АППАРАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МОЛОКА Российский патент 2016 года по МПК A01J11/00 

Настоящее изобретение относится к системам стерилизации жидкостей, более конкретно - к устройству и способу пастеризации молока и молозива для кормления телят.

Телят в молочных хозяйствах кормят нетоварным ("бросовым") молоком от коров, исключенных из основного стада по медицинским или иным причинам. Хотя кормление молочных телят нетоварным молоком кажется руководству молочного хозяйства экономичным, существует риск передачи инфекционных патогенных микроорганизмов через молоко или прямо от молочной железы коровы. Другие патогенные микроорганизмы могут попадать в молоко из навоза или грязи либо размножаться в молоке, которое не охлаждается и не хранится надлежащим образом.

Для снижения этого риска желательно пастеризовать молоко или молозиво перед тем, как кормить ими телят. Известные методы пастеризации включают нагревание молока до заданной температуры для уничтожения микробов и поддержание этой температуры в течение некоторого периода времени. В нормативных документах по пастеризации молока определяются два различных метода пастеризации: 1) пастеризация партиями (периодический процесс) при температуре 145°F (63°C) в течение 30 минут (низкотемпературная долговременная - НТДВ) или 2) высокотемпературная кратковременная пастеризация (ВТКВ) при 161°F (72°C) в течение 15 секунд (обычно с использованием непрерывного, поточного процесса). Нагревание и поддержание нагрева выше целевой температуры приводит к логарифмическому уменьшению концентрации жизнеспособных бактерий. Однако некоторые термостойкие бактерии могут выжить после этого процесса. Кроме того, в низкокачественном молоке с очень высоким содержанием бактерий некоторые патогенные бактерии могут пережить процесс пастеризации.

Пастеризация желательна и иногда необходима для уничтожения бактерий, таких как E. coli, B. Cereus и сальмонелла, которые вредны для телят. Тепловая пастеризация при 145°F (63°C) успешно уничтожает почти 100% этих бактерий, если молоко выдерживается при температуре не ниже 145°F (63°C) как минимум 30 минут. В одном исследовании сообщается, что можно использовать более низкую температуру, 120°F (49°C), но молоко нужно выдерживать при этой температуре не менее шестидесяти минут.

После пастеризации молоко можно разлить по бутылкам, охладить, хранить, а затем снова подогреть до температуры кормления от 100°F до 110°F (38-43°C). В хранении пастеризованного молока может не быть необходимости, так как оно легко доступно, и его можно давать телятам сразу после пастеризации, остудив до температуры кормления.

Кроме того, новорожденным телятам дают молозиво в течение двух часов после рождения и снова в пределах двенадцати часов после рождения. Молозиво забирают у коров вскоре после отела, оно содержит сравнительно высокие концентрации углеводов, белка и антител. Молозиво содержит также высокие концентрации иммуноглобулинов, таких как IgG, и факторов роста. Пастеризация молозива может привести к свертыванию и потере иммуноглобулинов. Примерно от 25% до 30% IgG, содержащихся в молозиве, при пастеризации молозива и молока разрушается. Таким образом, термическая пастеризация в целом полезна, но оказывает отрицательное воздействие на молоко и молозиво. Молозиво обычно охлаждают, разливают в бутылки и хранят, а затем снова подогревают и дают телятам.

Для обработки молока можно использовать также ультрафиолетовые пастеризаторы. В патенте US 6916452, авторы Rix и др., описывается стерилизация молока в молочном хозяйстве с помощью одного или более УФ стерилизаторов при поддержании температуры молока выше 82,4°F (28°C), после чего оно поступает в охладитель и в бак для хранения молока. Такой пастеризатор основан на правильных принципах, но не может использоваться в молочном хозяйстве сам по себе, так как ему недостает важных свойств, необходимых для подготовки молока и молозива к раздаче и кормлению телят.

Необходима усовершенствованная система пастеризации, которая успешно уничтожает бактерии, но не разрушает или разрушает в малой степени иммуноглобулины, полезные для здоровья телят.

Настоящее изобретение направлено на систему и способ пастеризации молока и/или молозива для кормления телят. Термин "молоко" в данном контексте включает молоко, молозиво, другой корм для телят, а также добавки. Термин "телята" в том смысле, в каком он здесь используется, включает детенышей любых молочных животных, в том числе коров, коз и овец.

Система включает бак для сбора и хранения молока или молозива, циркуляционный насос и систему трубопроводов, теплообменник для регулирования и/или поддержания температуры молока и аппарат для пастеризации ультрафиолетовым светом (“УФ реактор”). Управляющее устройство приводит в действие насос, который подает молоко в теплообменник, где его температура повышается до 85^oF - 120^oF (29 - 49°C), а затем прокачивает подогретое молоко через УФ реактор с такой скоростью и частотой циркуляции, чтобы уничтожались вредные бактерии. После этого молоко можно охладить и хранить или же непосредственно скармливать телятам. Благодаря повышению температуры молока всего лишь до 85°F - 120°F (29 - 49°C), иммуноглобулины разрушаются в гораздо меньшей степени, в то время как молоко надежно пастеризуется УФ светом от УФ реактора.

