RU2391848C1 - Food emulsion production method - Google Patents
Food emulsion production method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2391848C1 RU2391848C1 RU2008152539/13A RU2008152539A RU2391848C1 RU 2391848 C1 RU2391848 C1 RU 2391848C1 RU 2008152539/13 A RU2008152539/13 A RU 2008152539/13A RU 2008152539 A RU2008152539 A RU 2008152539A RU 2391848 C1 RU2391848 C1 RU 2391848C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ultrasound
- emulsion
- phase
- emulsions
- expressed
- Prior art date
Links
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 235000013305 food Nutrition 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 10
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 5
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 4
- 235000008390 olive oil Nutrition 0.000 description 4
- 239000004006 olive oil Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 2
- 239000000341 volatile oil Substances 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 235000021056 liquid food Nutrition 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229940124597 therapeutic agent Drugs 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ультразвуковым способам приготовления пищевых эмульсий из воды и жидких жиров. Получаемые этим способом эмульсии могут также содержать водо- и/или жирорастворимые вещества, в том числе способствующие их стабилизации. Жировой компонент также может быть сам растворен в каком-либо растворителе. Предлагаемым способом можно получать как прямые (гидрофильные) эмульсии, например, вкусоароматические эмульсии эфирных масел в воде, так и обратные (олеофильные), например, хлебопекарные эмульсии воды в растительных маслах. Преимущественная область применения изобретения - порционное приготовление эмульсий. Изобретение может быть использовано для приготовления эмульсионных косметических, гигиенических и фармацевтических средств. Не исключается применение изобретения для получения прямых и обратных эмульсий и в других областях промышленности, например, гидрофильных эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей для металлорежущих станков в машиностроении или олеофильных топливно-водных эмульсий, используемых в энергетике и на транспорте.The invention relates to ultrasonic methods for preparing food emulsions from water and liquid fats. The emulsions obtained by this method may also contain water and / or fat-soluble substances, including those that contribute to their stabilization. The fat component can also be dissolved in any solvent. The proposed method can be obtained as direct (hydrophilic) emulsions, for example, aromatic emulsions of essential oils in water, and reverse (oleophilic), for example, baking emulsions of water in vegetable oils. The preferred field of application of the invention is the batch preparation of emulsions. The invention can be used for the preparation of emulsion cosmetic, hygiene and pharmaceutical products. The use of the invention for the production of direct and reverse emulsions in other industries, for example, hydrophilic emulsion cutting fluids for metal cutting machines in mechanical engineering or oleophilic fuel-water emulsions used in energy and transport, is not ruled out.
Известен способ ультразвукового эмульгирования растительного масла в воде, применяемый в хлебопекарной промышленности [RU 2151783, 2000], где в состав компонентов эмульсии с целью снижения поверхностного натяжения на границе водной среды и диспергируемого жира добавляют твердую фазу - хлебопекарную муку. В процессе эмульгирования биополимеры муки образуют межфазный слой, снижая поверхностное натяжение на границе раздела фаз и облегчая тем самым смешивание воды и жира. Недостаток способа состоит в том, что в составе эмульсии используется твердый компонент, который может не сочетаться с продуктом, косметическим, гигиеническим или лечебным средством, в составе или в качестве которого эмульсия может быть использована. Это ограничивает область применения приготовленных таким способом эмульсий и препятствует достижению указанного ниже технического результата.A known method of ultrasonic emulsification of vegetable oil in water, used in the baking industry [RU 2151783, 2000], where in the composition of the components of the emulsion in order to reduce surface tension at the interface of the aqueous medium and dispersible fat add a solid phase - baking flour. In the process of emulsification, flour biopolymers form an interfacial layer, reducing surface tension at the phase boundary and thereby facilitating the mixing of water and fat. The disadvantage of this method is that a solid component is used in the composition of the emulsion, which may not be combined with a product, cosmetic, hygienic or therapeutic agent, in the composition or quality of which the emulsion can be used. This limits the scope of the emulsions prepared in this way and prevents the achievement of the technical result indicated below.
