Способ обработки пищевого продукта с использованием отраженных ударных волн и установка для его осуществления

Способ обработки пищевого продукта с использованием отраженных ударных волн и установка для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к обработке пищевых продуктов, главным образом мяса, ударными волнами. Продукт помещают в поддерживающее средство, заполненное жидкостью. Средство имеет акустический импеданс, близкий к акустическому импедансу жидкости. Генератор ударных волн (химический взрывной или электроды для разряда конденсатора) создает ударную волну. Ударная волна проходит через поддерживающее средство без существенного отражения, поскольку импеданс средства близок к импедансу жидкости. Изобретение позволяет обработать продукт для его размягчения и стерилизации. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

Перекрестные ссылки на родственные заявки Настоящая заявка включает три предварительные заявки на патент, которые поданы настоящим заявителем: регистрационный номер 60/115610 под названием "Непрерывная обработка говяжьего фарша", подана 12 января 1999 г.; регистрационный номер 60/126932 под названием "Усовершенствования при обработке мяса взрывным разрядом", подана 29 марта 1999 г.; и регистрационный номер 60/091621 под названием "Обработка мяса", подана 2 июля 1998 г. Содержание этих всех трех заявок полностью включено в настоящую заявку посредством ссылок.

Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к обработке мяса ударными волнами для того, чтобы осуществить размягчение и/или уничтожить микроорганизмы.

Обзор уровня техники Мясо можно размягчить и, по меньшей мере, частично стерилизовать с помощью ударных волн (акустических импульсов или импульсов давления) от взрывов, обычно создаваемых посредством взрывного заряда или разряда конденсатора между двумя электродами, такими как показанные в патентах США 5273766 и 5328403 (John Long) и в находящихся на рассмотрении заявках. Ударные волны распространяются в стороны от места взрыва со скоростью звука (или с несколько более высокой в случае ударных волн высокой интенсивности) и, подобно слышимому звуку, отражаемому от стенки, отражаются от поверхности, отражающей ударные волны.

Условие для отражения ударной волны заключается в том, чтобы скорость звука, которая изменяется в зависимости от среды, через которую он распространяется, изменялась на границе раздела между двумя средами. Волна давления распространяется в воде со скоростью примерно 1500 м/с; та же самая волна распространяется в нержавеющей стали со скоростью примерно 5800 м/с, почти в четыре раза быстрее. Эта разница в скоростях звука близка к разнице в скоростях ударных волн, которые в своей основе являются акустическими волнами высокого давления; их механизм распространения такой же, как у акустических волн, но они представляют собой импульсы с крутыми фронтами и срезами и обычно имеют намного большую интенсивность звука или намного больший скачок давления (иногда называемый "избыточным давлением"), чем большинство акустических волн.

Когда акустическая волна или ударная волна наталкивается на стальную поверхность, большая часть волны отражается от поверхности из-за различия в скоростях (также называемого "рассогласованием акустических импедансов"), при этом только небольшая часть проходит в сталь. В вышеупомянутом уровне техники отражение ударных волн от поверхности толстой стали используют для повышения интенсивности ударного импульса. Импульс ударных волн от взрыва является коротким, но имеет значительную длину, и, когда импульс отражается от стали, он проходит беспрепятственно с возрастанием интенсивности импульса ударной волны. Тот же самый эффект наблюдается на волноломе, где океанические волны, отражающиеся от стенки, разбрызгиваются до большей высоты, чем когда они достигают открытой воды.

В предпочтительном варианте осуществления согласно патентам США 5273766 и 5328403 (Long) мясо помещают в пластиковые пакеты, которые укладывают на всем протяжении дна полусферической стальной оболочки, оболочку заполняют водой, а взрыв производят в геометрическом центре. Ударная волна, распространяющаяся в стороны, достигает всего мяса приблизительно в одно и то же время и ударяет по мясу с приблизительно одним и тем же избыточным давлением или с примерно одной и той же интенсивностью ударной волны, проходя через упаковочную пленку и мясо дважды вследствие отражения от стальной оболочки. (Мясо и окружающие пакеты, имеющие акустический или механический импеданс, близкий к импедансу воды, заметно не отражают ударный импульс).

