ITTO931014A1 - Procedimento di produzione di latte sterile che utilizza la microfiltrazione dinamica. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "PROCEDIMENTO DI PRODUZIONE DI LATTE STERILE CHE UTILIZZA LA MICROFILTRAZIONE DINAMICA"

DESCRIZIONE

SETTORE DELL?INVENZIONE

La presente invenzione. riguarda un procedimento, per produrre latte, latte intero o latte scremato, con un contenuto batterico diminuito, nel quale viene impiegata la microfiltrazione dinamica.?

BASI DELL'INVENZIONE

Il ben noto procedimento di pastorizzazione per uccidere i batteri nel latte ? in uso da molte decadi. Sfortunatamente le temperature superiori necessarie nel procedimento di pastorizzazione influenzano negativamente il sapore del latte.

Inoltre anche con l'impiego di tali temperature elevate, il procedimento di pastorizzazione non elimina tutti i batteri indesiderabili, portando ad una breve stabilit? di conservazione della massima parte dei prodotti del latte.

Bacillus cereus sono spesso i batteri predominanti nel latte convenzionalmente trattato di et? relativamente avanzata, poich? essi possono sopravvivere al procedimento di pastorizzazione ed essi si sviluppano alle temperature fredde, favorendo il deterioramento del latte. Esiste una necessit? generale per un procedimento per ridurre il contenuto di batteri nel latte, sia latte intero che latte scremato, per migliorare la stabilit? alla conservazione del prodotto e migliorare il suo sapore mediante eliminazione del procedimento di pastorizzazione .

Sono noti nella tecnica vari metodi per produrre latte con un conteggio batterico diminuito tramite l'impiego della filtrazione, ma nessuno ha trovato un'ampia accettazione. I metodi della tecnica nota consentono generalmente scarsa velocit? di flusso, rendendo il metodo antieconomico su grande scala, oppure influenzano negativamente la qualit? del latte, rendendo il prodotto inaccettabile da parte del consumatore.

Risulta pertanto evidente che i pori dei filtri impiegati nella tecnica per i batteri, detti filtri essendo efficaci nello sterilizzare il latte, rimuoveranno non solamente i batteri, ma anche i globuli di grasso, ed almeno una parte delle proteine. . Un tale filtro si blocca rapidamente tramite il materiale intrappolato; quindi la velocit? di flusso attraverso il filtro diminuisce rapidamente ed il filtro deve essere frequentemente pulito o sostituito. Il costo elevato di un tale procedimento inefficiente ? generalmente proibitivo. Inoltre poich?? i filtri trattengono i globuli di grasso e le proteine, anche la qualit? del latte viene negativamente influenzata .

Dalla discussione che precede, risulta evidente che esiste una necessit? continua di un procedimento migliorato per il trattamento di filtrazione del latte che possa provvedere un prodotto sterile, o quasi sterile, che presenti una vita migliorata alla conservazione, e che non influenzi negativamente la qualit? del latte.

Alcuni tentativi sono stati fino ad ora fatti per impiegare dispositivi di filtrazione con flusso trasversale o flusso tangenziale, per trattare il latte, tali dispositivi essendo noti nella tecnica.

La filtrazione con flusso trasversale ? sostanzialmente diversa dalla filtrazione con flusso diretto, in quanto l'alimentazione liquida viene introdotta parallelamente alla superficie del filtro, e la filtrazione avviene in una direzione perpendicolare alla direzione del flusso di alimentazione. Nei sistemi di filtrazione con flusso trasversale, poich? la direzione del flusso di alimentazione ? tangenziale alla superficie della membrana, generalmente l'accumulo dei solidi filtrati sul mezzo di filtrazione ? ridotto per azione di taglio del flusso. La filtrazione a flusso trasversale consente cos? la possibilit? di una operazione di stato quasi stazionario con un flusso quasi costante, quando viene mantenuto costante il differenziale di pressione di azionamento. Le particelle che entrano inizialmente nella matrice della parete, vengono intrappolate in essa, a causa della natura irregolare e tortuosa della struttura dei pori. Mentre procede la microfiltrazione, ? inibita la penetrazione di piccole particelle addizionali nella matrice della parete dalla presenza della membrana dinamica. La formazione della membrana dinamica, unitamente alla possibile ostruzione della struttura dei porti del tubo da parte delle particelle intrappolate, comportano una diminuzione del flusso di filtrazione. Nei sistemi convenzionali, questa diminuzione ? collegata circa esponenzialmente al tempo di filtrazione.

La filtrazione con flusso- trasversale del latte ? stata tentata, ma non ? stata generalmente accettata a causa dei problemi sopra discussi.

Chiaramente fino ad ora l'impiego della filtrazione con flusso trasversale non ha provvisto un metodo accettabile per ridurre la contaminazione batterica nel latte.

E' emerso un metodo per'superare alcuni dei problemi associati con la tecnologia classica di filtrazione con flusso trasversale, nota come microf ritrazione dinamica. Il processo di filtrazione dinamica supera lo svantaggio della tecnologia classica di flusso trasversale poich? il liquido da filtrare non ? semplicemente guidato tangenzialmente sulla superficie della membrana. La superficie della membrana o corpo solido presso la superficie della membrana viene mosso in modo tale che il fluido all'interfaccia tra il rotore e lo statore'? sottoposto ad azione di taglio. L'azione di taglio tende a "lavare" la superficie della membrana, mantenendola relativamente libera da materiale in particelle, ed evitando la formazione di una torta sul filtro sulla superficie della membrana. Il materiale in particelle che sarebbe altrimenti raccolto sulla superficie della membrana rimane sospeso, e viene infine rimosso nella corrente secondaria, generalmente indicata con corrente del concentrato.

E' stato precedentemente scoperto, come completamente descritto nella domanda copendente N. di serie 07/901.238, depositata il 19 giugno 1992, che la microfiltrazione dinamica del latte pu? essere realizzata con successo, senza i problemi della tecnica nota relativi alla degradazione della qualit? del latte, senza ostruzione prematura 'del filtro, e senza una rimozione batterica inadeguata, tramite l'impiego della microfiltrazione dinamica.

In accordo con detta domanda N. di serie 07/901.238, il latte, sia latte intero che scremato, viene dapprima omogeneizzato e quindi sottoposto a filtrazione. Effettuando il primo stadio di omogeneizzazione, ?a grandezza delle particelle dei globuli grassi e di altri grandi componenti sospesi del latte, viene significativamente ridotta, consentendo la microfiltrazione del latte senza rimozione e trascinamento significativi del grasso e degli altri componenti.

Il latte ? una emulsione di particelle di grasso e proteina in acqua,. L?omogeneizzazione provvede un metodo per ridurre la grandezza delle particelle in emulsione, per consentire il passaggio attraverso una membrana microporosa dimensionata in modo adatto, per trattenere ivi i batteri contenuti senza rimozione indesiderata del contenuto di grasso e proteine del latte.

Il latte, dopo omogeneizzazione, viene filtrato tramite l'impiego della microfiltrazione dinamica. L'invenzione descritta nella domanda N. di serie 07/901.238, provvede cos? un procedimento migliorato per produrre latte con un contenuto batterico diminuito, senza la necessit? di una pastorizzazione . La porzione della frazione del latte che viene trattenuta dal microfiltro (la frazione del concentrato), pu? essere riciclata quale parte dell'alimentazione, o pu? essere scaricata o impiegata in altri procedimenti.

