding.
RU2022103140A 2022-02-08 Device for electric pulse processing of raw meat RU2789000C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2789000C1 true RU2789000C1 (en) 2023-01-26

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2065282C1 (en) * 1993-11-04 1996-08-20 Дмитрий Алексеевич Семченко Electromagnetic plant raw material treatment apparatus
RU2078490C1 (en) * 1995-05-19 1997-05-10 Морозов Николай Федорович Method and apparatus for presowing treatment of seed material
RU2489025C1 (en) * 2011-12-19 2013-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Meat raw material treatment method
RU2489886C1 (en) * 2011-12-19 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Device for meat raw material treatment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2065282C1 (en) * 1993-11-04 1996-08-20 Дмитрий Алексеевич Семченко Electromagnetic plant raw material treatment apparatus
RU2078490C1 (en) * 1995-05-19 1997-05-10 Морозов Николай Федорович Method and apparatus for presowing treatment of seed material
RU2489025C1 (en) * 2011-12-19 2013-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Meat raw material treatment method
RU2489886C1 (en) * 2011-12-19 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Device for meat raw material treatment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schwan Interaction of microwave and radio frequency radiation with biological systems
US20120223711A1 (en) Apparatus and method for decreasing bio-effects of magnetic gradient field gradients
EP1356828B1 (en) Sterilizing apparatus and method using the same
RU2789000C1 (en) Device for electric pulse processing of raw meat
US8466680B2 (en) Apparatus and method for decreasing bio-effects of magnetic gradient field gradients
JP6770537B2 (en) Magnetic resonance imaging
CN103087911A (en) Method for providing stable and uniform magnetic field environment to power frequency low-intensity magnetic field biological effect experiment
Roberts et al. Microwaves in medical and biological research
RU2489886C1 (en) Device for meat raw material treatment
JP5684434B1 (en) Potential fluctuation medical device
Dong et al. Single-cycle strong terahertz pulse generation from a vacuum-plasma interface driven by intense laser pulses
Belyaev et al. Selection rules on helicity during discrete transitions of the genome conformational state in intact and X-rayed cells of E. coli in millimeter range of electromagnetic field
JP2017094052A (en) Quantum irradiation dome
GB2070456A (en) Water treatment apparatus
RU2652818C1 (en) Device for magnetic-pulse plant treatment
Zajtzev et al. RF installation for the grain disinfestation
TW201517953A (en) Device used for rapidly treating damage or degeneration of bone and cartilage by applying C-type electromagnet to generate high magnetic flux density and single pulsed electromagnetic field
Pianroj et al. Development of a microwave system for highly-efficient drying of fish
Maciszewski et al. Application of “Electronica 10-10” Electron Linac for Food Processing
SU651774A1 (en) Method of egg disinfection
JP3011462U (en) Microwave therapy
US11990310B2 (en) Radiation generation apparatus and radiation generation method
RU2817879C1 (en) Microwave unit with magnetron resonator for thermal treatment of secondary raw materials of animal origin
CN218900275U (en) Electrodeless ultraviolet sterilization device directly connected with microwave source
JPH02246782A (en) Generator