В отличие от пастеризаторов периодического действия, УФ реакторы уничтожают бактерии не за счет температуры молока. Их уничтожает УФ излучение в диапазоне длин волн от 200 до 280 нанометров, т.е. спектра С (бактерицидного спектра). Тем не менее температура молока также важна, так как насос и трубопроводная система сбивают холодное молоко, и могут образовываться хлопья масла, на которые УФ свет не может воздействовать адекватно. Повышения температуры молока до 85°F (29°С) или выше достаточно для того, чтобы образующиеся хлопья масла таяли или уменьшались в размере, так что молоко удовлетворительно обрабатывается УФ реакторами. Предпочтительно молоко нагревают до 95°F (35°С), еще более предпочтительно до температуры выше 100°F (38°С), чтобы обеспечить нужную вязкость молока при минимальных концентрациях масла. С другой стороны, нагревание молока до слишком высокой температуры может разрушить полезные иммуноглобулины. Верхняя граница температурного диапазона, в котором разрушение иммуноглобулинов минимизируется, - 120°F (49°С), предпочтительно 115°F (46°С), еще более предпочтительно 110°F (43°С).

Диапазон температур приблизительно от 85°F до 120°F (29 - 49°С) включает диапазон температур кормления от 100°F до 110°F (38 - 43°С). Если молоко будет непосредственно скармливаться телятам, то рекомендуется нагревать его для пастеризации до диапазона температур кормления 100°F - 110°F (38 - 43°С).

Если молоко после пастеризации будут охлаждать и хранить, то температура молока в нижнем конце диапазона 85°F - 120°F (29 - 49°С) даст удовлетворительные результаты при использовании настоящего изобретения и позволит сократить потребление энергии. Следует отметить, что обработанное бросовое молоко, возможно, придется транспортировать к месту содержания телят. В этой ситуации нагревание молока выше диапазона температур кормления может компенсировать охлаждение молока при транспортировке. Потеря тепла зависит от окружающих условий, времени между пастеризацией и кормлением и от других факторов. Таким образом, при использовании настоящего изобретения температуру молока можно корректировать в соответствии с этими и другими факторами в любой ситуации конкретного молочного хозяйства.

Устройство, соответствующее настоящему изобретению, может включать один или более УФ реакторов для пастеризации молока, регуляторы расхода, регуляторы температуры и устройства для задания и регулирования оптимальной температуры молока на выходе из устройства с учетом потребности телят и снижения температуры в соответствии с временем, расстоянием и методами транспортировки молока телятам.

УФ пастеризаторы молока, применяемые в настоящем изобретении, могут быть типа, описанного в патенте US 6916452, авторы Rix и др. (включенного в данный документ путем отсылки). Можно использовать некоторое количество таких пастеризаторов, соединенных последовательно, чтобы уменьшить количество раз прохождения молока через УФ реакторы.

Предпочтительно управляющее устройство, соответствующее настоящему изобретению, контролирует компоненты УФ реактора и регулирует время обработки для компенсации отказов дефектных УФ ламп, пускорегулирующих устройств или других компонентов.

Регуляторы расхода, используемые в настоящем изобретении, включают насосы и дозаторы, перекачивающие молоко через УФ реактор со скоростью, обеспечивающей оптимальную стерилизацию молока и/или молозива и предотвращающей застаивание молока в связанных с УФ реактором трубопроводах, соединительных элементах и средствах управления. Предпочтительно расход составляет около 17 галлонов (64 л) в минуту, но возможны и другие расходы, так как количество, мощность и эффективность УФ реакторов могут быть различными.

Устройства регулировки температуры, используемые в настоящем изобретении, могут включать датчики и теплообменники для подогревания или охлаждения молока до оптимального температурного диапазона с целью охлаждения и хранения, или для кормления телят молоком непосредственно из пастеризационного аппарата, или для компенсации потерь тепла в молокопроводах, емкостях и другом оборудовании, расположенном между пастеризатором и телятами. Температуру пастеризации можно регулировать в зависимости от дальнейшего использования молока, так как в данном изобретении температура не является важным фактором для пастеризации.

Настоящее изобретение может включать также вертикальную трубку с датчиком объема молока для определения количества молока в баке и вычисления и регулирования времени обработки в зависимости от количества молока. Например, бак объемом 100 галлонов (378 л) может быть полностью наполнен 100 галлонами молока или частично наполнен 5 галлонами (19 л) молока, и устройство, соответствующее изобретению, автоматически устанавливает приблизительное время обработки.

