CN114173567A - 用于通过向富含蛋白质的奶制品中引入水蒸汽来直接加热所述奶制品的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过向富含蛋白质的奶制品P中引入水蒸汽D来直接加热DE所述奶制品P的方法和设备1000，其中，所述直接加热DE构造成浸入法或喷射法IFV或UV的形式。本发明的目的在于，实现一种所述类型的方法和一种用于实施所述方法的设备，所述方法和设备在方法过程中或在所述设备中实现明显的使用时间延长并且这里相对于现有技术在经处理的富含蛋白质的奶制品中确保实现更高的未变性的乳清蛋白含量。在方法技术上，这样来实现所述目的：在直接加热(DE)之前，通过同流换热的冷却步骤从预加热温度(TVE)到冷却温度(TK)以在5K(开尔文)至15K的范围(ΔTK<(5至15)K)内的温度差(ΔTK)对预加热的并且保温的奶制品(P)进行间接冷却(K)；以本身已知的直接加热调整参数从冷却温度(TK)到高温加热温度(THE)控制所述直接加热；以及在特征(d)的措施之后，通过急速冷却(K)使所述奶制品(P)从高温加热温度(THE)冷却到强制性必要的输出温度(TA)。

Description

用于通过向富含蛋白质的奶制品中引入水蒸汽来直接加热所 述奶制品的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于通过向富含蛋白质的奶制品中引入水蒸汽来直接加热所述奶制品的方法，其中，在直接加热时，所述水蒸汽通过直接的高温加热将所述奶制品加热到高温加热温度，以便形成无菌状态。在直接加热之前，将所述奶制品间接预加热到预加热温度，并且沿所述奶制品的流动方向观察，在所述预加热之后，以确定的且有控制的第一停留时间对经预加热的奶制品执行第一保温。沿所述奶制品的流动方向观察，在直接加热到高温加热温度之后，以确定的且有控制的第二停留时间对经高温加热的奶制品执行第二保温。接下来通过急速冷却利用膨胀到较低的压力从保温的高温加热的奶制品中以对应于此前供应的水蒸汽的量提取水。此外本发明还涉及一种实施所述方法的设备，所述设备除了直接加热装置主要还具有设置在直接加热装置上游的预加热器，所述预加热器带有沿奶制品的流动方向设置在预加热器下游的第一保温器。在直接加热装置下游设有第二保温器，所述第二保温器通向真空腔。

背景技术

近几年以来，可以确定存在食用富含蛋白质的奶制品的消费趋势，为了延长所述奶制品的储存时间和保质期，对必要的热处理提出特殊要求是必要的。富含蛋白质的奶制品根据本发明例如是指作为根据本发明的热处理的原始产品的生奶，如下面引用的三个试验的测量值所表明的那样，所述生奶具有在6.85至8.35g/kg奶的(可溶于酸的)β-乳球蛋白含量。

与此相对，由[1]A.Schmid和H.Mayer的毕业论文，Bestimmung von Furosin undanderen Erhitzungsindikatoren in Milch mittels HPLC，维也纳大学，2009年5月获知，所测试的七个生奶样品的天然β-乳球蛋白含量的平均值为4.02g/dm³奶(＝3.9g/kg奶)，所述样品直接源自农业企业或源自绿色食品专卖店，带有标识“生奶”。

富含蛋白质的奶制品是热敏感的，这种奶制品在超过100℃时倾向于发生烧糊，就是说，在这个条件下会在用于对奶制品进行热处理、输送和导流的处理装置的壁部上形成覆层。这种形成覆层也被称为产品“污垢”。这种产品“污垢”缩短了相关处理装置在两次清洗循环之间的持续时间或运行时间。下面，如果在本发明的范围仅提及奶制品，则这个特征总是也包含“富含蛋白质”的含义。

通过水蒸汽对奶制品进行直接加热是一种已知的和常用的方法。这种直接加热用于延长这种奶制品或由所述奶制品衍生出的最终产品的储存时间。通过加热介质水蒸汽(优选是饱和蒸汽，但也可以处于过热状态)进行的热处理可以以不同的方法直接或间接地进行([2],Heinz-Gerhard KESSLER,Lebensmittelverfahrenstechnik,SchwerpunktMolkereitechnologie,第1版,慕尼黑-Weihenstephan,Verlag A.Kessler,1976,第154至159页)。间接的方法包括例如在使用热交换器的不同实施形式的情况下进行加热(同流换热器：例如管束热交换器；板式热交换器)。直接的方法包括两个主类别，即通过蒸汽进行的喷射法([2]，第154、155页)和通过蒸汽进行的浸入法([2]，第156页)。

通过水蒸汽与奶制品之间的直接热交换直接、快速和高效地加热奶制品。由于这种快速的方法可以缩短处理时间，这总体上使得对奶制品的热作用减小并且由此获得尤其是在口味方面具有高质量水平的奶制品。在直接加热法中的这种快速的和有保护的热处理相对于间接加热法是以较高的能耗为代价的。

对于喷射法，输送要加热的食品通过喷射器。以较高的压力将蒸汽直接喷射到食品中，以便进行加热，这里，所述食品优选用作推进射束(Treibstrahl)，并且混合的物料流之间的热交换在所谓的混合腔中完成(DE 10 2007 017 704 A1)。

