способ получения питьевого молока и линия для его производства

Формула изобретения

1. Способ получения питьевого молока, предусматривающий его предварительный нагрев, гомогенизацию и пастеризацию в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате с воздействием на молоко создаваемых в нем акустических колебаний, отличающийся тем, что гомогенизацию и пастеризацию в указанном аппарате ведут при возрастании значения градиента скорости сдвига молока в зазорах между статором и ротором в пределах

где grad _i - значения градиента скорости сдвига молока в зазорах между статором и ротором на различных ступенях обработки молока в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате, которые определяют по формуле

- линейная скорость ротора, м/с;

- линейная скорость статора, м/с;

_i - величина зазора между ротором и статором, м;

i - номера ступеней обработки молока по мере удаления их от оси вращения ротора,

при этом часть обработанного молока повторно направляют в многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат, причем предварительный нагрев исходного молока осуществляют путем воздействия инфракрасного излучения, после чего его бактофугируют для отделения инактивированных микроорганизмов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительный нагрев молока осуществляют кратковременным воздействием инфракрасного излучения.

3. Линия для производства питьевого молока, включающая сборник исходного молока, многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат, охладитель и сборник обработанного молока, расположенные по ходу технологического процесса и связанные между собой системой трубопроводов, отличающаяся тем, что она снабжена теплообменником с источником инфракрасного излучения, бактофугой и промежуточным баком, установленными после сборника исходного молока, а также установкой разлива и упаковки молока, размещенной после охладителя, при этом выход многоступенчатого роторно-пульсационного аппарата соединен с входом в промежуточный бак, образуя внешний контур рециркуляции молока, через трехходовой кран, один из выходов которого соединен с охладителем молока.

4. Линия по п.3, отличающаяся тем, что многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат снабжен терморегулятором нагрева молока, связанным с приводом распределительной заслонки трехходового крана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано преимущественно для получения питьевого молока.

Известен способ получения питьевого молока, предусматривающий предварительный нагрев молока до температуры 60-80^oС, затем его подвергают гомогенизации в зазоре между статором и ротором стерилизатора-гомогенизатора при значениях градиентов скорости сдвига grad _i = 4,610⁵...5,110⁵ м/см в условиях резонансных колебаний, где молоко дополнительно нагревается, в результате получают гомогенизированное питьевое молоко со сроком хранения более 9 суток (RU 2161413 С1. - А 23 С 3/00, 3/02; А 23 L 3/00. - 10.01.2001). Недостаток известного способа получения молока заключается в том, что предварительный нагрев молока до температуры не менее 60^oС при высоких значениях градиента скорости сдвига в условиях резонансных колебаний статора и ротора стерилизатора-гомогенизатора приводит к образованию в молоке привкуса кипяченого молока из-за высокого содержания денатурированного белка, а также недлительный срок сохранности молока(до 9 суток).

Ближайшим аналогом предложенного способа является способ получения питьевого молока, предусматривающий его предварительный нагрев до температуры 60^oС, гомогенизацию и пастеризацию в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате с воздействием на молоко создаваемых в нем акустических колебаний при скорости вращения ротора 7000 об/мин, когда возникают резонансные колебания (RU 2090253 С1. - В 01 F 7/00. - 20.09.1997. Пример 7). Данный способ принят за прототип.

Недостаток известного способа заключается в том, что гомогенизация и пастеризация предварительно нагретого молока до температуры 60^oС в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате при высоких градиентах скорости сдвига в условиях резонансных колебаний статора и ротора приводят к разрушению витаминов и денатурации сывороточных белков, ухудшают биологическую и пищевую ценность молока, его органолептические свойства.

Известна линия для производства питьевого молока, содержащая последовательно связанные между собой системой трубопроводов емкость для приема исходного молока, очиститель, стерилизатор, охладитель и расфасовочный автомат (Авт. св. СССР 422391. - А 01 J 11/00, А 23 С 7/00. - 04.04.1969). Недостатком известной линии является то, что при ее использовании не представляется возможным получать молоко высокого качества, а именно гомогенизированное молоко из-за отсутствия в составе линии технологического узла механической обработки молока - гомогенизатора, обеспечивающего получение капель молочного жира размерами не более 2 мкм.

