SU1762879A1 - Способ электроплазмолиза биологического сырь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке пищевых продуктов растительного и животного происхожденеи , а более точно к плазмолизу биологических сред электрическим током . Изобретение может быть использовано в технологических лини х первичной переработки плодов, овощей и фруктов или при переработке рыбы и м са животных. Сущность изобретени : электроды в зоне плазмолиза выполнены в форме трехгранных усеченных пирамид, поперечные сечени  которых представл ют собой равносторонние треугольники с уменьшающимс  размером сторон по направлению движени  сырь . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к пищевой промышленности , в частности к способу электрообработки биологических сред.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности электрообработки сырь .

Способ электроплазмолиза биологических сред включающий его обработку в зоне плазмолиза, оборудованной электродами, снабженными скошенными входными и выходными участками, предусматривает его обработку в зоне плазмолиза, образованной электродами, выполненными в форме трехгранных усеченных пирамид, поперечное сечение которых представл ет собой равносторонние трехугольники с уменьшающимс  размером сторон по направлению движени  сырь , при этом рассто ние между гран ми соседних электродов и радиус окружности описанной по вершинам равносторонних треугольников равны и определ ютс  из соотношени 1

г

сту

Jn

где г - рассто ние между гран ми электродов , м;

о - удельна  электропроводность сырь , см/м;

U - разность потенциалов, В/см;

jn - оптимальна  плотность тока, А/м2, а длину зоны плазмолиза определ ют из соотношени :

ЫИП

где Ј- длина зоны плазмолиза, м;

G - производительность плазмолизато- ра,т/ч;

т- врем  плазмолиза сырь , с;

р- плотность сырь , т/ч;

F - средн   величина рабочего сечени  камеры, м2.

Изменение электропроводности сырь  в процессе обработки приводит к возникновению неоднородности плотности тока по длине рабочей камеры, и в последствии к

VI

О

ю

00 vj

О

j

образованию токовых каналов в месте обра- батывемого сырь . Это нежелательное  вление при электроплазмолизе сопровождаетс  уносом металла электродов , ухудшению качества готового продук- та.

Обработка сырь  в зоне плазмолиза, образованной элеткродами выполненными в форме усеченных пирамид, исключает образование неоднородности электропроводно- сти сырь  в процессе обработки. При этом минимальное рассто ние между свободными рабочими гран ми пирамид, в любом поперечном сечении рабочей камеры, равны радиусу вписанной окружности к свобод- ным ребрам пирамид, а их величины, дл  различных сечений, соотнос тс  друг к другу как динамические значени  удельное электропроводности сырь .

К трем электродам, отсто щих на 120° по центральному углу, подсоедин ютс  три фазы трехфазного источника питани , а к остальным элеткродам присоедин етс  нулева  точка источника. Поперечное сечение рабочей камеры электроплазмолизатора формально можно разделить на рабочие зоны , в которых вклад в плотность тока электрообработки сырь  дают от одной до трех пар электродов.

В зоне можду гран ми соседних пирамид-электродов вклад в плотность тока будут давать лишь два электрода, а в центре трубы суммарна  плотность тока создаетс  симметричными точками противоположных электродов - шести электродов. Плотность тока в зоне, где суммарный ток определ ет с  соседними электродами, равна aU. г

rfled и г - удельна  электропроводность и радиус вписанной окружности к ребрам пирамид-электродов в соответствующем сечении . В центре трубы, только вклад от ближайших симметричных точек - вершин электродов с окружности радиуса г, равен

Если выполнить интегрирование вклада от всех симметричных точек чьи линии тока проход т через заданную точку, тогда убе- димс , что плотность тока однородна во всех точках живого сечени  рабочей камеры . В этом и состоит одна из главных преимуществ предложенной рабочей камеры электроплазмолизатора. Кроме этого, учет динамики изменени  удельной электропро- водности сырь  по длине рабочей камеры дает возможность поддержать посто нную и однородную плотность тока во всем объеме камеры. Заметим дл  примера, что на

0

5

0

0 5

jo Ob IE0 G0r

- на выходе;

;

jc

выходе и входе из зоны обработки, несмотр  на изменени  удельной электропроводности сырь  при электрообработке, плотность тока одна и та же: JJ

Го

с U

, j at a- - в производном поперечном сечении, однако учитыва , что

Л °

г0 ad

то мы получим

U go U a/a0 r0 r0 и тогда на выходе

Jn jo

Важно отметить также, что минимальное рассто ние между двум  электродами, к которым подсоединены фазы источника питани , равно V3V , и поэтому плотность межфазного тока также ограничена значением

. .

