RU2489886C1 - Device for meat raw material treatment - Google Patents

Abstract

FIELD: food industry.

SUBSTANCE: invention is intended for usage in meat industry and relates to devices for meat raw material treatment. The device consists of a source of LF electric oscillations and a solenoid-type radiator. The used source of LF electric oscillations is represented by a generator of unipolar triangular-shaped pulses with frequency equal to 10-200 Hz corresponding to resonance frequency of intramolecular transformations in the meat raw material. The solenoid has a ferrite core generating LF electromagnetic field with energy exceeding that of disruption of hydrogen bonds in a biological cell by at least 4.5 kcal/mol.

EFFECT: manufacture of environmentally safe meat raw material and extension of such material storage life due to reduced microbial contamination and reduction of material and energy expenditures on ready products preparation.

1 tbl, 3 dwg

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 patent of Russia No. 2065282, 08.20.1996, class. A23L 3/32 Semchenko D.A., Ostrikov M.M., Alekseeva S.P. "Device for the electromagnetic processing of plant materials", containing a radiator in the form of an electromagnet with poles of cores having a certain geometric shape mounted above the conveyor with a drive.

Также известно устройство для обработки биологического объекта (см. патент РФ №2078490, A01C 1/00, 1997 г. - прототип) 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 - prototype) consisting of a source of low-frequency electric oscillations and an emitter in the form of a solenoid.

Недостатком известных технических решений является недостаточная эффективность обработки.A disadvantage of the known technical solutions is the lack of processing efficiency.

Техническим результатом является получение экологически чистого мясного сырья, увеличение срока хранения за счет снижения микробиальной обсемененности и снижение материальных затрат и электроэнергии при приготовлении готовой продукции.The technical result is to obtain environmentally friendly meat raw materials, increasing the shelf life by reducing microbial contamination and reducing material costs and electricity in the preparation of finished products.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки мясного сырья состоящем из источника низкочастотных электрических колебаний и излучателя в виде соленоида, согласно изобретению в качестве источника низкочастотных электрических колебаний использован генератор униполярных треугольных импульсов с частотой 10-200 гц соответствующей резонансной частоте внутримолекулярных превращений в мясном сырье, а соленоид имеет ферритовый сердечник, создающий низкочастотное электромагнитное поле с энергией более 4,5 ккал/моль 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 vibrations and a radiator in the form of a solenoid, according to the invention, a unipolar triangular pulse generator with a frequency of 10-200 Hz corresponding to the resonant frequency of intramolecular transformations in meat is used as a source of low-frequency electrical vibrations raw materials, and the solenoid has a ferrite core, creating a low-frequency electromagnetic field with an energy of more than 4.5 kcal / mol ie energy rupture of hydrogen bonds in a biological cell.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что использование униполярных низкочастотных треугольных импульсов с частотой 10-200 гц соответствующей резонансной частоте внутримолекулярных превращений в мясном сырье и низкочастотное электромагнитное поле с энергией выше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке для обработки мясного сырья позволяет эффективно воздействовать на патогенные микробы и получить из мясного сырья гомогенную белковую массу, что обеспечивает увеличение срока хранения и уменьшение материальных и энергетических затрат при приготовлении готовой продукции.The novelty of the proposed proposal is due to the fact that the use of unipolar low-frequency triangular pulses with a frequency of 10-200 Hz corresponding to the resonant frequency of intramolecular transformations in meat raw materials and a low-frequency electromagnetic field with an energy higher than the energy of breaking hydrogen bonds in a biological cell for processing meat raw materials can effectively act on pathogenic microbes and get a homogeneous protein mass from meat raw materials, which ensures an increase in shelf life and a decrease in material linen and energy costs in the preparation of finished products.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено устройство для обработки мясного сырья, на фиг.2 - схема генератора униполярных низкочастотных треугольных импульсов.The invention is illustrated in the drawing, where 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 1 и излучатель в виде соленоида 2 с ферритовым сердечником 3 создающим низкочастотное электромагнитное поле напряженностью 10-15 В/м и магнитной индукцией не более 6 мТл, обеспечивающим энергию поля более 4,5 ккал/моль. Под излучателем расположена платформа 4 на которую укладывают мясное сырье 5, так чтобы излучение 6 попадало на мясное сырье.A device for processing raw meat contains a unipolar triangular pulse generator 1 and a radiator in the form of a solenoid 2 with a ferrite core 3 creating a low-frequency electromagnetic field of 10-15 V / m and magnetic induction of not more than 6 mT, providing a field energy of more than 4.5 kcal / mol. Under the emitter is a platform 4 on which the meat raw materials 5 are laid, so that the radiation 6 falls on the raw meat.