Известна установка для производства питьевого молока, содержащая соединенные между собой системой трубопроводов в технологической последовательности приемный танк и промежуточную емкость, центробежный насос, пластинчатый пастеризатор с секциями регенерации дополнительного нагрева до температуры 60-65^oС, пастеризации, охлаждения водой и рассолом, выдерживатель, сепаратор, гомогенизатор с многоступенчатой гомогенизирующей головкой и танк для сбора продукта (Авт. св. 812242. - А 01 J 11/00. - 15.03.1981). Недостаток известного технического решения заключается в том, что она слишком сложна по своей конструкции и не позволяет получать питьевое молоко с высокими показателями пищевой и биологической ценности, органолептическими свойствами и длительным сроком хранения.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для производства питьевого молока, содержащая соединенные между собой в технологической последовательности сборник исходного молока, многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат, охладитель и сборник обработанного молока, связанные между собой системой трубопроводов (RU 2090253 С1. - В 01 F 7/00. - 20.09.1997). Данное техническое решение принято за прототип.

Недостаток известного технического решения, принятого за прототип, заключается в том, что гомогенизация и пастеризация молока в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате при высоких температурах нагрева и градиентах скорости сдвига в условиях резонансных колебаний статора и ротора приводит к разрушению витаминов и денатурации сывороточных белков, ухудшает биологическую и пищевую ценность молока, его органолептические свойства, при котором обработанное молоко хранится не более 11 суток.

Технический результат в части способа и линии для его производства заключается в разработке технологии получения гомогенизированного питьевого молока с высокими показателями пищевой и биологической ценности, органолептическими свойствами и длительным сроком сохранности при более низких температурах тепловой обработки в диапазоне 68-72^oС и создании линии для производства такого молока, которая обеспечивает одновременное протекание процессов гомогенизации и пастеризации под воздействием на молоко создаваемых в роторно-пульсационном аппарате акустических колебаний.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения питьевого молока, предусматривающем его предварительный нагрев, гомогенизацию и пастеризацию в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате с воздействием на молоко создаваемых в нем акустических колебаний, гомогенизацию и пастеризацию в указанном аппарате ведут при возрастании значения градиента скорости сдвига молока в зазорах между статором и ротором в пределах

1,610⁵grad _i4,110⁵ м/см,

где grad _i - значения градиента скорости сдвига молока в зазорах между статором и ротором в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате, который определяют по формуле



V_i ^p - линейная скорость ротора, м/с,

V_i ^c - линейная скорость статора, м/с,

_i - величина зазора между ротором и статором, м,

i - номера ступеней обработки молока по мере удаления их от оси вращения ротора, - при этом часть обработанного молока повторно направляют в многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат, причем предварительный нагрев исходного молока осуществляют путем воздействия инфракрасного излучения, после чего его бактофугируют для отделения инактивированных микроорганизмов; предварительный нагрев молока осуществляют кратковременным воздействием инфракрасного излучения.

Этот результат также достигается тем, что в предложенной линии для производства питьевого молока по вышеуказанному способу, включающей сборник исходного молока, многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат, охладитель и сборник обработанного молока, расположенные по ходу технологического процесса и связанные между собой системой трубопроводов, она снабжена теплообменником с источником инфракрасного излучения, бактофугой и промежуточным баком, установленными после сборника исходного молока, а также установкой разлива и упаковки молока, размещенной после охладителя, при этом выход многоступенчатого роторно-пульсационного аппарата соединен с входом в промежуточный бак, образуя внешний контур рециркуляции молока через трехходовой кран, соединенный с охладителем молока; многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат снабжен терморегулятором нагрева молока, электрически связанным с приводом распределительной заслонки трехходового крана.

Изобретение в части линии для производства питьевого молока поясняется чертежом, на котором она изображена в общем виде.

Способ получения питьевого молока осуществляют следующим образом.

Молоко предварительно нагревают кратковременным воздействием инфракрасного излучения до температуры не выше 58^oС, например до 40^oС. Затем молоко бактофугируют для отделения инактивированных микроорганизмов, после чего его подвергают гомогенизации и пастеризации в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате при воздействии на молоко создаваемых в нем акустических колебаний с нагревом до температуры не выше 72^oС, и возрастанием значения градиента скорости сдвига grad _i в зазоре между статором и ротором при переходе с одной ступени i обработки молока на другую по мере удаления от оси вращения ротора в пределах

1,610⁵grad _i4,110⁵ м/cм,

При температуре нагрева молока на выходе из многоступенчатого роторно-пульсационного аппарата менее 72^oС, по крайней мере, часть молока снова направляют в многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат для повторной гомогенизации для нагрева его до температуры 72^oС, после этого питьевое молоко направляют в охладитель, затем в установку асептического разлива и упаковки.