In particolare il procedimento di detta domanda N. di serie 07/901.238, comprende l'omogeneizzazione del latte e entro cinque minuti dalla omogeneizzazione, il sottoporre il latte a microfiltrazione dinamica per passaggio del latte attraverso un microfiltro avente una grandezza media dei pori sufficiente a ridurre il contenuto batterico del latte che fluisce attraverso, per dare un filtrato che presenta un contenuto batterico diminuito rispetto al latte naturale iniziale ed un concentrato avente un contenuto batterico superiore rispetto al latte naturale iniziale. Il latte risultante presenta un contenuto batterico molto basso, come circa 10^ batteri per millilitro o meno, e mantiene i componenti organolettici pi? di quelli trovati nel latte pastorizzato con lo stesso contenuto di batteri.

Sebbene il procedimento di detta domanda N. di serie 07/901.238 provveda un mezzo utile per realizzare lo scopo della filtrazione del latte, come sopra discusso e come discusso in detta domanda, che viene qui incorporata per riferimento nella sua completezza in piena misura come se fosse qui riportata, un'area di possibile miglioramento collegata a detto procedimento riguarda la caduta della velocit? di flusso della filtrazione nel tempo. Sebbene il procedimento di detta domanda raggiunga un risultato non precedentemente ottenibile, la filtrazione del latte per provvedere un prodotto sostanzialmente sterile con conservazione, sapore, ed altre caratteristiche migliori rispetto al latte pastorizzato, il procedimento presenta il problema che mentre procede il tempo di filtrazione, diminuisce la velocit? di flusso del latte attraverso la membrana, risultando in efficienze diminuite nel procedimento, con il tempo. Se il procedimento viene continuato, alla fine essenzialmente cesser? il flusso attraverso la membrana. Ovviamente a qualche tempo significativamente anteriore alla cessazione finale del flusso, il procedimento diventa antieconomico per operare commercialmente. Non pu? essere semplicemente possibile sostituire le membrane impiegate nella filtrazione dinamica, dato il costo delle membrane, come pure il costo associato con la variazione frequente? di dette membrane .

Il flusso del latte ad esempio attraverso un microfiltro che impiega una membrana di 0,45 ???, diminuisce generalmente ad una velocit? tale che dopo circa 9 ore di filtrazione del latte, la velocit? di flusso del latte attraverso la membrana ? diminuita di circa una met? della velocit? di flusso iniziale del latte, a pressione costante.

Esiste pertanto una necessit? di mezzi per modificare il procedimento della domanda 07/901.238 per superare il problema delle velocit? di flusso ridotte con il passare del tempo, cosi da rendere il procedimento economicamente pi? accettabile.

SOMMARIO DELL?INVENZIONE '

E' stato ora trovato che per mezzo di operazioni di lavaggio e pulizia accuratamente scelte e controllate sulla membrana impiegata nella filtrazione dinamica del latte, ? possibile mantenere velocit? di flusso relativamente elevate attraverso la membrana. In particolare ? stato trovato che mediante l'impiego di acqua, che passa attraverso la membrana, preferibilmente in direzione in avanti, per un periodo di tempo relativamente breve, risulta possibile far ritornare la membrana ad una percentuale significativa della sua capacit?' iniziale di filtrazione. Il fatto che un lavaggio della membrana con acqua sia capace di una tale rigenerazione drammatica della capacit? di filtrazione della membrana ? veramente sorprendente.

L'aspetto sfortunato del lavaggio della membrana, come descritto, ? tuttavia che sebbene una porzione significativa della capacit? di filtrazione della membrana sia ripristinata, rimane il fatto che dopo ciascun lavaggio non viene ripristinata un po' della? capacit? residua- di filtrazione. Inoltre la quantit? della capacit? di filtrazione che non ? ripristinata dopo ciascun lavaggio ? cumulativa, in modo tale che dopo una sequenza di vari lavaggi, la capacit? di filtrazione della membrana rimarr? al di sotto di un livello accettabile per l'impiego commerciale.

Quindi in secondo luogo ? stato scoperto che tramite l'impiego di uno stadio addizionale di pulizia chimica, risulta possibile.ripristinare un microfiltro essenzialmente a tutta la sua capacit? iniziale di filtrazione. Un tale stadio di pulizia chimica ? tuttavia indesiderabile dal punto di vista del tempo, come pure dell'integrit? del sistema. La pulizia chimica richiede un periodo di tempo significativamente pi? lungo per ottenere lo scopo desiderato, rispetto al lavaggio con acqua. Inoltre la pulizia chimica richiede l'impiego di agenti esogeni come caustico, enzimi, o altri additivi per ripristinare la capacit? di filtrazione. Tali agenti devono essere completamente rimossi dal sistema prima che esso possa essere fatto ritornare al servizio per produrre latte sterile. In accordo con ci? la pulizia chimica non pu? essere impiegata quale solo mezzo per ripristinare ^la capacit? di filtrazione nei microfiltri, in quanto una tale tecnica richiederebbe un tempo passivo significativo durante .1'operazione del dispositivo di trattamento del' latte. Sebbene unit? multiple di filtrazione possano essere impiegate in parallelo, provvedendo l'opportunit? di impiegare una unit? di filtrazione mentre un'altra o altre sono sotto pulizia, un tale approccio, particolarmente se esso richiede l'impiego di troppe unit? di filtrazione, ? indesiderabile a causa dei costi elevati di investimento economico richiesti nell'acquisto e nella manutenzione di un tale equipaggiamento moltiplicato ridondante.

E' stato tuttavia scoperto che combinando il lavaggio con acqua con la pulizia chimica, esiste un mezzo accettabile per mantenere la capacit? di filtrazione. In accordo con ci?, secondo la presente invenzione, dopo che la capacit? di filtrazione di una membrana dinamica ? caduta al di sotto di un valore predeterminato, la membrana viene lavata con acqua fino-"a ripristinare un livello predeterminato di capacit? di filtrazione, tempo al quale l'unit? di filtrazione viene fatta ritornare al servizio di filtrazione. Una volta che la capacit? di filtrazione della membrana ? caduta ancora al di sotto di un valore predeterminato, la membrana viene ancora lavata con acqua finch? ? stato ripristinato un livello predeterminato di capacit? di filtrazione. Un tale ciclo pu? essere ripetuto finch? la capacit? di filtrazione non pu? essere ripristinata ad una capacit? minima, tempo al quale il microfiltro viene sottoposto a pulizia chimica per un periodo di tempo sufficiente a ripristinare la capacit? di filtrazione della membrana almeno ad un livello minimo predeterminato. L'unit? di filtrazione viene quindi fatta ritornare al servizio di filtrazione.

Cos? la presente invenzione provvede un procedimento per trattare latte naturale per produrre latte trattato, avente un contenuto batterico inferiore al latte naturale,

comprendente, entro circa 5 minuti dalla omogeneizzazione, il sottoporre il latte a microfiltrazione dinamica per passaggio del latte attraverso un microfiltro avente una grandezza media dei pori sufficiente a ridurre il contenuto batterico del latte che fluisce attraverso ad essa, per dare un filtrato che presenta un contenuto batterico inferiore di quello del latte naturale iniziale ed un concentrato avente un contenuto batterico superiore di quello del latte naturale iniziale, dove il miglioramento comprende i seguenti stadi di

(1) rimozione della'unit? di filtrazione dinamica dal dispositivo di filtrazione del latte dopo che la capacit? di filtrazione1 della membrana ? caduta al di sotto di un valore predeterminato ed.? il lavaggio del microfiltro ' con acqua, detto lavaggio continuando finch? almeno un livello predeterminato di capacit? di filtrazione ? stato ripristinato nella membrana;

(2) riportare l'unit? di filtrazione dinamica nel dispositivo di filtrazione del latte;

(3) ripetere gli stadi (1) e (2) una o pi? volte;

(4) sottoporre la membrana a pulizia chimica per un periodo di tempo sufficiente a ripristinare la capacit? di filtrazione del microfiltro ad almeno un livello minimo predeterminato; e

(5) riportare l'unit? di filtrazione dinamica nel dispositivo di filtrazione del latte .

