СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2023 года по МПК A23C9/00 

Описание патента на изобретение RU2803546C1

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу производства сухих молочных продуктов повышенной растворимости.

В настоящее время известно много технологий производства сухих молочных продуктов. Больше всего себя зарекомендовала технология, основанная на предварительном сгущении под вакуумом и сушке молочного сырья в потоке горячего воздуха (Липатов Н. Н., Харитонов В. Д. Сухое молоко: теория и практика пр-ва. М. : Легкая и пищевая пром-сть, 1981. 264 с).

Для сгущения обычно используются циркуляционные и пленочные вакуум-выпарные установки. Циркуляционные установки в настоящее время используются в основном для производства сгущенных молочных консервов с сахаром, однако до начала широкого применения в молочной промышленности пленочных вакуум-выпарных аппаратов в линиях по производству сухих молочных продуктов применялись циркуляционные установки. Время сгущения в циркуляционных установках несколько больше, чем время сгущения в пленочных выпарных аппаратах из-за особенностей кипения, которое протекает в циркуляционных аппаратах в объеме продукта под воздействием гидростатической депрессии и поэтому менее эффективно чем в пленочных, в которых кипение идет в тонкой распределенной по поверхности греющих трубок пленке.

Общее устройство и принцип работы вакуум-выпарных установок примерно одинаков: комплект трубчатых подогревателей, пастеризатор и корпуса, представляющие из себя так же трубчатые теплообменники, для кипения и сгущения продукта за счет выпаривания. Обычно после подогрева в подогревателях сырье поступает на тепловую обработку (пастеризацию), которая осуществляется при достаточно высоких температурах от 95 до 107 °С, для максимального снижения количества микроорганизмов и разрушения липолитических ферментов, которые могли накопиться в результате долгого хранения сырья до высушивания при развитии психрофильных микроорганизмов (развивающихся при низких температурах). Также при таких высоких температурах пастеризации происходит разрушение большого количества сывороточных белков и других микронутриентов молока.

После тепловой обработки сырье поступает в корпуса для сгущения, где, попадая в зону разрежения, моментально и интенсивно вскипает за счет самоиспарения. При этом происходит дополнительное воздействие на составные части молока, а также образование пены. Пена частично может уноситься за счет разрежения, что приводит к потерям, а также к нарушению процесса кипения из-за неполного покрытия греющих трубок и перегрева тонкой пленки пены, в результате чего разрушается еще большее количество белков и микроэлементов.

В молочной промышленности используют в основном двух-, трех-, четырех- и пятикорпусные установки, разрежение и температура кипения от первого к последнему корпусу в которых снижаются. Сгущаемое сырье проходит последовательно все корпуса и на выходе имеет температуру 45-55°С. Снижение температуры с одновременным повышением концентрации сухих веществ приводит к значительному повышению вязкости сгущенной смеси, поэтому обычно рекомендуемая концентрация сухих веществ в смеси составляет 43-48%. Концентрация смеси влияет на размер частиц сухого продукта – чем выше концентрация смеси, тем больше размер высушенных частиц (Липатов Н. Н., Харитонов В. Д. Сухое молоко: теория и практика пр-ва. М. : Легкая и пищевая пром-сть, 1981. 264 с.; Вагн Вестергаард/ Технология производства сухого молока. Выпаривание и распылительная сушка/ Вагн Вестергаард// Niro A/S, Копенгаген, Дания, октябрь 2003 г.).

Известен способ снижения температуры молока перед поступлением на сгущение в корпуса с помощью вакуумной камеры охлаждения в вакуум-выпарных установках SSP. Однако принципиально этот способ проблему не решает, так как охлаждение происходит также за счет самоиспарения, в результате которого происходит резкое вскипание и пенообразование, и часть пены также поступает в корпуса вместе с подохлажденным сырьем на сгущение (Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. - М.:Химия, 1991. — 496 с.).

Размер частиц сухого продукта находится обычно в диапазоне 10-120 мкм. Установлено, что растворимость сухих молочных продуктов значительно ухудшают фракции размером до 30 мкм, а с увеличением размеров частиц выше 100 мкм растворимость пропорционально улучшается (Липатов Н. Н., Харитонов В. Д. Сухое молоко: теория и практика пр-ва. М. : Легкая и пищевая пром-сть, 1981. 264 с.). В связи с этим возрастает интерес к быстрорастворимому агломерированному молоку, процесс получения которого не связан непосредственно с процессом сушки и представляет собой отдельный процесс обработки готового сухого продукта на специальных установках. Однако предпринимаются попытки обеспечить более крупные размеры частиц повышенной растворимости непосредственно во время процесса сушки.

Первый способ – это повышение массовой доли сухих веществ в сгущенной смеси перед высушиванием. Второй – обеспечение агломерации частиц во время их высушивания и досушивания.

Известен способ, применяемый компанией Vzduhotorg, когда мелкие частицы сухого продукта возвращаются в распылительный диск специальной конструкции, где смешиваются со сгущенной смесью (Оборудование для сушки молока и сыворотки фирмы «ВЗДУХОТОРГ». Автор: Мертин П., Кузнецов П.В. Журнал «Молочная промышленность», 2014, №3).

Согласно производственному опыту, такой способ имеет ряд недостатков и сложностей, связанных с мойкой распылительных дисков и их эксплуатацией.

Известен способ компании GEA, когда во время досушивания в псевдоожиженном слое сухой продукт увлажняется подготовленным кулинарным паром, за счет чего его способность к агломерации улучшается, и частицы слипаются и увеличиваются в размерах (Вагн Вестергаард/ Технология производства сухого молока. Выпаривание и распылительная сушка/ Вагн Вестергаард/ Niro A/S, Копенгаген, Дания, октябрь 2003 г.).

Такой способ имеет ряд недостатков, связанных с необходимостью подготовки пара высокого качества, не содержащего примесей, а также с нестабильностью процесса, в результате которого возможно образование крупных и излишне увлажненных комочков продукта, что приводит как к потерям продукта, так и образованию слипшихся комочков с худшей растворимостью.

Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является способ получения сухого молока, который заключается в предварительной стандартизации молока, термообработке, выпаривании, сушке распылением и сушке в псевдоожиженном слое с целью повышения растворимости сухого порошка (патент РФ №2267274, опубликовано 10.01.2006).

Данный способ производства относится к производству только жиросодержащих видов сухих молочных продуктов (сухое цельное молоко и молочные смеси, содержащие немолочный жир) и решает проблему гомогенизации высоковязких сгущенных смесей. Данный способ производства не решает проблемы сохранности составных частей молока в результате долговременного температурного воздействия, вторичного микробиологического обсеменения в процессе производства.