Устройство, соответствующее изобретению, может также включать передвижной бак для транспортировки пастеризованного молока к местам содержания телят. Передвижной бак может иметь изоляцию и моечную головку или другое устройство для очистки. Можно транспортировать бак с пастеризованным молоком просто на подвижной платформе.

Другие признаки и преимущества изобретения станут понятны из подробного описания и чертежей.

Краткое описание чертежей.

Фиг. 1 - схематический вид системы обработки молока, соответствующей изобретению;

Фиг. 2 - перспективный вид системы обработки молока, соответствующей изобретению;

Фиг. 3 - перспективный вид системы обработки молока, показанной на фиг. 2, со снятым управляющим устройством;

Фиг. 4 - вид спереди системы обработки молока, показанной на фиг. 2, включающей бак для хранения молока в соответствии с изобретением;

Фиг. 5 - схематический вид системы обработки молока с подвижной платформой для транспортировки бака для хранения молока в соответствии с изобретением;

Фиг. 6 - вид спереди и частично в разрезе бака для хранения молока и вертикальной трубки в соответствии с изобретением; и

Фиг. 7 - схематический вид системы обработки молока, показанной на фиг. 1, но с разрезом УФ реактора.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения.

В нижеследующем описании изобретения для обозначения одних и тех же или аналогичных элементов, показанных на чертежах, используются одни и те же цифры. На фиг. 1-5 и 7 показана система 20 для обработки бросового молока, соответствующая изобретению. Она включает: управляющее устройство 22; насос для молока 24; входной трубопровод 26; выходной трубопровод насоса 28; входной трубопровод насоса 29; устройство для обработки молока ультрафиолетовым излучением 30 (именуемое здесь “УФ реактор”); и выходной трубопровод 32. Системе обработки молока 30 приданы бак для хранения молока 34 и подвижная платформа 36 (фиг. 5).

В системе обработки молока 20 насос 24 перекачивает молоко через входной трубопровод 26 в УФ реактор 30. При обработке в УФ реакторе 30 молоко нагревается или охлаждается в теплообменнике до температурного диапазона, в котором минимизируется рост бактерий, но не разрушаются иммуноглобулины, важные для здоровья телят. Обработанное молоко выходит через выходной трубопровод 28, его температура корректируется, и оно поступает в бак для хранения молока 34. Бак 34 может быть установлен на подвижной платформе 36, на которой оно транспортируется к месту содержания телят, пока его температура не выйдет за пределы заданного диапазона. На подвижной платформе 36 может также находиться насос для раздачи молока 39, который перекачивает молоко телятам через подающую трубку 41.

Более конкретно, управляющее устройство 22 приводит в действие насос 24, который перекачивает молоко в УФ реактор 30, предпочтительно окруженный теплообменником 38 для повышения температуры молока до 85°F-120°F (29 - 49°С), а затем прокачивает подогретое молоко через УФ реактор 30; при этом молоко циркулирует с такой скоростью и частотой, которые обеспечивают уничтожение бактерий. Затем молоко можно охладить и хранить, а можно непосредственно скармливать телятам. При повышении температуры всего лишь до 85°F - 120°F (29 - 49°С) иммуноглобулины разрушаются в небольшой степени, и в то же время молоко надежно пастеризуется УФ излучением из УФ реактора 30.

В отличие от пастеризаторов периодического действия, УФ реакторы уничтожают бактерии не за счет температуры молока. Их уничтожает УФ излучение в диапазоне длин волн от 200 до 280 нанометров, т.е. спектра С (бактерицидного спектра). Тем не менее температура молока также важна, так как насос и трубопроводная система сбивают холодное молоко, и могут образовываться хлопья масла, на которые УФ свет не может воздействовать адекватно. Повышения температуры молока до 85°F (29°С) или выше достаточно для того, чтобы образующиеся хлопья масла таяли или уменьшались в размере, так что молоко удовлетворительно обрабатывается УФ реакторами. Предпочтительно молоко нагревают до 95°F (35°С), еще более предпочтительно до температуры выше 100°F (3°С). С другой стороны, нагревание молока до слишком высокой температуры может разрушить полезные иммуноглобулины. Верхняя граница температурного диапазона, в котором разрушение иммуноглобулинов минимизируется, - 120°F (49°С).

Диапазон температур приблизительно от 85°F до 120°F (29 - 49°С) включает диапазон температур кормления от 100°F до 110°F (38 - 43°С). Если молоко будет непосредственно скармливаться телятам, то рекомендуется нагревать его для пастеризации до диапазона температур кормления 100°F - 110°F (38-43°С).