La causa reale dello "sporcamento" della membrana che avviene durante la filtrazione dinamica del latte ? con molta probabilit? molto sfaccettata. Il grasso dal latte, in un certo periodo di tempo, ? ritenuto cristallizzare entro la membrana, riducendo comparabilmente il flusso. L'applicazione di una temperatura elevata, come tramite l'impiego di acqua calda o latte caldo, quale alternativa, almeno in parte, all'acqua calda, provocher? fusione di tale grasso cristallizzato, ' rimuovendo cos? l'ostruzione provocata da tali cristalli.

Alcuni componenti del latte naturale aderiranno inoltre fisicamente alla superficie della membrana, formando uno strato di superficie o "intonaco" della superficie. L'applicazione tramite lavaggio di acqua o latte ad alta velocit? pu? essere impiegata per rompere l'aderenza fisica di almeno una porzione di tale materiale alla superficie della membrana.

Un'altra causa -dello 'sporcamente della membrana ? ritenuta essere il grov?glio fisico di materiale in particelle entro la struttura della membrana tramite il quale tale materiale in particelle viene semplicemente catturato o intrappolato entro la membrana. L'applicazione di un flusso ad alta turbolenza, con acqua o latte, provvede ancora mezzi per rimuovere parte delle particelle trascinate.

Quando le procedure di lavaggio, come qui descritte, non sono sufficienti a ripristinare una porzione significativa della capacit? residua del filtro della membrana,' deve essere impiegata la pulizia chimica.

BREVE DESCRIZIONE DELLE TAVOLE DI DISEGNO

La figura 1 ? un diagramma schematico dell'equipaggiamento impiegato in accordo con il procedimento della presente invenzione.

La figura 2 ? un diagramma che mostra la velocit? di flusso in funzione del tempo per .il procedimento della presente invenzione.

La figura 3 ? un altro diagramma che mostra la velocit? di flusso in funzione del tempo per il procedimento della presente invenzione.

La figura 4 ? un altro diagramma che mostra la velocit? di flusso in funzione,del tempo per il procedimento della presente invenzione.

La figura 5 ? un altro diagramma che mostra la velocit? di flusso in funzione del tempo per il procedimento della presente invenzione.

La figura 6 ? un grafico ipotetico dei tempi e valori di ciclo per il procedimento della presente invenzione.

La figura 7 ? un diagramma che mostra una velocit? di flusso in funzione del tempo per il procedimento della presente invenzione.

DESCRIZIONE DELLE ATTUAZIONI PREFERITE

Il materiale iniziale ? latte naturale fresco, non trattato, come proviene dagli animali domestici, come una mucca. li procedimento della presente invenzione pu? essere applicato anche a latte trattato, come quello che ? gi? stato sottoposto a pastorizzazione , ma non saranno realizzati i pieni vantaggi, come la produzione di latte con caratteristiche organolettiche migliorate, quando confrontate con il latte che non ? stato pastorizzato.

Il latte naturale da trattare pu? dapprima essere fatto passare attraverso uno scambiatore di calore per regolarlo ad una temperatura adatta e, se desiderato, fatto quindi passare attraverso un separatore centrifugo, per allontanare tutta o una porzione della frazione della crema in maniera convenzionale.

Quale esposizione generale, il latte naturale viene omogeneizzato ed in modo ragionevolmente pronto fatto passare attraverso un microfiltro dinamico, producendo una frazione del filtrato ed una frazione del concentrato. . I pori nel microfiltro sono dimensionati per trattenere almeno una porzione dei batteri. Il filtrato, che ? la porzione della frazione del latte che passa attraverso la superficie di ritenzione della membrana, consiste di latte con nessun contenuto batterico o con contenuto batterico diminuito (rispetto al latte prima della microfiltrazione), essenzialmente con nessuna variazione nel contenuto di grasso e proteine. La frazione del filtrato pu? quindi essere impiegata direttamente per preparare altri prodotti, come latte in polvere, oppure confezionata senza ulteriore trattamento.

La frazione del concentrato, che ? la porzione della frazione del latte che viene trattenuta e recuperata dalla superficie di ritenzione della membrana, consiste di latte con un contenuto batterico aumentato (rispetto alla alimentazione del latte prima della microfiltrazione) ed essenzialmente con nessuna variazione del contenuto di grasso globulare e proteine. La frazione del concentrato pu? essere successivamente scaricata oppure impiegata in altri procedimenti.

Il filtrato pu? contenere alcuni batteri, ma inferiore ? il contenuto batterico, maggiore ? la stabilit? alla conservazione del prodotto. Una sterilizzazione completa ? desiderabile, ma la piccola crescita iniziale di una piccola concentrazione residua dei batteri ? usualmente sufficientemente lenta da comportare ancora una vita di conservazione grandemente aumentata del prodotto risultante del latte.

OMOGENEIZZAZIONE

La frazione del latte viene dapprima preferibilmente riscaldata o raffreddata, dopo separazione centrifuga, se impiegata e prima della omogeneizzazione, ad una temperatura adatta per la omogeneizzazione. Il latte viene quindi fatto passare in un omogeneizzatore dove la grandezza della emulsione di grasso viene ridotta ad una grandezza sufficiente a consentire il passaggio attraverso la membrana. Preferibilmente la grandezza di tutte le particelle sospese ? inferiore a circa 1 ym e preferibilmente inferiore a circa 0,5 ym. E' importante che il latte, dopo omogeneizzazione, sia filtrato relativamente presto. Preferibilmente la filtrazione avverr? in meno di circa 5 minuti, preferibilmente meno di circa 2 minuti, e nella forma pi? preferita in meno di circa 30 secondi, dopo omogeneizzazione.

Ancora il fattore importante non ? il tempo di mantenimento prima della filtrazione, ma piuttosto il fatto che la filtrazione avvenga prima di qualsiasi agglomerazione sostanziale dei globuli, che forma un numero sostanziale di particelle superiori a circa 1 ?m.

FILTRAZIONE DINAMICA

Nella presente invenzione, la filtrazione viene effettuata quale filtrazione dinamica, cio? il mezzo stesso di filtrazione viene mantenuto in moto costante in modo tale che l'effettiva velocit? di flusso del latte attraverso il mezzo ? estremamente elevata. La particolare forma fisica del filtro dinamico non ? critica. Cos? il mezzo di membrana pu? assumere ad esempio la forma di dischi o cilindri. Tali dispositivi di microfiltrazione dinamica che sono adatti nella pratica della presente invenzione, includono quelli descritti nei seguenti riferimenti, tutti i quali sono qui incorporati per riferimento: brevetti U.S.

5.037.562; 3.997.447; 5.037.562; 3.997.447; 4.956.102; 4.956.102; 4.900.440; 4.427.552; 4.093.552; 4.066.554 e 3.797.662. Tra i filtri a disco preferiti esistono quelli del tipo descritto nella domanda di brevetto copendente U.S. N.