Также недостатками известного способа являются нестабильные и невысокие микробиологические показатели готового продукта, невысокая растворимость, увеличенные потери сухих веществ, особенно биологически активных и ценных компонентов молока, а также повышенное энергопотребление производства.

Для сухих молочных продуктов, используемых в качестве сырья в пищевой промышленности, главным образом для производства продуктов детского питания, кондитерской промышленности, получаемых путем сухого смешивания компонентов и предназначенных для непосредственного потребления человеком в пищу без предварительной тепловой обработки, из всех прочих являются важными две группы показателей, улучшение которых путем изменения технологических режимов процессов, их последовательности или техническими решениями технологического оборудования и производственных линий находится в противоречии.

Первая группа показателей – показатели растворимости сухого молочного продукта, первой косвенной характеристикой которой является сохранность в нативном состоянии (природном, не денатурированном, не измененном относительно исходного) как можно большего количества сывороточных белков молока. Сывороточные белки молока обладают невысокой термической устойчивостью и при нагревании молока некоторые его фракции начинают денатурировать и выпадать в осадок при 62 °С. Остаточное содержание сывороточных белков определяется поляриметрическим методом и выражается показателем индекс азота сывороточных белков (WPNI, whey protein nitrogen index) в миллиграммах азота сывороточного белка в осветленном растворе пробы продукта весом в 1 грамм. Для сухого молочного продукта, обладающего высокой растворимостью, этот показатель должен превышать 4 мг/г, что в основном может быть достигнуто снижением температуры обязательной тепловой обработки сырья (пастеризации).

Второй характеристикой растворимости служит размер частиц сухого продукта, который обычно (при известных технологиях сушки) находится в диапазоне от 10 до 120 мкм. Согласно теоретическим и практическим данным, исключение мелкой фракции частиц до 30 мкм и увеличение размера частиц сухого продукта до диапазона от 30 до 240 мкм значительно улучшают растворимость (Липатов Н. Н., Харитонов В. Д. Сухое молоко: теория и практика пр-ва. М. : Легкая и пищевая пром-сть, 1981. 264 с.).

Вторая группа показателей – микробиологические показатели, к которым главным образом относятся количество колонии образующих единиц (КОЕ) анаэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) в 1 грамме сухого продукта и отсутствие бактерий группы кишечной палочки (БГКП) в определенном его количестве.

Относительно первой группы показателей, микробиологические показатели возможно улучшить комплексом мероприятий, включающим повышение температур тепловой обработки, что и является противоречием между первой и второй группой показателей.

Технической проблемой, решаемой предложенным изобретением, является устранение недостатков известных способов, а также получение сухих молочных продуктов с высокими характеристиками как растворимости (индекс WPNI и линейный размер частиц), так и микробиологических показателей (КМАФАнМ и БГКП).

Технический результат при использовании заявляемого способа производства выражается в повышении растворимости сухого молочного продукта (индекс WPNI и линейный размер частиц) с сохранностью в нативном состоянии количества сывороточных белков молока более 4 мг/г с одновременным повышением микробиологических показателей (КМАФАнМ и БГКП), улучшении описанных показателей относительно нормируемых в действующей нормативно-технической документации или относительно приведенных в источниках эмпирических данных, и представлен в таблице 1.

Таблица 1

№ п\п Показатель Эмпирические значения или показатели НТД Значения показателей в результате использования заявляемого способа производства 1 Индекс азота сывороточных белков (WPNI, whey protein nitrogen index), мг/г 1,4 – 7 Гарантированно обеспечивает
>4
2 Линейный размер частиц, мкм 10 - 120 30 - 240 3 КМАФАнМ, КОЕ/г, не более 1*104 1*103 4 БГКП, отсутствуют в г продукта 0,1 1

Указанный технический результат достигается за счет осуществления способа производства сухих молочных продуктов, заключающегося в том, что:

предварительно подготовленное (очищенное, стандартизированное и гомогенизированное) молочное сырье подвергают термизации при температуре 63-68 °С с выдержкой от 15 до 30 секунд, охлаждают до температуры (4±2) °С;

осуществляют сгущение молочного сырья на пленочной вакуум-выпарной установке, в которой молочное сырье сначала последовательно нагревают в подогревателях до 46±2°С, 52±2°С; 57±2°С; 61±2°С; 65±2°С, соответственно, после чего направляют в пластинчатый рекуператор тепла, где подогревают до температуры 82±2°С и затем в пастеризатор, где осуществляют тепловую обработку сырья при температуре 76-97°С с выдержкой 5-7 секунд, поток из пастеризатора рециркулируют в пластинчатый рекуператор, в котором происходит охлаждение молочного сырья до температуры 68±2°С и, соответственно, нагрев сырья, поступающего из последнего подогревателя;

далее молочное сырье подвергают сгущению в последовательно расположенных четырех корпусах выпарной установки, при этом молочное сырье сначала подают в первый корпус выпарной установки, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,0685 МПа и температуре 68±2°С, затем направляют во второй корпус, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,026 МПа и температуре 64±2 °С, после чего молочное сырье направляют в четвертый корпус, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,015 МПа и температуре 56±2°С, далее возвращают в третий корпус выпарной установки, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,020 МПа и температуре 60±2°С;

из третьего корпуса сгущенный продукт направляют в трубчатый подогреватель, где осуществляют его подогрев до температуры 75±2°С, после чего подают в сушильную башню на первую стадию сушки, которую осуществляют распылением сгущенного продукта в потоке горячего воздуха с температурой 170-190°С и подают на вторую стадию, на которой осуществляют сушку частиц в кипящем слое горячим воздухом с температурой 80-110°С, после чего направляют на досушивание и охлаждение сухого продукта, которую осуществляют воздухом сначала с температурой 45-60°С, затем - с температурой 8-10°С до конечной влажности 3-5% и до температуры сухого продукта не выше 30°С, при этом на первую стадию сушки подают мелкую фракцию частиц сухого продукта, отделенную на выходе из сушильной башни.

В предлагаемом способе молочное сырье проходит через пять подогревателей, где последовательно нагревается и затем направляется в пастеризатор для проведения тепловой обработки, которую, предпочтительно осуществлять при температуре (95±2) °С для цельного молока, (84±2) °С для обезжиренного молока и (78±2) °С для сыворотки с выдержкой 5-7 секунд. Такая обработка обеспечивает наименьшую степень денатурации сывороточных белков и высокие микробиологические показатели.

Прежде чем поступить в пастеризатор молочное сырье проходит пластинчатый рекуператор тепла, где подогревается уже прошедшим тепловую обработку сырьем. Таким образом, осуществляется рекуперация тепла - подогрев молочного сырья перед тепловой обработкой за счет тепла сырья после тепловой обработки. Благодаря рекуперации молочное сырье поступает на сгущение при заданной температуре, в результате чего не происходит резкого вскипания за счет самоиспарения и образование пены, поскольку резкое вскипание и наличие пены ухудшают условия кипения и приводит к излишней денатурации сывороточных белков и потере других микронутриентов.