Этот вариант осуществления хорошо работает при размягчении и, по меньшей мере, частичной стерилизации мяса, уложенного вдоль внутренней стенки оболочки и рядом с ней, но он имеет некоторые недостатки. Важным является то, что этот вариант осуществления по своей природе обеспечивает порционный режим работы, а оборудование является дорогостоящим. Полусфера из нержавеющей стали диаметром 1,22 м и толщиной 5,08 см также является недешевой, а оборудование, необходимое для перемещения предохранительных щитов, устройства для смены воды и т.д., является сложным и дорогим. Укладка и удаление мяса являются медленными процессами, и дополнительные простои обусловлены обязательными нормами, относящимися к безопасности; например, работники не должны загружать полусферу при подготовке взрыва.

Еще один недостаток заключается в том, что при взрыве вода вытесняется наружу из полусферической оболочки, которая снова заполняется. В случае химических взрывов является предпочтительным слив любой оставшейся воды и замена ее свежей водой, которая не загрязнена химическими продуктами взрыва, даже если такая вода не была в непосредственном соприкосновении с мясом. Слив и повторное наполнение требуют времени и использования большого количества воды.

Кроме того, взрывная сила в данном варианте осуществления не является уравновешенной. Гейзер газов ударной волны, пара и распыленной жидкости, выходящих из верхней части полусферы, вызывает большую реактивную силу, которая сообщает полусфере движение вниз, и это движение должно предотвращаться большими пружинами, амортизаторами и т.д., при этом это дополнительное оборудование также является дорогостоящим. Для демпфирования силы гейзера необходим специальный защитный купол над оболочкой для проведения взрывных работ, как в патенте США 5841056.

Помещение мяса в защитные пластиковые пакеты может создать проблемы, поскольку любой воздушный пузырек, который остается в пакете вместе с мясом, будет действовать как акустическая "линза", фокусирующая ударную волну (в случае света это эквивалентно эффекту собирающей линзы, создаваемому каплей воды) на мясо как раз на другой стороне пузыря, при этом создается очень высокое локальное давление, которое может "обжечь" мясо. Кроме того, создаваемая таким образом теплота часто прожигает отверстие в пакете, вызывая разрыв пластикового пакета.

Размещение мяса напротив или в непосредственной близости к поверхности, отражающей ударные волны стали, является причиной некоторых трудностей, относящихся к предшествующим вариантам осуществления, рассмотренным выше, и такое размещение имеет ограничения, которые препятствуют любому существенному усовершенствованию. Ширина слоя мяса, который можно размягчить, ограничена длительностью ударного импульса, поскольку, если все мясо должно подвергаться воздействию удвоенной интенсивности, то ширина ударного импульса должна быть, по меньшей мере, вдвое больше толщины мяса, чтобы интенсивность импульса удваивалась на протяжении всей толщины мяса. Если импульс имеет очень короткую длительность, его срез пройдет слой мяса как раз тогда, когда фронт отражается от стали, и только часть мяса, находящаяся ближе всего к стали, будет подвергаться действию удвоенной интенсивности удара; остальное мясо будет подвергаться двум пробегам неудвоенной ударной волны. Ширина ударного импульса в метрах приблизительно равна значению 1500 м/с, умноженному на длительность импульса в секундах.

Ограничение толщины мяса означает, что размер полусферы необходимо увеличить, если каждая партия мяса, подлежащая обработке, является достаточно большой, чтобы суммарная производительность при обработке не была слишком низкой. Но увеличение диаметра полусферы означает, что ударный импульс будет слабее, поскольку интенсивность давления сферической волны падает как куб радиуса (который соответствует расстоянию от источника или источников взрыва).

Краткое описание изобретения Если в предшествующих вариантах не обеспечивалось удвоение интенсивности, то слой мяса располагают дальше от внутренней поверхности полусферической оболочки, отражающей ударные волны, и повышают интенсивность ударной волны для удвоения интенсивности. При перемещении мяса внутрь примерно на 29% радиуса полусферы (совершенно точно 1,000 минус 0,707) интенсивность ударной волны при одном пробеге будет такой же большой, как удвоенная интенсивность на внутренней поверхности полусферы, даже если энергию взрыва не увеличивать. (Ударная волна будет проходить наружу через мясо и затем, после отражения от стальной поверхности, проходить обратно внутрь через мясо). Это показывает, что размещение мяса прямо напротив или в непосредственной близости к отражающей поверхности не является существенным.