07/812.123, depositata il 24 dicembre 1991, la descrizione della quale ? qui incorporata per riferimento .

La microfiltrazione dinamica consente un ampio intervallo di velocit? superficiali effettive del mezzo di filtrazione rispetto all'alimentazione del latte. Ad esempio si pu? impiegare una velocit? superficiale effettiva da circa 3 m/secondo a circa 50 m/secondo, specialmente da 1circa 5 m/secondo a circa 30 m/secondo, nella forma pi? preferita da circa 8 m/secondo a circa 20 m/secondo.

Per ottenere le velocit? superficiali desiderate, un mezzo rappresentativo di filtrazione sotto forma di un cilindro con un diametro di circa 2,5 pollici necessiter? di essere fatto ruotare ad una velocit? da circa 1000 a circa 6000 giri per minuti (rpm) con una velocit? di circa 5000 rpm che ? tipica.

Se viene impiegato un dispositivo a disco di filtrazione dinamica, un mezzo di filtrazione a disco tipico avr? dimensioni da circa 2 pollici a circa 48 pollici, in diametro. Un tale disco pu? ad esempio essere fatto ruotare con velocit? da circa 1000 rpm a circa 8000 rpm, tipicamente da circa 3000 rpm a circa 6000 rpm, in dipendenza del disegno del particolare microfiltro dinamico che viene impiegato. Preferibilmente le velocit? di taglio di tali filtri a disco varieranno da circa ?00.000 sec-1 a circa 400.000 sec-1.

I pori del microfiltro sono dimensionati cos? da trattenere i batteri che sono presenti nel latte, pur mantenendo ancora un'accettabile velocit? di flusso attraverso .il microfiltro. Membrane utili includono membrane microporose idrofile con buone caratteristiche,di flusso, una stretta distribuzione della grandezza dei pori e prestazioni consistenti di'rimozione batterica per i batteri di interesse..L'ordine",di grandezza dei pori -della membrana del microfiltro dovrebbe variare da circa 0,01 a .circa 5,0 pm, come determinata da parte degli;?esperti nel settore, tramite i saggi noti quale "punto d? gorgogliamento" (ASTM F316-86) ed il metodo KL (brevetto U.S.' N. 4.340.479). Preferibilmente l'ordine di grandezza dei pori'varier? da circa 0,1 a circa 1 pm. Nella forma pi? preferita sono impiegate membrane che presentano ordini di grandezza dei pori da circa 0,2 a circa 0,5 pm. Tali membrane microporose sono ben note e facilmente disponibili.

Le membrane microporose preferite che possono essere impiegate in accordo con la presente invenzione includono quelle vendute da Pali Corporation con i inarchi commerciali Ultipor Ngg?, Fluorodyne?, e Posidyne?; quelli disponibili presso Cuno Corporation con il marchio commerciali Zetapor?, e quelle vendute da Millipore con il marchio commerciale Durapore?.

Gli elementi cilindrici di membrana per l'impiego nella presente invenzione includono quelli che possono essere collegati ad un supporto in maniera impermeabile alle perdite, in accordo con i metodi noti nella tecnica.

Infine i batteri dovrebbero essere concentrati in una corrente che ? meno di circa 5% dell'alimentazione e pi? di circa 95% dei solidi e delle ?proteine normalmente trovati nel latte dovrebbe passare attraverso la membrana, per periodi estesi di tempo.

Il microfiltro dinamico pu? essere azionato a passaggio singolo senza la necessit? di riciclare il concentrato. Se desiderato il concentrato pu? essere riciclato all'alimentazione. Quando viene impiegato un microfiltro dinamico cilindrico, esso pu? essere azionato a vari rapporti tra flusso del filtrato-e flusso totale di alimentazione (fattori di concentrazione). Tuttavia il microfiltro dinamico cilindrico viene vantaggiosamente azionato a rapporti tra filtrato e alimentazione superiori a 90%, 'specialmente circa 95%, e particolarmente superiori a 98% allo scopo di produrre principalmente il filtrato con un contenuto batterico molto basso, quale prodotto desiderato.

Slmilmente quando viene impiegato un microfiltro dinamico rotativo -a disco, anch'esso pu? essere azionato con vari rapporti tra flusso del filtrato e flusso totale di alimentazione. Tuttavia il microfiltro dinamico,rotativo a disco, pu? essere azionato con rapporti tra filtrato ed alimentazione in un ampio intervallo. La scelta di un rapporto elevato abbasser? semplicemente il passaggio, mentre l'operazione ad un basso rapporto risulter? in un passaggio superiore. -Si ritiene che l'operazione ad un- rapp?rto di circa 40% sia vantaggiosa allo scopo di mantenere una velocit? stabile di? flusso attraverso il filtro, sebbene altri rapporti possano essere impiegati.

'La filtrazione del latte appena omogeneizzato pu? essere fatta a caldo a 40?C fino a 60?C, ci? che ? alla o alquanto sopra la temperatura di cristallizzazione di circa 40?C dei componenti pi? altofondenti del grasso di latte'. Ci? ? al disotto delle temperature impiegate nella pastorizzazione termica convenzionale. Alternativamente, con una qualche degradazione della velocit? di flusso, il latte pu? essere filtrato a temperature molto inferiori, come da circa 15? a circa 35?C, particolarmente da circa 20? a circa 25?C.

LAVAGGIO

Come indicato, dopo un periodo iniziale di filtrazione, la velocit? di flusso attraverso la membrana scender? al di sotto di un livello predeterminato, tempo al quale il microfiltro dinamico dovrebbe essere rimosso dal dispositivo di filtrazione del latte. Il livello predeterminato al quale il microfiltro dinamico dovrebbe essere rimosso dal servizio e sottoposto a lavaggio varier? in dipendenza dell'apparecchiatura specifica impiegata e dai parametri operativi collegati ad essa. In accordo con ci? il presente procedimento ? applicabile ad un'ampia variet? di condizioni e non ? limitato a qualsiasi velocit? di flusso specifica alla quale il microfiltro deve essere lavato. Tuttavia dovrebbe'essere impiegata una velocit? di flusso superiore a quella impiegata per la filtrazione del latte, velocit? di flusso'da 5 a 10 volte superiori essendo preferite.

Il lavaggio in avanti del microfiltro con acqua pu? essere effettuato a .qualsiasi velocit? di flusso e pressione desiderate. Similmente il lavaggio con acqua pu? essere impiegato in un ampio intervallo di temperature. E' usualmente preferibile impiegare acqua che sia ad una temperatura da circa 20? a circa 100?C, preferibilmente da circa 50? a circa 80?, nella forma pi? preferita da circa 65? a circa 80?C. Il sistema pu? anche essere posto sotto una pressione superiore a quella atmosferica, se desiderato, per impiegare un lavaggio con acqua a temperature superiori a 100?C, se desiderato. Il lavaggio dovrebbe avvenire nella direzione in avanti, cio? la stessa direzione del flusso normale del latte attraverso il microfiltro. In certe condizioni, pu? essere realizzato un flusso inverso e pu? procurare risultati simili. Tuttavia normalmente ? preferito il flusso in avanti dell'acqua di lavaggio. In certe condizioni, ? possibile lavare la membrana con latte a temperature pi? calde della temperatura regolare di processo.