Таким образом, использование в комплекте вакуум-выпарной установки пластинчатого рекуператора для предлагаемого способа производства позволяет не только экономить энергию на проведение тепловой обработки, но и обеспечить оптимальную температуру и условия для начала кипения, благодаря чему достигается максимальная сохранность компонентов молочного сырья, в частности сывороточных белков молока.

Сгущение молочного сырья на пленочной вакуум-выпарной установке, время теплового воздействия в которой на сывороточные белки меньше, чем при сгущении на циркуляционной, обеспечивает наибольшую сохранность сывороточных белков.

Особенностью предлагаемого способа является то, что молочное сырье проходит корпуса не по порядку, а в последовательности 1, 2, 4 и 3 корпус. Таким образом, поступая со второго корпуса в четвертый, сгущенный продукт сначала остывает до температуры (56±2) °С, соответствующей температуре кипения при разрежении 0,015 МПа, а поступая после четвертого корпуса в третий, продукт перед началом кипения и сгущения сначала подогревается, и температура на выходе из вакуум-выпарной установки после окончания сгущения составляет (60±2) °С.

Такая температура выше, чем при известных способах производства, когда сгущенный продукт выходит из четвертого корпуса при температурах порядка (56±2) °С, что позволяет сгущать молочное сырье до большей концентрации сухих веществ, так как смесь с большей температурой имеет более высокую текучесть вследствие пониженной вязкости. Сгущение цельного молока в предлагаемом способе производства осуществляется до концентрации сухих веществ (52±2) %, обезжиренного молока - (50±2) %, сыворотки (55±2) %, что выше, чем для известных способов производства. Более высокое содержание сухих веществ в сгущенном продукте позволяет получить более крупные частицы сухого продукта в процессе сушки, так как массовое содержание сухих веществ в «высыхающей» капле равного объема больше.

Повышенная температура сгущенной смеси позволяет также предотвратить развитие термофильной микрофлоры во время промежуточного хранения смеси перед сушкой, что так же обеспечивает высокие микробиологические показатели готового продукта. При этом температура сгущенной смеси не превышает нижнего предела начала коагуляции сывороточных белков 62 °С, поэтому снижения содержания сывороточных белков во время хранения практически не происходит.

Подогрев сгущенного продукта перед сушкой до температуры (75±2)°С можно считать дополнительной термической обработкой, в результате которой предотвращается увеличение содержания микроорганизмов, которое могло возникнуть по причине вторичного обсеменения с поверхностей оборудования после термической обработки в пастеризаторе – корпусов вакуум-выпарной установки, резервуаров и трубопроводов, или во время кратковременного хранения смеси перед сушкой.

Также подогрев сгущенного продукта снижает его вязкость, что улучшает условия распыления с помощью распыливающего устройства, особенно, если в качестве распыливающего устройства используются форсунки.

Кроме этого, осуществление подогрева сгущенного продукта перед первой стадией сушки в трубчатом теплообменнике горячей водой или вакуумированным паром обеспечивают оптимальные условия нагрева, что позволяет сэкономить энергию и время на подогрев сгущенной смеси в башне горячим воздухом, так как теплоотдача от горячего воздуха до 10 раз хуже, чем от поверхности стенки греющих трубок, и начать процесс высушивания практически сразу после поступления смеси в башню. Это способствует как наиболее равномерному высушиванию распыленных капель сгущенной смеси, так и лучшим техническим и экономическим показателям процесса – более высокой эффективностью затрат тепла, и более высокой производительностью сушильной установки.

После подогрева до оптимальной температуры высушивания сгущенная смесь поступает на первую стадию высушивания – на распылительную сушку в сушильной башне горячим воздухом, который подают в верхнюю часть сушильной башни по касательной для создания вращающегося потока сушильной среды.

Температура воздуха выбирается в зависимости от требуемой производительности сушильной установки, вида готового продукта и содержания массовой доли влаги в нем. Для цельного и обезжиренного молока чаще всего выбирается более высокая температура (180-190) °С, а для сыворотки – более низкая (170-180) °С для сушки в более мягких условиях из-за свойства термопластичности кислой творожной сыворотки.

В частности, сгущенный продукт распыляют в виде мелких капель в потоке горячего воздуха с помощью роторного распылителя с распылительным диском, вращающимся с частотой 8000-10000 оборотов в минуту, либо с помощью форсуночных распылителей, укомплектованных насосами высокого давления.

В предлагаемом способе производства мелкая фракция частиц сухого продукта, улавливаемая на выходе из сушильной башни посредством циклонов, которые могут работать в комплекте с фильтрами тонкой очистки, подается по воздуховодам на первую стадию сушки в зону распыления сгущенной смеси, где происходит слипание с распыляемыми недосушенными каплями сгущенного продукта за счет чего происходит агломерация частиц. При этом не требуется никакого дополнительного оборудования и усложнения конструкции распылителей. Воздуховоды легко промываются во время стандартной процедуры мойки.

Таким образом, за счет повышенной массовой доли сухих веществ в сгущенном продукте и возврата мелкой фракции сухого продукта на агломерацию в зону высушивания первой стадии сушки, обеспечивается освобождение сухого продукта от содержания мелкой фракции сухих частиц до 30 мкм и увеличенный размер частиц сухого продукта до 240 мкм.

Поскольку сухие частицы продукта на первой стадии сушки не достигают конечной требуемой массовой доли влаги, которая на данном этапе составляет (6-8) %, то они направляются на досушивание в псевдоожиженном («кипящем») слое в нижнюю коническую часть сушильной башни, которая имеет перфорированное дно (интегрированное флюидное дно), на которое оседают частицы продукта. Через перфорации дна сушильной башни подается горячий воздух и аэрирует слой частиц продукта, благодаря чему они продолжают досушиваться. Непосредственный физический контакт частиц в «кипящем» слое и наличие остаточной влажности приводит к частичной агломерации частиц и на данном этапе сушки. Более легкие частицы сухого продукта достигшие влажности (4-6) % переносятся потоком воздуха к шлюзовому затвору, посредством которого покидают сушильную башню и попадают на следующую стадию сушки.

Третья стадия сушки, так называемое досушивание, – и охлаждение сухого продукта осуществляются в вибро-флюидной сушилке («желобе»), представляющей собой продольный полый аппарат с перфорированным дном, состоящим из двух секций, установленным на пружинных опорах и укомплектованным вибродвигателями. Через перфорации дна первой секции подается теплый воздух с температурой (45-60) °С для досушивания частиц до конечной влажности (3-5) %, через перфорации второй – холодный воздух с температурой (8-10) °С для охлаждения готового сухого продукта до температуры не выше 30 °С.

