способ непрерывной стерилизации жидкого продукта на основе молока и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ непрерывной стерилизации жидкого продукта на основе молока, включающий предварительный нагрев путем косвенного подогрева, нагрев до температуры стерилизации путем прямой инжекции пара в продукт и охлаждение путем так называемого мгновенного охлаждения, при котором испаряется количество пара, соответствующее количеству добавленного пара, и окончательное охлаждение путем косвенного охлаждения, отличающийся тем, что перед мгновенным охлаждением продукт охлаждают от температуры стерилизации 140 150^oС до температуры в интервале 90 120^oС на первой стадии косвенного охлаждения, после которой продукт охлаждают путем мгновенного охлаждения до 70 85^oС.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительный нагрев осуществляют до 90 125^oС, предпочтительнее 115 120^oС, после чего осуществляют инжекцию пара.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что предварительный нагрев включает стадию стабилизации протеина, при которой продукт после нагрева до 80 - 100^oС выдерживают при этой температуре в течение 0,5 5 мин.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что стерилизуемый продукт проходит стадию гомогенизации после мгновенного охлаждения.

5. Способ по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что инжекцию пара осуществляют в сопле для инжекции пара с подачей концентричных потоков пара и продукта.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение продукта от температуры стерилизации на первой стадии охлаждения осуществляют со скоростью охлаждения выше 5^oС/с.

7. Установка для непрерывной стерилизации жидкого продукта на основе молока, содержащая первый теплообменник косвенного действия для предварительного нагрева на основе молока, соединенный с емкостью для взвешивания, при этом теплообменник имеет одну или несколько ступеней предварительного нагрева, сопло для инжекции пара, размещенное в трубопроводе, выходящем из теплообменника, секцию выдержки за соплом для инжекции пара, вакуумируемую емкость, в которой продукт охлаждается путем мгновенного охлаждения, и второй теплообменник косвенного действия для охлаждения продукта, отличающаяся тем, что между секцией выдержки и вакуумируемой емкостью установлен дополнительный теплообменник косвенного действия для охлаждения продукта.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что упомянутый дополнительный теплообменник состоит из трубчатого теплообменника.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу непрерывной стерилизации жидкого продукта на основе молока и установке для осуществления этого способа.

Обычно продукт предварительно нагревают путем непрямого нагрева и затем нагревают до температуры стерилизации 140 150^oC посредством инжекции пара непосредственно в поток продукта. После стерилизации продукта охлаждают путем так называемого мгновенного охлаждения, при котором испаряется водяной пар, соответствующий количеству добавленного пара, а затем продукт охлаждается окончательно путем непрямого охлаждения.

За счет инжекции пара непосредственно в продукт обеспечивается очень быстрый нагрев до температуры стерилизации. Непрерывный процесс прямой инжекции пара в молоке, известный как ИНТ-обработка, был представлен в начале 60-х годов и описан, например, в патенте Швеции N 218503 (или патент Великобритании N 937782/. ИНТ означает "ультравысокая температура" (ultrahigh temperature).

Непрямые процессы для ИНТ-обработки появились как следствие энергетического кризиса в 70-х годах. В непрямых процессах может быть возвращено огромное количество дополнительной тепловой энергии, тогда как тепловая энергия, отдаваемая молоку, когда тепловая среда добавляется в виде пара, теряется в процессе мгновенного охлаждения.

Прямое нагревание молока до температуры стерилизации, следующее за мгновенным испарением, может осуществляться так быстро, что время выдержки при температуре стерилизации может составить только несколько секунд, хотя бактериологическое воздействие все еще является достаточным. Непрямая стерилизация обязательно идет медленнее, и промежуток времени, при котором молоко поддерживается при температуре выше 120^oC, значительно больше чем дольше молоко поддерживают при такой высокой температуре, тем больше подвержены разрушению различные компоненты молока. Жесткая тепловая обработка приводит к высоким значениям лактулозы, что считается критерием порчи молока и свидетельствует о его низком качестве.

Интерес к прямым ИНТ-процессам теперь снова возрастает, отчасти в связи с тем, что в молоке, поступающем на маслодельни, периодически обнаруживают некоторые очень устойчивые споры бактерий, а также в связи с тем, что желательно получить более высокое качество, т.е. стерилизованные и при этом высококачественные продукты.

Согласно настоящему изобретению предлагается новый способ осуществления стерилизационной обработки, который обеспечивает более высокое качество обработанных продуктов, т.е. с незначительным образованием лактулозы, но при этом с хорошей экономией при стерилизации.

Способ согласно изобретению главным образом отличается тем, что продукты на основе молока перед мгновенным охлаждением охлаждают от температуры 140-150^oC посредством непрямого охлаждения до температуры в интервале 90-120^oC, а затем от этой температуры продукт путем мгновенного охлаждения охлаждают до температуры 70-85^oC. Жидкие продукты на основе молока, не говоря уже о молоке с различным содержанием жира в сливках, могут быть компонентом для восстановления молока, смесей мороженого, или конденсированного, или выпаренного (сухого) молока.

