PL173849B1 - Sposób ciągłej sterylizacji produktu na bazie płynnego mleka i urządzenie do ciągłej sterylizacji produktu na bazie płynnego mleka - Google Patents

Abstract

1 Sposób ciaglej sterylizacji produktu n a bazie plynnego mleka, w którym produkt n a bazie m leka wstepnie ogrzewa sie poprzez ogrzewanie posrednie, nastepnie ogrzewa sie go finalnie do tem peratury sterylizacji 140-150°C przez bezposrednie wtry- skiwanie do produktu pary wodnej, po czy m chlodzi sie go poprzez tak zwane blyskawiczne chlodzenie odparowaniem rzu- towym, przy którym odparowuje sie pare wodna w ilosci odpowiadajacej ilosci doprowadzonej pary wodnej, a nastepnie chlodzi sie go ostatecznie poprzez chlodzenie posrednie, zna- m ienny tym, ze przed etapem blyskawicznego chlodzenia pro- d u k t schladza sie w stepnie od tem peratury sterylizacji 140-150°C do tem peratury w przedziale 90-120°C w posrednim, pierwszym etapie chlodzenia, po czym prowadzi sie etap bly- skawicznego chlodzenia do tem peratury 70-85°C 7 Urzadzenie do ciaglej sterylizacji produktu na bazie plynnego mleka, zawierajace pracujacy w sposób posredni pier- wszy wymiennik ciepla do wstepnego ogrzewania produktu na bazie mleka, podlaczony do kadzi równowazacej, który to wy- miennik ciepla zawiera jeden lub kilka stopni ogrzewania, dysze w tryskujaca pare wodna umieszczona w przewodzie rurowym poza wymiennikiem ciepla, sekcje przetrzymywania za dysza wtryskiwania pary wodnej, kadz prózniowa, w której produkt zostaje blyskawicznie ochlodzony poprzez odparowanie rzuto- we, oraz drugi pracujacy w sposób posredni wymiennik ciepla do ostatecznego ochlodzenia produktu, znamienne tym, ze pomiedzy sekcja przetrzymywania (8) i kadzia prózniowa (10) jest podlaczony dodatkowy, posredni wymiennik ciepla (9) do wstepnego schlodzenia produktu przed jego blyskawicznym ochlodzeniem PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłej sterylizacji produktu na bazie płynnego mleka i urządzenie do prowadzenia tego sposobu. Produkt jest wstępnie ogrzany poprzez ogrzewanie pośrednie, a następnie jest ogrzany do temperatury sterylizacji 140-150°C za pomocą wtryskiwania pary wodnej bezpośrednio do przepływu produktu. Po sterylizacji produkt jest ochłodzony poprzez tak zwane chłodzenie przez odparowanie rzutowe, przy którym zostaje odparowana para

173 849 wodna odpowiadająca doprowadzonej ilości pary wodnej i produkt zostaje ochłodzony poprzez chłodzenie pośrednie.

Przez wtryskiwanie pary wodnej bezpośrednio do produktu uzyskuje się bardzo szybkie ogrzanie do temperatury sterylizacji. Na początku Jat sześćdziesiątych opracowano ciągłe procesy z bezpośrednim wtryskiwaniem pary wodnej do mleka, znane jako obróbka UHT, i zostały one opisane przykładowo w SE 218 503 /GB 937 782/. UHT oznacza nadzwyczaj wysoką temperaturę.