Точные значения температуры воздуха на второй и третьей стадии охлаждения определяются исходя из требуемой конечной влажности готового продукта, актуальной производительности сушильной установки, времени года и влагосодержания атмосферного воздуха.

В качестве молочного сырья возможно использовать, в частности, цельное молоко, обезжиренное молоко, подсырную или творожную сыворотку.

Перед сгущением осуществляют предварительную подготовку молочного сырья, которая должна быть осуществлена в течение не более 36 часов с момента получения и охлаждения молока до (4±2) °С. Молочная сыворотка, полученная при производстве сыра и творога, должна быть подвергнута предварительной подготовке немедленно.

В ходе предварительной подготовки цельное молоко подвергается очистке, нормализации по жиру и белку (стандартизации) и гомогенизации; обезжиренное молоко получается путем сепарирования цельного молока от сливок; сыворотка подлежит фильтрованию и сепарированию с целью отделения частиц белка и жира, а также может быть подвергнута предварительному концентрированию на мембранных установках. Данные операции могут быть выполнены на любом технологическом оборудовании и производственных линиях доступных производителю.

Далее подготовленное молочное сырье подвергается термизации. Термизация – это тепловая обработка молока при температуре (63-68) °С с выдержкой от 15 до 30 секунд. Такая обработка позволяет значительно снизить количество микроорганизмов при минимальном разрушении составных частей молока, главным образом сывороточных белков, витаминов и других микронутриентов. Термизация инактивирует в основном психрофильные микроорганизмы, способные развиваться в молоке при низких температурах, поэтому молочное сырье, подвергнутое термизации, может храниться без заметного изменения кислотности и термоустойчивости при температурах ниже 8°С до трех суток, а при температуре (0-1) °С - до семи. По этой причине термизация особенно важна при производстве сухих молочных продуктов, так как в связи с большими объемами переработки и относительно не большими производительностями линий время хранения сырья может достигать нескольких суток.

Термизация молочного сырья осуществляется на пластинчатых установках, состоящих из секций нагрева и охлаждения таким образом, чтобы после нагрева до температуры термизации сырье было охлаждено до температуры хранения (4±2) °С. Пластинчатые установки могут быть укомплектованы сепараторами-очистителями, сливкоотделителями и нормализаторами, а также гомогенизаторами, поэтому операция термизации может быть проведена в одном цикле с процессами подготовки молочного сырья в зависимости от технологического оборудования и производственных линий, которые доступны производителю.

Далее подготовленное, термизированное и охлажденное до температуры (4±2) °С молочное сырье направляется в резервуары для хранения до начала и во время технологического процесса. Время хранения сырья до окончания переработки должно составлять не более двух суток, температура не должна превышать 6 °С.

В частности, после сгущения продукт направляют в резервуары на хранение перед сушкой, которое обыкновенно кратковременно. Считается, что при температурах 45-55°С уже возможно развитие термофильных микроорганизмов, на самом деле, установлено, что после 14-16 часов непрерывного процесса общее содержание микробных клеток в сухих молочных продуктах начинает возрастать. Таким образом, повышенная температура сгущенного продукта в предлагаемом способе производства помогает предотвратить развитие микроорганизмов и исключить повышение их количества в готовом продукте.

В частности, пленочная вакуум-выпарная установка включает пять трубчатых подогревателей, пластинчатый рекуператор тепла, трубчатый пастеризатор и четыре корпуса выпарной установки.

Молочное сырье, подлежащее сушке, перед направлением в резервуары для хранения до начала и во время технологического процесса, поступает на оборудование приемного отделения, аппаратного и производственных цехов, где проходит предварительную подготовку, которая должна быть осуществлена в течение не более 36 часов с момента получения и охлаждения молока до (4±2) °С. Молочная сыворотка, полученная при производстве сыра и творога должна быть подвергнута предварительной подготовке немедленно.

Технологический процесс переработки молочного сырья в сухие молочные продукты принципиально состоит из двух основных этапов – сгущение молочного сырья и сушка подсгущенной смеси до получения сухого порошка с установленной массовой долей остаточной влаги.

Сгущение молочного сырья осуществляется на вакуум-выпарных установках.

Вакуум-выпарные установки состоят из подогревателей, пастеризатора (подогревателя для температурной обработки) и корпусов, предназначенных непосредственно для сгущения молочного сырья в результате кипения и испарения влаги.

В зависимости от конструкции корпусов и особенностей процесса кипения различают циркуляционные и пленочные вакуум-выпарные установки. Процесс кипения в пленочных вакуум-выпарных установках характеризуется более высокой интенсивностью при тех же температурах, что и в циркуляционных, а значит меньшей продолжительностью процесса. Время сгущения в циркуляционных вакуум-выпарных установках составляет порядка 40 минут, а пленочных не превышает 15 минут.

Предлагаемый способ производства предполагает сгущение молочного сырья на пленочной вакуум-выпарной установке, время теплового воздействия в которой на сывороточные белки меньше, чем при сгущении на циркуляционной, что обеспечивает наибольшую сохранность сывороточных белков.

Сгущение осуществляется на пленочной вакуум-выпарной установке, состоящей из пяти трубчатых подогревателей, пластинчатого рекуператора тепла, трубчатого пастеризатора и четырех корпусов для сгущения молочного сырья.

Молочное сырье проходит через пять подогревателей, где последовательно нагревается до (46±2) °С; (52±2) °С; (57±2) °С; (61±2) °С; (65±2) °С и затем направляется в пастеризатор для проведения тепловой обработки.

Предлагаемый способ производства предполагает осуществление тепловой обработки при температуре (95±2) °С для цельного молока, (84±2) °С для обезжиренного молока и (78±2) °С для сыворотки в течение 5-7 секунд, которая в совокупности с термизацией, охлаждением и хранением молочного сырья до переработки при указанных режимах обеспечивает наименьшую степень денатурации сывороточных белков и высокие микробиологические показатели.

Прежде чем поступить в пастеризатор молочное сырье проходит пластинчатый рекуператор тепла, где подогревается до температуры (82±2) °С уже прошедшим тепловую обработку сырьем. Теплообмен происходит через поверхность теплообменных пластин и благодаря конструкции рекуператора смешивание потоков прошедшего тепловую обработку сырья и не прошедшего тепловую обработку не происходит. Таким образом, осуществляется рекуперация тепла - подогрев молочного сырья перед тепловой обработкой за счет тепла сырья после тепловой обработки.

