СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОГО МОЛОКА И ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2004 года по МПК A23C9/00 A23C3/00 A01J11/00 

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 τ_i = 4,6•10⁵...5,1•10⁵ м/с•м 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
1,6•10⁵≤grad τ_i≤4,1•10⁵ м/с•м,
где grad τ_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,
δ_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 τ_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
1,6•10⁵≤grad τ_i≤4,1•10⁵ м/c•м,
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 1,6•10⁵ до 4,1•10⁵ м/с•м 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 δ 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 τ_i = 4,1•10⁵ м/c•м.
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 τ_i = 2,9•10⁵ м/c•м.
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 τ_i = 4,6•10⁵ м/c•м 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 τ_i = 5,1•10⁵ м/c•м 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.

Изобретение относится к молочной промышленности. Способ предусматривает предварительный нагрев молока путем кратковременного воздействия на него инфракрасным излучением до температуры не выше 58^oС. Затем его бактофугируют для отделения инактивированных микроорганизмов, после чего проводят гомогенизацию в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате при возрастании значения градиента скорости сдвига молока grad τ_i в зазорах между статором и ротором при переходе молока с одной ступени обработки на другую по мере удаления их от оси вращения ротора в пределах 1,6•10⁵ - 4,1•10⁵ м/с•м одновременно с пастеризацией при температуре не выше 72^oС при воздействии на молоко создаваемыми в нем акустическими колебаниями. Часть обработанного молока повторно направляют в роторно-пульсационный аппарат. Линия для производства питьевого молока включает сборник исходного молока, теплообменник с источником инфракрасного излучения, бактофугу, промежуточный бак, многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат, охладитель и сборник обработанного молока, расположенные по ходу технологического процесса и связанные между собой системой трубопроводов, и установку разлива и упаковки молока. 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. Многоступенчатый роторно-пульсационный аппарат снабжен терморегулятором нагрева молока, связанным с приводом распределительной заслонки трехходового крана. Изобретение обеспечивает получение питьевого молока с высокими показателями пищевой и биологической ценности, позволяет увеличить его срок хранения. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

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 τ_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;

δ_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.