在浸入法中使用蒸汽浸入式加热，在这种方法中，在蒸汽腔中加热精细分布的奶制品。蒸汽压力和产品系统压力在这种方法中接近是相同的。由此，加热介质与奶制品之间的温度差明显比喷射法中小，结果是有保护的产品处理。与喷射法相比，浸入法的缺点在于复杂的产品技术和较高的投资成本。[3]Saskia SCHWERMANN,Uwe SCHWENZOW“Verfahrenskonzepte zur Herstellung von ESL-Milch”中,Deutsche Milchwirtschaft三期中的文章,11/2008至13/2008(第59年卷)给出了关于特别是也在考虑不同类型的直接加热法的情况下用于对食品进行消毒的方法设计的概览。

EP 0 958 745 A2公开了一种用于基于奶的产品的UHT方法，其中将奶预加热到65-85℃，通过喷射蒸汽将温度提高到85-105℃，此后在这个温度下进行保温并且保持稳定，并且接下来在浸入式加热器中进行达到140-145℃的温度的高温加热。在3-90秒的范围内的保持时间之后，将产品导入真空腔，在这里发生膨胀，在此时发生冷却并且由此从产品中提取与在前置的消毒过程中所供应的蒸汽量相对应的水量。在所述过程进一步的进程中，对所述产品进行均匀化并且进一步冷却。

WO 2018/115 131 A1记载了一种用于加热液体浓缩奶的设备和方法，这里，将所述产品预加热到5-75℃的温度，接着，在浸入式加热器中对利用蒸汽所述产品进行直接的热处理并且从这里出发在到达真空腔的途中对产品进行保温。在真空腔中，按本身已知的方式通过膨胀和冷却从所述产品中提取水，并且接下来使其进一步冷却。

属于相关现有技术的还可以举出：[4]KELLEHER,C.M.et al.,Acomparison ofpilot-scale supersonic direct steam injection to conventional steam infusionand tubular heating Systems for the heat treatment of protein-enriched skimmilk-based beverages；Innovative Food Science and emerging Technologies,2019年，第52卷,第282-290页,-ISSN 1466-8564和[5]LEE,A.P.et al.,The influence ofultra-pasteurization by indirect heating versus direct steam injection onskim and 2％fat milks；Journal of Dairy Science,2017年，第100卷,第1688-1701页,-ISSN 0022-0302。

文献[4]在图1中公开了用于通过蒸汽浸入和蒸汽喷射处理富含蛋白质的奶饮料的流程图(见第283页右栏最后一段；第284页图1；第285页表1；第285页左栏至第286页左栏第一段；第286段图2)。由文献[5]同样公开了通过利用蒸汽进行的直接加热实现的用于奶的加热方法(见图1)。

一些存在于奶中的乳清蛋白的变性从65℃的温度起就已经开始，这里所释放巯(SH)基的主要来源是β-乳球蛋白，β-乳球蛋白在130℃下完全变性并且在形成烹烤味方面达到最大程度。对于加热过程，这对于运行或生产时间有显著的影响，因为从高于75℃(≥75℃)的温度范围起乳清蛋白的变性增多并且乳清蛋白沉积在加热器的壁部上。这种前面提及的产品“污垢”在运行时间较长时会导致逐渐变厚的“污垢”层的生长，由此，加热器中的热传递持续变差。

为了预防出现这种效应，在80℃至90℃下对奶制品进行保温。常见的温度-时间组合这里是在120秒中保持90℃。这个措施或类似的措施在[3]中没有公开；但这种措施可以视为是现有技术(EP 0 958 745 A2)。在这个温度范围内，强制使乳清蛋白发生有针对性的变性，所述乳清蛋白此时键合在酪蛋白的确定部分上(k-酪蛋白)。酪蛋白构成奶中总蛋白含量的约80％并且与乳清蛋白相比是热稳定的。

在富含蛋白质的奶或奶制品的情况下，本发明的主题是，提高蛋白质含量并且由此也提高热稳定的乳清蛋白的含量。

如果考察β-乳球蛋白发生变性的比例，间接和直接加热奶之间的对比表明，这个比例在间接加热奶时以83％明显高于直接加热时的66％(对此见[2]，第132、133页)。

奶制品变性的程度与加热处理的程度和强度相关联，就是说与相应使用的热处理相关联，这里，当前还通过所谓的加热指标定性地检测变性的程度。这种加热指标特别是溶于酸的β-乳球蛋白(未变性的β-乳球蛋白)和糠氨酸。所述加热指标用作用于估计和检查随着保质期延长奶制品的实际热负荷的指标。一个得到确证的认知是，变性的程度决定性地确定奶制品的营养生理学和感觉上的质量。糠氨酸的含量与未变性的β-乳球蛋白之间存在已确认的关系，在相同的并且相同地处理的奶制品中可以确定存在这种关系。糠氨酸含量的提高是与β-乳球蛋白含量的降低相联系的。热负荷(温度和作用时间)越大，则糠氨酸含量越高，同时β-乳球蛋白含量降低[1]。

发明内容

本发明的目的是，实现一种所述类型的方法和一种用于实施所述方法的设备，所述方法和设备在方法过程中或在所述设备中实现明显的使用时间延长并且这里相对于现有技术在经处理的富含蛋白质的奶制品中确保实现更高的未变性乳清蛋白含量。