Если молоко после пастеризации будут охлаждать и хранить, то температура молока в нижнем конце диапазона 85°F - 120°F (29 - 49°С) даст удовлетворительные результаты при использовании настоящего изобретения. Следует отметить, что обработанное бросовое молоко возможно придется транспортировать к месту содержания телят. В этой ситуации нагревание молока выше диапазона температур кормления может компенсировать охлаждение молока при транспортировке. Потеря тепла зависит от окружающих условий, времени между пастеризацией и кормлением и от других факторов. Таким образом, при использовании настоящего изобретения температуру молока можно корректировать в соответствии с этими и другими факторами в любой ситуации конкретного молочного хозяйства.

Предпочтительный теплообменник 38 для использования с данным изобретением располагается вокруг УФ реактора 30. Теплообменник 38 показан на фиг. 7 и включает вход 62, водяную рубашку 64 и выход 66. Водяная рубашка 64 окружает УФ реактор 30 и расположена соосно с ним, образуя кольцевое пространство, по которому может протекать вода, воздух или другая применяемая в теплообменнике среда с целью регулировки температуры УФ реактора 30 и пастеризуемого в нем молока. Водяная рубашка 64 выполнена из нержавеющей стали, но могут использоваться и другие материалы. Вход 62 сообщается с источником воды или другой среды; источником среды может быть, например, водонагреватель. Предпочтительно водонагреватель специально выделен для теплообменника 38 и образует с теплообменником 38 замкнутый контур.

С данным изобретением можно использовать и другие типы теплообменников, и они могут располагаться в любой точке на пути протекания молока.

Для определения температуры молока в ходе процесса пастеризации используется датчик температуры 44. Датчик температуры 44 предпочтительно представляет собой "Прецизионный датчик температуры по Фаренгейту", модель LM34 фирмы National Semiconductor. Если процесс пастеризации завершен, а желаемая температура молока не достигнута, то молоко будет продолжать циркулировать до достижения заданной температуры.

Далее, управляющее устройство 22 предпочтительно сообщается с датчиком количества молока 43, который предпочтительно представляет собой интегральный кремниевый датчик давления (MPX5010GP, корпус 867b-04) фирмы Freescale Semiconductor (www.freescale.com), в котором используется длинная вертикальная трубка 42, которая захватывает воздух при повышении уровня жидкости в баке 34. Когда уровень молока в баке 34 поднимается, давление в длинной вертикальной трубке 42 увеличивается. Датчик количества молока 43 генерирует сигнал напряжения, который передается в управляющее устройство 22 для автоматического определения времени обработки партии молока любого объема.

Предпочтительно управляющее устройство 22 первоначально настраивается квалифицированным специалистом. После этого любой оператор из молочного хозяйства может с помощью операторского интерфейса 45 производить необходимые регулировки температуры, расхода, времени обработки и других параметров процесса пастеризации.

Управляющее устройство 22 имеет дисплей 42, показывающий, сколько времени прошло после завершения процесса пастеризации и текущую температуру молока, так что путем повторного прокачивания молока через теплообменник 38 можно снова довести его температуру до желаемого диапазона. Дисплей 42 может показывать оператору всю относящуюся к процессу информацию, в том числе время работы, расход молока, его температуру, отказ элементов системы, необходимость технического обслуживания и т.д.

Наконец, после того как пастеризованное молоко отправлено телятам на подвижной платформе 36, к системе обработки молока 20 можно подключить моечную систему (не показана) для автоматической очистки и подготовки к следующему циклу пастеризации.

Система обработки молока 20 может включать один или более УФ реакторов 30 для пастеризации молока. В показанном на чертежах варианте используются три УФ реактора 30. УФ пастеризаторы молока, используемые в данном изобретении, могут быть типа, описанного в патенте US 6916452 авторов Rix и др. (включенного в данный документ путем отсылки). УФ реакторы 30, показанные на фиг. 7, имеют вход 50, выход 60, кварцевую трубку 52, УФ лампу 56, расположенную внутри кварцевой трубки 52, чтобы исключить контакт молока с лампой 56. Можно использовать другие типы трубок для защиты лампы 56 от повреждения молоком. Кварцевую трубку 52 окружает внешняя трубка 58 (предпочтительно из нержавеющей стали), которая вместе с кварцевой трубкой 52 образует кольцеобразный канал для протекания молока. Внешнюю трубку 58 окружает теплообменник 38. Молоко течет через вход 50, по кольцевому каналу 58, где оно пастеризуется УФ светом, и выходит из системы через выход 60.

Предпочтительно в качестве УФ лампы 56 применяется лампа модели GIA972T5LCA/2S07/PT-18"/4W/N/CB-061 (UV Pure) фирмы First Light Technologies, Inc., P.O. Box 191, 212 Ideal Way, Poultney, VT 05764. Пускорегулирующими устройствами в УФ реакторе 30 предпочтительно служат электронные устройства марки EVG 100…200Вт/230В переменного тока фирмы ZED - Ziegler Electronic Devices GmbH. Кварцевая трубка 52 имеет диаметр приблизительно один дюйм, а внутренний диаметр внешней трубки 58 составляет около 1,37 дюйма. Далее, внешний диаметр внешней трубки 58 равен приблизительно 1,50 дюйма, а внутренний диаметр водяной рубашки 64 - приблизительно 2,37 дюйма, но возможны и другие размеры водяной рубашки 64.