Известны способы приготовления пищевых эмульсий, при которых компоненты смешивают механически и полученную смесь подвергают ультразвуковому диспергированию путем рециркуляции относительно источника ультразвука [RU 2055479, 1996], в том числе с интенсивностью ультразвука, зависящей от скорости звука в эмульсии, ее плотности и гидростатического давления в ней [RU 2304460, 2007]. Общим недостатком, препятствующим получению сформулированного ниже технического результата этими способами, является необходимость использования технических средств для предварительного механического смешивания компонентов, что усложняет их осуществление, особенно при порционном изготовлении небольших объемов эмульсий или эмульсий с малым содержанием эмульсионной фазы. С другой стороны, известно, что при механическом смешивании компонентов, когда их объемы приблизительно одинаковы, эмульсия получается в виде смеси эмульсий прямого и обратного типов, то есть может содержать в качестве фаз эмульсии противоположного типа, что затрудняет получение заданного типа эмульсии и приводит к структурной неустойчивости всей получаемой полидисперсной системы [1]. Для предотвращения этого используют предварительную обработку воды ультразвуковой кавитацией [RU 2183986, 2000, RU 2279918, 2004], что также является усложнением процесса. Все эти недостатки препятствуют получению сформулированного технического результата изобретения перечисленными способами.Known methods for the preparation of food emulsions, in which the components are mixed mechanically and the resulting mixture is subjected to ultrasonic dispersion by recirculation relative to the source of ultrasound [RU 2055479, 1996], including the ultrasound intensity, depending on the speed of sound in the emulsion, its density and hydrostatic pressure in it [RU 2304460, 2007]. A common drawback that impedes the preparation of the technical result formulated below by these methods is the need to use technical means for preliminary mechanical mixing of the components, which complicates their implementation, especially in the batch production of small volumes of emulsions or emulsions with a low content of emulsion phase. On the other hand, it is known that during mechanical mixing of the components, when their volumes are approximately the same, the emulsion is obtained in the form of a mixture of emulsions of the direct and inverse types, that is, it can contain the phases of the emulsion of the opposite type, which makes it difficult to obtain a given type of emulsion and leads to structural instability of the whole obtained polydisperse system [1]. To prevent this, pre-treatment of water with ultrasonic cavitation is used [RU 2183986, 2000, RU 2279918, 2004], which is also a complication of the process. All these disadvantages impede the receipt of the formulated technical result of the invention by the above methods.
Известен способ приготовления эмульсии, позволяющий избежать неуправляемости процесса эмульгирования в отношении типа получаемой эмульсии вплоть до содержания фазы, ограничиваемого известным соотношением Оствальда. Он осуществляется путем введения эмульсионной фазы в среду эмульсии из тонкого слоя, образуемого на поверхности, с которой излучается ультразвук [RU 2172207, 2001], и предназначен для порционного приготовления олеофильных хлебопекарных и топливно-водных эмульсий [2]. Недостатком этого способа, не позволяющим достигнуть с помощью него технического результата изобретения, является именно то обстоятельство, что он позволяет получать только олеофильные эмульсии.A known method of preparing an emulsion, avoiding the uncontrollability of the emulsification process in relation to the type of emulsion obtained, up to the phase content, limited by the known Ostwald ratio. It is carried out by introducing the emulsion phase into the emulsion medium from a thin layer formed on the surface from which ultrasound is emitted [RU 2172207, 2001], and is intended for batch preparation of oleophilic baking and fuel-water emulsions [2]. The disadvantage of this method, which does not allow to achieve with it the technical result of the invention, is precisely the fact that it allows you to get only oleophilic emulsions.
Наиболее близким аналогом изобретения является способ приготовления эмульсии также посредством введения эмульсионной фазы в среду эмульсии из тонкого слоя, образуемого на поверхности, с которой в эмульсию излучается ультразвук. Он позволяет готовить эмульсии любого типа, для чего излучатель ультразвука ориентируют так, чтобы ультразвук распространялся в направлении, проекция вектора силы тяжести на которое имеет тот же знак, что и разность плотностей среды и фазы эмульсии [RU 2341967, 2008]. Этот способ принят за прототип.The closest analogue of the invention is a method for preparing the emulsion also by introducing the emulsion phase into the medium of the emulsion from a thin layer formed on the surface from which ultrasound is emitted into the emulsion. It allows you to prepare emulsions of any type, for which the ultrasound emitter is oriented so that the ultrasound propagates in the direction, the projection of the gravity vector onto which has the same sign as the difference in the density of the medium and phase of the emulsion [RU 2341967, 2008]. This method is adopted as a prototype.