Электрическая схема генератора униполярных низкочастотных треугольных импульсов состоит из двух частей: генератора импульсов и цепи управления.The electrical circuit of the unipolar low-frequency triangular pulse generator 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 unit. The control pulse generator can be made on the basis of a relaxation generator using a single-junction 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 single-junction 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, here we show a circuit based on two-half-wave rectification, with the subsequent flow of the signal to the capacitors and inductor, respectively C3, C4 and L1, connected, in series and parallel to the thyristor VD10, and designed to support and amplify the supplied pulses in the power parts of the circuit, and the role of 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 constructing thyristor control circuits. The advantages of these devices are: stable unlocking (switching) voltage, a very small unlocking current, a wide range of operating temperatures and a large permissible 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 us make a mathematical calculation of the electromagnetic parameters of the emitter affecting the biology and histology of meat products.

По осциллограмме на рисунке 3, нам известно, что частота сигнала составляет f=280-300 Гц, длительность импульса t=2 мс, период сигнала Т=20 мс, напряжение в импульсе от U_cp=30 B до U_a=60B, ток в импульсе от I_cр=1,5 А до I_a=30 А сопротивление излучающего устройства r=2 Ом.According to the oscillogram in Figure 3, we know that the signal frequency is f = 280-300 Hz, the pulse duration is t = 2 ms, the signal period is T = 20 ms, the voltage in the pulse is from U _cp = 30 V to U _a = 60 V, current in a pulse from I _cp = 1.5 A to I _a = 30 A, the resistance of the emitting device r = 2 Ohms.

Определим скважность сигнала:Define the duty cycle of the signal:

$$S=\frac{T}{t}=\frac{20}{2}=\mathrm{10,}\left(\text{1}\right)$$

$$S=\frac{T}{t}=\frac{\mathrm{twenty}}{2}=\mathrm{10,}\left(\text{one}\right)$$

Определим мощность среднюю и амплитуднуюDefine the average and amplitude power

P_cp=I_cp×U_cp=30×1.5=45 Вт,P _cp = I _cp × U _cp = 30 × 1.5 = 45 W,

P_a=I_a×U_a=60×30=1800 Вт.P _a = I _a × U _a = 60 × 30 = 1800 W.

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

Е_ср=P_cp×t=45×2×10^-3=0.09×с=0.09 Дж,E _cf = P _cp × t = 45 × 2 × 10 ^-3 = 0.09 × s = 0.09 J,

E_a=P_a×t=1800×2×10^-3=3.6 Вт×с=3.6 Дж.E _a = P _a × t = 1800 × 2 × 10 ^-3 = 3.6 W × s = 3.6 J.

Так как в 1 Дж - 2,39 ккал, то при пересчете на 4,5 ккал, 3,6 Дж=7,2 ккал., т.е полученная величина энергии больше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке.Since in 1 J - 2.39 kcal, then when converted to 4.5 kcal, 3.6 J = 7.2 kcal., I.e., the obtained energy value is greater than the energy of breaking of hydrogen bonds in a biological cell.