Возможны также другие комбинации ламп и пускорегулирующих устройств, но желательно, чтобы такая комбинация была включена в номенклатуру Лаборатории по технике безопасности (США). УФ реакторы 30 можно использовать последовательно или параллельно, чтобы уменьшить количество циклов прохождения молока через УФ реакторы. Предпочтительно управляющее устройство 22, соответствующее изобретению, контролирует компоненты УФ реактора 30 и регулирует время обработки, чтобы компенсировать отказавшие УФ лампы 56, пускорегулирующие устройства или другие компоненты. Одним из способов контроля таких компонентов является контроль протекания электрического тока, например, через лампу. Если лампа находится в нерабочем состоянии, то через нее не течет ток.

Насос 24 прокачивает молоко через УФ реактор 30 с такой скоростью, которая обеспечивает оптимальную стерилизацию молока и/или молозива и предотвращает его застаивание в соединенных с реактором трубопроводах, патрубках и регулирующих системах. Предпочтительно расход молока составляет около 17 галлонов (64 л) в минуту, но возможны и другие расходы, так как компоненты системы могут быть различного размера и типа.

Управляющее устройство 22 предпочтительно запрограммировано так, чтобы насос 24 прокачивал около 17 галлонов (64 л) молока в минуту. Если используется только один УФ реактор 30, при таком расходе для пастеризации молока потребуется около 40 его “проходов” через УФ реактор 30. При использовании двух УФ реакторов 30, соединенных последовательно, потребуется около 20 проходов, а при использовании трех УФ реакторов, соединенных последовательно, - около 13,4 проходов через реакторы 30.

Процесс пастеризации пятидесяти галлонов (189 л) молока, если на один проход тратится 2,9 минуты, займет около 59 минут. Это лучше, чем время нагревания, обработки и охлаждения в периодическом процессе. Кроме того, изобретение экономит время и энергию главным образом потому, что не нужно нагревать молоко до таких высоких температур. Испытания показали, что изобретение экономит от 30% до 70% времени по сравнению с периодическим процессом пастеризации.

Далее, изобретение повышает эффективность работы молочного хозяйства, так как бак 34 можно наполнять за целые часы перед тем, как молоко понадобится, а управляющее устройство 22 автоматически запустит процесс пастеризации в нужное время, чтобы успеть подогреть, прокачать, пастеризовать молоко и слить его в бак на подвижной платформе 36 для транспортировки к месту содержания телят. Эту функцию можно устанавливать с помощью таймера пуска пастеризации, имеющегося на операторском интерфейсе 45.

Как показано на рис. 6, изобретение может включать также вертикальную трубку 42 с датчиком объема молока 38 для определения количества молока в баке 34. Управляющее устройство 22 вычисляет и регулирует время обработки в зависимости от количества молока в баке 34. Например, в бак 34 емкостью 100 галлонов (378 л) может быть налито 100 галлонов или 5 галлонов (19 л) молока, и система, соответствующая изобретению, автоматически задаст приблизительное время обработки.

Устройство, соответствующее изобретению, может также включать подвижную платформу 36 (фиг. 5) или передвижной бак 34 для транспортировки молока от пастеризатора к удаленному месту содержания телят. Передвижной бак 34 может иметь теплоизоляцию и моечную головку или другое устройство для его очистки. Подвижная платформа 36 может представлять собой просто раму на колесах для транспортировки бака 34, в котором накапливалось молоко в процессе пастеризации.

Сравнение настоящего изобретения и пастеризаторов периодического действия, соответствующих прежнему уровню техники, демонстрирует эффективность изобретения при его использовании для обработки бросового молока и молозива.

Пример A

В примере A стандартный пастеризатор периодического действия более эффективен, чем УФ пастеризатор, в отношении всех организмов, на которых проводились испытания по уничтожению вредных бактерий, но при использовании молока изобретение эффективно для всех трех видов организмов, на которых проводились испытания (99,98% для E. coli, 100% для B. cereus и 99,992% для сальмонеллы). Однако, если используется молозиво, изобретение определенно проявляет меньшую эффективность для всех трех видов организмов до такой степени, что может оказаться недостаточно эффективным. Потребуются дополнительные исследования с увеличением времени обработки, чтобы обеспечить максимальное бактерицидное воздействие на микроорганизмы, присутствующие в молозиве.