Прототип позволяет не только приготавливать эмульсию любого типа, но также делать это как порционно, так и непрерывно, если фазу подают на излучающую поверхность по каналам в волноводном трансформаторе. При этом требуется использование устройства для прецизионного дозирования фазы, от точности которого зависит содержание фазы в эмульсии. Причем, чем требуемое содержание фазы меньше, тем точнее должно быть дозирование. Если же в порционном режиме эмульгирования каким-либо образом создавать на излучающей поверхности слой из всего количества фазы, отмерив его объем перед началом процесса, то слой может оказаться не «тонким». Ясно, что давление, которое испытывает перед началом процесса граница раздела среды и фазы будущей эмульсии со стороны среды, должно быть не больше радиационного давления излучаемого ультразвука. Иначе невозможно разрушить эту границу, то есть произвести собственно эмульгирование. Поскольку величина радиационного давления ультразвука в точке жидкости пропорциональна квадрату колебательной скорости ее частиц в этой точке [3], то следует располагать границу раздела в плоской волне ультразвука либо вблизи поверхности, с которой он распространяется, либо на расстоянии от нее, кратном половине ее длины. Первое известно из [RU 2172207, 2001], второе - из [4]. Поэтому при порционном процессе заранее произвольно дозировать фазу эмульсии нельзя, не принимая в расчет величину радиационного давления ультразвука, которая будет иметь место на границе ее раздела со средой. Поскольку требования к интенсивности ультразвука у прототипа отсутствуют, то с помощью него осуществление наиболее технически просто организуемого порционного процесса с предварительным дозированием фазы вообще невозможно. А во многих случаях в области применения изобретения нужен именно порционный процесс приготовления эмульсии. В этом и заключается недостаток прототипа, препятствующий достижению с помощью него технического результата изобретения.The prototype allows not only to prepare an emulsion of any type, but also to do it both portionwise and continuously, if the phase is fed to the radiating surface through channels in a waveguide transformer. This requires the use of a device for precision dosing of the phase, on the accuracy of which the content of the phase in the emulsion depends. Moreover, the less the required phase content, the more accurate the dosage should be. If, in the batch mode of emulsification, in any way to create a layer on the radiating surface from the total number of phases, measuring its volume before the start of the process, the layer may not be “thin”. It is clear that the pressure that the boundary between the medium and the phase of the future emulsion from the medium experiences before the start of the process should not exceed the radiation pressure of the emitted ultrasound. Otherwise, it is impossible to destroy this border, that is, to actually emulsify. Since the radiation pressure of ultrasound at a liquid point is proportional to the square of the vibrational velocity of its particles at this point [3], it is necessary to arrange the interface in a plane wave of ultrasound either near the surface with which it propagates or at a distance from it that is a multiple of half its length. The first is known from [RU 2172207, 2001], the second from [4]. Therefore, in a batch process, the emulsion phase cannot be arbitrarily dosed in advance without taking into account the value of the ultrasonic radiation pressure, which will take place at its interface with the medium. Since there are no requirements for the ultrasound intensity of the prototype, using it, the implementation of the most technically simple batch process with preliminary dosing of the phase is generally impossible. And in many cases, in the field of application of the invention, a batch process for preparing the emulsion is needed. This is the disadvantage of the prototype, preventing the achievement of using it the technical result of the invention.
Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.