J -VTr- F-jo

Дл  обеспечени  элетрообработки в оптимальном режиме, дл  заданного вида сырь , определенном значени ми плотности тока полного плазмолиза jn, и длительностью процесса гп , радиус трубы R и длина рабочей камеры 6 согласованы с производительностью линии переработки G соотношением

0 5

0 5

5

f-pF

Тп

где/э - плотность обрабатываемого сырь , F - средн   величина живого сечени  рабочей камеры. На фиг.2 видно, что увеличение радиуса трубы электропламолизатора не отражаетс  на межэлектродные рассто ни  - они остаютс  посто нными, и поэтому изменени  R не вли ют на другие параметры устройства, кроме отмеченных G и Ј через площадь живого сечени .

Рабочее сечение камеры равно той части поперечного сечени , по которой сырье продвигаетс  сквозь рабочую камеру. Это обсто тельство очень выгодно отличает предложенное устройство от других, тем, что увеличением радиуса трубы мы можем увеличить пропускную способность устройства без ущерба дл  режима оптимального плазмолиза сырь , при этом мен етс  только полный рабочий ток установки, или в конечном счете потребл ема  мощность.

Рассто ние г0 между электродами на выходе в зону обработки согласовано с оптимальной плотностью тока jn и удельной электропроводностью сырь  на входе G соотношением:

r0

Ob U

Jn

где U - разность потенциала между соседними электродами.

Рассто ние между электродами по мере продвижени  вглубь рабочей камеры измен етс  пропорционально изменени м удельной электропроводности сырь  при электрообработке

а г г0.

Оо

На выходе из зоны обработки рассто ние между электродами равно anil

Гп

Jn

где Gn - удельна  электропроводность элек- троплазмолизованного сырь  фактически при радиусе трубы R, равном гп, электроды имеют вид пирамид, а живое сечение устройства , в этом частном случае,  вл етс  минимально возможным дл  обработки заданного вида сырь . Учитыва эти обсто тельства-зависимости от радиуса только f и G, можно добитьс  дл  заданного виды сырь  технологически и конструктивно выгодных значений величин F, G и {I Перечисленные возможности, предложенного способа, позвол ют хорошо согласовать камеру плазмолиза, с требовани ми производства . На фиг. 1 представлен продольный, а на фиг.2 поперечные разрезы электро- плазмолизаюра, с помощью которого реализуетс  способ.

Электроплазмолизатор состоит из цилиндрического , диэлектрического корпуса - 1, в котором установлены три пары электродов - 2, 3, 4, выполненных в форме усеченных треугольных пирамид, вход - 5 и выход - 6 устройства, рабоча  зона - 7, и диэлектрических скосов 8, установленных на противоположных концах электродов.

Плазмолизатор работает следующим образом, через вход - 5 подаетс  сырье в рабочую камеру - 7, на три пары электродов падают напр жени . Форма и размещение электродов -2,3,4 позвол ет создать однородную плотность тока во всех точках рабо- чей зоны - 7, что обеспечивает эффективность обработки сырь  и увеличение срока эксплуатации устройства.

Электроплазмолизатор обеспечивает создание в рабочем обьеме однородной и посто нной плотности тока, котора   вл етс  основной характеристикой электроплаз- молизатора заданного вида сырь . Динамика удельной электропроводности различна у разных биологических сред, и следовательно, устройство может быть предназначено дл  обработки только одного вида сырь , с определенной только дл  нее динамикой удельной электропроводности при электрообработке. В рамках заданного вида сырь , характеризуемого своей динамикой электропроводности, обработка производитс  одним и тем же аппаратом и не зависит от факторов состо ни  сырь , так как влажность, температура и т.д.

Применение способа в технологической

линии по переработке  блок производительностью 10 т/ч позволит, благодар  повышению эффективности процесса электрообработки (одинаковой плотности тока и высокой концентрации энергии в зоне обработки), повысить выход сока на 2- 3% и увеличить срок эксплуатации плазмолизатора в 2-3 раза.

Расчет на этой основе годового экономического эффекта от использовани  способа в указанной технологической линии составит около 2 тыс. рублей.

Пример. Томатна  пульпа обрабатываетс  электрическим током в трехфазном, динамическом электроплазмолизаторе, с

целью интенсификации выпаривани  томат- пасты. Устройство включено в технологическую линию производительностью 10 т/ч. Удельна  электропроводность сырь  на входе О0 0,258 см/м, на выходе 0,497

см/м. Пирамидальные электроды с высотой 91,3 см и стороной основани  - 4,8 см вмонтированы в текстолитовую трубу радиуса 6,2 см. Рассто ние между электродами на входе в рабочую камеру и радиус го с рисунка

равны 3,2 см. Полный рабочий ток установки равен 134,1 А, при эффективной рабочей площади одного электрода 438,7 см .

