Криогенные электромагнитные механоактиватороы (КЭММА) представляют новый тип технологического оборудования для механоактивации технологических процессов измельчения, перемешивания, растворения, адсорбции, экстракции и т.д. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований электромагнитной механоактивации в воздушных средах [1, 2, 3] показал возможность снижения энергоемкости процессов измельчения и перемешивания при одновременном улучшении качества готовой продукции и полуфабрикатов сельскохозяйственного производства [4,5,6].
С целью расширения спектра обрабатываемого в ЭММА сырья, имеющего различные физико-механические и реологические свойства, внедрена технология криогенного измельчения с использованием жидкого азота.
Выявлены преимущества криогенного измельчения [7, 8, 9]:
- возможность измельчения термолабильных веществ с сохранением качества чувствительных к нагреву продуктов;
- предотвращение агрегации тонкодисперсных частиц, происходящей в результате накопления статического электричества;
- снижение энергоемкости при помоле охрупченных материалов;
- сохранение биологически активных и ароматических веществ;
- увеличение сроков хранения переработанной продукции;
- увеличение пропускной способности и рост производительности;
- отсутствие налипания продукта к рабочим органам оборудования;
- инертная атмосфера обеспечивает защиту от взрыва и окисления;
- минимальный износ измельчающего оборудования.
Внедрение в рабочий объем ЭММА регулируемых инертных низкотемпературных сред позволяет получать высококачественный продукт при переработке эфиромасличного растительного сырья, лекарственных трав (коры крушины, листа шалфея, алоэ), пряностей, мышечных тканей животных и т.д.
В качестве хладагента в разрабатываемой технологии использован жидкий азот, который обладает рядом преимуществ по сравнению с другими сжиженными газами, например СО2:
- жидкий азот является наиболее эффективный хладагентом, соответствующим критериям быстрого замораживания;
- имеет низкую температура кипения, обеспечивающую охрупчивание материалов с различными физико-механическими свойствами;
- испаряется в атмосферных условиях при температуре –196°С и обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи;
- не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, является химически инертным газом и при непосредственном контакте не реагирует с ингредиентами пищевых продуктов;
- обеспечивает безопасность для рабочего персонала.
Для интенсификации процесса диспергирования в ЭММА применена технология непосредственного погружения, обеспечивающая возникновение в продукте внутреннего напряжения с образованием дислокаций и трещин. Технология криогенного измельчения исследована на электромагнитном механоактиваторе, представляющим предмет изобретения (Патент РФ№78692) [10].
В низкотемпературной азотной среде продукт охрупчивается, снижается энергоемкость процесса за счет исключения энергетических затрат на объемное деформирование материала. Исследования показали [4, 9, 10, 11], что параметр эффективности процесса измельчения в ЭММА будет тем выше, чем больший прирост поверхности будет достигнут для более прочных материалов при меньших энергетических затратах и минимальном рабочем объеме аппарата.