Известно, что квадрат амплитуды колебательной скорости частиц жидкости в плоской ультразвуковой волне прямо пропорционален интенсивности излучаемого ультразвука и обратно пропорционален удельному акустическому сопротивлению жидкости [5]. Таким образом, значение колебательной скорости в точке, лежащей на луче волны, равно произведению интенсивности излучаемого ультразвука, расстояния от этой точки до поверхности, с которой распространяется ультразвук, и квадрата косинуса модуля волнового вектора, умноженного на это расстояние [6]. Известны задачи определения величины радиационного давления звука на границе раздела двух несмешиваемых жидкостей и их решения, точность которых определяют сделанные в них допущения [3]. Путем постановки натурных и вычислительных компьютерных экспериментов с учетом допусков и граничных условий, действующих в области предмета изобретения, была решена обратная задача нахождения толщины слоя фазы у излучающей ультразвук поверхности в зависимости от интенсивности и частоты ультразвука, при которой радиационное давление ультразвука на границе этого слоя равно давлению, оказываемому на нее средой. Последнее физически возникает под действием силы тяжести либо выталкивающей силы в зависимости от типа изготавливаемой эмульсии. Ясно, что если статическое давление на границу раздела меньше или равно действующему на нее радиационному давлению, смешивание компонентов эмульсии осуществимо.It is known that the square of the amplitude of the vibrational velocity of liquid particles in a plane ultrasonic wave is directly proportional to the intensity of the emitted ultrasound and inversely proportional to the specific acoustic resistance of the liquid [5]. Thus, the value of the vibrational velocity at a point lying on the wave beam is equal to the product of the intensity of the emitted ultrasound, the distance from this point to the surface from which the ultrasound propagates, and the square of the cosine of the wave vector module multiplied by this distance [6]. There are known problems of determining the radiation pressure of sound at the interface between two immiscible liquids and their solutions, the accuracy of which is determined by the assumptions made in them [3]. By setting up field and computational computer experiments taking into account the tolerances and boundary conditions in the field of the subject invention, the inverse problem of finding the phase layer thickness on the surface emitting ultrasound was solved depending on the intensity and frequency of ultrasound, at which the radiation pressure of ultrasound at the boundary of this layer is the pressure exerted on it by the medium. The latter physically arises under the action of gravity or buoyancy, depending on the type of emulsion being manufactured. It is clear that if the static pressure at the interface is less than or equal to the radiation pressure acting on it, mixing the components of the emulsion is feasible.
Зависимость толщины слоя фазы от интенсивности и частоты ультразвука с достаточной точностью была определена для полярной и неполярной фаз эмульсии, разница удельных акустических сопротивлений которых не превышает 40 кг/(см2с). Если учесть, что электролиты, такие как, например, используемая в пищевой промышленности поваренная соль, способствуют разложению эмульсий [7] и в качестве компонентов эмульсий в больших концентрациях не используются, то в этот диапазон попадают водные растворы и жиры, из которых готовят все известные пищевые эмульсии.The dependence of the phase layer thickness on the intensity and frequency of ultrasound was determined with sufficient accuracy for the polar and nonpolar phases of the emulsion, the difference in specific acoustic impedances of which does not exceed 40 kg / (cm 2 s). If we take into account that electrolytes, such as, for example, sodium chloride used in the food industry, contribute to the decomposition of emulsions [7] and are not used as components of emulsions in high concentrations, then aqueous solutions and fats fall into this range, from which all known food emulsions.
Техническим результатом изобретения является создание способа, позволяющего готовить пищевые эмульсии любого типа с любым соотношением среды и фазы как непрерывно, так и порционно и предварительно не смешивая компоненты механически.The technical result of the invention is the creation of a method that allows you to prepare food emulsions of any type with any ratio of the medium and phase, both continuously and portionwise and without pre-mixing the components mechanically.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе ультразвукового приготовления пищевых эмульсий путем введения фазы эмульсии в эмульсионную среду из слоя, прилегающего к излучающей ультразвук плоской поверхности, отличие состоит в том, что в зависимости от выраженной в Вт/см2 интенсивности I и выраженной в кГц частоты f излучаемого ультразвука, выраженную в сантиметрах толщину слоя фазы δ у поверхности излучателя в процессе эмульгирования устанавливают и поддерживают в процессе эмульгирования, не превышающей значения первого положительного корня трансцендентного уравнения δ=0.0037·I·cos2α, где α=0,043·f·δ радиан.The technical result of the invention is achieved due to the fact that in the method of ultrasonic preparation of food emulsions by introducing the phase of the emulsion into the emulsion medium from a layer adjacent to a flat surface emitting ultrasound, the difference is that depending on the intensity I and W expressed in W / cm 2 the frequency f of the emitted ultrasound expressed in kHz, the thickness of the phase layer δ expressed in centimeters at the surface of the emitter during emulsification is established and maintained during emulsification, not exceeding 3 the beginnings of the first positive root of the transcendental equation δ = 0.0037 · I · cos 2 α, where α = 0.043 · f · δ radian.