В результате в устройстве создаетс  по-, сто нна  и однородна  плотность тока во

всех точках объема рабочей камеры, равна  оптимальной дл  эффективного электроплазмолиза сырь  j0 0,177 А/см2.

П р и м е р 2. Томатна  масса, из которой было уделен 80% первоначального содержани  влаги, обрабатываетс  проточным, трехфазным электроплазмолизатором. Производительность линии переработки 10 т/ч. Удельна  электропроводность сырь  на вхо- де а0 0,156 см/м, на выходе - оь 0,285 см/м. Электроды устройства имеют форму треугольной, усеченной пирамиды высотой 46,1 см со сторонами оснований - 3,5 см и 1,7 см, и вмонтированы в технологическую трубу радиуса 4,7 см. Рассто ние между электродами на входе, равное радиусу R0 с рисунка, равно 1,93 см. Полный рабочий ток установки 67,7 А, при эффективной рабочей площади одного электрода 241 см2.

В результате в устройстве создаетс  однородна  по объему сырь  посто нна  плотность тока, равна  0,162 А/см2.

П р и м е р 3. Яблочна  мезга с удельной электропроводностью оь 0,119 см/м до обработки и Оп 0,215 см/м после обработки , электроплазмолизуетс  в проточном, трехфазном трубчатом электроплазмолиза- торе, включенном в линию производительностью 2,5 тонн в час. Электроды - в виде треугольной усеченной пирамиды с высотой 37,7 см и сторонами оснований 4,3 см и 1,8 см, вмонтированы в изол ционной, текстолитовой трубе радиуса 6,1 см. Рабоча  площадь одного электрода 217 см2, при полном токе установки 37 А, обеспечиваетс  рассто нием между электродами на входе в рабочую камеру и радиусе го с рисунка 2,8 см. Посто нна  и однородна  по объему сырь  в рабочей камере плотность тока равна 0,094 А/см2, котора  соответствует наиболее эффективному плазмолизу сырь .

П р и м е р 4. Фарш из маса ставриды обрабатываетс  трехфазным электроплаз- молизатором с электродами в виде пирамид , размеры которых определены по динамике электропроводности сырь  дл  создани  однородной плотности тока в аппарате . Высота пирамид-электродов 285см, сторона основани  - 3,6 см, рассто ние между электродами и радиус го с рисунка, равны 4,4 см, радиус трубы R 5,5 см. Производительность линии переработки - 5 т/ч. Удельна  электропроводность сырь  с добавленной подсоленной водой из расчета 10% воды + 90% фарша, до обработки рйвна 0,59 см/м, и 0,73 см/м - после обработки. Полный ток установки 516 А, при эффективной площади одного электрода 1010 см2.

В результате создаетс  однородна , посто нна  плотность тока в рабочем объеме зоны плазмолиза, равна  0,292 А/см .

П р и м е р 5. Дробленна  клюква обрабатываетс  трехфазным электроплазмоли- затором, установленном в линию переработки производительностью 5 т/ч. Удельна  электропроводность сырь  до обработки 0Ъ 0,102 см/мм, после обработки оь 0,142 см/м. Электроды имеют форму треугольных пирамид с высотой 110 см и стороной основани  7,0 см. Рассто ние

между элеткродами на входе и радиус го с рисунка, равны 7,3 см. Полный рабочий ток установки 41 А, при эффективной рабочей площади одного электрода 774 см . Радиус текстолитовой трубы электроплазмолизатора 10,2 см. В результате, в зоне плазмолиза создаетс  однородна  посто нна  плотность тока, равна  0,031 А/см2.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ электроплазмолиза биологического сырь , включающий его обработку в зоне плазмолиза, образованной электродами , снабженными скошенными входным и выходным участками, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности электрообработки, электроды в зоне плазмолиза выполнены в форме трехгранных усеченных пирамид, поперечные сече- ни  которых представл ют собой равносторонние треугольники с уменьшающимс  размером сторон по направлению движени  сырь , при этом рассто ние г между гран ми соседних электродов и радиус окружности, описанной по вершинам равносторонних треугольников, равны и определ ютс  из соотношени  aU

   ТГ1

   О - удельна  электропроводность сырь , Ом/м; U - разность потенциалов, В;

   Jn - оптимальна  плотность тока, А/м2; а длину {зоны электроплазмолиза определ ют из соотношени 

   где G - производительность плазмолизато- ра. т/с;

   гп - врем  плазмолиза сырь , с; р - плотность сырь , т/м3; F - средн   величина рабочего сечени  камеры плазмолизатора, м2.

   г

   Ч

   А-А