W wyniku kryzysu energetycznego w latach siedemdziesiątych opracowano pośrednie procesy obróbki UHT. W procesach pośrednich można odzyskiwać dużą ilość doprowadzonej energii cieplnej, przy czym energia cieplna doprowadzona do mleka w przypadku doprowadzanego medium grzejnego w postaci pary wodnej jest tracona w wyniku chłodzenia poprzez odparowanie rzutowe. Bezpośrednie ogrzewanie mleka do temperatury sterylizacji, po którym następuje odparowanie rzutowe, może być prowadzone tak gwałtownie, że czas przetrzymywania w temperaturze sterylizacji będzie wynosił tylko kilka sekund przy jednoczesnym uzyskaniu wystarczającego efektu bakteriologicznego. Pośrednia sterylizacjajest oczywiście powolniejsza i czas, w którym mleko jest przetrzymywane w temperaturze powyżej 12(^)°C jest znacznie dłuższy. Im dłuższy czas przetrzymywania mleka w tak wysokiej temperaturze, tym większe zachodzi uszkodzenie rozmaitych składników mleka. Silna obróbka cieplna powoduje duże wartości laktulozy, która jest traktowana jako miara uszkodzenia mleka i, która wskazuje niższą jakość mleka.

Zainteresowanie bezpośrednimi procesami UHT wzrosło obecnie ponownie częściowo ze względu na stwierdzenie występowania przetrwalników bakterii o dużej odporności w mleku dostarczanym okresowo do mleczami, jak również z powodu potrzeby uzyskania lepszej jakości produktów, to jest sterylnych ale również o wysokiej jakości.

Według wynalazku jest obecnie zaproponowany nowy sposób przeprowadzania obróbki sterylizującej, która daje lepszą jakość obrabianych produktów, to jest małe formowanie laktulozy przy jednoczesnym ekonomicznym przeprowadzaniu sterylizacji.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się zasadniczo tym, że produkt na bazie mleka przed chłodzeniem przez odparowanie rzutowe jest chłodzony z temperatury sterylizacji 140-150°C za pomocą pośredniego etapu chłodzenia do temperatury w przedziale 90-120°C, przy której produkt jest chłodzony przez chłodzenie odparowaniem rzutowym do temperatury 70-85°C. Produkty na bazie płynnego mleka mogą obejmować poza mlekiem z rozmaitą zawartością tłuszczu śmietankę, mleko przetworzone, mieszaninę lodową lub mleko skondensowane lub odparowane.

Produkty na bazie mleka są wrażliwe na wpływ mechaniczny przy temperaturach powyżej 110°C. Według proponowanego sposobu, produkt jest chłodzony w mechanicznie delikatny sposób do temperatury w przedziale 90-120°C i przy tym niższym poziomie rozpoczyna się chłodzenie poprzez odparowanie rzutowe, to jest odparowanie pary wodnej. Przy tej niższej temperaturze roboczej uzyskuje się mniejszą ilość skorupy produktu na bazie mleka na ścianach kadzi próżniowej. Składniki mleka ulegają mniejszej degradacji i uzyskuje się według wynalazku produkt mleczny o lepszej jakości. Poza zmniejszeniem degradacji produktu, według wynalazku prowadzi się w bardziej odpowiedni sposób odpowietrzenie i odwonienie produktu.

Jeżeli produkt ma być ogrzany do temperatury sterylizacji 140°C, wówczas ilość pary wodnej potrzebnej do układu roboczego pośredniej wymiany ciepła wynosi 25-30 kg pary wodnej/1000 kg produktu.

Dla ogrzania produktu do tej samej temperatury poprzez wtryskiwanie pary wodnej i odparowanie rzutowe, potrzebne jest 135 kg pary wodnej na 1000 kg produktu.

Według obecnego wynalazku na 1000 kg produktu jest stosowane tylko 70-75 kg pary wodnej. Przy stosowaniu procesów pośrednich jest stosunkowo niski pobór wody. Woda ogrzewająca i chłodząca może być poddawana krążeniu w zamkniętych obwodach.

W bezpośrednim układzie pracującym z parą wodną pobór wody jest wysoki, ponieważ jest potrzebna duża ilość wody, mianowicie 1000 l wody jhłodząjej/1000 l produktu, dla ochłodzenia kadzi, gdzie następuje chłodzenie przez odparowanie.