所述目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。根据本发明的方法的有利的设计方案是对应从属权利要求的主题。用于实施所述方法的设备是并列独立权利要求7的主题。根据本发明的设备的有利的设计方案是对应从属权利要求的主题。

本发明在方法技术上一方面以一种已知的用于通过水蒸汽直接加热液体食品的方法，如例如在EP 0 794 706 B1(浸入法)或在要求DE 10 2010 008 448 A1的优先权的WO2011/101077 A1(浸入法；喷射法)中公开的方法为出发点。根据这两个文件，通过水蒸汽直接加热液体食品，如浓缩乳清蛋白、婴儿食品、液体浓缩婴儿食品、营养饮料或奶酪牛奶，以便形成无菌状态，这里，通过膨胀到较低的压力以相当于之前供应的水蒸汽量的量提取水。另一方面，在本发明的主题中，与前面列举的由文献给出的现有技术不同，在直接加热之前设置本身已知的预加热并且特别是还设置沿奶制品的流动方向紧接着所述预加热的附加的、优选确定的且有控制的第一保温。

作为本发明基础的所述目的在以下情况下得到实现，即，在所述类型的方法中：

在直接加热之前，通过同流换热(rekuperative)的冷却步骤从预加热温度到冷却温度以在5K(开尔文)至15K的范围(ΔTK≤(5至15)K)内的温度差对预加热的并且保温的奶制品进行间接冷却，

以本身已知的直接加热调整参数控制从冷却温度到高温加热温度的所述直接加热，以及

在特征(d)的措施之后，通过急速冷却使所述奶制品(P)从高温加热温度冷却到强制性必要的输出温度。

基本的发明构思因此在于，为了获得尽可能高的未变性乳清蛋白形式的所处理的奶制品在营养生理学和感觉上的质量，在第一保温之后并且在高温加热之前通过间接冷却设置同流换热的冷却步骤。从预加热温度到冷却温度的包括在5至15K(开尔文)的范围内的温度差的这个冷却步骤得到不可预见的且出人意料的有利结果，因为这个冷却步骤一方面减少了奶制品在高温加热温度下的停留时间，并且另一方面由此减少了乳清蛋白的进一步变性。

接下来的直接加热在冷却温度的水平上开始并且在使用本身已知的可变的直接加热调整参数的情况下将所述奶制品一直加热到高温加热温度。根据所述方法的一个设计方案，所述直接加热调整参数是水蒸汽的压力、温度和作用时长。

在急速冷却中，必须根据由于间接冷却而附加需要的水蒸汽供应将这样处理的奶制品降温到强制必要的输出温度。这个输出温度确保了，所处理的奶制品在其水含量方面重新达到其在直接加热之前的状态，就是说为了进行高温加热供应水蒸汽之前的状态。

在可能达到140℃的范围内的高温加热温度下，根据本发明的对预加热且保温的奶制品进行的从预加热温度到冷却温度的冷却包括在5K(开尔文)到15K的范围内的温度差。本发明的一个有利的设计方案包括5K到10K的范围内的温度差，奶制品在设置高温加热之前的第一保温中的第一停留时间的时长也可以影响具体温度差的大小。

负责实现本发明的主题的本领域技术人员在具体的工艺条件和生产要求下分别可以一方面在考虑使用寿命的情况下对所有前面所述的影响参量进行优化，并且另一方面实现这种热处理的、富含蛋白质的奶制品营养生理学和感觉上的高质量，而不必付出创造性劳动。

在根据本发明的下面具体说明的实施例中，在没有根据本发明的冷却步骤的情况下，对于当前的生产要求设定了从85℃到137.5℃的高温加热，在这个实施例中，通过冷却或者说利用具有10K的温度差的冷却步骤实现了以前面所述意义上的优化，第一保温的第一停留时间为30秒并且高温加热由此从75℃执行到137.5℃。

具体的、符合目标的冷却温度是与直接加热的具体过程数据相关的。所述冷却温度设计成，利用所提供的并且在有限范围内变化的直接加热调整参数、如水蒸汽的压力、温度、作用时长在能量上确保从已实现的冷却温度高温加热到也通过根据本发明的冷却步骤仍不变地要求的高温加热温度。

如所建议的那样，根据本发明的方法步骤以有利的方式应用于通过本身已知的浸入法或本身已知的喷射法进行的直接加热。

总而言之，通过根据本发明的冷却步骤得到以下优点：

减少了乳清蛋白的变性(减少了由于所释放的巯基形成的烤糊味)；

减少了美拉德反应(棕色化反应)；

减少形成糠氨酸；

显著延长使用时间，在5个小时的生产时间之后可以确认形成很少的直至没有产品“污垢”，并且最大使用时间相对于现有技术的方法或设备的使用时间延长到两到三倍。

为了前面描述工艺和生产改进需要冷却能。回引的热的冷却剂(优选是冷却水)为了实现整个过程的能量上的改进用于混合过程或者再生式地用于加热。

根据本发明的用于执行根据本发明的方法的设备基于下面的本身已知的特征的组合，这些特征大部分在前面已经提及的EP 0 794 706 B1(浸入式设备)或在WO 2011/101077A(浸入式设备；具有喷射装置的直接加热装置)中公开，由在文献中提及的现有技术同样可以获知预加热器与直接加热装置(EP 0 958 745 A2)之间的本身已知的第一保温器：