Кроме того, были проведены опыты по простой радиальной иммунодиффузии для определения коровьих IgG. В пробах, прошедших обработку в пастеризаторе периодического действия, содержание IgG существенно снизилось (приблизительно на 43%), тогда как в пробах после УФ обработки снижения IgG не отмечалось. Таким образом, использование изобретения, как показано в примере А, приводит к получению более полезного и безопасного молока, но, возможно, не более безопасного молозива.

Периодический пастеризатор,
время-среда КОЕ/мл % выживания % гибели E. coli ATCC
№ 25922       До нагревания-молоко^а 3.93 X 10⁶ - - Время 0 минут-молоко ^b 4.60 X 10³ 0.007% 99.88% Время 10 минут-молоко 0 0% 100% Время 20 минут-молоко 0 0% 100% Время 30 минут-молоко 0 0% 100%         До нагревания-молозиво ^a 2.31 X 10⁶ - - Время 0 минут-молозиво ^b 0 0% 100% Время 10 минут-молозиво 0 0% 100% Время 20 минут-молозиво 0 0% 100% Время 30 минут-молозиво 0 0% 100%

УФ пастеризатор,
время-среда КОЕ/мл % выживания % гибели E. coli ATCC
№ 25922       Время 0 минут-молоко 4.41 X 10⁶ - - Время 5 минут-молоко 1.30 X 10⁵ 2.95% 97.1% Время 10 минут-молоко 3.73 X 10³ 0.085% 99.92% Время 15 минут-молоко 9.30 X 10² 0.021% 99.98%         Время 0 минут-молозиво 8.68 X 10⁶ - - Время 5 минут-молозиво 6.65 X 10⁶ 76.6% 23.4% Время 10 минут-молозиво 2.60 X 10⁶ 30.0 % 70.0% Время 15 минут-молозиво 1.88 X 10⁶ 21.7% 78.3%

Периодический пастеризатор,
время-среда КОЕ/мл % выживания % гибели Bacillus cereus ATCC
№ 4342       До нагревания-молоко^а 1.08 X 10⁵ - - Время 0 минут-молоко ^b 17.5 0% 100% Время 10 минут-молоко 0 0% 100% Время 20 минут-молоко 0.5 0% 100% Время 30 минут-молоко ^a 22.5 0% 100%         До нагревания-молозиво ^a 1.10 X 10⁵ - - Время 0 минут-молозиво ^b 12.5 0% 100% Время 10 минут-молозиво 2.5 0% 100% Время 20 минут-молозиво 2.5 0% 100% Время 30 минут-молозиво 2.5 0% 100%

УФ пастеризатор,
время-среда КОЕ/мл % выживания % гибели Bacillus cereus ATCC
№ 4342       Время 0 минут-молоко 1.61 X 10⁵ - - Время 5 минут-молоко 1.11 X 10⁴ 6.89% 93.1% Время 10 минут-молоко 1.80 X 10² 0.1118% 99.89% Время 15 минут-молоко 12.5 0% 100%         Время 0 минут-молозиво 1.88 X 10⁵ - - Время 5 минут-молозиво 5.83 X 10⁴ 31.0% 70.0% Время 10 минут-молозиво 2.48 X 10⁴ 13.2 % 86.8% Время 15 минут-молозиво 1.47 X 10⁴ 7.8% 92.2%

Периодический пастеризатор,
время-среда КОЕ/мл % выживания % гибели Salmonella cholerasuis ATCC № 6539       До нагревания-молоко^а 3.08 X 10⁶ - - Время 0 минут-молоко 1.50 X 10² 0.0049% 99.995% Время 10 минут-молоко 5 0% 100% Время 20 минут-молоко 0 0% 100% Время 30 минут-молоко 0 0% 100%         До нагревания-молозиво ^a 7.27 X 10⁵ - - Время 0 минут-молозиво ^b 0 0% 100% Время 10 минут-молозиво 0 0% 100% Время 20 минут-молозиво 0 0% 100% Время 30 минут-молозиво 0 0% 100%

УФ пастеризатор,
время-среда КОЕ/мл % выживания % гибели Salmonella cholerasuis ATCC № 6539       Время 0 минут-молоко 3.22 X 10⁶ - - Время 5 минут-молоко 4.52 X 10⁴ 1.40% 98.6% Время 10 минут-молоко 8.25 X 10² 0.026% 99.97% Время 15 минут-молоко 2.68 X 10² 0.0083% 99.992%         Время 0 минут-молозиво 2.88 X 10⁶ - - Время 5 минут-молозиво 6.68 X 10⁵ 23.2% 76.8% Время 10 минут-молозиво 1.39 X 10⁵ 4.83 % 95.2% Время 15 минут-молозиво 8.41 X 10⁴ 2.92% 97.1%   ^a Среда (молоко или молозиво) до начала нагревания. ^b Среда (молоко или молозиво) сразу после достижения температуры пастеризации (время = 0). Это занимает около получаса.