Однако в таком случае возникает проблема закрепления мяса, чтобы оно не перемещалось в результате взрыва. В настоящем изобретении использован контейнер для мяса, который в отличие от толстой нержавеющей стали имеет как можно меньший коэффициент отражения, так что ударная волна проходит через него свободно. Контейнер может быть изготовлен "акустически прозрачным", т. е. с механическим или акустическим импедансом, примерно таким же, как у воды, так что акустическая волна или ударная волна будет проходить через контейнер без значительного изменения направления или задержки при прохождении.

Существуют несколько способов изготовления контейнера акустически прозрачным. Один заключается в изготовлении контейнера из проволоки, которую акустическая волна (или ударная волна) может проходить, огибая ее, но проволочный контейнер не будет во всех случаях соответствующим образом обеспечивать закрепление мяса, а в зависимости от размера проволоки или стержней, из которых он изготовлен, будет происходить взаимодействие с ударной волной. По этой причине предпочтительный способ заключается в изготовлении контейнера из материала, имеющего тот же самый "акустический импеданс", как жидкость, в которую его погружают. Если импедансы материала контейнера и жидкости являются примерно одинаковыми, ударная волна будет иметь примерно одну и ту же скорость в обоих материалах. Поэтому согласно принципу Гюйгенса волны не будут изгибаться посредством преломления. Также они не будут отражаться от границы раздела между жидкостью и материалом контейнера.

Можно провести аналогию со световыми волнами. Если твердое тело, погруженное в воду, имеет "показатель преломления" (оптический импеданс), близкий к показателю преломления воды, то оно будет почти невидимым, поскольку световые лучи, проходящие через него, не будут изгибаться. Например, из-за небольшой разницы между показателями преломления кусок чистого льда или стекла кажется менее видимым в воде, чем в воздухе.

Если жидкость является предпочтительно водой, контейнер может быть изготовлен из материала с аналогичной скоростью звука. Такие материалы имеются в продаже. Например, в ненаполненной резине скорость звука только на 3% выше, чем в воде, а некоторые более прочные пластики до такой степени близки по акустическому импедансу к воде, что полностью пригодны для мясного контейнера. Одним пригодным и хорошо известным материалом, который разрешен для применения вместе с пищевыми продуктами, является тайгон (TYGON), который представляет собой пластифицированный виниловый полимер; другими являются полиэтилен и полипропилен. Другие пластики могут быть испытаны, как положено, на акустическую прозрачность и долговечность в условиях взрывов. Если полусферический мясной контейнер, изготовленный из тайгона (TYGON) или аналогичного материала, подвесить концентрически внутри полусферической оболочки, мясо можно размягчить без необходимости отражения, рассмотренного выше.

Но это не исключает проблем предшествующих вариантов осуществления, а именно необходимости обработки порциями и соответственно использования медленно действующего и сложного оборудования. Чтобы добиться непрерывной обработки, полунепрерывной или периодической обработки либо усовершенствовать порционную обработку, в настоящем изобретении ранее использовавшаяся полусферическая геометрия заменена на, по существу, цилиндрическую геометрию, в то время как в некоторых вариантах осуществления загрузочный контейнер заменен на трубопровод (например, трубу из тайгона (TYGON)), по которому прокачивают мясной продукт, или транспортируют его в случае говяжьего фарша и т.п. (например, массы), или перемещают с помощью протекающей воды в случае кусков мяса, например отделенных от костей частей куриного мяса или обернутой пластиковой пленкой говядины. Преимущества твердого трубопровода из пластика с соответствующим импедансом, по существу, прозрачного для ударной волны, по сравнению с трубопроводом, изготовленным в виде тонкой решетки, являются очевидными в отношении транспортировки пищевого продукта; кроме того, такой трубопровод является более "прозрачным" для ударных волн, чем решетка или каркас. Тайгон (TYGON) и другие подходящие пластики имеются в продаже в виде труб.