·用于奶制品的直接加热装置，用于通过水蒸汽直接加热到高温加热温度，

·沿奶制品的流动方向观察设置在直接加热装置上游的、构造成同流换热器的预加热器，用于将奶制品预加热到预加热温度，

·第一保温器，用于对经预加热的奶制品进行第一保温，所述第一保温器设置在直接加热装置和预加热器之间，

·设置在直接加热装置下游的第一输送装置，用于输送高温加热的奶制品，

·设置在第一输送装置下游的第二保温器，用于对高温加热的奶制品进行第二保温，

·设置在第二保温器下游的真空装置，在所述真空装置中，接下来通过利用膨胀到较低压力而进行的急速冷却从保温的高温加热的奶制品中以对应于此前供应的水蒸汽量的量提取水。

基于所述类型的设备，作为本发明基础的目的在设备技术上这样来实现：

在所述直接加热装置和第一保温器之间设置构造成同流换热器的冷却器，所述冷却器通过直接冷却将预加热的且保温的奶制品从预加热温度冷却到冷却温度。

如已经提出的那样，冷却器根据本发明的设置有利地等同地应用于本身已知的浸入式装置形式或本身已知的喷射装置形式的直接加热装置。

附图说明

由下面的描述和附图的图示以及由权利要求得出对本发明深入的说明。本发明以所述类型的方法的不同设计方案和所述类型的用于实施所述方法的设备的不同的实施形式来实现，而下面参考附图说明根据本发明的方法和根据本发明的设备的一个优选实施例。其中：

图1用示意图示出用于通过向奶制品中引入水蒸汽来直接加热富含蛋白质的奶制品的根据现有技术的设备；

图2用示意图并且基于根据图1的已知设备示出具有根据本发明设置的冷却器的根据本发明的设备；

图3示出根据现有技术的方法的框图(试验I)；

图3a示出根据本发明的带有ΔT＝5K的冷却的方法的框图(试验II)；

图3b示出根据本发明的带有ΔT＝10K的冷却的方法的框图(试验III)；

图4示出根据图2的在没有对预加热和保温的奶制品进行冷却或冷作用的直接加热装置的上游区域中的一个局部，用于执行根据现有技术的方法；

图5示出根据图2的带有通过根据本发明设置的冷却器对预加热和保温的奶制品进行根据本发明的冷却的设备的一个局部，用于执行根据本发明的方法；

图6示出由试验I至III确定的根据本发明的按图2、4和5的设备中处理的富含蛋白质的奶制品中的未变性β-乳球蛋白含量的测量值的图形式的归一化图示；

图7示出由试验I至III确定的在根据本发明的按图2、4和5的设备中处理的富含蛋白质的奶制品中的糠氨酸含量的测量值的图形式的归一化图示；

图8a、8b、9a、9b、10a、10b示出在5小时的生产时间之后设置在直接加热装置下游的第二输送装置的入口中的产品“污垢”或“污垢”层的照片，每两个相对于彼此竖直设置的照片(8a、8b；9a、9b；10a、10b)按所述顺序配设给并示出试验I至III。

具体实施方式

根据图1的由现有技术用文献公开的设备100(只要涉及浸入式装置和设置在所述浸入式装置下游的其他装置)例如在EP 794 706 B1或WO 2011/101077 A1公开。设备100为了执行浸入法IFV包含构造成浸入式装置80形式的直接加热装置8，用以执行直接加热DE形式的高温加热HE。所述浸入装置80可以在其顶部空间中具有产品入口28(WO 2010/086082A1)，通过所述产品入口将应进行热处理的富含蛋白质的奶制品P例如优选在中央且圆环状地供应给所述浸入式装置80。为了进行直接加热，例如且优选地通过外部和内部的水蒸汽入口26沿径向在外侧并且同时沿径向从内部向所供应的奶制品P供应水蒸汽D，由此实现从预加热温度T2＝TVE到高温加热温度T4＝THE的高温加热HE。现有技术在供应奶制品P和水蒸汽D的设计方案方面已知大量其他的可能性，这些可能性同样可以在本发明的范围内使用。浸入式装置80通过第一冷却剂入口40获得向容器底部侧的冷却剂空间进行的第一冷却剂K1供应，用以冷却浸入式装置80的底部。第一冷却剂K1的导出通过第一冷却剂出口42进行。浸入式装置80下端部上的出口开口经由出口管30与第一输送装置10、例如旋转的容积泵或离心泵连接，所述输送装置经由第三产品管道段32与用于实现第二保温HH2的第二保温器12连接，第二保温的目的是，在第二停留时间Δt2上保持高温加热温度T5＝THE。第二保温器12经由第四产品管道段34通向真空腔14。第二输送装置10将经高温加热的并且保温在高温加热温度THE的奶制品P从浸入式装置80输送到真空腔14。所述真空腔14构造成用于通过所谓的急速冷却FK从通过压力降低冷却的奶制品P中作为所谓的蒸发液体或蒸汽提取数量与以水蒸汽D的形式供应给浸入装置80的量相对应的水，并且经由优选设置在上部区域中的蒸汽出口38导出所述蒸汽。这样处理的奶制品P经由在真空腔的下部区域中设置在逐渐变细的底部上的在途中经过第二输送装置16的导出管道36以输出温度T6＝TA离开真空腔14。