Предложенный способ экспериментально сравнивали с прототипом при получении эмульсий прямого типа из одной части оливкового масла и девяти частей питьевой воды по объему и обратного типа из девяти частей оливкового масла и одной части питьевой воды. В качестве ультразвукового аппарата использовали сонохимический реактор, изготовленный в соответствии с материалами отчета по ОКР «Разработка технического предложения «Установка для кавитационной обработки жидких пищевых сред и воды лабораторная»» [7] по указанному в отчете первому варианту. Такой реактор может порционно с повторно-периодическим добавлением фазы приготавливать эмульсии, используемые промышленные объемы которых невелики, например, вкусоароматические эмульсии из экстрактов эфирных масел. Акустическая система реактора излучает ультразвук частотой 22 кГц с регулируемой интенсивностью, которая в сравниваемых случаях устанавливалась равной 35 Вт/см2. Источник ультразвука расположен в установке поверх реактора, то есть ультразвук излучается в него сверху вниз, что соответствует реализации отличительного признака прототипа при приготовлении прямых эмульсий. Рабочее пространство реактора, до излучающей поверхности источника ультразвука, вмещает 520 мл жидкости.The proposed method was experimentally compared with the prototype in the preparation of emulsions of the direct type from one part of olive oil and nine parts of drinking water by volume and the reverse type from nine parts of olive oil and one part of drinking water. As an ultrasonic apparatus, a sonochemical reactor was used, which was manufactured in accordance with the materials of the R&D report “Development of the technical proposal“ Installation for cavitation processing of liquid food media and laboratory water ”” [7] according to the first option indicated in the report. Such a reactor can prepare emulsions in batches with repeated periodic addition of phase, the industrial volumes used are small, for example, aromatic emulsions from extracts of essential oils. The acoustic system of the reactor emits ultrasound with a frequency of 22 kHz with adjustable intensity, which in the compared cases was set equal to 35 W / cm 2 . The ultrasound source is located in the installation on top of the reactor, that is, the ultrasound is emitted into it from top to bottom, which corresponds to the implementation of the hallmark of the prototype in the preparation of direct emulsions. The working space of the reactor, up to the emitting surface of the ultrasound source, holds 520 ml of liquid.
Порядок приготовления сравниваемых гидрофильных эмульсий был следующий. Чтобы порционно приготовить такую эмульсию с требуемым содержанием компонентов способом-прототипом, который не выдвигает конкретных требований к толщине слоя фазы, в реактор заливали 468 мл воды и 52 мл оливкового масла и эмульгировали его в воде воздействием ультразвука. Расчетная высота слоя масла при этом составляла 0,96 см. В соответствии с отличительным признаком изобретения высота слоя масла должна быть не более 0,75 см. Поэтому, воспроизводя заявленный способ и выдерживая заданное соотношение компонентов и толщину слоя вводимого масла, равную 0,48 см (<0,75 см), эмульгирование производили в два этапа. Сначала эмульгировали 494 мл воды и 26 мл масла, замещали 26 мл полученной эмульсии маслом и снова эмульгировали. После окончания эмульгирования, замещенный маслом объем эмульсии смешивали механически с эмульсией из реактора, поскольку известно, что гидрофильные эмульсии разбавляются гидрофильными же или водой в любых пропорциях [7]. Общее время работы излучателя ультразвука при воспроизведении прототипа и заявленного изобретения было равным и составляло 1 мин.The order of preparation of the compared hydrophilic emulsions was as follows. In order to prepare such an emulsion in portions with the required component content by the prototype method, which does not put forward specific requirements for the thickness of the phase layer, 468 ml of water and 52 ml of olive oil were poured into the reactor and emulsified in water by ultrasound. The estimated height of the oil layer was 0.96 cm. In accordance with the distinguishing feature of the invention, the height of the oil layer should be no more than 0.75 cm. Therefore, reproducing the claimed method and maintaining a predetermined ratio of components and a layer thickness of the introduced oil equal to 0.48 cm (<0.75 cm), emulsification was carried out in two stages. First, 494 ml of water and 26 ml of oil were emulsified, 26 ml of the resulting emulsion was replaced with oil, and emulsified again. After emulsification, the oil-replaced emulsion volume was mechanically mixed with the emulsion from the reactor, since it is known that hydrophilic emulsions are diluted with hydrophilic ones or with water in any proportions [7]. The total operating time of the ultrasound emitter when reproducing the prototype and the claimed invention was equal to 1 minute.