Вместо стальной полусферы, как в вариантах осуществления из уровня техники, в настоящем изобретении предусмотрен, что предпочтительно, полый приблизительно цилиндрический рефлектор ударных волн, окружающий пластиковый трубопровод или статический держатель мяса и место или места взрывов, так что ударные волны отражаются внутрь. Даже если геометрия не является достаточно точной для того, чтобы отражения ударных волн были упорядоченными, рефлектор выполняет функцию отражающей камеры, в которой многочисленные отражения ударных волн создают импульс квазигидростатического давления.

В случае такой непрерывной системы по мере того, как мясо прокачивают по пластиковому трубопроводу, вблизи трубопровода выполняют неоднократные взрывы с достаточно короткими промежутками, чтобы все мясо, проходящее по трубопроводу, подвергалось обработке ударными волнами. Предпочтительно, чтобы все отражения ударных волн происходили от поверхностей, находящихся на расстоянии от пластикового трубопровода и мяса.

Предпочтительно при такой непрерывной обработке мясо последовательно в течение множества коротких промежутков времени подвергают неоднократному воздействию ударных волн, которое вызывает волновой эффект квазигидростатического давления в виде перекрывающихся импульсов либо во время перекрытия ударных волн и, соответственно, увеличения интенсивности, или невозможности "восстановления" мяса или бактерий в нем от одной ударной волны до быстрого возникновения следующей ударной волны. Ударные волны могут попадать на мясо либо в результате непосредственного отражения, либо после множественных отражений от ряда участков поверхности отражающей цилиндрической камеры.

В предварительных заявках настоящего заявителя раскрыты устройства для создания многочисленных взрывов, в которых использован ряд зарядов или электродов. Устройство для создания многочисленных взрывов имеет много преимуществ, включая сведенную к нулю отдачу путем компенсации взрывных импульсов и быструю адаптацию к непрерывной обработке. Использование нескольких взрывов приводит к необходимости точного согласования взрывов во времени при условии, что их ударные волны попадают на пластиковый трубопровод и проходят через него одновременно. Согласование во времени особенно существенно для достижения необходимой степени размягчения квазигидростатическим давлением. Если заряды или электроды находятся на одинаковом расстоянии от трубопровода, согласование во времени заключается в том, что взрывы должны быть точно синхронизированы.

Проблему, существующую при точном согласовании взрывов во времени, когда имеется ряд источников взрывов, можно исключить путем использования одного взрыва, от которого ударная волна сходится на трубопровод вследствие отражения (или преломления) ударной волны. В этом случае требование к согласованию во времени заключается только в выполнении очень нестрогого условия, заключающегося в том, что взрывы должны быть достаточно частыми и достаточно регулярными, чтобы все мясо, проходящее по пластиковому трубопроводу, подвергалось воздействию ударных волн.

Сферическая ударная волна от одного взрыва расширяется быстро и равномерно до тех пор, пока она не встречает изменения акустического импеданса и отражается или преломляется. При соответствующей структуре отражающей поверхности расширяющаяся сферическая ударная волна от одного взрыва может отклоняться и отражаться так, что отражения с нескольких направлений за короткий период времени попадают на мясо в трубопроводе.

Если все "лучи" (части волнового фронта, распространяющиеся перпендикулярно к поверхности волнового фронта) проходят одно и то же расстояние до достижения трубопровода, то волны будут одновременно попадать на мясо внутри трубопровода.

Настоящее изобретение существенно ускоряет обработку мяса (или других продуктов) благодаря перемещению отражающих ударные волны поверхностей дальше от мяса и размещению и переносу мяса в акустически прозрачном трубопроводе, а также благодаря отражающей ударные волны поверхности в виде цилиндра или его эквивалента. Поэтому настоящее изобретение решает основную задачу обеспечения усовершенствованной обработки и, кроме того, решает задачу устранения других недостатков в предшествующих вариантах осуществления, отмеченных выше.