要热处理的奶制品P通过奶制品入口18进入预加热器2，以便预加热VE到预加热温度T1＝TVE。预加热器2经由第一产品管道段20通向用于第一保温HH1的第一保温器4，第一保温用于在第一停留时间Δt1上保持预加热温度T2＝TVE。第一保温器4经由第二产品管道段22和后面的产品入口28通入浸入式装置80的顶部空间。在途中经由载热体入口2a和再热器出口2b给预加热器2加载优选再生式的载热介质M。

所述设备100(图1)的直接加热装置8备选于前面所述的浸入式装置80可以构造成用于实施喷射方法IJV的喷射装置800。在这种本身已知的构成中，所述奶制品P为了进行高温加热通过产品入口28进入喷射装置800并且在这里优选形成推进射束。推进射束流动通过喷射装置800的混合腔，这里，通过压力降引起加热介质水蒸汽D用于导入奶制品P中的流动，所述压力降通过设计成推进射束的奶产品P形成。水蒸汽入口26同样通向混合腔，并且在这里优选沿横向给水蒸汽D加载推进射束。

根据本发明用于通过将水蒸汽D引入奶制品P中对富含蛋白质的奶制品P进行直接加热DE的设备1000(图2)以相同的方式由根据图1的已知设备100得出，这里不变地使用附图标记。为了避免重复，下面仅说明区别，根据本发明的设备1000通过这些区别与已知的设备100相区分。

在直接加热装置8、80、800与第一保温器4之间设置构造成同流换热器的冷却器6，所述冷却器的产品侧经由第二产品管道段22引导。经由第二冷却剂入口6a和第二冷却剂出口6b给所述冷却器6加载第二冷却剂K2，优选是冷却水，并且所述冷却器的任务是，通过间接冷却K以温度差ΔTK使预加热且保温的奶制品P从预加热温度T2＝TVE冷却到冷却温度T3＝TK。

利用根据本发明的设备1000进行几个试验，这些试验用于证明，根据本发明的任务所描述的目标已实现。在这些试验中下面就相应结果和测量值的选择方面介绍三个连续执行数天的试验，即用试验I、II和III表示的试验。

试验I、II和III-概览

I 第一试验(没有冷却K)，根据图3、4的工艺进程

II 第二试验(有冷却K)，根据图3a、5的工艺进程

III 第三试验(有冷却K)，根据图3b、5的工艺进程

在试验I(图4和3)中，没有冷却K地经由第二产品管道段22将预加热到预加热温度T2＝TVE并保温的奶制品P引导通过“未生效的”冷却器6并且以预加热温度T2＝TVE将其供应给构造成浸入式装置80的直接加热装置8。

在试验II和III(图5和3a或图5和3b)中，分别在途中经由第二产品管道段22将预加热到预加热温度T2＝TVE并保温的奶制品P引导通过“生效”冷却器6，在这里以温度差ΔTK受到到达冷却温度T3＝TK的直接冷却K，这里，试验II的温度差ΔTK不同于试验III的温度差。奶产品P以相应的冷却温度T3＝TK进入构造成浸入式装置80的直接加热装置8。

富含蛋白质的奶制品P的从在预加热器2中以预加热温度T1＝TVE进行的预加热VE到导出管道36中具有输出温度T6＝TA的经处理的奶制品P(图1、2)的热处理的试验I至III的所有相关温度和停留时间汇总在下面的表1中。对于热处理主要适用的是：试验I：TVE-TA＝2K；试验II：TK-TA＝1.5K；试验III：TK-TA＝2K。

试验	TVE℃	Δt1秒	TK℃	THE℃	Δt2秒	TA℃
							I	85	30	-	137.5	1	83
II	85	30	80	137.5	1	78.5
							III	85	30	75	137.5	1	73

表1

表2

试验结果

在前面的表2中汇总在试验I至III中确定的测量值的选择。前面的内容的主题是用于估计和检查奶制品实际的热负荷的相关加热指标，即未变性的β-乳球蛋白和糠氨酸和其对于这种奶制品的营养生理学和感觉上的质量的意义。由试验I至III获得的与此相关的测量值在表2中通过灰色标记突出显示。

在图6中对于试验I至III示出经处理的奶制品P中未变性β-乳球蛋白的归一化含量L/Lo[1]。这里L用g/kg蛋白质(*)表示经处理的奶制品P中未变性的β-乳球蛋白的相应测量值(β-Lg)，这个测量值与Lo相关，这里Lo作为用于归一化的基准量表示未经处理的奶制品P(生奶)中未变性的β-乳球蛋白的相应测量值。

结果

试验(表2)表明，相对于试验I(没有冷却：ΔTK＝0K→L/Lo＝0.25)，试验II(ΔTK＝5K→L/Lo＝0.34)和试验III(ΔTK＝10K→L/Lo＝0.42)证明了，根据本发明的间接冷却K实现了未变性的β-乳球蛋白含量希望的、未预期和出人意料的提高，这里，在给定设备1000中的其他工艺条件的情况下，在试验III中ΔTK＝10K的冷却提供了最佳的结果(图6)。

在图7中示出用于试验I至III的经处理的奶制品P中的糠氨酸的归一化含量F/Fo[1]。这里F用mg/100g蛋白质(*)表示经处理的奶制品P中糠氨酸的相应测量值，这个测量值与Fo相关，Fo表示作为用于归一化的基准量表示用于未经处理的奶制品P(生奶)中糠氨酸的相应测量值。

