ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы

Изобретение относится к технологии ультразвукового эмульгирования - получения при помощи ультразвука высокодисперсных жидких систем, состоящих из взаимно нерастворимых компонентов: неполярной жидкости (масла), являющегося непрерывной средой эмульсии, и полярной жидкости (воды), распределенной внутри нее в виде микроскопических капель и являющейся дисперсной фазой, а также эмульгатора - твердого порошкообразного или жидкого вещества, имеющего дифильные свойства и располагающегося на границе раздела среды и фазы

Преимущественная область применения изобретения - приготовление эмульсий на основе растительных и животных жиров в пищевой промышленности для:

-эмульсионных пищевых продуктов, например, маргарина;

-эмульсионных компонентов, используемых в процессе производства различных продуктов питания (колбас, шоколада, кремов, соусов);

-эмульсий, применяемых в хлебопечении в качестве жирсодержащих ингредиентов хлеба, а также в качестве смазок для хлебопекарного инвентаря.

Жидкость фазы вводят, распределяя ее в виде тонкого слоя по поверхности, с которой распространяется ультразвук.

При введении жидкости фазы в среду эмульсии путем ее распределения по поверхности излучателя в виде тонкого слоя в ней возникают вязко-инерционные и поверхностно- капиллярные волны, вызывающие гидродинамическую, а не акустическую кавитацию. При этом энергия первичного поля трансформируется преимущественно в объеме этого тонкого слоя, что обуславливает на его границе с жидкостью среды высокую интенсивность эмульгирования за счет перечисленных ниже эффектов.

Во-первых, в тонком слое и на его "мягкой" границе с жидкостью среды достигаются значения колебательной скорости и колебательного ускорения, превышающие значения на границах, например, полуволновых объемов жидкостей, так как потери на внутреннее трение здесь меньше из-за малой толщины слоя. Кроме того, при таком способе введения жидкости фазы сведена к минимуму возможность непосредственного контакта жидкости среды с излучающей поверхностью, что минимизирует рассеяние акустической энергии на вязком трении в жидкости среды.

Во-вторых, так как областью действия эффекта кавитации в системе является в основном тонкий слой жидкости, то ударные волны кавитации, являющиеся одним из основных диспергирующих факторов, доходят до границы раздела фаз практически без потерь энергии. Потери энергии здесь в 0,25 / раз меньше, чем в полуволновом объеме жидкости, где - длина волны ультразвука в жидкости; - толщина тонкого слоя; .

В-третьих, кавитация генерирует мелкомасштабные течения, которые снижают поверхностное натяжение на межфазной границе и способствуют тем самым первоначальному механическому перемешиванию жидкостей.

В-четвертых, все это вместе обеспечивает наиболее благоприятные условия для прохождения реакции поэтапного гидролиза жиров, так как облегчает диссоциацию молекул воды и отщепление жирнокислотных радикалов (ацилов) от глицеридов, а продукты гидролиза являются эмульгаторами.

При исследовании отличительных признаков описываемого способа заявителем не выявлено каких-либо известных аналогичных решений, касающихся ввода фазы эмульсии, получаемой при помощи ультразвука, путем ее распределения в виде тонкого слоя на поверхности излучателя ультразвука.

Для осуществления способа, например, при приготовлении жироводной эмульсии для смазки хлебопекарного инвентаря может быть использована известная установка экспресс-приготовления эмульсий типа "Ультрамикс 630" (ТУ 5131-001-01172039-96). Отличительный признак заявленного способа реализуется путем изменения конструкции установки, заключающейся в увеличении диаметра каналов для впрыскивания фазы, например, до 3 мм. Эмульсию на реконструированной для осуществления заявленного способа установке "Ультрамикс 630" готовят в том же порядке, который указан в ее эксплуатационных документах.