Продукты на основе молока чувствительны к механическому воздействию при температурах выше 110^oC. Согласно предложенному способу продукт осторожно механически охлаждают до температуры в интервале 90-120^oC, и мгновенное охлаждение, т.е. выпаривание паром, начинают сначала при этом более низком уровне. При этой более низкой рабочей температуре получают меньше количество продуктов на основе молока на стенках вакуумного сосуда. Различные компоненты молока меньше подвергаются разрушению, в связи с чем согласно изобретению получают более высококачественный молочный продукт. Не говоря уже о меньшей порче продукта, согласно изобретению лучше выполняется деаэрация и дезодорация.

Если продукт необходимо нагреть до температуры стерилизации 140^oC, необходимо 25-30 кг пара/ 1000 кг продукта при работе с теплообменником косвенного нагрева. Для того, чтобы нагреть продукт до той же температуры путем инжекции пара и мгновенного испарения, необходимо 135 кг пара на 1000 кг продукта. Согласно настоящему изобретению используют только 70-75 кг пара на 1000 кг продукта.

При использовании непрямых процессов расход воды достаточно мал. Греющая и охлаждающая вода может циркулировать в замкнутых контурах. В системе прямого нагрева и охлаждения расход воды достаточно велик, т.к. для охлаждения сосуда, в котором осуществляют мгновенное охлаждение, необходимо большое количество воды, порядка 1000 л охлаждающей воды на 1000 л продукта.

При использовании способа согласно изобретению необходима только половина этого количества воды, поскольку мгновенное охлаждение осуществляется при более низкой температуре.

Согласно способу по изобретению предварительный нагрев продукта на основе молока осуществляют путем косвенного нагрева до температуры 90-125^oC, предпочтительнее, до температуры 115-120^oC, после которого осуществляют окончательный нагрев посредством инжекции пара в продукт. Ранее предварительный нагрев проводили только до температуры порядка 80^oC. Это означает, что количество пара, необходимое для увеличения температуры в процессе инжектирования пара, уменьшилось.

Способ согласно изобретению обычно включает прием стабилизации белков в течение предварительного нагрева. Продукт выдерживают при необходимой температуре в течение 0,5-5 мин после нагрева до 80-100^oC. Согласно способу по настоящему изобретению стерилизуемый продукт соответствующим образом гомогенизируют на этапе, который следует после мгновенного охлаждения. Обычно инжекцию пара осуществляют с помощью сопла для инжекции пара, через которое пар и продукт вводят в виде концентричных потоков.

Преимуществом предложенного способа является то, что охлаждение продукта от температуры стерилизации сначала осуществляют косвенным охлаждением со скоростью охлаждения выше 5^oC/с, т.е. температура продукта снижается, по крайней мере, на 5^oC в с. Если позволяет оборудование, то скорость охлаждения может быть увеличена до 7-11^oC.

Установка для непрерывной стерилизации жидких продуктов на основе молока согласно способу по изобретению содержит емкость для взвешивания продукта. Первый теплообменник косвенного действия соединен с взвешивающей емкостью. Этот теплообменник имеет одну или несколько ступеней предварительного нагрева. Сопло для инжекции пара расположено с трубопроводе, выходящем из теплообменника, а за соплом для инжекции пара расположена секция выдержки. Установка также содержит вакуумирующую емкость, в которой продукт охлаждают посредством мгновенного охлаждения, и второй теплообменник косвенного действия для охлаждения продукта. Установка, главным образом, отличается тем, что между секцией выдержки и вакуумируемой емкостью установлен дополнительный теплообменник косвенного действия для охлаждения продукта после инжекции пара. Преимущественно этот дополнительный теплообменник (охладитель) содержит трубчатый теплообменник, в котором поддерживается высокая разность температур между охлаждающей средой, обычно водой, и продуктом.

Настоящее изобретение далее описывается со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором представлен вариант изобретения, показанный только в качестве примера. Температуры, указанные на чертеже, также должны рассматриваться как примерные.

Емкость 1 для взвешивания продукта, который должен быть обработан в соответствии со способом по изобретению, соединен трубопроводом 2 с насосом 3, соединенным с теплообменником 4 косвенного действия, который в данном случае имеет две ступени предварительного нагрева.

Когда продукт нагрелся до соответствующей температуры, 90^oC, его пропускают через ячейку выдержки 5 для стабилизации протеина. Затем продукт возвращают в теплообменник для еще одного предварительного подогрева до 117^oC. Затем продукт пропускают через сопло 6 для инжекции пара, в котором продукт смешивается с паром 7 и при этом нагревается до температуры 145^oC. После происхождения через короткую секцию выдержки 9 продукт охлаждается водой в теплообменнике прямого действия до температуры 111^oC. Из теплообменника 9 продукт последовательно направляется в вакуумируемую емкость 10, в которой продукт мгновенно охлаждается за счет испарения того количества жидкости, которое было добавлено паром. Продукт выходит из вакуумной емкости 10 с температурой 80^oC и затем охлаждается во втором теплообменнике косвенного действия 11 до температуры 25^oC.

В случае необходимости между двумя ступенями предварительного нагрева может быть установлен дополнительный насос для увеличения давления. После вакуумного сосуда или, возможно, после первой ступени предварительного нагрева может быть установлен гомогенизатор для гомогненизации продукта.