结果

试验结果(表2)显示，相对于试验I(没有冷却：ΔTK＝0K→F/Fo＝3.55)，试验II(ΔTK＝5K→>F/Fo＝3.38)和试验III(ΔTK＝10K→F/Fo＝3.14)证明了，根据本发明的间接冷却K实现了糠氨酸含量希望的、未预期和出人意料的降低，这里，在给定设备1000中的其他工艺条件的情况下，在试验III中ΔTK＝10K的冷却提供了最佳的结果。

但β-乳球蛋白含量的提高和糠氨酸含量的降低是否仅归因于根据本发明的在直接加热DE之前的间接冷却，通过试验I至III不能必然得到证实。不能排除的是，所确定的希望的、未预期的且出人意料的区别的主要部分归因于根据本发明的间接冷却K，并且如果有的话，还有一小部分归因于在急速冷却FK(分别相对于用于试验I的TA＝83℃不同的用于试验II或试验III的输出温度78.5℃和73℃)中对富含蛋白质的奶制品P的必要的较强冷却。

但这种未知性对于本发明并不重要，因为试验II和III强制性地必须相对于彼此并且分别相对于试验I以不同的输出温度TA结束。后面一种情况强制性地由在权利要求1的前序部分中的特征(d)设定的条件得出，并且最终根据本发明的间接冷却在因果关系上也是这个事实和其可能的作用的原因。

满足特征(d)仅是与相应地在试验I至III中的间接加热DE过程中供应的水蒸汽量(优选是饱和蒸汽)相关地实现的，并且由此强制性地具有相应相配的彼此不同的输出温度TA。急速冷却TK也包括提取这样的水量，相应的从预加热温度TVE到冷却温度TK(焓降低)的间接冷却K又以与在从冷却温度TK到高温加热温度THE的直接加热DE(焓升高)过程中的水蒸汽D等量的形式补偿式地强制需要的水量。

为了满足权利要求1的前序部分中的特征(d)设定的条件，与试验I至III相对应的输出温度TA(见表1)出于以下原因必须是不同的。

试验I(没有冷却)

为了在急速冷却FK中提取与之前为了从预加热温度TVE＝85℃加热到高温加热温度THE＝137.5℃而供应的水蒸汽D的量相对应的水量，在真空装置14中(见图2)设置饱和压力ps或者说相应的绝对压力(相对于环境压力是负压)，所述饱和压力或绝对压力使得奶制品P在也对应于输出压力TA的饱和温度Ts(ps)＝83℃下沸腾。

试验II(有冷却：从TVE＝85℃冷却到TK＝80℃；ΔTK＝5K)

以温度差ΔTK＝5K冷却奶制品P要求从所述奶制品P中相应地导出热或在所述奶制品P中发生焓降低。在试验II中的焓降低必须在直接加热DE的过程中通过相对于试验I附加供应水蒸汽、优选是饱和蒸汽来补偿，以便到达与试验I(THE＝137.5℃)中相同的高温加热温度THE。

为了使奶制品P不会通过在试验II中附加的蒸汽供应被“稀释”，必须在真空腔14通过所谓的急速冷却FK以蒸汽的形式提取与水蒸汽的所述附加量相对应的水量。这个过程在奶制品P的饱和状态下进行。

试验III(有冷却；从TVE＝85℃冷却到TK＝75℃；ΔTK＝10K)

以温度差ΔTK＝10K冷却奶制品P要求要求从所述奶制品P中相应地导出热或在所述奶制品P中发生焓降低。在试验III中的焓降低必须在直接加热DE的过程中通过相对于试验I还要更高的程度并且相应地相对于试验II也更高的程度附加供应水蒸汽、优选是饱和蒸汽来补偿，以便到达与试验I或与试验II(分别为THE＝137.5℃)中相同的高温加热温度THE。

为了使奶制品P不会通过在试验III中以比试验II中还要高的程度附加地供应蒸汽被“稀释”，必须在真空腔14通过所谓的急速冷却FK以蒸汽的形式提取与水蒸汽的所述附加量相对应的水量。这个过程在奶制品P的饱和状态下进行。

图8a、8b、9a、9b和10a、10b定性地示出，在5小时生产时间之后，对于试验I至III，在设备1000中通常关键的区域中，即从直接加热装置8、80引出的出口下游和这里在拆卸的角度上处于第二输送装置10(图2)的易于接近的抽吸管中的区域中，产品“污垢”或“污垢”层的范围。图8a、8b的照片对应于试验I，图9a、9b的照片对应于试验II，并且图10a、10b的照片对应于试验III。

图8a、8b(试验I，没有冷却K)示出在5小时的生产时间之后具有较大厚度的完整“污垢”层PF，这种“污垢”层在相关高温加热区域中会影响热传递并且一般而言地影响设备部件的功能性。在约10小时的生产时间之后有就必要中断生产并对设备1000进行清洁。

图9a、9b(试验II，有冷却；ΔTK＝5K)通过厚度明显更为适度的“污垢”层PF导致的所述区域的壁部的带有多个岛状中断部的周边上的沉积物，这种“污垢”层在相关高温加热区域中对热传递并且一般而言设备部件的功能性几乎没有影响，从而在直到约20小时(生产时间是试验I中的约2至3倍)之后才有必要中断生产并对设备1000进行清洁。