Молочное сырье, прошедшее тепловую обработку в пастеризаторе при температуре при температуре 76-97°С с выдержкой 5-7 секунд подохлаждается в рекуператоре до температуры (68±2) °С и направляется в первый корпус для начала его сгущения. Сгущение осуществляется до массовой доли сухих веществ (12±2) % за счет кипения и испарения влаги при пониженном давлении (разряжении). Давление в первом корпусе составляет 0,0685 МПа, что соответствует температуре кипения (68±2) °С, таким образом молочное сырье благодаря рекуперации поступает на сгущение при заданной температуре, в результате чего не происходит резкого вскипания за счет самоиспарения и образование пены. Резкое вскипание и наличие пены ухудшает условия кипения и приводит к излишней денатурации сывороточных белков и потере других микронутриентов.

Таким образом, использование в комплекте вакуум-выпарной установки пластинчатого рекуператора для предлагаемого способа производства позволяет не только экономить энергию на проведение тепловой обработки, но и обеспечить оптимальную температуру и условия для начала кипения, благодаря чему достигается максимальная сохранность компонентов молочного сырья, в частности сывороточных белков молока.

Далее молочное сырье подвергается сгущению во втором, четвертом и третьем корпусах при следующих режимах: 2 корпус - давление 0,026 МПа, температура (64±2) °С; 4 корпус - 0,015 МПа, (56±2) °С; 3 корпус - 0,020 МПа, (60±2) °С. Сгущение осуществляется до массовой доли сухих веществ (21±2) % во втором корпусе, (29±2) % в четвертом, (52±2) % для цельного молока, (50±2) % для обезжиренного молока и (55±2) % для сыворотки в третьем.

После сгущения до достижения требуемой концентрации сгущенная смесь направляется в резервуар для кратковременного хранения перед сушкой. Фактически хранение смеси не осуществляется, так как резервуар работает как балансировочная емкость для поддержания небольшого запаса сгущенной смеси перед сушкой. Таким образом после сгущения смесь поступает в резервуар, откуда насосом объемного типа непрерывно подается на подогрев и сушку.

Сушка осуществляется на сушильной установке, состоящей из сушильной башни с интегрированным флюидным дном, внешней вибро-флюидной сушилки («желоба»), комплекта оборудования для нагрева, охлаждения и нагнетания технологического воздуха, вытяжки «отработанного» воздуха, а также комплекта для очистки уходящего воздуха от мелких частиц сухого продукта – циклонов и фильтра тонкой очистки.

Сушка сгущенной смеси состоит из трех стадий с последующим охлаждением сухого продукта. Предлагаемый способ производства перед первой стадией сушки включает операцию подогрева смеси до оптимальной температуры в зоне высушивания сушильной башни (75±2) °С на трубчатом теплообменнике горячей водой или вакуумированным паром, которые обеспечивают оптимальные условия нагрева. Это позволяет сэкономить энергию и время на подогрев сгущенной смеси в башне горячим воздухом, так как теплоотдача от горячего воздуха до 10 раз хуже, чем от поверхности стенки греющих трубок, и начать процесс высушивания практически сразу после поступления смеси в башню. Это способствует как наиболее равномерному высушиванию распыленных капель сгущенной смеси, так и лучшим техническим и экономическим показателям процесса – более высокой эффективностью затрат тепла, и более высокой производительностью сушильной установки.

Подогревание сгущенной смеси перед высушиванием можно считать дополнительной термической обработкой, в результате которой предотвращается увеличение содержания микроорганизмов, которое могло возникнуть по причине вторичного обсеменения с поверхностей оборудования после термической обработки в пастеризаторе – корпусов вакуум-выпарной установки, резервуаров и трубопроводов, или во время кратковременного хранения смеси перед сушкой.

Также подогрев сгущенной смеси снижает ее вязкость, что улучшает условия ее распыления с помощью распыливающего устройства, особенно если в качестве распыливающего устройства используются форсунки.

После подогрева до оптимальной температуры высушивания сгущенная смесь поступает на первую стадию высушивания – на распылительную сушку в сушильной башне горячим воздухом с температурой (170-190) °С. Температура воздуха выбирается в зависимости от требуемой производительности сушильной установки, вида готового продукта и содержания массовой доли влаги в нем. Для цельного и обезжиренного молока чаще всего выбирается более высокая температура (180-190) °С, а для сыворотки – более низкая (170-180) °С для сушки в более мягких условиях из-за свойства термопластичности кислой творожной сыворотки.

Горячий воздух подается в верхнюю цилиндрическую часть сушильной башни по касательной с целью создать вращающийся поток сушильной среды. Сгущенная смесь распыляется в виде мелких капель в потоке горячего воздуха с помощью роторного распылителя со специальным распыливающим устройством – распылительным диском, вращающимся с частотой 8000-10000 оборотов в минуту. Попадая в поток горячей среды, с поверхности капель начинает испаряться влага, частицы высыхают. Благодаря расходу тепла на испарение температура воздуха в зоне сушки резко понижается и на выходе из сушильной башни составляет (80-90) °С, температура сухого продукта при этом не превышает (75±2) °С.

Для распыления сгущенной смеси можно также использовать форсуночные распылители, укомплектованные насосами высокого давления, подогрев сгущенной смеси улучшает условия распыления с помощью форсунок, однако в случае производства сухой молочной сыворотки, особенно если проводиться дополнительная операция кристаллизации лактозы, форсунки могут часто забиваться в процессе работы.

Чем выше содержание сухих веществ в сгущенной смеси, тем более крупные частицы сухого продукта после высушивания образуются. Кроме того, в предлагаемом способе производства на первой стадии сушки в зону распыления сгущенной смеси по воздуховодам подается мелкая фракция частиц сухого продукта, отделенная с помощью циклонов от «отработанного» воздуха после выхода из сушилки. Для повышения эффективности отделения мелкой фракции в комплекте с циклонами часто используют фильтры тонкой очистки воздуха. Здесь непосредственно на уровне распылительного диска воздуховоды открываются и мелкие частицы слипаются с еще недосушенными каплями распыляемой сгущенной смеси, то есть происходит их укрупнение - агломерация.

Таким образом, за счет повышенной массовой доли сухих веществ в сгущенной смеси и возврата мелкой фракции сухого продукта на агломерацию в зону высушивания первой стадии сушки обеспечивается освобождение сухого продукта от содержания мелкой фракции сухих частиц до 30 мкм и увеличенный размер частиц сухого продукта до 30-240 мкм.

