Способ концентрирования цельного и обезжиренного молока Советский патент 1982 года по МПК A23C1/04 

(54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЦЕЛЬНОГО И ОБЕЗЖИРЕННОГО МОЛОКА

1

Изобретение относится к тепловой обработке молока и молочных продуктов, например, при производстве сухих заменителей цельного молока и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства для концентрирования, пастеризации и нагрева (охлаждения) жидкостей.

Известен способ концентрирования жидкости, предусматривающий распыление исходного продукта в турбулентный газовый поток теплоносителя с температурой 204- 538°С, рециркуляцию части концентрируемого продукта и сепарацию теплоносителя 1.

Недостаток этого способа заключается в том, что при его реализации ограничена длительность непрерывности процесса концентрирования (максимально 20 ч), повышением кислотности концентриуемого продукта, которое является следствием образования отложений в аппарате и использования рециркуляции концентрируемого продукта при температуре равновесного испарения ниже температуры пастеризации молока и молочных продуктов (63-80°С).

Кроме того, существующий способ не позволяет повысить удельный влагосъем

в аппарате за счет повышения входной температуры теплоносителя из-за того, что распыливаемый факел жидкости является полидисперсным и мелкие капли, попадая в зону высоких температур, высыхают. Для такого процесса характерно появление резкости температур между газом и испаряемой жидкостью, что свидетельствует о протекании испарительно-сушильного режима обезвоживания жидкости.

10

Целью изобретения является обеспечение непрерывности процесса и повышение удельного влагосъема.