Краткое описание чертежей Вышеуказанные и другие задачи, сущность и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из нижеследующего подробного описания вариантов осуществления со ссылкой на приложенные чертежи, на которых: фиг.1 - частичное схематичное перспективное изображение изобретения; фиг.2 - вид в разрезе, сделанном перпендикулярно к оси трубопровода, первого варианта осуществления; фигуры 3а и 3b - вертикальная проекция и схематичный вид второго варианта осуществления; фиг.4 - схематичный вид третьего варианта осуществления; фиг. 5а - вид сверху цилиндрического рефлектора внутри цилиндрического полусферического резервуара; фиг.5b - вертикальная проекция конструкции по фиг.5а; фиг. 5с - вид сверху мясного контейнера внутри цилиндрического рефлектора; фиг.5d - вертикальная проекция контейнера на фиг.5с; фиг.5е - вид сбоку взрывчатой полоски; фиг.5f - вид спереди взрывчатой полоски; фиг.6а - вид сверху резервуара с подвижными цилиндрическими рефлекторами и фиг.6b - вертикальная проекция конструкции на фиг.6а.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления В описании и в формуле изобретения "ударная волна", "акустический импульс", "скачок давления" и подобные термины используются в основном как взаимозаменяемые. Все они описывают акустическую волну или волну давления, распространяющуюся со скоростью звука (или с большей скоростью). Кроме того, термины, такие как "ударная волна", охватывают прямоугольные волны высокой энергии, синусоидальные волны и т.п., генерируемые громкоговорителями и подводными сиренами. Звук, имеющий частоту, является только частным случаем ударных волн, а согласно теореме Фурье ударная волна состоит из частот. В настоящем изобретении предполагается обработка пищевых продуктов акустическими волнами высокой интенсивности, дискретными импульсами или нет, а "коническое сечение" имеет обычное математическое определение: окружность, эллипс, парабола и т.д.

На фиг. 1 изобретение представлено в схематичном и теоретическом общем виде. Пищевой продукт Р, которым могут быть, например, отделенные от костей части куриного мяса в воде, как это показано, или полутвердый цилиндр говяжьего фарша, т.е. мясной массы, перемещается по пластиковому или иному акустически прозрачному трубопроводу 100 в направлении большой стрелки А, приводимый в движение смесителем/насосом 120, соединенным с подводящей трубой 110. Вода W, содержащаяся в окружающем резервуаре 400, окружает трубопровод 100; для ясности изображен только угол резервуара 400. Разрезанный конец трубопровода 100 соединен с другой трубой (непоказанной) или с другим средством для подачи пищевого продукта Р из резервуара 400 на дальнейшую обработку.

Как указывалось выше, трубопровод 100 изготовлен предпочтительно из пластика или другого материала, согласованного по акустическому импедансу с водой, являющейся предпочтительной жидкостью. Пищевой продукт или смесь кусков пищевого продукта и воды внутри трубопровода 100 в значительной степени состоит из воды. Поэтому область трубопровода 100 содержит либо воду, либо вещества, которые акустически подобны воде, и, следовательно, эта область является, по существу, акустически однородной. Ударные волны или акустические волны могут проходить через нее без существенного отклонения или отражения.

Рядом с трубопроводом 100 расположен генератор волн, предпочтительно устройство 200 для создания взрыва. Это может быть химическое взрывчатое вещество, например, в виде полоски, ряда искровых электродов или механического устройства (например, сирены), которое создает ударную волну или акустическую волну с достаточной, сравнимой энергией. Устройство 200 для создания взрыва соединено с цепью детонации или со схемой 220 разряда конденсатора, которая управляет моментом взрыва и, кроме того, обеспечивает энергию для взрыва в случае генерирования волны путем электрического разряда или электромеханическим способом (например, оно включает конденсаторы).

После детонации или разряда ударная волна распространяется наружу. Как указано стрелкой 31, одна часть ударной волны проходит непосредственно через трубопровод 100. Другие части ударной волны, обозначенные как 32 и 33, отражаются от поверхности, отражающей ударные волны, в данном случае представленной экранами или рефлекторами R1 и R2, которые теоретически могут быть, например, тяжелыми, установленными на пружинах стальными пластинами, и проходят через трубопровод 100, как показано соответствующими стрелками. Однако необходимо понимать, что эта фигура не отражает существенной особенности настоящего изобретения, а именно отражающей ударные волны камеры, имеющей коническое сечение, использование которой исключает необходимость в пружинах и т.п.

Таким образом, путем соответствующего расположения рефлекторов R1 и R2 можно обеспечить в основном одновременное прохождение ударных волн S1, S2 и S3. В качестве альтернативы два генератора 200 ударных волн можно расположить симметрично по каждую сторону от трубопровода 100 (на фиг.1 не показаны); кроме того, при этой компоновке, когда два генератора 200 создают взрывы одновременно, на трубопровод 100 будут подаваться уравновешенные импульсы. Кроме того, три генератора можно разнести на угол 120^o и т.д.