Пример B

В этом примере эксперимент с обработкой молока УФ пастеризатором повторили, увеличив время облучения молока УФ светом до 22 минут. Результаты очень похожи на результаты примера А, с удовлетворительным уровнем уничтожения бактерий всех трех видов в 10 галлонах (38 л) молока через 15 минут облучения.

Во второй части эксперимента использовалось молозиво, в котором в примере А уровень уничтожения бактерий через 15 минут был недостаточным. В примере В применялось время облучения 30 и 45 минут. Результаты продемонстрировали более высокую эффективность для двух из трех микроорганизмов за 15 минут по сравнению с примером A. Пример A показывает, что эффективность за 15 минут находится на грани допустимости для двух микроорганизмов и неприемлема для третьего (Bacillus). Однако при времени облучения 30 и 45 минут эффективность пастеризатора, соответствующего изобретению, была от удовлетворительной до очень хорошей для всех трех микроорганизмов.

Кроме того, были проведены опыты на этих пробах по простой радиальной иммунодиффузии для определения коровьих IgG. Результаты показали, что снижения содержания иммуноглобулинов (IgG) через 15 минут не происходит, а через 30 и 45 минут происходит лишь минимальное снижение содержания иммуноглобулинов (IgG). Таким образом, настоящее изобретение при его использовании в примере В привело к получению более полезного и безопасного молока и молозива, чем при использовании пастеризатора периодического действия, соответствующего прежнему уровню техники.

УФ пастеризатор,
время-среда КОЕ/мл % выживания % гибели E. coli ATCC № 25922       Время 0 минут-молоко 9.55 X 10⁶ - - Время 5 минут-молоко 1.81 X 10⁵ 1.90% 98.1% Время 10 минут-молоко 1.34 X 10³ 0.014% 99.986% Время 15 минут-молоко 4.53 X 10² 0.005% 99.995% Время 22 минут-молоко 6.50 X 10¹ 0.0007% 99.9993%         Время 0 минут-молозиво 1.47 X 10⁷ - - Время 15 минут-молозиво 1.28 X 10⁵ 0.87% 99.1% Время 30 минут-молозиво 7.03 X 10³ 0.048% 99.95% Время 45 минут-молозиво 2.92 X 10² 0.002% 99.998%

Периодический пастеризатор,
время-среда КОЕ/мл % выживания % гибели Bacillus cereus ATCC
№ 4342       Время 0 минут-молоко 5.07 X 10³ - - Время 5 минут-молоко 2.26 X 10³ 44.58% 55.4% Время 10 минут-молоко 2.80 X 10¹ 0.56% 99.4% Время 15 минут-молоко 3.3 0.065% 99.93% Время 22 минут-молоко 0 0% 100%         Время 0 минут-молозиво 1.43 X 10⁴ - - Время 15 минут-молозиво 5.18 X 10³ 36.0% 63.8% Время 30 минут-молозиво 3.67 X 10² 2.57% 97.4% Время 45 минут-молозиво 8.3 0.058% 99.94%

УФ пастеризатор,
время-среда КОЕ/мл % выживания % гибели Salmonella cholerasuis
ATCC № 6539       Время 0 минут-молоко 4.66 X 10³ - - Время 5 минут-молоко 6.30 X 10¹ 1.35% 98.6% Время 10 минут-молоко 0 0% 100% Время 15 минут-молоко 2.83 X 10¹ 0.61% 99.3% Время 22 минут-молоко 6.7 0.14% 99.86%         Время 0 минут-молозиво 3.72 X 10⁶ - - Время 15 минут-молозиво 2.68 X 10⁴ 0.72% 99.28% Время 30 минут-молозиво 5.73 X 10² 0.0154% 99.98% Время 45 минут-молозиво 3.0 X 10¹ 0.0008% 99.9992%

Пример C

В этом примере использовалось молозиво при том же времени облучения 15, 30 и 45 минут, как и в примере B. Результаты показывают, что УФ пастеризатор, соответствующий изобретению, эффективен при времени облучения 30 и 45 минут, особенно при последнем. Единственное возможное исключение - Bacillus, где только 45-минутное облучение дало надежные результаты. Результаты в целом демонстрируют меньший процент гибели, чем в предыдущем опыте, при тех же временах облучения, но концентрации во время 0 были выше, чем, вероятно, и объясняется этот более низкий процент уничтожения микроорганизмов. При реальном практическом применении маловероятно, чтобы концентрация этих патогенов была хоть сколько-нибудь близкой к использовавшейся в этом примере. Поэтому можно заключить, что проценты уничтожения удовлетворительны при периодах облучения как 30, так и 45 минут.

Кроме того, были проведены опыты на этих пробах по простой радиальной иммунодиффузии для определения коровьих IgG. Результаты продемонстрировали минимальное снижение или отсутствие снижения содержания иммуноглобулина (IgG) через 15, 30 и 45 минут. Следовательно, это явное улучшение по сравнению с пастеризатором периодического действия.