Сухие частицы продукта на первой стадии сушки не достигают конечной требуемой массовой доли влаги, которая на данном этапе составляет (6-8) %. Нижняя коническая часть сушильной башни представляет собой сушилку в так называемом псевдоожиженном, или «кипящем», слое, и имеет перфорированное дно (интегрированное флюидное дно), на которое оседают частицы продукта. Через перфорации дна сушильной башни, выполненные направленно к выходу из сушилки, подается горячий воздух с температурой (80-110) °С и аэрирует слой частиц продукта, благодаря чему они продолжают досушиваться, витая и перемещаясь во взвешенном состоянии в потоке воздуха. Непосредственный физический контакт частиц в «кипящем» слое и наличие остаточной влажности приводит к частичной агломерации частиц и на данном этапе сушки. Более легкие частицы сухого продукта достигшие влажности (4-6) % постепенно переносятся потоком воздуха к шлюзовому затвору на выходе из сушилки, посредством которого покидают сушильную башню и попадают на следующую стадию сушки.

Третья стадия сушки, так называемое досушивание, – и охлаждение сухого продукта осуществляются в вибро-флюидной сушилке («желобе»), представляющей собой продольный полый аппарат с перфорированным дном, состоящим из двух секций, установленным на пружинных опорах и укомплектованным вибродвигателями. Через перфорации дна первой секции подается теплый воздух с температурой (45-60) °С для досушивания частиц до конечной влажности (3-5) %, через перфорации второй – холодный воздух с температурой (8-10) °С для охлаждения готового сухого продукта до температуры не выше 30 °С.

Точные значения температуры воздуха на второй и третьей стадии охлаждения определяются исходя из требуемой конечной влажности готового продукта, актуальной производительности сушильной установки, времени года и влагосодержания атмосферного воздуха.

Охлажденный сухой продукт направляется на промежуточное хранение или непосредственно на упаковывание с помощью пневмотранспорта холодным воздухом (8-10) °С, где и осуществляется его окончательное охлаждение до температуры не выше 20 °С. В случае если требуемая температура продукта не достигнута, то до момента его отгрузки потребителю упакованный продукт доохлаждается в холодильной камере.

Перед подачей на дозирующее устройство линии упаковывания готовый продукт просеивается с помощью вибросита с ячейкой сетки 2х2 мм для отделения крупных комочков продукта.

Хранение готового продукта осуществляется при температуре не выше 20 °С и относительной влажности воздуха не выше 85 %. Срок годности продуктов устанавливает производитель.

Далее приведены примеры производства сухих молочных продуктов согласно предлагаемому способу.

Пример 1.

Цельное коровье молоко после оценки качества и приемки направляется на пастеризационно-охладительную установку, укомплектованную сепаратором-нормализатором, где происходит стандартизация цельного молока по содержанию жира и термизация стандартизированного цельного молока при температуре (66±2) °С с выдержкой 20 секунд, после чего молоко охлаждается и направляется на хранение до начала сгущения и сушки.

При подаче в четырехкорпусную пленочную вакуум-выпарную установку стандартизированное цельное молоко последовательно подогревается в пяти подогревателях и пластинчатом рекуператоре до I - (46±2) °С; II - (52±2) °С; III - (57±2) °С; IV - (61±2) °С; V - (65±2) °С и (82±2) °С в рекуператоре соответственно и поступает в пастеризатор, где проходит тепловую обработку при температуре (95±2) °С без выдержки.

Далее цельное молоко поступает последовательно в первый, второй, четвертый и затем третий корпуса на выпаривание, где кипит при разряжении и температурах I - 0,0685 МПа, (68±2) °С; II - 0,026 МПа, (64±2) °С; IV - 0,015 МПа, (56±2) °С и III - 0,020 МПа, (60±2) °С соответственно, после чего достигает требуемой концентрации сухих веществ молока (52±2) %, и с температурой (60±2) °С направляется на кратковременное хранение перед сушкой.

Сгущенное цельное молоко далее подогревается до (75±2) °С и распыляется в сушильной башне дисковым центробежным распылителем в потоке горячего воздуха с температурой (182±2) °С для высушивания. Досушивание и охлаждение сухого цельного молока осуществляется при щадящих режимах в виде псевдоожиженного слоя воздухом с температурами (105±2) °С, (55±2) °С и (8-10) °С. Мелкая фракция сухого продукта, отделенная от отработанного воздуха в системе очистки воздуха, возвращается пневмотранспортом в зону распыления для агломерации.

Сухое цельное молоко с температурой (26±2) °С и влажностью (3,6±0,2) % направляется на промежуточное хранение, фасование и доохлаждение в камере до температуры не выше (18±2) °С.

Пример 2.

Творожная сыворотка с участка производства творога направляется на промежуточное хранение и далее подается на пастеризационно-охладительную установку, укомплектованную сепаратором-очистителем и сепаратором сливкоотделителем, где освобождается от белковой пыли и молочного жира. Сыворотка далее подвергается термизации при температуре (65±2) °С с выдержкой 20 секунд, после чего охлаждается и направляется на хранение до начала сгущения и сушки.

При подаче в четырехкорпусную пленочную вакуум-выпарную установку сыворотка последовательно подогревается в пяти подогревателях и пластинчатом рекуператоре до I - (46±2) °С; II - (52±2) °С; III - (57±2) °С; IV - (61±2) °С; V - (65±2) °С и (82±2) °С в рекуператоре соответственно и поступает в пастеризатор, где проходит тепловую обработку при температуре (78±2) °С без выдержки.

Далее сыворотка поступает последовательно в первый, второй, четвертый и затем третий корпуса на выпаривание, где кипит при разряжении и температурах I - 0,0685 МПа, (68±2) °С; II - 0,026 МПа, (64±2) °С; IV - 0,015 МПа, (56±2) °С и III - 0,020 МПа, (60±2) °С соответственно, после чего достигает требуемой концентрации сухих веществ молока (55±2) %, и с температурой (60±2) °С направляется на кратковременное хранение перед сушкой.

Сгущенная сыворотка далее подогревается до (75±2) °С и распыляется в сушильной башне дисковым центробежным распылителем в потоке горячего воздуха с температурой (175±2) °С для высушивания. Досушивание и охлаждение сухой сыворотки осуществляется при щадящих режимах в виде псевдоожиженного слоя воздухом с температурами (85±2) °С, (55±2) °С и (8-10) °С. Мелкая фракция сухого продукта отделенная от отработанного воздуха в системе очистки воздуха возвращается пневмотранспортом в зону распыления для агломерации.

Сухая сыворотка с температурой (26±2) °С и влажностью (3,2±0,2) % направляется на промежуточное хранение, фасование и доохлаждение в камере до температуры не выше (18±2) °С.

Пример 3.

Цельное коровье молоко после оценки качества и приемки направляется на пастеризационно-охладительную установку, укомплектованную сепаратором-сливкоотделителем, где происходит разделение цельного молока на обезжиренное молоко и сливки, после чего обезжиренное молоко подвергается термизации при температуре (66±2) °С с выдержкой 20 секунд, после чего оно охлаждается и направляется на хранение до начала сгущения и сушки.