Порядок приготовления сравниваемых олеофильных эмульсий был следующий. Реактор вертикально переворачивали и устанавливали так, чтобы источник ультразвука оказался внизу. Часть акустического трансформатора являющегося источником ультразвука поршневого излучателя помещается внутри рабочего пространства реактора [8], а объем рабочего пространства до плоскости излучения составляет 201 мл. Поэтому при эмульгировании способом-прототипом, зная, что олеофильная эмульсия не разбавляется водой [7], в перевернутый реактор заливали 468 мл оливкового масла и не 52, а 52+201=253 мл воды, после чего эмульгировали их в течение 1 мин. Так в процессе эмульгирования участвовал только объем воды, располагавшийся выше плоскости, в которой лежит излучающая ультразвук поверхность. Осуществляя заявленный способ, эмульгирование производили также в два этапа, вводя в первом 26+201=227 мл, а во втором 26 мл воды. Общее время работы излучателя ультразвука при воспроизведении заявленного изобретения также составляло 1 мин, чтобы затраченная на эмульгирование энергия была в том и другом случаях одинаковой.The order of preparation of the compared oleophilic emulsions was as follows. The reactor was vertically inverted and mounted so that the ultrasound source was at the bottom. Part of the acoustic transformer that is the source of the ultrasound of the piston emitter is placed inside the working space of the reactor [8], and the volume of the working space to the radiation plane is 201 ml. Therefore, when emulsifying by the prototype method, knowing that the oleophilic emulsion is not diluted with water [7], 468 ml of olive oil and not 52, but 52 + 201 = 253 ml of water were poured into the inverted reactor, after which they were emulsified for 1 min. So in the process of emulsification only the volume of water was located, which was located above the plane in which the surface emitting ultrasound lies. Carrying out the claimed method, emulsification was also carried out in two stages, introducing in the first 26 + 201 = 227 ml, and in the second 26 ml of water. The total operating time of the ultrasound emitter when reproducing the claimed invention was also 1 min, so that the energy spent on emulsification was the same in both cases.
В пяти пробах объемом по 1 мл взятых из каждого образца хорошо механически перемешанных эмульсий с помощью анализатора влажности МХ-50 A&D Company Ltd (Япония) было измерено содержание по массе жирового компонента. Полученные средние по пяти замерам результаты приведены в таблице.In five samples with a volume of 1 ml taken from each sample of well mechanically mixed emulsions using the moisture analyzer MX-50 A&D Company Ltd (Japan), the content by weight of the fat component was measured. The average values obtained for five measurements are shown in the table.
Из таблицы видно, что в процессе приготовления эмульсии как прямого, так и обратного типов заявленным способом эмульгируется большее количество фазы, нежели при использовании прототипа. Это говорит о том, что технический результат изобретения достигается.The table shows that in the process of preparing the emulsion of both direct and reverse types by the claimed method, a greater amount of phase is emulsified than when using the prototype. This suggests that the technical result of the invention is achieved.
Таким образом, сравнение заявленного способа с наиболее близким аналогом из технических решений, характеризующих известный заявителю уровень техники в области предмета изобретения, показывает, что отличительный признак заявленного способа является существенным по отношению к указанному техническому результату. Заявителем не выявлено каких-либо известных решений, касающихся установления требований к толщине слоя эмульгируемого компонента в зависимости от интенсивности излучаемого ультразвука при ультразвуковом эмульгировании.Thus, a comparison of the claimed method with the closest analogue of the technical solutions characterizing the prior art known to the applicant in the field of the subject invention shows that the distinguishing feature of the claimed method is significant in relation to the specified technical result. The applicant has not identified any known solutions regarding the establishment of requirements for the layer thickness of the emulsifiable component depending on the intensity of the emitted ultrasound during ultrasonic emulsification.