在图10a、10b(试验III，有冷却；ΔTK＝10K)通过厚度适度的“污垢”层PF而形成的所述壁部的岛状的、面式的非常有限的沉积物，这种“污垢”层在相关高温加热区域中对热传递并且一般而言设备部件的功能性几乎没有影响，从而在直到约20小时(生产时间是试验I中的约2至3倍)之后才有必要中断生产并对设备1000进行清洁。

图9a至10b的黑白图中在抽吸管端侧上可以看到的深色部位是高温加热的奶产品P的很小的沉积物，这种沉积物具有棕色或红棕色的变色，这种变色可能是由于法兰连接处发生的很小的泄漏引起的并且表明奶制品发生了美拉德反应MR。

前面参考构造成浸入式装置80的直接加热装置8示出的事实和结果可以合理地转用于构造成喷射装置800的直接加热装置8(图1、2).熟悉根据本发明的目的的解决方案的本领域技术人员、工艺工程师或乳品学科或食品方法技术专业方向的技术人员也可以将本发明的教导应用于没有在本申请中具体说明的喷射法并且在尚需确定的工艺参数方面对本发明的进行优化，而不需要付出创造性劳动。

所用缩写的附图标记列表

图1(现有技术)

100 根据现有技术的设备

8 直接加热装置

80 浸入装置

800 喷射装置

2 预加热器

2a 载热介质入口

2b 载热介质出口

4 第一保温器

10 第一输送装置

12 第二保温器

14 真空装置

16 第二输送装置

18 奶制品入口(用于经处理的奶制品P)

20 第一产品管道段

22 第二产品管道段

26 水蒸汽入口

28 产品入口

30 出口管

32 第三产品管道段

34 第四产品管道段

36 排出管道(用于经处理的奶制品P)

38 蒸汽出口

40 第一冷却剂入口

42 第一冷却剂出口

D 水蒸汽

DE 直接加热

FK 急速冷却

HE 高温加热

HH1 第一保温

HH2 第二保温

IFV 浸入法

IJV 喷射法

K1 第一冷却剂

M 载热介质

P 奶制品(富含蛋白质)

TA 输出温度(＝T6)

TVE 预加热温度(＝T1、T2)

THE 高温加热温度(＝T4、T5)

VE 预加热

W 水

Δt1 第一停留时间

Δt2 第二停留时间

图2至4

1000 设备

6 冷却器

6a 第二冷却剂入口

6b 第二冷却剂出口

K 冷却

K2 第二冷却剂

TK 冷却温度(＝T3)

ΔTK 温度差

ps 饱和压力

Ts 饱和温度

图6至10b

I 第一试验(没有冷却K)

II 第二试验(有冷却K)

III 第三试验(有冷却K)

试验	TVE℃	Δt1秒	TK℃	THE℃	Δt2秒	TA℃
							I	85	30	-	137.5	1	83
II	85	30	80	137.5	1	78.5
							III	85	30	75	137.5	1	73

表1

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.用于通过向富含蛋白质的奶制品(P)中引入水蒸汽(D)来直接加热(DE)所述奶制品(P)的方法，

(a)其中，在直接加热(DE)时，所述水蒸汽(D)通过直接的高温加热(HE)将所述奶制品(P)加热到高温加热温度(THE)，以便形成无菌状态，

(b)其中，在所述直接加热(DE)之前，将所述奶制品(P)间接预加热(VE)到预加热温度(TVE)，并且沿所述奶制品(P)的流动方向观察，在所述预加热(VE)之后，以确定的且有控制的第一停留时间(Δt1)对经预加热的奶制品(P)执行第一保温(HH1)，

(c)其中，沿所述奶制品(P)的流动方向观察，在所述直接加热(DE)到所述高温加热温度(THE)之后，以确定的且有控制的第二停留时间(Δt2)对经高温加热的奶制品(P)执行第二保温(HH2)，以及

(d)其中，接下来通过急速冷却(FK)利用膨胀到较低的压力从保温的高温加热的奶制品(P)中以对应于此前供应的水蒸汽(D)的量提取水(W)，

其特征在于，

在直接加热(DE)之前，通过同流换热的冷却步骤以在5K(开尔文)至10K的范围(ΔTK≤(5至10)K)内的温度差(ΔTK)从预加热温度(TVE)到冷却温度(TK)对预加热的并且保温的奶制品(P)进行间接冷却(K)，

以本身已知的直接加热调整参数从控制冷却温度(TK)到高温加热温度(THE)的所述直接加热(DE)，以及

在特征(d)的措施之后，通过急速冷却(K)使所述奶制品(P)从高温加热温度(THE)冷却到强制性必要的输出温度(TA)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度差(ΔTK)为10K(ΔTK＝10K)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述直接加热调整参数是所述水蒸汽的压力、温度、作用时长。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述直接加热(DE)通过本身已知的浸入法(IFV)实现。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述直接加热(DE)通过本身已知的喷射法(IJV)实现。