Il lavaggio viene continuano finch? almeno un livello predeterminato della capacit? di filtrazione ? stato ripristinato nella membrana. Ancora il livello predeterminato al quale il lavaggio della membrana dovrebbe essere interrotto varier? in dipendenza dell'apparecchiatura specifica impiegata e dei parametri operazionali relativi alla stessa. In- accordo con ci? il presente procedimento ?' applicabile in un ampio intervallo di condizioni e non ? limitato a qualsiasi -velocit? di flusso specifica alla quale il lavaggio del microfiltro dovrebbe essere interrotto.

Quando il lavaggio ? completo, il microfiltro viene fatto ritornare al dispositivo di'filtrazione del latte. Dopo un periodo di filtrazione del latte, la velocit? di flusso attraverso la membrana diminuir? ancora ad un punto inferiore ad un livello predeterminato e la rimozione del microfiltro dinamico dal servizio, il lavaggio della membrana ed il ritorno del microfiltro al servizio saranno ripetuti per una o pi? volte.

Un aspetto inaspettato e sorprendente della presente invenzione ? il fatto che'il lavaggio in avanti della membrana, cio? nella stessa direzione del flusso del latte attraverso il filtro, risulta nella pulizia della membrana. Altre tecniche di pulizia della membrana in altri settori impiegano tipicamente il lavaggio con una direzione di flusso inversa non il lavaggio con flusso in avanti.

Sar? possibile, in alcuni casi, sostituire il lavaggio con acqua, completamente o in parte, con il lavaggio con latte. Quando viene impiegato il lavaggio con latte, il latte dovrebbe essere fatto passare attraverso la membrana a velocit? elevate rispetto alla normale velocit? di flusso della filtrazione. Tale lavaggio con latte presenta il vantaggio di eliminare la possibilit? di introdurre materiali esogeni nel sistema. Poich? viene impiegato il lavaggio in avanti, risulta possibile applicare una pressione superiore a quella normale alle membrane per ottenere velocit? di flusso superiori, senza sostanziale preoccupazione circa il danno alla membrana. L'impiego del flusso in avanti significa che la membrana continuer? ad essere supportata nello stesso modo di quando avviene la filtrazione normale, consentendo cos? l'applicazione di pressioni molto superiori che non nel caso di impiego del flusso inverso.

PULIZIA CHIMICA

Ad un qualche punto la membrana non sar? capace di una rigenerazione sufficiente tramite la procedura di lavaggio. Una volta che questo punto ? stato raggiunto sar? necessario che il microfiltro sia sottoposto a pulizia chimica per un periodo di tempo sufficiente a ripristinare la capacit? di filtrazione della membrana ad almeno un livello minimo predeterminato. Ancora una volta il livello predeterminato al quale la pulizia chimica della membrana dovrebbe essere impiegata, varier? in dipendenza dell'apparecchiatura specifica impiegata e dei parametri operazionali collegati ad essa. In accordo con ci?, il presente procedimento ? applicabile in un'ampia gamma di condizioni e non ? limitato a qualsiasi velocit? specifica di flusso alla quale dovrebbe essere incominciata la pulizia chimica della membrana.

Quando la pulizia chimica ? completa, la membrana viene risciacquata a fondo per renderla sterile e priva di qualsiasi agente contaminante, e quindi viene fatta ritornare al servizio di filtrazione del latte. La pulizia chimica viene continuata finch? ? stato ripristinato almeno un livello predeterminato di capacit? di filtrazione nel microfiltro dinamico. Ancora il livello predeterminato al quale la pulizia chimica della membrana dovrebbe essere interrotta varier? in dipendenza dell'apparecchiatura specifica impiegata e dai parametri operazionali collegati ad essa.

Gli agenti impiegati per la pulizia chimica possono variare ampiamente, in quanto il loro scopo consiste nel liberare la membrana dai materiali trascinati, come grassi, proteine, glicoproteine ed altri materiali organici che provocano una diminuzione nella velocit? di flusso attraverso la membrana, compresi pirogeni, detriti cellulari e simili. Sotto questo aspetto ? usualmente preferibile un trattamento con soluzioni caustiche diluite, come soluzioni acquose di idrossido di sodio o idrossido di potassio. Formulazioni enzimatiche, come Terg-a-zyme da Alconox, Ine. e quella contenenti protessi e lipasi con e senza caustico, possono ancora essere impiegate per provocare una degradazione chimica dei sostituenti trascinati. Addizionalmente si pu? ricorrere all'impiego di agenti tensioattivi, che provocheranno una riduzione dell'attrazione superficiale tra i materiali trascinati e le regioni della superficie esterna ed interna del microfiltro.

Un vantaggio del sistema di microfiltrazione dinamica ed il procedimento impiegati in accordo con la presente invenzione ? che esso pu? essere pulito con le formulazioni di pulizia caustiche ed enzimatiche sopra menzionate. Tali formulazioni sono tipicamente impiegate per pulire l'equipaggiamento di trattamento del latte in un caseificio e sono pertanto disponibili per l'impiego nel presente procedimento senza la necessit? di sostanziali spese addizionali da parte del caseificio.

TEMPI DI CICLO

Come indicato, i livelli specifici predeterminati ai quali dovrebbero essere impiegati il lavaggio o la pulizia chimica del microfiltro varieranno in dipendenza dell'apparecchiatura specifica impiegata e dei parametri operazionali relativi ad essa. In accordo con ci?, il presente procedimento ? applicabile in un'ampia gamma di condizioni e non ? limitato ad alcuna velocit? specifica di flusso alla quale dovrebbe essere interrotto il lavaggio del microfiltro dinamico.

Conseguentemente i tempi specifici di ciclo che possono risultare non sono ancora fissati.

Quali esempi di tempi tipici di ciclo aspettati, se si impiega una membrana di 0,45 ???, c? si dovrebbe attendere che il flusso scender? a circa un terzo o meno, della velocit? iniziale di flusso, dopo da circa 3 a 4 ore, per il primo impiego della membrana, con il tempo richiesto per raggiungere una simile riduzione della velocit? di flusso che diventa inferiore dopo ciascun lavaggio. Un ciclo aspettato, dovrebbe quindi ad esempio essere una pulizia iniziale dopo circa 3 ore di operazione, un secondo lavaggio dopo forse 3 altre ore di operazione, un terzo ed un quarto lavaggio dopo circa 2 ore e mezza di operazione, rispettivamente, ed un quinto e sesto lavaggio forse dopo periodi addizionali di 2 ore ciascuno, portando il tempo totale a 16 ore, compreso il tempo necessario per effettuare il lavaggio, ci? che sarebbe un periodo normale di lavorazione del latte in un caseificio.

Dopo le sedici ore, la membrana dovrebbe quindi essere trattata con un procedimento di degradazione chimica, come precedentemente discusso, per ripristinare essenzialmente tutta la capacit? iniziale di filtrazione della membrana, portando la velocit? di flusso ottenibile forse a 98% o pi?, rispetto alla velocit? iniziale di flusso per tale membrana. Ovviamente i tempi di ciclo varieranno, come indicato, in dipendenza del particolare equipaggiamento e dei parametri operazionali, come pure della qualit? del latte da filtrare.

I tempi di ciclo possono ancora essere visti dal punto di vista della diminuzione percentuale della velocit? di flusso e dei tempi di lavaggio ed i trattamenti di degradazione chimica possono essere visti dai punto di vista degli incrementi perc?ntuali della velocit? di flusso. Cos? uno pu? osservare il tempo tra l?inizio o filtrazione iniziale del latte e l'inizio del primo ciclo di lavaggio essere basati su una diminuzione predeterminata della velocit? di flusso del latte filtrato.