На чертеже показаны графики зависимости максимально допустимой толщины слоя фазы на поверхности излучателя от интенсивности излучаемого им ультразвука для частот 20, 22 и 40 кГц. Пунктирная линия указывает соответствующие друг другу значения функции и аргумента зависимости при частоте 22 кГц, использованные в рассмотренном примере сравнения. Каждый из приведенных графиков представляет собой верхнюю грань множества значений зависимости, удовлетворяющих признаку изобретения при указанной на нем частоте излучения ультразвука. То есть все точки фазовой плоскости «толщина - интенсивность», лежащие ниже кривой каждой из зависимостей при обозначенной на ней частоте, соответствуют изобретению.The drawing shows graphs of the maximum allowable thickness of the phase layer on the surface of the emitter on the intensity of the ultrasound emitted by it for frequencies of 20, 22 and 40 kHz. The dashed line indicates the corresponding values of the function and the argument of the dependence at a frequency of 22 kHz, used in the considered comparison example. Each of the graphs presented is the upper bound of the set of dependency values that satisfy the characteristic of the invention at the indicated ultrasonic emission frequency. That is, all points of the phase plane "thickness - intensity", lying below the curve of each of the dependencies at the indicated frequency on it, correspond to the invention.
Наряду с порционным, изобретение не исключает организации и непрерывного процесса производства эмульсий аналогично [9] и прототипу. Можно реализовать отличительный признак изобретения как функцию автоматического управления непрерывным процессом. Такое применение изобретения позволит оптимизировать процесс путем управления скоростью подачи фазы, например, через каналы в акустическом трансформаторе [RU 2183986, 2000] в зависимости от интенсивности ультразвука и колебаний скорости истечения эмульсии из реактора и, наоборот, управляя производительностью процесса по отклонениям нерегулируемой скорости подачи фазы и интенсивности акустического излучения. Для выравнивания содержания фазы во всем объеме образующейся в реакторе эмульсии можно использовать простейшие перемешивающие устройства типа лопастных мешалок и импеллеров.Along with a batch, the invention does not exclude the organization and a continuous process for the production of emulsions similar to [9] and the prototype. You can implement the distinguishing feature of the invention as a function of automatic control of a continuous process. Such an application of the invention will allow to optimize the process by controlling the phase feed rate, for example, through channels in an acoustic transformer [RU 2183986, 2000] depending on the intensity of ultrasound and fluctuations in the velocity of the emulsion from the reactor and, conversely, controlling the process performance by deviations of the unregulated phase feed rate and intensity of acoustic radiation. To equalize the phase content in the entire volume of the emulsion formed in the reactor, simple mixing devices such as paddle mixers and impellers can be used.
Вышеизложенные сведения свидетельствуют о возможности осуществления изобретения с помощью описанных и известных средств и методов и достижения при этом указанного выше технического результата.The above information indicates the possibility of carrying out the invention using the described and known means and methods and achieving the above technical result.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Шестаков С.Д. // Хранение и переработка сельхозсырья. 3, 2003.1. Shestakov S.D. // Storage and processing of agricultural raw materials. 3, 2003.
2. Отчет по НИР гос. рег. №70990000162, ВНТИЦ, 1999.2. Report on research state. reg. No. 70990000162, VNTIC, 1999.
3. Гольдберг З.А. / В кн. Мощные ультразвуковые поля. - М.: Наука, 1968.3. Goldberg Z.A. / In the book. Powerful ultrasonic fields. - M .: Nauka, 1968.
4. Недужий С.А. // Акустический журнал. 1961 7, (265).4. Neduzhiy S.A. // Acoustic journal. 1961 7, (265).
5. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. - М.: ИИЛ, 1956.5. Bergman L. Ultrasound and its application in science and technology. - M .: IIL, 1956.
6. Горелик Г.С. Колебания и волны. - М.: ИФ-МЛ. - 1959.6. Gorelik G.S. Oscillations and waves. - M .: IF-ML. - 1959.
7. Кроит Г.Р. Наука о коллоидах. Т.1. - М.: ИИЛ, 1955.7. Croit G.R. The science of colloids. T.1. - M .: IIL, 1955.