Поставленная цель достигается тем, что в способе концентрирования цельного и обезжиренного молока, предусматривающем подачу исходного сырья в рециркулят, распыление полученной смеси, нагрев и испарение ее путем контакта с теплоносителем, рециркуляцию концентрированного продукта и сепарирование теплоносителя, рециркулят со степенью рециркуляции 40-100 подают противотоком к теплоносителю с температурой 450-700°С с образованием при этом струйного факела и обеспечивают температуру концентрируемого продукта 63-80°С, равную температуре пастеризации молока. На фиг. 1 представлена испарительносушильная установка для производства сухих заменителей цельного молока; на фиг. 2 - пастеризатор-испаритель струйного типа; на фиг. 3 - варианты конфигурации струйных факелов пастеризатора-испарителя. Испарительно-сушильная установка для производства сухих заменителей цельного молока содержит пастеризатор-испаритель струйного типа 1, испарительную и сушильную камеры 2 и 3, теплогенераторы 4 и 5, каплеотделители 6 и 7, фильтр увлажненного воздуха 8, насосы 9 и 10, сухой циклон 11, винтовые и шлюзовые питатели 12 и ГЗ, вентиляторы 14, ротационный эмульсатор 15 и линии коммуникаций. Пастеризатор-испаритель струйного типа содержит корпус 16, рециркуляционную емкость 17, рециркуляционный насос 9. Коллектор 18 подачи газа и раствора, каплеотделитель 6, вертикальные контактные трубы 19, образующие с коллектором 20 воронок струйную кольцевую рабочую шель 21, очистной нож 22, регулятор 23 уровня упаренного рециркулируемого раствора, распределительную решетку 24, рубашки, охлаждения 25 « указатели уровня 26. Способ осуществляют следующим образом. Исходное сырье подают в рециркулят. Полученную смесь используют для создания защитной пленки на внутренних поверхностях контактных труб 19. Одновременно теплоноситель - нагретый воздух из коллектора 18 через распределительную решетку 24 направляют сверху вниз по вертикальным контактным трубам 19 противоточно рециркуляту (степень рециркуляции 40-100). Формирование струйного факела производят в зоне контакта газообразной и жидкой фаз через цилиндрическую струйную щель 21, образованную вертикальными контактными трубками 19 и коллектором 20 воронок. При этом одновременно осуществляются процессы дробления жидкости и тепломассообмена. Изменение условий контакта фаз, а также высокая степень рециркуляции (40-100) концентрируемого раствора позволяет повысить удельный влагосъем в аппарате за счет повышения входной температуры теплоносителя до 450-700°С (при влагосодержании 7-250 г/кг). Температура равновесного испарения жидкости при этих параметрах достигает 63-80°С, что соответствует температуре пастеризации молока и молочных продуктов. Необходимое для пастеризации молока и молочных продуктов время выдержки (5- 30 мин) обеспечивается пребыванием концентрируемого продукта в аппарате и зависит от степени рециркуляции и от объема рециркулируемой жидкости. Пастеризация молочных продуктов в процессе их концентрирования исключает влияние степени рециркуляции на кислотность концентрируемого раствора. Условия контакта газообразной и жидкой фаз предотвращают образование отложений на рабочих поверхностях аппарата. Все это позволяет достичь непрерывности процесса пастеризации и концентрирования. Пример }. Исходное сырье - непастеризованное, охлажденное до 7°С обезжиренное молоко с расходом 3,2 т/ч, концентрацией 8,4% содержания сухих веществ и часть рециркулята - 20 т/ч подавали в коллектор 18 пастеризатора-испарителя. Затем из смеси жидкостей формировали защитную пленку на внутренних поверхностях вертикальных контактных труб 19 за счет перелива ее через выступающий в коллектор 18 торец трубы 19. Для формирования пленки использовались различные известные формирующие насадки (кольца). Высокотемпературный теплоноситель - воздух, нагретый до температуры 550°С, влагосодержанием 50 г/кг в радиоционной зоне теплогенератора 4 в количестве 5,5 т/ч направляли через распределительную решетку 24 сверху вниз по вертикальным трубам 19 противоточно рециркуляту (концентрируемому продукту) с расходом 140 т/ч. В зоне контакта фаз через струйную кольцевую щель 21 формировали устойчивый струйный факел с образованием капель диаметром 150-1000 мкм, которые нагревались до температуры 63°С. При этом осуществлялось интенсивное испарение влаги с их поверхности. Время выдержки концентрируемого продукта в аппарате составляло 30 мин, что соответствует режиму длительной пастеризации обезжиренного молока. Производительность пастеризатора-испарителя по испаренной влаге составляла 1 т/ч. После пастеризации и предварительного концентрирования с 8,4 до 13-15% упаренный молочный продукт направляли в распылительную испарительную камеру 2, где доводили его концентрацию до пределов 40-50%. Из испарительной камеры 2 упаренный раствор насосом-дЬзатором 10 подавался в ротационный эмульсатор 15 для эмульгирования смеси заменителя цельного молока. Готовый порошок, полученный в распылительной сушильной камере 3, через сухой циклон 11, шлюзовые питатели 13 поступали в винтовые питатели 12 с охлаждаемыми водой рубашками, где производилось его охлаждение. Теплоагентом в установке служил нагретый в теплогенераторах 4 и 5 воздух, подаваемый вентиляторами 14. Конвективная зона теплогенератора 4 использовалась для приготовления теплоносителя для сушильной камеры 3. Фильт ром 8 очищали обработанный теплоноситель, которым регулировали влажность высокотемпературного теплоносителя пастеризатора-испарителя струйного типа. Пример 2. Исходное сырье - непастиризированное цельное молоко с расходом 1,67 т/ч концентрацией сухих веществ и часть рециркулята 12 т/ч подавали в коллектор 18. Высокотемпературный теплоноситель - воздух, нагретый до 700°С влагосодержанием 7 г/кг в количестве 7,2 т/ч направляли противоточно рециркуляту, расход которого составлял 80 т/ч. В зоне контакта фаз образовался струйный факел капель, которые нагревались до температуры 63°С. Время термического воздействия на продукт составляло 30 мин что соответствует режиму длительной пастеризации молока. Производительность пастеризатора-испарителя составляет, кг/ч: По исходному раствору1670 По испаренной влаге1000 По конечному продукту670 (пастеризированному,концентрированному молоку с содержанием сухих веществ - 25%). Данный способ концентрирования цельного и обезжиренного молока позволяет повысить удельный влагосъем с 1 м рабочего объема до пределов 80-200 , предотвратить образование отложений на рабочих поверхностях аппарата, достичь непрерывности процесса пастеризации и концентрирования и вести переработку исходного сырья без ограничений по кислотности (до 30-40°Т). Формула изобретения Способ концентрирования цельного и обезжиренного молока, предусматривающий подачу исходного сырья в рециркулят, распыление полученной смеси, нагрев и испарение ее путем контакта с теплоносителем, рециркуляцию концентрированного продукта и сепарирование теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывности процесса и повышения удельного влагосъема, рециркулят со степенью рециркуляции 40-100 подают противотоком к теплоносителю с температурой 450-700°С с образованием при этом струйного факела и обеспечивая температуру концентрируемого продукта 63-80°С равную температуре пастеризации молока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3592253, кл. 159-4, опублик. 1971 (прототип).

О Теплоагент- - воздук

-25 -2

-26 Исходный продукт.

Пастеризобанный мни, ентриробанный продукт.

Фиг. 2