173 849

Przy stosowaniu sposobu według wynalazku jest potrzebna tylko połowa tej ilości, ponieważ chłodzenie przez odparowanie jest prowadzone w temperaturze niższej.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku wstępne ogrzanie produktu na bazie mleka jest prowadzone przez pośrednie ogrzanie do temperatury 90-125°C, korzystnie do temperatury 115-120°C, po którym następuje ostateczne ogrzanie poprzez wtryskiwanie pary wodnej do produktu. Wcześniej wstępne ogrzanie było tylko do w przybliżeniu 80°C. Oznacza to, że jest zredukowana ilość pary wodnej, potrzebnej do zwiększenia temperatury podczas etapu wtryskiwania pary wodnej.

Sposób według wynalazku zwykle obejmuje etap stabilizacji proteinowej podczas wstępnego ogrzewania. Produktjest przetrzymywany w pożądanej temperaturze w przeciągu 0,5-5 minut po ogrzaniu do 80-100°C.

Według sposobu według wynalazku, sterylizowany produkt jest korzystnie homogenizowany w etapie przeprowadzanym po chłodzeniu przez odparowanie. Zwykle wtryskiwanie pary wodnej jest przeprowadzane za pomocą dyszy wtryskiwania pary, której zarówno para wodna jak i produkt są doprowadzane w postaci przepływów koncentrycznych.

Proponowany sposób jest korzystnie prowadzony z tego względu, że chłodzenie produktu od temperatury sterylizacji w pierwszym pośrednim etapie chłodzenia jest prowadzone z szybkością chłodzenia wynoszącą powyżej 5°C/sek, to znaczy temperatura produktu jest obniżana o przynajmniej 5 stopni na sekundę. Jeżeli jest to korzystne, wówczas szybkość chłodzenia może być zwiększona do 7-11°C na sekundę.

Urządzenie do ciągłej sterylizacji produktu na bazie płynnego mleka według sposobu według wynalazku zawiera kadź równoważącą dla produktu. Do tej kadzi równoważącej jest podłączony pierwszy pracujący w sposób pośredni wymiennik ciepła. Ten wymiennik ciepła zawiera jeden lub kilka stopni ogrzewania wstępnego. Poza wymiennikiem ciepła znajduje się dysza wtryskiwania pary wodnej w przewodzie rurowym, zaś za dyszą wtryskiwania znajduje się sekcja przetrzymywania. Urządzenie zawiera również kadź próżniową, w której produkt zostaje ochłodzony poprzez chłodzenie odparowaniem rzutowym, oraz drugi pośredni wymiennik ciepła do chłodzenia produktu. Urządzenie zasadniczo charakteryzuje się tym, że pomiędzy sekcją przetrzymywania a kadzią próżniową jest umieszczony następny pracujący pośrednio wymiennik ciepła do chłodzenia produktu po wtryśnięciu pary.

Korzystnie ten dodatkowy wymiennik ciepła (chłodnica) składa się z rurowego wymiennika ciepła, w którym jest utrzymywana wysoka różnica temperatury pomiędzy, medium chłodzącym zwykle wodą, i produktem.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pokazano przykładowo urządzenie według wynalazku. Temperatury podane na rysunku należy traktować jako przykładowe.