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

Е_ср=5.617×10¹⁷ eVE _cf = 5.617 × 10 ¹⁷ eV

E_a=2.247×10¹⁹ eVE _a = 2.247 × 10 ¹⁹ eV

Произведем расчет диапазона изменения энергии сигнала электромагнитно-импульсного воздействияWe will calculate the range of the signal energy of the electromagnetic pulse effect

Е_ср.сиг.=Е_ср×f=5.617×10¹⁷×280=1.573×10²⁰ eVE _sr. = E _cf × f = 5.617 × 10 ¹⁷ × 280 = 1.573 × 10 ²⁰ eV

Е_а.сиг=E_a×f=2.247×10¹⁹×300=6.741×10²¹ eVE _a.sig = E _a × f = 2.247 × 10 ¹⁹ × 300 = 6.741 × 10 ²¹ 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 L=300 см, сечение провода d=0,025 см², тогда объем медного провода равенAccording to the calculation, we will calculate the energy of the emitted photon in this process, for this we use reference data on the amount of electron content in 1 cm ³ = 615 × 1022 pcs. We 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 L = 300 cm, the wire cross section is d = 0.025 cm ² , then the volume of the copper wire is

V=300×0.025=7.5 см³ V = 300 × 0.025 = 7.5 cm ³

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

n_в=7.5×615×10²²=4.613×10²⁵ шт.n _in = 7.5 × 615 × 10 ²² = 4.613 × 10 ²⁵ pcs.

Найдем энергию одного фотона излученного от излучающей установки для этого, используем среднюю и амплитудную энергииWe find the energy of one photon emitted from the emitting installation for this, we use the average and amplitude energy

$${Е}_{ср.ф}=\frac{1.573\times {10}^{20}}{4.613\times {10}^{25}}=3.4\times {10}^{-6}eV$$

$$E_{\mathrm{from}R.f}=\frac{1.573\times {10}^{\mathrm{twenty}}}{4.613\times {10}^{25}}=3.4\times {10}^{-6}eV$$

$${Е}_{ср.a}=\frac{6.741\times {10}^{21}}{4.613\times {10}^{25}}=1.46\times {10}^{-4}eV$$

$$E_{\mathrm{from}R.a}=\frac{6.741\times {10}^{21}}{4.613\times {10}^{25}}=1.46\times {10}^{-\mathrm{four}}eV$$

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

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 emission wavelength according to [Kozhaeva D.K. Disinfection of poultry meat with microwave energy / D.K. Kozhaeva // Bulletin of Veterinary Medicine. - 1998 No. 9 (3). - S.42-44.] Enter the range of x-ray radiation at a wavelength, this is presumably the main factor affecting the biology and histology of meat products.

Устройство для обработки мясного сырья работает следующим образом.A device for processing raw meat is as follows.

В зависимости от расстояния до обрабатываемого объекта устанавливают заданные частоту и напряжение. Через несколько минут после включения генератора униполярных треугольных импульсов 1 и излучателя 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, set frequency and voltage are set. A few minutes after turning on the unipolar triangular pulse generator 1 and the emitter, the process acquires a steady state. After processing, the raw meat is checked for the presence of pathogenic bacteria and its structure, and the processed raw meat is sent to prepare the finished product.

При электромагнитно-импульсном воздействии на мясное сырье низкочастотным электромагнитным полем создаваемый униполярными импульсами треугольной формы с частотой 10-200 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.With electromagnetic pulse exposure to raw meat with a low-frequency electromagnetic field created by unipolar pulses of a triangular shape with a frequency of 10-200 Hz. disinfection of raw meat is carried out. From biological and chemical studies it is known that each native unit has its own frequency of electromagnetic radiation, therefore, if we create conditions for the resonance of external electromagnetic effects with the internal radiation of the cell, then an internal destruction of the biological unit can occur. Experimentally used signals of a triangular shape, which are shown in figure 3.