При подаче в четырехкорпусную пленочную вакуум-выпарную установку обезжиренное молоко последовательно подогревается в пяти подогревателях и пластинчатом рекуператоре до I - (46±2) °С; II - (52±2) °С; III - (57±2) °С; IV - (61±2) °С; V - (65±2) °С и (82±2) °С в рекуператоре соответственно и поступает в пастеризатор, где проходит тепловую обработку при температуре (84±2) °С без выдержки.

Далее обезжиренное молоко поступает последовательно в первый, второй, четвертый и затем третий корпуса на выпаривание, где кипит при разряжении и температурах I - 0,0685 МПа, (68±2) °С; II - 0,026 МПа, (64±2) °С; IV - 0,015 МПа, (56±2) °С и III - 0,020 МПа, (60±2) °С соответственно, после чего достигает требуемой концентрации сухих веществ молока (50±2) %, и с температурой (60±2) °С направляется на кратковременное хранение перед сушкой.

Сгущенное обезжиренное молоко далее подогревается до (75±2) °С и распыляется в сушильной башне дисковым центробежным распылителем в потоке горячего воздуха с температурой (188±2) °С для высушивания. Досушивание и охлаждение сухого обезжиренного молока осуществляется при щадящих режимах в виде псевдоожиженного слоя воздухом с температурами (95±2) °С, (50±2) °С и (8-10) °С. Мелкая фракция сухого продукта отделенная от отработанного воздуха в системе очистки воздуха возвращается пневмотранспортом в зону распыления для агломерации.

Сухое обезжиренное молоко с температурой (26±2) °С и влажностью (4,8±0,2) % направляется на промежуточное хранение, фасование и доохлаждение в камере до температуры не выше (18±2) °С.

Пример 4 и 5.

Производство сухого обезжиренного молока выполнено по технологии, соответствующей Примеру 3 в другие дни и на сырье, полученном от других хозяйств отличающемся по качеству.

Характеристики полученных продуктов, подтверждающие достижение технического результата приведены в таблице 2.

Таблица 2

№п/п Продукт Индекс азота сывороточных белков (WPNI, whey protein nitrogen index), мг/г Линейный размер частиц, мкм КМАФАнМ, КОЕ/г, не более БГКП, отсутствуют в г продукта Значение подтверждающее технический результат >4 30 - 240 1*103 1 1 Молоко сухое цельное -* 42 - 210 5*102 1 2 Сыворотка молочная сухая -* 30 - 184 7*102 1 3 Молоко сухое обезжиренное 5,5 44 - 194 2*102 1 4 Молоко сухое обезжиренное 4,7 40 - 205 8*102 1 5 Молоко сухое обезжиренное 5,2 36 - 214 3*102 1

* показатель индекса азота сывороточного протеина (WPNI) в сухом цельном молоке и сухой сыворотке не определяется.

Далее оценивались физико-химические и микробиологические показатели полученных продуктов.

Содержание неденатурированных сывороточных белков в СОМ, характеризуемое индексом WPNI, осуществляли методом спектрофотометрии на фотометре Uvi Light XS5. Согласно методике анализа выполняли два параллельных измерения светопропускания осветленного раствора после осаждения казеина, сходимость которых должна быть не менее 2 %. Среднее значение светопропускания между параллельными измерениями использовали для получения значения индекса WPNI по калибровочной кривой (рис.1).

Размер частиц сухих продуктов определяли путем микроскопирования препарата на монокулярном оптическом микроскопе Celestron Advanced 500x оснащенном окуляром микрометром.

Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) определяли по ГОСТ 10444.15; определение содержания бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий) — по ГОСТ 31747.

Похожие патенты RU2803546C1

название год авторы номер документа
ВАКУУМ-ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СГУЩЕНИЯ МОЛОЧНОГО СЫРЬЯ 2023
  • Гуща Юрий Михайлович
  • Байков Владимир Игоревич
RU2814720C1
Способ получения сухого молочного продукта 1982
  • Шамгин Василий Константинович
  • Пастухова Зоя Михайловна
  • Джумок Тарас Сергеевич
SU1253573A1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУХОГО ЦЕЛЬНОГО МОЛОКА 2011
  • Галстян Арам Генрихович
  • Корчагина Софья Александровна
  • Свистун Наталья Николаевна
  • Червецов Виктор Владимирович
  • Гощанская Мария Николаевна
  • Туровская Светлана Николаевна
  • Фетисов Евгений Алексеевич
  • Хаджалия Нина Георгиевна
RU2483560C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО МОЛОЧНОГО ПРОДУКТА 1991
  • Конаныхин А.В.
  • Кравченко Э.Ф.
  • Макарьин И.М.
RU2025077C1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ ИЗ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ 1995
  • Петров С.М.
  • Антипов С.Т.
  • Мордасов А.Г.
  • Ганущенко И.И.
RU2100438C1
СУХОЙ МОЛОЧНЫЙ ПРОДУКТ "СОЛНЫШКО" И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1990
  • Круглик В.И.
  • Сажинов Г.Ю.
  • Крашенинин П.Ф.
  • Сажинова Л.А.
  • Плетнев А.П.
  • Севастьянов А.С.
  • Мамонова Л.Г.
RU2019971C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНОГО ПРОДУКТА ДЛЯ ДЕТЕЙ РАННЕГО ВОЗРАСТА 1993
  • Крашенинин П.Ф.
  • Зиматова В.П.
  • Чубарян А.В.
RU2060676C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СГУЩЕНОГО МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 1990
  • Левераш В.И.
  • Хомяков А.П.
SU1837411A1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУХОГО МОЛОЧНОГО ПРОДУКТА 2000
  • Храмцов А.Г.
  • Евдокимов И.А.
  • Рябцева С.А.
  • Лодыгин А.Д.
  • Чернобаев В.Н.
RU2201093C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУХОГО МОЛОЧНО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОДУКТА И ПРОДУКТ, ПОЛУЧЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ 2008
  • Басов Юрий Владленович
  • Жданов Станислав Станиславович
  • Карамзин Валентин Анатольевич
RU2354123C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 803 546 C1