6.用于通过向富含蛋白质的奶制品(P)中引入水蒸汽(D)来直接加热(DE)所述奶制品(P)的设备(1000)，所述设备按本身已知的方式包括：

用于所述奶制品(P)的直接加热装置(8；80、800)，所述直接加热装置用于通过水蒸汽(D)直接地高温加热(HE)到高温加热温度(THE)，

沿所述奶制品(P)的流动方向观察，设置在直接加热装置(8；80、800)上游的、构造成同流换热器的预加热器(2)，用于将所述奶制品(P)间接地预加热(VE)到预加热温度(TVE)，

第一保温器(4)，用于对经预加热的奶制品(P)进行第一保温(HH1)，所述第一保温器设置在所述直接加热装置(8；80、800)和预加热器(2)之间，

设置在直接加热装置(8；80、800)下游的第一输送装置(10)，用于输送高温加热的奶制品(P)，

设置在第一输送装置(10)下游的第二保温器(12)，用于对高温加热的奶制品(P)进行第二保温(HH2)，

设置在第二保温器(12)下游的真空装置(4)，在所述真空装置中，接下来通过利用膨胀到较低压力进行的急速冷却(FK)从保温的高温加热的奶制品(P)中以对应于此前供应的水蒸汽(D)的量提取水(W)，

其特征在于，

在所述直接加热装置(8；80、800)和第一保温器(4)之间设置构造成同流换热器的冷却器(6)，所述冷却器通过直接冷却(K)将预加热的且保温的奶制品(P)从预加热温度(TVE)冷却到冷却温度(TK)。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述直接加热装置(8)构造成本身已知的浸入式装置(80)的形式。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述直接加热装置(8)构造成本身已知的喷射装置(800)的形式。

Claims (9)

1.用于通过向富含蛋白质的奶制品(P)中引入水蒸汽(D)来直接加热(DE)所述奶制品(P)的方法，

(a)其中，在直接加热(DE)时，所述水蒸汽(D)通过直接的高温加热(HE)将所述奶制品(P)加热到高温加热温度(THE)，以便形成无菌状态，

(b)其中，在所述直接加热(DE)之前，将所述奶制品(P)间接预加热(VE)到预加热温度(TVE)，并且沿所述奶制品(P)的流动方向观察，在所述预加热(VE)之后，以确定的且有控制的第一停留时间(Δt1)对经预加热的奶制品(P)执行第一保温(HH1)，

(c)其中，沿所述奶制品(P)的流动方向观察，在直接加热(DE)到所述高温加热温度(THE)之后，以确定的且有控制的第二停留时间(Δt2)对经高温加热的奶制品(P)执行第二保温(HH2)，以及

(d)其中，接下来通过急速冷却(FK)利用膨胀到较低的压力从保温的高温加热的奶制品(P)中以对应于此前供应的水蒸汽(D)的量提取水(W)，

其特征在于，

在直接加热(DE)之前，通过同流换热的冷却步骤以在5K(开尔文)至15K的范围(ΔTK≤(5至15)K)内的温度差(ΔTK)从预加热温度(TVE)到冷却温度(TK)对预加热的并且保温的奶制品(P)进行间接冷却(K)，

以本身已知的直接加热调整参数从控制冷却温度(TK)到高温加热温度(THE)的所述直接加热(DE)，以及

在特征(d)的措施之后，通过急速冷却(K)使所述奶制品(P)从高温加热温度(THE)冷却到强制性必要的输出温度(TA)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度差(ΔTK)在5K至10K的范围(ΔTK≤(5至10)K)内。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述温度差(ΔTK)为10K(ΔTK＝10K)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述直接加热调整参数是所述水蒸汽的压力、温度、作用时长。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述直接加热(DE)通过本身已知的浸入法(IFV)实现。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述直接加热(DE)通过本身已知的喷射法(IJV)实现。

7.用于通过向富含蛋白质的奶制品(P)中引入水蒸汽(D)来直接加热(DE)所述奶制品(P)的设备(1000)，所述设备按本身已知的方式包括：

用于所述奶制品(P)的直接加热装置(8；80、800)，所述直接加热装置用于通过水蒸汽(D)直接地高温加热(HE)到高温加热温度(THE)，

沿所述奶制品(P)的流动方向观察，设置在直接加热装置(8；80、800)上游的、构造成同流换热器的预加热器(2)，用于将所述奶制品(P)间接地预加热(VE)到预加热温度(TVE)，

第一保温器(4)，用于对经预加热的奶制品(P)进行第一保温(HH1)，所述第一保温器设置在所述直接加热装置(8；80、800)和预加热器(2)之间，

设置在直接加热装置(8；80、800)下游的第一输送装置(10)，用于输送高温加热的奶制品(P)，

设置在第一输送装置(10)下游的第二保温器(12)，用于对高温加热的奶制品(P)进行第二保温(HH2)，

设置在第二保温器(12)下游的真空装置(4)，在所述真空装置中，接下来通过利用膨胀到较低压力进行的急速冷却(FK)从保温的高温加热的奶制品(P)中以对应于此前供应的水蒸汽(D)的量提取水(W)，

其特征在于，

在所述直接加热装置(8；80、800)和第一保温器(4)之间设置构造成同流换热器的冷却器(6)，所述冷却器通过直接冷却(K)将预加热的且保温的奶制品(P)从预加热温度(TVE)冷却到冷却温度(TK)。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述直接加热装置(8)构造成本身已知的浸入式装置(80)的形式。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述直接加热装置(8)构造成本身已知的喷射装置(800)的形式。

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