УФ пастеризатор,
время-среда КОЕ/мл % выживания % гибели E. coli ATCC № 25922       Время 0 минут-молозиво 3.40 X 10⁷ - - Время 15 минут-молозиво 3.26 X 10⁶ 9.59% 90.4% Время 30 минут-молозиво 1.26 X 10⁵ 0.37% 99.6% Время 45 минут-молозиво 3.68 X 10³ 0.011% 99.989%         Bacillus cereus ATCC
№ 4342       Время 0 минут-молозиво 2.16 X 10⁴ - - Время 15 минут-молозиво 1.22 X 10⁴ 56.5% 43.5% Время 30 минут-молозиво 1.14 X 10³ 5.28% 94.7% Время 45 минут-молозиво 8.50 X 10¹ 0.39% 99.6%         Salmonella cholerasuis
ATCC № 6539       Время 0 минут-молозиво 1.16 X 10⁷ - - Время 15 минут-молозиво 6.33 X 10⁵ 5.46% 94.5% Время 30 минут-молозиво 1.56 X 10⁴ 0.13% 99.87% Время 45 минут-молозиво 6.75 X 10² 0.0058% 99.994%         ^a Колониеобразующих единиц на 1 мл.

Приведенные выше примеры показывают эффективность настоящего изобретения в уничтожении трех типов патогенных микроорганизмов при сохранении практически всех иммуноглобулинов в молоке и молозиве.

Представленное выше подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения приведено для ясности понимания и не ограничивает объема нижеследующих пунктов формулы изобретения. Термин "молоко" в том смысле, в каком он используется в формуле изобретения, имеет широкое значение и включает молоко, бросовое молоко, нетоварное молоко, молозиво или любую добавку к корму телят, качество которой улучшается, если перед скармливанием проводится пастеризация.

Изобретение относится к области животноводства, в частности к оборудованию для обработки молока и/или молозива, используемого для кормления телят в первые дни жизни. Аппарат для обработки молока включает бак для хранения молока или молозива, циркуляционный насос, систему трубопроводов, теплообменник для регулирования и/или поддержания температуры молока, систему трубопроводов и устройство для обработки молока ультрафиолетовым излучением. Изобретение обеспечивает повышение качества обработки молока и/или молозива путем комбинации одновременной тепловой обработки ниже температуры пастеризации, а именно при температуре от 85°F до 120°F (от 29°С до 49°C) и дополнительного ультрафиолетового облучения при указанной температуре в течение от 15 до 45 минут без разрушения иммуноглобулинов. 9 з.п. ф-лы, 3 пр., 7 ил.

1. Аппарат для обработки молока, содержащий:
устройство для обработки молока ультрафиолетовым излучением, имеющее вход и выход;
бак для хранения молока, находящийся в гидравлическом сообщении с устройством для обработки молока ультрафиолетовым излучением;
насос, находящийся в гидравлическом сообщении с баком для хранения молока;
выходной трубопровод насоса соединен со входом устройства для обработки молока ультрафиолетовым излучением;
теплообменник;
управляющее устройство, соединенное с насосом и теплообменником, обеспечивающее регулирование температуры в теплообменнике так, чтобы температура молока находилась в диапазоне приблизительно от 85°F до 120°F (от 29 до 49°C).

2. Аппарат для обработки молока по п. 1, в котором управляющее устройство обеспечивает время ультрафиолетового облучения молока при указанной температуре в диапазоне от 15 до 45 минут.

3. Аппарат для обработки молока по п. 1, в котором теплообменник содержит водяную рубашку, окружающую, по крайней мере, часть устройства для обработки молока ультрафиолетовым излучением.

4. Аппарат для обработки молока по п. 1, в котором содержится множество устройств для обработки молока ультрафиолетовым излучением.

5. Аппарат для обработки молока по п. 1, который дополнительно содержит подвижную платформу, на которой устанавливается бак для хранения молока.

6. Аппарат для обработки молока по п. 1, который дополнительно содержит подвижную платформу, на которой устанавливается бак для хранения молока и в котором управляющее устройство содержит регулятор температуры молока.

7. Аппарат для обработки молока по п. 1, который дополнительно содержит датчик количества молока, находящийся в гидравлическом сообщении с баком для хранения молока и управляющим устройством.

8. Аппарат для обработки молока по п. 1, в котором управляющее устройство соединено с устройством для обработки молока ультрафиолетовым излучением с возможностью контроля его работы.

9. Аппарат для обработки молока по п. 1, в котором управляющее устройство имеет операторский интерфейс для регулирования управляющего устройства.

10. Аппарат для обработки молока по п. 1, в котором управляющее устройство содержит таймер начала пастеризации.