Линия для производства питьевого молока включает сборник исходного молока 1, который соединен трубопроводом с насосом 2, последний соединен через трехходовой кран 3 с теплообменником 4, оснащенным источником инфракрасного излучения, и промежуточным баком 5. Теплообменник 4 соединен через трехходовой кран 6 с бактофугой 7 и трубопроводом, соединяющим трехходовой кран 3 с промежуточным баком 5. Выход бактофуги 7 соединен также с промежуточным баком 5, а последний - с входом в многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат 8, выход которого соединен через трехходовой кран 9 с промежуточным баком 5, образуя внешний контур рециркуляции молока, и охладителем 10 через трехходовой кран 11. Охладитель 10 соединен трубопроводом со сборником обработанного молока 12 через трехходовой кран 13, соединенный с одним из выходов трехходового крана 11, а сборник обработанного молока 12 сообщается через трубопровод с установкой асептического разлива и упаковки молока 14. Многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат 8 снабжен терморегулятором нагрева молока 15, электрически связанным с приводом 16 распределительной заслонки трехходового крана 9, управляющим нагревом молока в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате 8 через внешний контур рециркуляции молока.

Линия для производства питьевого молока работает следующим образом.

Очищенное от механических примесей молоко из сборника исходного молока 1 по трубопроводу перекачивается насосом 2, затем трехходовым краном 3 направляется или в теплообменник 4 с источником инфракрасного излучения, или прямо в промежуточный бак 5 в зависимости от кислотности и общего микробного числа в исходном молоке. В теплообменнике 4 молоко предварительно нагревают кратковременным воздействием инфракрасного излучения до заданной температуры, например до 40^oС. Из теплообменника молоко подается через трехходовой кран 6 или в бактофугу 7 для отделения инактивированных микроорганизмов или прямо в промежуточный бак 5, из которого молоко поступает на гомогенизацию и пастеризацию в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате 8, в последнем молоко проходит все ступени обработки при возрастании значения градиента скорости сдвига молока в зазорах между статором и ротором в интервале от 1,610⁵ до 4,110⁵ м/см по мере удаления ступени обработки молока от оси вращения ротора с воздействием на молоко создаваемых в роторно-пульсационном аппарате 8 акустических колебаний, при котором происходит нагрев молока. При температуре нагрева молока на выходе из многоступенчатого роторно-пульсационного аппарата 8 менее 72^oС терморегулятор нагрева молока 15 через привод 16 закрывает поток молока к охладителю 10 или сборнику обработанного молока 12 через трехходовой кран 11 и открывает выход в промежуточный бак 5, при этом часть обработанного молока повторно направляют по внешнему контуру рециркуляции в многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат 8 через промежуточный бак 5. Многократная обработка, по меньшей мере, части молока в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате 8 с переходом через внешний контур рециркуляции нагревает молоко в нем до температуры 68-72^oС. Окончательно обработанное молоко подается многоступенчатым роторно-пульсационным аппаратом 8 через трехходовой кран 9 по трубопроводу и трехходовой кран 11 в охладитель молока, из которого охлажденное молоко поступает в сборник обработанного молока 12 через трехходовой кран 13. Обработанное молоко может поступать в сборник обработанного молока 12 непосредственно из многоступенчатого роторно-пульсационного аппарата 8 по трубопроводам через трехходовые краны 11 и 13. Из сборника обработанного молока 12 последнее поступает в установку разлива и упаковки молока 14.

Предложенный способ получения питьевого молока осуществляли на линии для его производства с использованием пятиступенчатого роторно-пульсационного аппарата с диаметром ротора 230 мм и частотой вращения 3000 об/мин при неподвижном статоре, с величиной зазора в каждой роторно-пульсационной паре i, равной 0,1 мм, со скоростью нагрева молока 20-21^oС/мин. Производительность пятиступенчатого роторно-пульсационного аппарата составляла 20 м³/ч.

Приведенные в табл. 1-3 примеры получения питьевого молока позволяют более полно судить о промышленной применимости и эффективности заявленного способа получения питьевого молока и линии для его производства по сравнению с ранее известными.

Пример 1. Предварительно очищенное от механических примесей молоко с кислотностью 16^oТ и общим микробным числом (ОМЧ) 300000 в 1 мл без предварительного нагрева обрабатывали в указанном выше аппарате в режиме рециркуляции с нагревом до температуры 68^oС и последующим охлаждением.

Пример 2. Предварительно очищенное от механических примесей молоко с кислотностью 20^oТ и ОМЧ=1200000 в 1 мл без предварительного нагрева обрабатывали в указанном аппарате в режиме рециркуляции с нагревом до температуры 72^oС и последующим охлаждением.