Реферат патента 2023 года СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству сухих молочных продуктов повышенной растворимости. Предложен способ производства сухих молочных продуктов. Осуществляют термизацию молочного сырья при температуре 63-68°С с выдержкой от 15 до 30 секунд, охлаждают до температуры 4±2°С; затем осуществляют сгущение молочного сырья на пленочной вакуум-выпарной установке, где молочное сырье сначала последовательно нагревают в подогревателях до 46±2°С, 52±2°С, 57±2°С, 61±2°С; 65±2°С соответственно, после чего направляют в пластинчатый рекуператор тепла, где подогревают до температуры 82±2°С, и затем в пастеризатор, где осуществляют тепловую обработку сырья при температуре 76-97°С с выдержкой 5-7 секунд; далее поток из пастеризатора рециркулируют в пластинчатый рекуператор, в котором охлаждают молочное сырьё до температуры 68±2°С соответственно нагревают сырьё, поступающее из последнего подогревателя; далее молочное сырье подвергают сгущению в последовательно расположенных четырех корпусах выпарной установки. Молочное сырье сначала подают в первый корпус выпарной установки, где осуществляют сгущение при давлении 0,0685 МПа и температуре 68±2°С, затем направляют во второй корпус, где осуществляют сгущение при давлении 0,026 МПа и температуре 64±2°С, после чего молочное сырье направляют в четвертый корпус, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,015 МПа и температуре 56±2°С, далее возвращают в третий корпус выпарной установки, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,020 МПа и температуре 60±2°С; из третьего корпуса сгущенный продукт направляют в трубчатый подогреватель, где осуществляют его подогрев до температуры 75±2°С, после чего подают в сушильную башню на первую стадию сушки, которую осуществляют распылением сгущенного продукта в потоке горячего воздуха с температурой 170-190°С, и подают на вторую стадию, на которой осуществляют сушку частиц в кипящем слое горячим воздухом с температурой 80-110°С, после чего направляют на досушивание и охлаждение сухого продукта, которое осуществляют в кипящем слое воздухом сначала с температурой 45-60°С, затем с температурой 8-10°С до конечной влажности 3-5% и до температуры сухого продукта не выше 30°С. На первую стадию сушки подают мелкую фракцию частиц сухого продукта, отделенную на выходе из сушильной башни. Предложенный способ позволяет повысить растворимость сухого молочного продукта с сохранностью в нативном состоянии количества сывороточных белков молока более 4 мг/г с одновременным повышением микробиологических показателей. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 3 пр.

Формула изобретения RU 2 803 546 C1

1. Способ производства сухих молочных продуктов, заключающийся в том, что

предварительно подготовленное молочное сырье подвергают термизации при температуре (63-68)°С с выдержкой от 15 до 30 секунд, охлаждают до температуры (4±2)°С;

осуществляют сгущение молочного сырья на пленочной вакуум-выпарной установке, в которой молочное сырье сначала последовательно нагревают в подогревателях до 46±2°С, 52±2°С, 57±2°С, 61±2°С; 65±2°С соответственно, после чего направляют в пластинчатый рекуператор тепла, где подогревают до температуры 82±2°С, и затем в пастеризатор, где осуществляют тепловую обработку сырья в пластинчатом рекуператоре, в котором происходит охлаждение молочного сырья до температуры 68±2°С и соответственно нагрев сырья, поступающего из последнего подогревателя;

далее молочное сырье подвергают сгущению в последовательно расположенных четырех корпусах выпарной установки, при этом молочное сырье сначала подают в первый корпус выпарной установки, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,0685 МПа и температуре 68±2°С, затем направляют во второй корпус, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,026 МПа и температуре 64±2°С, после чего молочное сырье направляют в четвертый корпус, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,015 МПа и температуре 56±2°С, далее возвращают в третий корпус выпарной установки, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,020 МПа и температуре 60±2°С;

из третьего корпуса сгущенный продукт направляют в трубчатый подогреватель, где осуществляют его подогрев до температуры 75±2°С, после чего подают в сушильную башню на первую стадию сушки, которую осуществляют распылением сгущенного продукта в потоке горячего воздуха с температурой 170-190°С и подают на вторую стадию, на которой осуществляют сушку частиц в кипящем слое горячим воздухом с температурой 80-110°С, после чего направляют на досушивание и охлаждение сухого продукта, которую осуществляют в кипящем слое воздухом сначала с температурой 45-60°С, затем - с температурой 8-10°С до конечной влажности 3-5% и до температуры сухого продукта не выше 30°С, при этом на первую стадию сушки подают мелкую фракцию частиц сухого продукта, отделенную на выходе из сушильной башни.

2. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что в качестве молочного сырья используют цельное молоко, обезжиренное молоко, подсырную или творожную сыворотку.

3. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что после сгущения продукт направляют в резервуары на хранение перед сушкой.

4. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что тепловую обработку в трубчатых подогревателях осуществляют при температуре (95±2)°С для цельного молока, (84±2)°С для обезжиренного молока и (78±2)°С для сыворотки без выдержки.

5. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что после сгущения сгущенную смесь направляют в резервуар для кратковременного хранения перед сушкой.

6. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что подогрев сгущенного продукта перед первой стадией сушки осуществляют в трубчатом теплообменнике горячей водой или вакуумированным паром.

7. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что горячий воздух на первую стадию сушки подают в верхнюю часть сушильной башни по касательной для создания вращающегося потока сушильной среды.

8. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что сгущенную смесь распыляют в виде мелких капель в потоке горячего воздуха с помощью роторного распылителя с распылительным диском, вращающимся с частотой 8000-10000 оборотов в минуту, либо с помощью форсуночных распылителей, укомплектованных насосами высокого давления.

9. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что охлажденный сухой продукт направляют на промежуточное хранение или на упаковывание с помощью пневмотранспорта холодным воздухом с температурой 8-10°С, где осуществляют его окончательное охлаждение до температуры не выше 20°С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2803546C1

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНОГО ПОРОШКА 2001
  • Боденштаб Штефан
RU2267274C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУХОГО КОБЫЛЬЕГО МОЛОКА 2016
  • Сулейманов Наиль Тимерзянович
  • Степков Андрей Иванович
  • Сулейманов Артур Наильевич
RU2671107C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СУХОГО КОБЫЛЬЕГО МОЛОКА 2004
  • Сулейманов Наиль Тимерзянович
  • Харитонов Владимир Дмитриевич
RU2289258C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУХОГО МОЛОЧНОГО ПРОДУКТА 1992
  • Харитонов В.Д.
  • Суздальцев В.Ф.
  • Грановский В.Я.
  • Кузнецов П.В.
  • Базиков В.И.
RU2038021C1
Pierre SCHUCK, Spray drying of dairy products: state of the art, Review, Lait 82 (2002), 375-382, DOI: 10.1051/lait:2002017
Способ производства сухого молока и установка для его осуществления 1990
  • Бурыкин Андрей Иванович
  • Волынкин Виктор Васильевич
  • Ветров Андрей Михайлович
SU1794436A1

RU 2 803 546 C1

Авторы

Гуща Юрий Михайлович

Байков Владимир Игоревич

Даты

2023-09-15Публикация

2023-04-25Подача