Из осциллограммы видно, что в импульсе напряжение равно 60 вольт, частотный диапазон исследовался от 10 до 200 Гц, где очевидно проявился резонансный режим воздействия на биологию и гистологию мясного продукта. Эксперимент по воздействию на мясную продукцию (говядина) предусматривал продолжительность воздействия 60 минут на каждую биологическую единицу с диапазоном частот от 10 до 200 Гц, в результате были получены следующие данные по биологии и гистологии мясной продукции, которые представлены в таблице 1.The oscillogram shows that the pulse voltage is 60 volts, the frequency range was studied from 10 to 200 Hz, where the resonant mode of influence on the biology and histology of the meat product obviously appeared. The experiment on the impact on meat products (beef) envisaged a duration of exposure of 60 minutes for each biological unit with a frequency range from 10 to 200 Hz; as a result, the following data on the biology and histology of meat products were obtained, which are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Количество колониеобразующих единиц в зависимости от параметров электромагнито-импульсной обработкиThe number of colony forming units depending on the parameters of electromagnetic pulse processing № образцаSample No. Время обработки, минProcessing time, min Частота (f), ГцFrequency (f), Hz Масса образца до обработкиSample weight before processing Масса после обработкиWeight after processing КМАФАнМ, КОЕ/г (-3)KMAFANM, CFU / g (-3) БГКП, в 0,001 г.BGKP, in 0.001 g. кto 6060 -- -- -- 7,9×10⁴ 7.9 × 10 ⁴ Обнар.Detected 1one 6060 1010 18,8518.85 18,5818.58 2,6×10⁴ 2.6 × 10 ⁴ Обнар.Detected 22 6060 100one hundred 18,4518.45 18,1318.13 2,1×10⁴ 2.1 × 10 ⁴ Обнар.Detected 33 6060 200200 22,7322.73 22,1222.12 3,0×10⁴ 3.0 × 10 ⁴ Не обнар.Not detected. 4four 30thirty 30thirty 19,7619.76 19,5419.54 3,7×10⁴ 3.7 × 10 ⁴ Обнар.Detected

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.A histological examination of the “treated” striated muscle tissue in all species showed structural changes in the muscle fibers, which were characterized by lysis of myofibrils. The connective tissue between the muscle fibers and between the muscle bundles was in a state of decay and represented a homogeneous protein mass, which was practically not stained.

Эти изменения указывают на то, что использование предлагаемого устройства для обработки поперечно-полосатой мышечной ткани и речении действительно оказывает воздействие на поверхностные и глубокие структуры, что подтверждает эффективность обработки сырья животного происхождения НЧ ЭМП для ускорения биохимических превращений и снижения микробиальной обсемененности.These changes indicate that the use of the proposed device for processing striated muscle tissue and speech really affects the surface and deep structures, which confirms the efficiency of processing raw materials of animal origin LF EMF to accelerate biochemical transformations and reduce microbial contamination.

Claims (1)

Устройство для обработки мясного сырья, состоящее из источника низкочастотных электрических колебаний и излучателя в виде соленоида, отличающееся тем, что в качестве источника низкочастотных электрических колебаний использован генератор униполярных треугольных импульсов с частотой 10-200 Гц, соответствующей резонансной частоте внутримолекулярных превращений в мясном сырье, а соленоид имеет ферритовый сердечник, создающий низкочастотное электромагнитное поле с энергией более 4,5 ккал/моль выше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке. A device for processing raw meat, consisting of a source of low-frequency electrical vibrations and a radiator in the form of a solenoid, characterized in that a unipolar triangular pulse generator with a frequency of 10-200 Hz corresponding to the resonant frequency of intramolecular transformations in the raw meat is used as a source of low-frequency electrical vibrations, and the solenoid has a ferrite core, which creates a low-frequency electromagnetic field with an energy of more than 4.5 kcal / mol higher than the energy of the breaking of hydrogen bonds in biolo cell.

Images