Kadź równoważąca 1 przeznaczona na produkt poddawany obróbce według sposobu według wynalazku jest połączona przewodem rurowym 2 z pompą 3, podłączoną do pracującego w sposób pośredni wymiennika ciepła 4, który w tym przypadku ma dwa stopnie ogrzewania wstępnego. Gdy produkt został ogrzany do odpowiedniej temperatury, 90°C, wówczas jest on przepuszczany przez komorę przetrzymującą 5 dla stabilizacji proteinowej. Następnie produkt jest zawracany do wymiennika ciepła dla następnego ogrzania wstępnego do 117°C. Następnie produkt jest przepuszczany przez dyszę wtryskiwania pary wodnej 6, gdzie zostaje zmieszany z parą wodną 7 i ogrzany do temperatury 145°C. Po przejściu krótkiego odcinka przetrzymywania 8, produkt zostaje ochłodzony za pomocą wody w pośrednio pracującym wymienniku ciepła 9 do temperatury 111⁰C. Z wymiennika ciepła 9 produkt jest prowadzony dalej do kadzi próżniowej 10, w której produkt zostaje ochłodzony odparowaniem rzutowym przez odparowanie takiej ilości płynu, jaka została doprowadzona poprzez parę wodną. Produkt opuszcza kadź próżniową w temperaturze 80°C i następnie jest chłodzony w drugim pracującym w sposób pośredni wymienniku ciepła 11 do temperatury 25°C. W razie potrzeby korzystnie można zastosować dodatkową pompę podnoszącą ciśnienie pomiędzy stopniami ogrzewania wstępnego. Za kadzią próżniową lub ewentualnie za pierwszym stopniem ogrzewania wstępnego można podłączyć homogenizator do homogenizowania produktu.

173 849

173 849

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (8)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób ciągłej sterylizacji produktu na bazie płynnego mleka, w którym produkt na bazie mleka wstępnie ogrzewa się poprzez ogrzewanie pośrednie, następnie ogrzewa się go finalnie do temperatury sterylizacji 140-150°C przez bezpośrednie wtryskiwanie do produktu pary wodnej, po czym chłodzi się go poprzez tak zwane błyskawiczne chłodzenie odparowaniem rzutowym, przy którym odparowuje się parę wodną w ilości odpowiadającej ilości doprowadzonej pary wodnej, a następnie chłodzi się go ostatecznie poprzez chłodzenie pośrednie, znamienny tym, że przed etapem błyskawicznego chłodzenia produkt schładza się wstępnie od temperatury sterylizacji 140-150°C do temperatury w przedziale 90-120°C w pośrednim, pierwszym etapie chłodzenia, po czym prowadzi się etap błyskawicznego chłodzenia do temperatury 70-85°C.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wstępne ogrzanie prowadzi się do temperatury 90-125°C, korzystnie 115-120°C, po czym następuje wtryskiwanie pary.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wstępne ogrzanie obejmuje etap stabilizacji proteinowej, w którym produkt po ogrzaniu do temperatury 80-100°C przetrzymuje się w tej temperaturze przez 0,5-5 minut.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sterylizowany produkt poddaje się etapowi homogenizacji, następującym po błyskawicznym chłodzeniu przez odparowanie rzutowe.

5. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że wtryskiwanie pary wodnej prowadzi się poprzez dyszę wtryskującą parę wodną z doprowadzeniem koncentrycznych przepływów pary wodnej i produktu.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że chłodzenie produktu od temperatury sterylizacji w pierwszym etapie chłodzenia prowadzi się z szybkością chłodzenia wynoszącą powyżej 5°C/sek.

7. Urządzenie do ciągłej sterylizacji produktu na bazie płynnego mleka, zawierające pracujący w sposób pośredni pierwszy wymiennik ciepła do wstępnego ogrzewania produktu na bazie mleka, podłączony do kadzi równoważącej, który to wymiennik ciepła zawiera jeden lub kilka stopni ogrzewania, dyszę wtryskującą parę wodną umieszczoną w przewodzie rurowym poza wymiennikiem ciepła, sekcję przetrzymywania za dyszą wtryskiwania pary wodnej, kadź próżniową, w której produkt zostaje błyskawicznie ochłodzony poprzez odparowanie rzutowe, oraz drugi pracujący w sposób pośredni wymiennik ciepła do ostatecznego ochłodzenia produktu, znamienne tym, że pomiędzy sekcją przetrzymywania (8) i kadzią próżniową (10) jest podłączony dodatkowy, pośredni wymiennik ciepła (9) do wstępnego schłodzenia produktu przed jego błyskawicznym ochłodzeniem.

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że dodatkowy, pośredni wymiennik ciepła (9) stanowi rurowy wymiennik ciepła.