8. Отчет по ОКР гос. рег. №0120.0804052, ВНТИЦ, 2008.8. Report on OCD state. reg. No. 0120.0804052, VNTIC, 2008.
9. Шестаков С.Д., Сучков В.Н. и Кветный Ф.И. // Хлебопечение России. 2002, 5.9. Shestakov S.D., Suchkov V.N. and Kvetny F.I. // Bakery in Russia. 2002, 5.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008152539/13A RU2391848C1 (en) | 2008-12-29 | 2008-12-29 | Food emulsion production method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008152539/13A RU2391848C1 (en) | 2008-12-29 | 2008-12-29 | Food emulsion production method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2391848C1 true RU2391848C1 (en) | 2010-06-20 |
Family
ID=42682477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008152539/13A RU2391848C1 (en) | 2008-12-29 | 2008-12-29 | Food emulsion production method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2391848C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4302112A (en) * | 1978-01-18 | 1981-11-24 | Reson System Aps | Process for continuous homogenization or emulsification of liquid and an ultrasonic apparatus for carrying out the process |
| RU2341967C1 (en) * | 2007-09-10 | 2008-12-27 | Сергей Дмитриевич Шестаков | Method of production of food emulsions |
-
2008
- 2008-12-29 RU RU2008152539/13A patent/RU2391848C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4302112A (en) * | 1978-01-18 | 1981-11-24 | Reson System Aps | Process for continuous homogenization or emulsification of liquid and an ultrasonic apparatus for carrying out the process |
| RU2341967C1 (en) * | 2007-09-10 | 2008-12-27 | Сергей Дмитриевич Шестаков | Method of production of food emulsions |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШЕСТАКОВ С.Д. Основы технологии кавитационной дезинтеграции. - М.: «ЕВА-пресс», 2001, с.78-86. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| O’sullivan et al. | Comparison of batch and continuous ultrasonic emulsification processes | |
| Jafari et al. | Re-coalescence of emulsion droplets during high-energy emulsification | |
| Yao et al. | Ultrasonic emulsification: basic characteristics, cavitation, mechanism, devices and application | |
| Mohsin et al. | Oil–water de-emulsification using ultrasonic technology | |
| Krasulya et al. | Impact of acoustic cavitation on food emulsions | |
| RU2479346C1 (en) | Method of simultaneous ultrasound cavitation processing of different-composition media | |
| Kamogawa et al. | Preparation of oleic acid/water emulsions in surfactant-free condition by sequential processing using midsonic− megasonic waves | |
| CN103118776B (en) | Method for ultrasonic cavitation treatment of liquid media | |
| Leong et al. | Ultrasonic production of nano-emulsions for bioactive delivery in drug and food applications | |
| Ouyang et al. | Effect of slit dual-frequency ultrasonic emulsification technology on the stability of walnut emulsions | |
| RU2501598C1 (en) | Method of simultaneous ultrasonic cavitation processing of liquid medium volumes | |
| RU2391848C1 (en) | Food emulsion production method | |
| WO2012125067A1 (en) | Method for simultaneously processing and producing quantities of an emulsive cosmetic agent | |
| EP2832434A1 (en) | Method for simultaneous cavitation treatment of liquid media varying in composition | |
| Seo et al. | Effect of homogenization pressure and supplementation with sucrose fatty acid ester on the physical properties of dairy cream-based emulsions | |
| RU2477169C2 (en) | Method of hydrating polar molecules of oleophilic emulsion medium | |
| Nikolovski et al. | Optimizing stirred cell membrane emulsification process for making a food-grade multiple emulsion | |
| RU2341967C1 (en) | Method of production of food emulsions | |
| Shestakov et al. | Sonication of dairy systems improves their properties | |
| JP7067786B2 (en) | Continuous emulsifier | |
| O’Sullivan et al. | Novel ultrasonic emulsification technologies | |
| RU2422129C2 (en) | Method of obtaining emulsion cosmetic preparation | |
| RU2422130C1 (en) | Method of obtaining emulsion cosmetic preparation | |
| RU2283584C1 (en) | Method for milk homogenization and homogenized milk | |
| JPS6049015B2 (en) | Continuous emulsification device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111230 |