Чтобы передавать ударные волны через резервуар 400 и/или чтобы транспортировать пищевой продукт Р, вместо воды можно использовать любую жидкость (или даже газ), в частности, можно использовать водную смесь из воды и таких веществ, как соли, регулирующие рН вещества, дезинфицирующие средства, поверхностно-активные вещества и т.д. В этом случае акустический импеданс трубопровода 100 можно необходимым образом откорректировать путем выбора соответствующего материала, из которого изготовлен трубопровод.

Следует отметить, что жидкость в резервуаре 403 может отличаться от жидкости в трубопроводе 100. Эти две жидкости могут иметь до некоторой степени различные акустические импедансы, но предпочтительно, чтобы они были близкими, насколько возможно. Если акустические импедансы трубопровода 100, первой жидкости и второй жидкости являются в основном аналогичными, то ударные волны, проходящие через трубопровод, не будут существенно отклоняться (отражаться или преломляться), и мясо Р внутри трубопровода 100 будет обрабатываться так, как это описано.

В наиболее широкой, но не в предпочтительной форме изобретения предполагается падение кусков пищевого продукта или вертикальное выдавливание пищевого продукта через воду без использования четко обозначенного трубопровода. При такой компоновке устройство 200 для создания взрыва и цилиндрический рефлектор расположены вокруг вертикальной оси вместо трубопровода 100, т.е. трубопровод будет отсутствовать. Однако в таком варианте осуществления необходимо выполнять точное и трудоемкое уравнивание ударных волн в противоположных направлениях, чтобы предотвратить выброс кусков мяса.

На фиг.2 представлен первый предпочтительней вариант осуществления изобретения, показанный в разрезе, выполненном вдоль плоскости, перпендикулярной к оси трубчатого пластикового трубопровода 100, который заполнен кусками пищевого продукта (например, кусками куриного мяса, обернутой пластиковой пленкой говядиной или говяжьим фаршем), а жидкость проходит по направлению в плоскость или из плоскости чертежа. Трубопровод 100 погружен в жидкость 401, заполняющую резервуар 400, и, кроме того, эта жидкость 401 заполняет кольцевое пространство 302 цилиндра 303, показанное в разрезе на фиг.2 и имеющее по существу форму футбольного мяча. Цилиндр 303 имеет по существу концентрическую цилиндрическую внутреннюю поверхность 307 прочной стенки камеры и две параболические поверхности 301.

В этом варианте осуществления устройство для создания взрыва включает две пары электродов 201, при этом каждый из четырех электродов имеет изоляционную оболочку 203, каждая пара соединена с устройством разряда конденсатора (не показанным на фиг. 2), которое описано в Международной заявке WO 98/54975 и в соответствующей заявке на патент США. Электрические детали, исключая электроды, сохраняются сухими с помощью водонепроницаемого защитного устройства 205.

Искровой промежуток каждой пары электродов 201 геометрически центрирован в фокусе окружающей параболической отражающей поверхности 301. Две параболические отражающие поверхности (параболоиды вращения) имеют общую ось симметрии, показанную пунктирной линией.

Когда через любую пару электродов происходит разряд, скачком высвобождается энергия, создающая ударную волну, за которой следует образование газового пузыря. Основная часть ударной волны (в зависимости от сферического угла) отражается от параболической поверхности, создавая плоскую ударную волну, которая проходит от генератора ударных волн непосредственно через цилиндрическую камеру, через трубопровод 100 и мясо в нем и попадает на противоположный параболический рефлектор, который отражает ударную волну во второй раз на другую пару электродов. Сходящаяся ударная волна может создать повторное локальное возрастание давления, в результате которого волна может вновь распространяться, вызывая некоторую реверберацию в обоих направлениях.

Другие части ударной волны будут отражаться от цилиндрической поверхности 307, а мясо, вода и трубопровод 100 будут в некоторой степени преломлять ударную волну. В результате многократного отражения и преломления ударная волна будет создавать реверберацию внутри полости, вызывающую возрастание квазигидростатического давления. Необходимо, чтобы разряд на обеих парах электродов 201 происходил одновременно, при этом удваивается энергия, передаваемая к пищевому продукту, и предотвращается любой дисбаланс сил на трубопроводе из-за действия ударной волны или образовавшегося затем газового пузыря.