E' preferibile iniziare il primo lavaggio con acqua quando la velocit? di flusso ? scesa a circa 60 fino a circa 10% della velocit? di flusso iniziale. Il ciclo di lavaggio dovrebbe essere continuato finch? pu? essere ripristinato da circa 80 a circa 95% della velocit? di flusso della membrana, all'inizio del suo ultimo ciclo di filtrazione del latte. La membrana viene fatta ritornare nel servizio di filtrazione del latte dove avr? una velocit? di flusso nel secondo ciclo che ? inferiore alla sua velocit? di flusso iniziale nel primo ciclo. Il microfiltro rimarr? in servizio nella filtrazione del latte finch? la sua velocit? di flusso ? caduta ad un ,valore da circa 60 a circa 70% della velocit? di flusso iniziale all'inizio del secondo ciclo di filtrazione del latte, tempo al quale viene impiegato un secondo stadio di lavaggio, finch? ? stato ripristinato da circa 80 a circa 95% della velocit? di flusso del microfiltro all'inizio del suo ultimo (secondo) ciclo di filtrazione del latte.

Gli stadi di filtrazione del latte e di lavaggio sopra descritti saranno ripetuti, come necessario, finch? la velocit? di flusso della membrana ? tale che essa non pu? essere rigenerata per lavaggio ad una percentuale 'minima della velocit? di flusso iniziale del primo ciclo, come .40%. Tale velocit? minima di flusso ? variabile, come lo sono le velocit? percentuali di flusso al quale i cicli di lavaggio sono incominciati o interrotti, e come indicato sono principalmente una funzione dell'apparecchiatura e dei parametri operazionali. Il flusso res?duo minimo ? un compromesso che coinvolge molti fattori. Uno dovrebbe considerare che l'incremento nel flusso che- pu? essere anticipato quale risultato di uno stadio di lavaggio o di pulizia chimica aumenta il tempo passivo per l'equipaggiamento ed i costi di tale lavaggio e pulizia, come pure altri fattori.

La procedura precedentemente descritta in accordo con la presente invenzione pu? essere al meglio compresa con riferimento ad un microfiltro ipotetico impiegato, come sopra discusso, nella filtrazione del latte. Nell'esempio che segue, si stabilir? arbitrariamente che i cicli di lavaggio saranno predeterminati essere impiegati quando la velocit? di flusso del microfiltro scende a 70% della velocit? di flusso iniziale del suo precedente ciclo e che il lavaggio sar? impiegato per ripristinare la membrana a 90% del suo flusso di filtrazione del latte iniziale del ciclo precedente. Infine la membrana sar? sottoposta a degradazione chimica quando la velocit? di flusso non pu? essere ripristinata al 50% della velocit? di flusso di filtrazione del latte iniziale del primo ciclo, tramite lavaggio. Un diagramma ipotetico d? tempi di ciclo e valori ? riportato nella figura 6.

Come riportato nella figura 6, la velocit? di flusso iniziale per il microfiltro era 1000 mi per minuto, e tale velocit? di flusso declinava a 700 mi per minuto dopo 240 minuti, tempo al quale veniva impiegato un lavaggio di 20 minuti, per far tornare la velocit? di flusso a 900.mi per minuto. Dopo 240 minuti addizionali di servizio nella filtrazione del latte, la velocit? di flusso scende a 630 mi per minuto, tempo al quale viene impiegato un lavaggio di 20 minuti, che fa ritornare la velocit? di flusso a 810 mi per minuto (90% della velocit? di flusso iniziale del secondo ciclo).

La filtrazione viene continuata per 180 minuti, quando il livello di flusso ? caduto a 570 mi per minuto (70% della velocit? di flusso iniziale del terzo ciclo). La membrana viene lavata per 25 minuti, tempo al quale il flusso viene ripristinato a 730 mi per minuto (90% della velocit? di flusso iniziale del terzo ciclo).

Dopo 180 minuti addizionali di servizio nella filtrazione del latte, la velocit? di flusso scende a 510 mi per minuto (70% della velocit? di flusso iniziale del quarto ciclo), tempo al quale viene impiegato un lavaggio di 25 minuti, facendo ritornare la velocit? di flusso a 660 mi per minuto (90% della velocit? di flusso iniziale del quarto ciclo).

Dopo 150 minuti addizionali di servizio di filtrazione del latte, la velocit? di flusso scende a 460 mi per minuto (70% della velocit? di flusso iniziale del quinto ciclo). Poich? il lavaggio non pu? ripristinare la velocit? di flusso .ad un livello superiore al 50% della velocit? di flusso iniziale del microfiltro nel primo ciclo (500 mi per minuto), deve essere impiegata la pulizia chimica, che richiede quattro ore, tempo al quale il flusso del microfiltro ? ripristinato a 1000 mi per minuto.

GENERALIT? '

Dopo microfiltrazione, il concentrato pu? essere scaricato in qualsiasi maniera accettabile, sottoposto a ulteriore trattamento, oppure impiegato direttamente.

Il procedimento della presente invenzione pu? essere impiegato con vantaggio quando il prodotto finale desiderato ? latte intero, latte standardizzato o latte scremato.

Una apparecchiatura adatta per effettuare il procedimento dell'invenzione pu? essere costruita collegando un equipaggiamento convenzionale che include separatori centrifughi, omogeneizzatori, microfiltri, unit? di sterilizzazione, scambiatori di calore e pompe. Gli esperti nel settore saranno facilmente capaci di provvedere valvole per il flusso ed il controllo deista pressione ed altro equipaggiamento di supporto necessario per rendere operativa una tale apparecchiatura, e di apportare ulteriori modifiche convenzionali a tale apparecchiatura, come necessario in casi particolari .

Sebbene la presente invenzione sia stata descritta nel contesto della filtrazione del latte, si anticipa che il presente procedimento pu? essere impiegato nel trattamento di altri fluidi, come vino e birra, essenzia1lmente nella stessa maniera del latte, come qui descritto.

Tutti i riferimenti sopra descritti sono qui incorporati per riferimento.

Gli esempi che seguono illustrano ulteriormente attuazioni particolari, ma non devono essere intesi limitare in modo alcuno la portata dell'invenzione, che. ? definita dalle rivendicazioni.

Descrizione dell'apparecchiatura di filtrazione 1. Nella figura 1 viene illustrata- una configurazione generale di equipaggiamento che pu? essere impiegato per effettuare il procedimento della presente invenzione. Ovviamente l?equipaggiamento specifico, la sua sistemazione specifica, e le condizioni specifiche di operazione possono essere variati in accordo con la presente invenzione", da parte di un esperto ordinario nel settore.