Пример 3. Предварительно очищенное от механических примесей молоко с кислотностью 17^oТ и ОМЧ=250000 в 1 мл обрабатывали с предварительным нагревом в теплообменнике до температуры 40^oС и в указанном аппарате в режиме рециркуляции с нагревом до температуры 68-70^oС.

Пример 4. Предварительно очищенное от механических примесей молоко с кислотностью 21^oТ и ОМЧ=1400000 в 1 мл предварительно нагревали в теплообменнике до температуры 40^oС, затем обрабатывали в указанном аппарате в режиме рециркуляции с нагревом до температуры 70-72^oС с частичным отбором 3-5 м³/ч в охладитель и сборник обработанного молока.

Пример 5. Предварительно очищенное от механических примесей молоко предварительно нагревали в теплообменнике до температуры 58^oС, затем обрабатывали в указанном аппарате путем воздействия на молоко создаваемых в нем акустических колебаний в режиме рециркуляции с нагревом до температуры 68^oС.

Пример 6. Предварительно очищенное от механических примесей молоко предварительно нагревали в теплообменнике до температуры 48^oС, затем обрабатывали в указанном аппарате путем воздействия на молоко создаваемых в нем акустических колебаний в режиме рециркуляции с нагревом до температуры 70^oС.

Пример 7. Предварительно очищенное от механических примесей молоко предварительно нагревали в теплообменнике до температуры 40^oС, затем обрабатывали в указанном аппарате путем воздействия на молоко создаваемых в нем акустических колебаний в режиме рециркуляции с нагревом до температуры 68^oС.

Пример 8. Предварительно очищенное от механических примесей молоко предварительно нагревали в теплообменнике до температуры 40^oС, затем обрабатывали в стерилизаторе-гомогенизаторе при значении градиента скорости сдвига grad _i = 4,110⁵ м/cм.

Пример 9. Предварительно очищенное от механических примесей молоко предварительно нагревали в теплообменнике до температуры 58^oС, затем обрабатывали в пятиступенчатом роторно-пульсационном аппарате путем воздействия на молоко создаваемых в нем акустических колебаний в режиме рециркуляции с нагревом до температуры 72^oС.

Пример 10. Предварительно очищенное от механических примесей молоко предварительно нагревали в теплообменнике до температуры 58^oС, затем обрабатывали в стерилизаторе-гомогенизаторе при значении градиента скорости сдвига grad _i = 2,910⁵ м/cм.

Пример 11. Предварительно очищенное от механических примесей молоко предварительно нагревали в теплообменнике до температуры 58^oС, затем обрабатывали в пятиступенчатом роторно-пульсационном аппарате путем воздействия на молоко создаваемых в нем акустических колебаний в режиме рециркуляции с нагревом до температуры 60^oС.

Пример 12. Предварительно очищенное от механических примесей молоко предварительно нагревали в теплообменнике до температуры 58^oС, затем обрабатывали в пятиступенчатом роторно-пульсационном аппарате путем воздействия на молоко создаваемых в нем акустических колебаний в режиме "прямого потока" с нагревом молока до температуры 70^oС.

Пример 13. Предварительно очищенное от механических примесей молоко с температурой 60^oС обрабатывали в пятиступенчатом роторно-пульсационном аппарате известным способом при значении градиента скорости сдвига grad _i = 4,610⁵ м/cм в условиях резонансных колебаний (См. патент RU 2090253). Температура повышалась до 64^oС.

Пример 14. Предварительно очищенное от механических примесей молоко с температурой 70^oС обрабатывали в пятиступенчатом роторно-пульсационном аппарате известным способом при значении градиента скорости сдвига grad _i = 5,110⁵ м/cм в условиях резонансных колебаний (См. патент RU 2090253). Температура повышалась до 72^oС.

Количественный химический анализ питьевого молока проводился в соответствии с действующими методиками, принятыми для оценки качества молока в молочной промышленности: плотность в кг/м³ по ГОСТ 3625-84; кислотность в ^oТ по ГОСТ 3624-92; фосфатаза по ГОСТ 3623-73; общее микробное число (МАФАнМ, КОЕ/г) по ГОСТ 10444.15-94; содержание бактерий группы кишечной палочки (БГКП) по ГОСТ 30518 -98; органолептические показатели по ГОСТ 28283 -89.

Предлагаемый способ получения питьевого молока и линия для его производства опробованы и реализованы одним из молочных заводов России, на котором производят питьевое молоко "Деревенское" с более высокими показателями пищевой и биологической ценности, органолептическими свойствами и длительным сроком хранения в соответствии с ТУ 9222-001-46187239 -2001.