Предпочтительно длина цилиндрической поверхности 307 примерно равна ее диаметру, а концы локализующего взрыв цилиндра 303 (ограниченные цилиндрической поверхностью 307) являются предпочтительно открытыми, чтобы обеспечить возможность выхода воды из концов благодаря действию силы газового пузыря, создаваемого взрывом (т.е. вода перемещается в плоскость и из плоскости чертежа). В радиальном направлении взрыв ограничивается прочными стенками цилиндра, которые предпочтительно выполнены из нержавеющей стали. Вследствие цилиндрической симметрии импульсы, приложенные к мясу, являются уравновешенными, и не существует результирующей силы, создающей смещение мяса или трубопровода от его центрального положения, поскольку взрывы происходят одновременно и имеют одинаковую энергию. Если ударную волну создает только один из генераторов ударных волн, то на трубопровод 100 может действовать боковая сила, зависящая от гидродинамики после взрыва, и особенно газового пузыря, который мгновенно образуется вслед за ударной волной.

После взрыва вода 401 внутри резервуара 400 будет сразу возвращаться обратно, чтобы заполнить полость 302, окружающую трубопровод 100, ко времени следующего взрыва, которым будет обрабатываться мясо, еще поступающее в зону ударной волны между параболическими рефлекторами. Непрерывно перемещающийся пищевой продукт непрерывно обрабатывается с помощью часто повторяющихся взрывов на электродах, создающих ударные волны внутри реверберационной полости.

Альтернативные варианты (непоказанные) осуществления охватывают различные размещения электродов и параболических рефлекторов. Вместо двух диаметрально противоположных генераторов ударных волн, показанных на фиг.2 разнесенными на угол 180^o, можно использовать три генератора ударных волн, разнесенных на угол 120^o, четыре генератора, разнесенных на угол 90^o, и т.д. Кроме того, генераторы ударных волн могут быть расположены вдоль оси симметрии в шахматном порядке с образованием рядов и т.д. Разнесенные в осевом направлении взрывы могут быть одновременными или последовательными.

На фиг. 3а показан второй вариант осуществления, в котором использован только один генератор ударных волн, но в котором ударные волны попадают на трубопровод с противоположных направлений, создавая уравновешенную силу и возрастание квазигидростатического давления. Внутри резервуара 400 установлены взрывная камера 210, камера 310 обработки и тороидальная труба 230, поддерживаемая поперечиной 402. Как и на фиг.2, трубопровод 100 расположен перпендикулярно к плоскости чертежа. Концы обеих половин тороидальной трубы 230 введены как в взрывную камеру 210, так и в камеру 310 обработки, так что, как видно на фиг.3а, вода может проходить внутри по часовой стрелке или против часовой стрелки. На фиг.3b приведен схематичный разрез, показывающий, каким образом части тороидальной трубы 230 соединены с камерой 310 обработки.

На фиг.3а показан провод 207 разрядной цепи, проходящий снаружи к взрывной камере 210. Взрыв внутри взрывной камеры 210 создает ударные волны, которые распространяются по внутренней части тороидальной трубы, отражаясь по мере прохождения от отражающих криволинейных поверхностей трубы, и достигают одновременно камеры обработки, поскольку две части тороидальной трубы, связывающие взрывную камеру 210 с камерой 310 обработки, имеют одинаковую длину.

Уравновешенные ударные волны, воздействующие с противоположных сторон, предотвращают действие боковой силы на проницаемый для ударных волн и содержащий мясо трубопровод 100, а использование одного генератора ударных волн исключает необходимость синхронизации двух или более генераторов ударных волн в каком-либо одном месте на оси симметрии.

Настоящее изобретение включает вариант использования более двух труб для передачи ударных импульсов уравновешенным образом к камере 310 обработки. Можно использовать любое число более двух, и при равной длине они могут быть любой формы.