Facendo riferimento in modo specifico alla figura 1, un recipiente 10 di processo incamiciato viene impiegato per conservare il latte, prima del trattamento, il recipiente di-processo incamiciato essendo riscaldato e/o raffreddato, come necessario, tramite le linee 12 di'riscaldamento e di raffreddamento. Il latte /dal recipiente di processo -incamiciato passa all'omogeneizzatore 26, tramite il condotto 14, dove ? disposta la valvola 16 e la pompa 18. Per l'impiego nella valutazione della rimozione dei batteri .della presente invenzione, l'alimentazione 20.con batteri ? in comunicazione con il condotto 14, tramite il condotto 22, dove ? disposta la pompa 24. L'omogeneizzatore 26, a sua volta, ? collegato all'autoclave 28, tramite-il condotto 30, dove ? disposta la valvola 32. L'autoclave ? riscaldata o raffreddata, come necessario, tramite le linee di riscaldamento e raffreddamento 34. L'autoclave 28, a sua volta, ? in comunicazione con il microfiltro dinamico 36, tramite il condotto 38, nel quale ? disposta la valvola 40. Il microfiltro dinamico viene riscaldato e/o raffreddato, come necessario, tramite le linee 42 di riscaldamento e raffreddamento. Il permeato esce dal microfiltro dinamico tramite il condotto 36, dove ? disposta la valvola 48 ed il trattenuto .viene rimosso o ricircolato tramite i condotti 50 e 52, impiegando pompe sincronizzate 54 e 56. La valvola di controllo 51 regola il rispettivo flusso tra le pompe sincronizzate. Il trattenuto ricircolato entra nel microfiltro dinamico tramite il condotto 44 che comunica con il condotto 50. Acqua pura viene mantenuta nel recipiente 62 dell'acqua pura, che ? in comunicazione con il condotto 38 tramite il condotto 60, che ? in comunicazione con una valvola a tre vie 40, la pompa 58 essendo disposta nel condotto 60. Il recipiente dell'acqua pura ? riscaldato e/o raffreddato tramite i condotti 64 di riscaldamento e raffreddamento.

2. Microfiltro dinamico in forma di disco.

La forma di disco consiste in un disco di supporto della membrana con diametro di 6 pollici montato su un albero cavo e contenuto in un alloggiamento a tenuta ermetica, con i collegamenti richiesti per l'ingresso e l'uscita del fluido. Il disco di supporto conteneva dispositivi per la chiusura a tenuta dei fogli di membrana alla sua faccia a tenuta ermetica e conteneva spazi di drenaggio per portare il flusso del filtrato attraverso la membrana ed il disco, e fuori attraverso l'albero. L'area effettiva della membrana era 0,014 m2 ed erano disponibili velocit? di rotazione fino a 4500 rpm.

Qualsiasi unit? di microfiltrazione dinamica a disco precedentemente discussa pu? essere impiegata nella pratica della presente invenzione.

3. Descrizione degli elementi di filtro a membrana :

Gli elementi di filtro a membrana impiegati in questi esperimenti erano formati ..di una membrana in nylon, Ultipor N66 , commercialmente disponibile presso Pali Corporation, Glen Cove, NY. La grandezza dei pori impiegati era 0,45 pm. Gli elementi di membrana avevano un'area superficiale di 0,014 m2. Le membrane erano "ciambelle" di foglio circolare piatto, tagliate per inserirsi nel disco DMF. Quando assemblata nel microfiltro dinamico, la camera del filtrato veniva chiusa a tenuta dall'alimentazione con l'impiego di anelli di tenuta toroidali.

Metodo A: avviamento del'filtro,dinamico

Prima 'di introdurre il latte nel filtro dinamico, acqua calda, deionizzata e filtrata a 0,2 micron, fu fatta passare attraverso il sistema per avviare l'equipaggiamento associato. La velocit? rotazionale dei filtri dinamici fu portata alla velocit? operativa con acqua fluente attraverso il sistema. Quando il sistema aveva raggiunto le condizioni operative, veniva inserito il flusso del latte. Il latte spostava l'acqua nel sistema e iniziava la filtrazione.

Metodo B: operazione del microfiltro dinamico a disco

Un elemento di carica a disco DMF descritto nella sezione relativa agli elementi di filtro a membrana, fu assemblato nel disco DMF. La sanitizzazione e la sterilizzazione furono condotte impiegando una soluzione caustica 0,1 molare. Dopo aver osservato le procedure di partenza riportate nel metodo A, il latte da filtrare .veniva pompato dal recipiente di conservazione nel disco DMF. La quantit? di concentrato e la pressione di alimentazione erano controllate tramite una valvola disposta sulla porta del concentrato. Le temperature e le velocit? di flusso dell'alimentazione, del filtrato e del concentrato, e le pressioni di alimentazione venivano misurate a vari tempi durante il corso dell'esperimento, tipicamente ad intervalli di 10 minuti. Una velocit? di flusso di circa 960 ml/minuto veniva mantenuta in tutti gli esempi. I flussi del filtrato riportati sono quelli rilevati quando il flusso nell'unit? di filtrazione si era stabilizzato .

ESEMPI ESEMPIO UNO

Il latte veniva riscaldato a circa 53?C e veniva omogeneizzato e pompato in un disco DMF equipaggiato con una membrana Ultipor Ngg? di 0,45 pm. Venivano impiegate le procedure descritte nei metodi A e B. Un flusso stabile del filtrato si stabiliva rapidamente e la veloc?it? di flusso del filtrato veniva misurata in un periodo di circa 60 minuti. Come mostrato nella figura 2, la velocit? iniziale del flusso era circa 500'mi per minuto ed il flusso scendeva a circa 280 mi per minuto dopo circa 1 ora. A tale tempo la filtrazione del latte veniva interrotta ed acqua riscaldata a circa 70?C veniva fatta passare attraverso la membrana nella direzione in avanti. Come illustrato nella figura 2, la velocit? iniziale del flusso dell'acqua era circa 610 mi per minuto, e la velocit? del flusso aumentava a circa 790 mi per minuto dopo un periodo di circa 20 minuti di lavaggio.

ESEMPIO DUE

Latte riscaldato a circa 53?C veniva omogeneizzato e pompato nel disco DMF dell'esempio due, dotato della stessa membrana Ultipor N66? di 0,-45 micron. Furono impiegate le procedure descritte nel metodo B. Si stabiliva rapidamente un flusso costante del filtrato e la velocit? di flusso del filtrato fu misurata in un per?odo di circa 120 minuti. Come illustrato nella figura 3, la velocit? iniziale del flusso era circa 440 mi per minuto, ed il flusso scendeva a circa 250 mi per minuto dopo circa 2 ore. A tale tempo la filtrazione del latte veniva interrotta e l'acqua riscaldata ad una temperatura da circa 66? a 73?C veniva fatta fluire nella membrana. Come illustrato nella figura 3, la velocit? iniziale del flusso dell'acqua era circa 430 mi per minuto, e la velocit? del flusso aumentava a circa 790 mi per minuto dopo un periodo di'circa 35 minuti.

ESEMPIO TRE

Latte riscaldato a circa 53?C veniva omogeneizzato e pompato nel disco DMF dell'esempio 2 dotato della stessa membrana Ultipor N56? di 0,45 micron. Furono impiegate le procedure descritte nel metodo B. Si stabiliva rapidamente un flusso costante ci filtrato e la velocit? di flusso del filtrato fu misurata in un periodo di circa 180 minuti. Come illustrato nella figura 4, la velocit? iniziale del flusso era circa 350 mi per minuto, ed il flusso scendeva a circa 200 mi per minuto dopo circa 3 ore. A tale tempo la filtrazione del latte fu interrotta e acqua riscaldata da circa 66 a 73?C fu fatta fluire nella membrana. Come illustrato nella figura 4, la velocit? iniziale del flusso dell'acqua era circa 430 mi per minuto, e la velocit? del flusso aumentava a circa 650 mi per minuto dopo un periodo di circa 70 minuti.