На фиг.4 изображен третий вариант осуществления настоящего изобретения. В данном случае цилиндрическая поверхность 307 на фиг.2 сплющена до образования камеры, имеющей поверхность 307' с эллиптическим поперечным сечением. В одном фокусе эллипса находится пара электродов 201, а содержащий мясо трубопровод 100 размещен возле другого фокуса. Геометрическое свойство эллипса является таким, что лучи, исходящие из одного фокуса, отраженные изнутри от внутренней стенки эклиптической камеры 307', сходятся в другом фокусе. Благодаря этому свойству ударные волны, исходящие от электрода 201, будут сходиться на трубопроводе 100 со всех сторон и одновременно попадать на все точки поверхности трубопровода, за исключением ударной волны, проходящей непосредственно от электрода 201, которая проходит через трубопровод 100 до поступления остального фронта ударной волны, отражается от дальней стенки и после этого опять попадает на трубопровод в то же самое время, когда остальной фронт ударной волны достигает наружной стороны трубопровода.

Если взрыв исходит из места, например из пары электродов, подобных показанным на фиг. 2, то ударная волна не будет точно сходиться на оси симметрии трубопровода, за исключением его части, находящейся непосредственно напротив места взрыва. Сходимость в других местах вдоль трубопровода будет наблюдаться не строго на оси симметрии. Если ударная волна приходит от линии взрыва (например, от взрывчатой полоски, находящейся в том же самом месте, что и электрод на фиг.4), ударная волна проходит на трубопровод 100 одновременно и равномерно по всей его длине, соответствующей длине взрывчатой полоски.

Той же самой сходимости ударных волн на трубопроводе, которая существует в случае эллиптической конфигурации на фиг.4, можно достигнуть с помощью преломляющих акустических линз. Такую линзу (непоказанную) можно получить путем погружения в резервуар 400 полой, заполненной воздухом оболочки, имеющей форму, подобную форме оптической собирающей линзы. В случае изготовления трубопровода или контейнера, по меньшей мере, частично из материалов, менее чем идеально согласованных по импедансу с окружающей жидкостью, трубопровод или стенка резервуара (или некоторая часть ее) могут действовать как линза для регулирования сходимости и/или расходимости волн внутри жидкости и с наружной стороны контейнера/трубопровода.

Еще два альтернативных и предпочтительных варианта осуществления схематично показаны на фиг.5a-5f и 6f-6b. На фиг.5a-5f показана статическая или порционная система, а на фиг.6а и 6b показана система непрерывного или полунепрерывного (периодического) действия, включающая конвейер. Как показано, в обоих вариантах осуществления использованы химические взрывчатые полоски 520, размещенные напротив внутренней стенки отражающего ударные волны стального цилиндра 530 с внутренней цилиндрической поверхностью 307", действующей как рефлектор. Кроме того, обе системы можно приспособить к использованию взрыва при электрическом разряде (не показанного на фиг.5a-5f) вместо взрывчатых полосок 520.

Предпочтительно взрывчатые полоски 520 приклеены к металлическим планкам 522, имеющим верхние крючки 523, которые зацеплены на верхней кромке отражающего ударные волны цилиндра 530. Предпочтительно химические взрывчатые полоски 520, используемые в показанном варианте осуществления, имеют клейкую подложку. Такие взрывчатые средства выпускаются промышленностью в листах и могут быть нарезаны на полоски, которые после этого помещают на металлические планки 522, подвешиваемые на верхнюю кромку цилиндра 530. Планки 522 могут быть установлены на всем протяжении внутренней части цилиндpa за несколько секунд. Полоски 522 выдерживают взрыв и могут использоваться неоднократно.

В предпочтительном варианте осуществления цилиндр 530 выполнен с открытыми концами, изготовлен из нержавеющей стали со стенкой толщиной 5 см, имеет длину 66 см по оси симметрии и внутренний диаметр 132 см. Подъемные петли 531 могут быть предусмотрены вдоль верхней кромки цилиндра 530.

В варианте осуществления, показанном на фиг.5а-5f, мясо помещают в цилиндрический контейнер 500 (показанный на фиг.5с и 5d), имеющий корпус 502 и герметичную крышку 501, удерживаемую на месте, например, силами трения или зажимными средствами различных видов, при этом контейнер 500 изготовлен предпочтительно из пластика, например из тайгон (TYGON), имеющего акустический импеданс, близкий к импедансу воды. Следовательно, контейнер 500 соответствует трубопроводу 100 в ранее описанных вариантах осуществления.