ESEMPIO QUATTRO

Latte riscaldato a circa 53?C fu omogeneizzato e pompato in un disco DMF dotato di una membrana Ultipor N66? di 0,45 micron. Fu impiegata la procedura descritta nel metodo B. Si stabiliva rapidamente un flusso costante del filtrato e la velocit? di flusso del filtrato veniva misurata in un periodo iniziale di circa 75 minuti. Come illustrato nella figura 5, la velocit? iniziale del flusso era circa 400 mi per minuto, ed il flusso scendeva a circa 210 mi per minuto dopo circa 75 minuti. A tale tempo, la filtrazione del latte veniva interrotta ed acqua riscaldata da circa 66 a 73?C veniva fatta fluire nella membrana. Come illustrato nella figura 5, la velocit? iniziale del flusso dell?acqua era circa 400 mi per minuto, e la velocit? di flusso aumentava a circa 850 mi per minuto dopo un periodo di lavaggio di circa 20 minuti .

Dopo il periodo iniziale di lavaggio, il microfiltro veniva fatto ritornare al servizio di filtrazione del latte, e si stabiliva rapidamente un flusso costante del filtrato. La velocit? di flusso d?i filtrato veniva misurata in un secondo periodo di circa 180 minuti. Come illustrato nella figura 5, la velocit? del flusso iniziale, dopo ritorno al servizio di filtrazione del latte, era circa 350 mi per minuto (circa 90% della velocit? del flusso di filtrazione iniziale del microfiltro) , ed il flusso scendeva a circa 190 mi per minuto dopo circa 80 minuti. A tale tempo veniva interrotta la filtrazione del latte.

ESEMPIO CINQUE

Latte naturale scremato riscaldato a circa 50?C veniva omogeneizzato e quindi trasferito ad una velocit? di 1 litro/minuto in un microfiltro dinamico a disco dotato di membrana Ultipor N66? di 0,45 micron. Furono impiegate le procedure descritte nel metodo B. Il flusso del filtrato fu controllato in un periodo ?di circa 6 ore. Inizialmente circa 600 ml/minuto di latte permeavano la membrana. Questo valore si abbassava nel tempo. Alla fine di sei ore di operazione continua, il 'flusso era 'ridotto a circa 220 ml/minuto di latte attraverso la membrana. Il flusso del filtrato in ml/minuto viene riportato nella figura 6. Un totale di circa 125 litri di latte venivano filtrati attraverso la membrana nelle sei ore di operazione.

ESEMPIO SEI

Fu ripetuto l'esperimento cinque eccetto che il lavaggio con acqua calda fu condotto dopo circa 2 ore di filtrazione impiegando la procedura di lavaggio che segue.

Procedura di lavaggio: acqua deionizzata filtrata a 0,2 micron fu riscaldata a 65?C. La valvola 48 del filtrato fu chiusa prima della commutazione della valvola 40. Acqua di lavaggio fu quindi alimentata nel sistema di filtrazione a circa 4 litri/minuto. Furono mantenute le condizioni di filtrazione degli esempi precedenti. Dopo circa 3 minuti di risciacquo, la valvola 48 del filtrato fu aperta e l'acqua di lavaggio fu lasciata permeare la membrana nella direzione in avanti. Ci? continuava per altri 6 minuti e dopo tale tempo l'unit? di filtrazione fu chiusa e terminava il lavaggio con acqua. Entro pochi minuti il sistema era pronto per l'ulteriore filtrazione del latte.

La procedura di lavaggio fu ripetuta dopo circa cinque ore e mezza di filtrazione. I dati di filtrazione sono riportati nella figura 7. La filtrazione dopo il lavaggio mostrava un profilo del flusso molto pi? uniforme, e la velocit? di diminuzione del filtrato era ad una velocit? inferiore a quella vista nella filtrazione diretta dell'esempio 5.

L'effetto relativo all'impiego del lavaggio con acqua calda ? del tutto chiaramente apprezzato esaminando i dati della figura .7. Nei primi 120 minuti di operazione sia nell'esempio 5 che nell'esempio 6 filtravano circa 66 litri di latte. Nel periodo di tempo tra 140 minuti e 310 minuti, cio? il periodo dopo il primo ciclo di lavaggio, l'esempio sei filtrava circa 73 litri di latte, mentre l'esempio 5 filtrava circa 50 litri di latte. Inoltre nei 30 minuti di operazione dopo il secondo ciclo di lavaggio, l'esempio sei filtrava circa 13 litri di latte mentre l'esempio cinque filtrava solo circa 6,5 litri di latte.

L'effetto del lavaggio sulla velocit? di flusso del filtrato viene ulteriormente riportato nella tabella 1.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. In- un procedimento per trattare latte naturale per produrre latte trattato avente un contenuto batterico inferiore a quello del latte naturale, che comprende l'omogeneizzazione del latte ed ,entro circa 5 minuti dalla omogen?izzazione, il sottoporre il latte a microfiltrazione dinamica per'passaggio del latte attraverso una membrana avente una grandezza media dei porti sufficiente a ridurre, il contenuto batterico del latte che fluisce attraverso ad essa, per dare un filtrato che presenta un contenuto batterico inferiore a quello del latte naturale iniziale ed un concentrato avente un contenuto batterico superiore a quello?-del latte naturale iniziale, il miglioramento comprendendo gli stadi in sequenza di (1) rimuovere il microfiltro dinamico dal servizio di filtrazione del latte dopo che la capacit? di filtrazione della membrana ? scesa al di sotto di un valore predeterminato e lavare la membrana con acqua, detto lavaggio continuando finch?? ? stato ripristinato almeno un livello predeterminato della capacit? di filtrazione nel microfiltro; (2) far ritornare il microfiltro al servizio di filtrazione del latte; (3) ripetere gli stadi (1) e (2) uno o pi? volte; (4) sottoporre la membrana a pulizia chimica per un periodo di tempo sufficiente a ripristinare la capacit? di filtrazione della membrana ad almeno un livello minimo predeterminato; e (5) far ritornare il microfiltro al servizio di filtrazione del latte.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato .dal fatto che gli stadi (1) e (2) sono ripetuti almeno due volte.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la velocit? superficiale effettiva del fluido rispetto alla membrana varia da circa 3 metri per secondo a circa 50 metri per secondo.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la microfiltrazione viene effettuata ad una temperatura del latte nell'intervallo da circa 15?C a circa 60?C.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la filtrazione,avviene in meno di circa 30 secondi dopo lo stadio di omogeneizzazione.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la velocit? di taglio varia da circa 100.000 sec-1 a circa 400.0000 sec-1?.
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la .membrana presenta una grandezza dei pori da circa 0,01 a circa 5,0 micron.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la membrana presenta una grandezza dei pori da circa 0,1 a circa 1 micron .
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la membrana presenta una grandezza dei pori da circa 0,2 a circa 0,5 micron.
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che la microfiltrazione viene condotta ad una temperatura del latte nell'intervallo da- circa 15?C a circa 60?C .
11. 11. Procedimento sec?ndo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il lavaggio ? un lavaggio in avanti con l'acqua riscaldata ad una temperatura da circa 20? a circa 100?C.
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il lavaggio dello stadio (2) viene impiegato dopo che il flusso del latte attraverso il microfiltro ? sceso a 70% o meno della velocit? di flusso iniziale.
13. 13. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il lavaggio iniziale dello stadio (2)' ripristina il micro'filtro ad almeno 901 .della velocit? di flusso,iniziale del microfiltro .
14. 14. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la pulizia chimica viene effettuata con l'impiego di un castico.
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la pulizia chimica viene effettuata con l'impiego di un enzima.