CN114681957A

CN114681957A - 乳制品加工用喷淋式消泡装置及消泡方法

Info

Publication number: CN114681957A
Application number: CN202011606967.6A
Authority: CN
Inventors: 韩之皓; 杜阳; 杨瑞冬; 王彦平; 樊启程; 巴根纳
Original assignee: Inner Mongolia Yili Industrial Group Co Ltd
Current assignee: Inner Mongolia Yili Industrial Group Co Ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2022-07-01

Abstract

本发明涉及一种乳制品加工用喷淋式消泡装置及其消泡方法。本发明的消泡方法包括：将作为喷淋介质的巴氏奶维持在第一温度下；开启阀门，保证所述巴氏奶能够正常输送；开启增压泵并且调整其参数，以确保压力表显示所述巴氏奶在管道内的第一压力；通过流量计确定所述巴氏奶在管道内的流速，以判断化料罐内的料液高度；以及根据料液高度调整喷嘴的喷射角度和喷淋时间。该消泡方法无需添加消泡剂即可有效消除乳制品生产加工过程中产生的泡沫，避免引入新的化学杂质，同时降低生产成本，并且大大提高生产效率。

Description

乳制品加工用喷淋式消泡装置及消泡方法

技术领域

本发明涉及一种乳制品加工用喷淋式消泡装置及消泡方法，属于食品生产加工技术领域。

背景技术

乳制品在生产加工过程中其化料环节采用具有混合、分散、剪切、乳化效果的化料设备使小料充分溶解，但在高剪切化料过程中由于大量的空气被引入、切削液流速过快，导致化料罐、待装罐、UHT脱气罐中存在大量泡沫，引发料液损失、产品质量下降等问题，严重影响生产加工的正常运行。乳品加工中泡沫的形成是由于在机械力作用下，使不溶性气体进入到液体中，并被液体相互隔离成非均匀体系，从而形成大量气-液界面的结果，因为气相的密度＜液相的密度＜固相的密度，所以就会出现气相随着浮力的作用向液面移动的现象，形成少量液体构成的以液膜隔开气体的气泡聚集物。

针对泡沫问题，目前普遍采用化学消泡、物理消泡两种方式；化学消泡通过添加消泡剂使其以微粒的形式渗入泡沫体系中，当泡沫将要产生时抑制其产生，如果泡沫已经产生，由于消泡剂具有较小的表面张力及水溶性，易于进入液膜中并扩展，使液膜逐渐变薄，内部受力不均匀，失去自我修复能力导致其破裂，传统的化学方法，存在于体系中的消泡剂微粒能迅速破坏气泡的弹性膜，其消泡效果明显，但由于消泡剂成分复杂，存在影响产品质量的风险。

物理消泡包括离心消泡、真空消泡等，但上述消泡方法均存在一定缺陷，其中离心消泡利用离心力来破碎生产过程中产生的泡沫，使气液分离，采用该消泡方式需将机械消泡设备装入化料罐中与泡沫完全接触，牛乳在化料过程中存在着巨大的污染风险。

失效专利CN2033596U公开了一种真空脉冲消泡机，为一种食品机械，用以消除豆制品和豆奶、羊奶等浆液状食品生产过程中产生的泡沫。本机主要由进料系统、消泡筒、抽真空系统、真空释放管、捕汁器、螺旋进风器、喷淋系统、排料管和控制系统构成。应用本机可消除全部泡沫使之还原成浆液。浆液成份不变，并可对全浆脱气脱腥，提高豆制品质量。然而，CN2033596U在真空消泡过程中，采用连续抽真空往往会因气泡体积过度膨胀，从而导致气泡进入真空泵影响设备的正常使用，同时在当前乳制品的化料工艺中，其化料罐尚无法保证完全真空。

专利申请CN107557268A公开了一种消泡装置，包括：反应器本体、进气管、喷淋管和通气管；进气管连接在反应器本体的内壁上，进气管的一端通过软管连接有空气压缩机；喷淋管的一端设置在反应器本体内的液面上，喷淋管的另一端设置在反应器本体内的液面下；设置在反应器本体内液面上的喷淋管一端设置有喷淋装置，喷淋装置设置在反应器本体内的液面上；喷淋管与进气管通过通气管连通，喷淋管上与进气管的连接处设置有通孔；通气管设置在反应器本体内的液面下。通过上述方式，CN107557268A采用气水结合的喷淋方式进行消泡，利用冲力击碎泡沫以达到消泡的目的，消除消泡死角，提高消泡效果；反应器内液体循环利用，无污染物引进，能保护发酵的微生物，适用范围更广。然而，CN107557268A对喷淋温度、喷射压力及喷射角之类的消泡工艺参数没有讨论和研究。

发明内容

[要解决的技术问题]

本领域目前需要提供了一种结构简单、加工安装方便、易于操作和维护的新型喷淋式消泡装置及消泡方法，该消泡方式能够解决乳制品加工配料过程中产生大量泡沫的问题。

[解决问题的技术方案]

为解决上述技术问题，本发明提供一种乳制品加工用喷淋式消泡装置及消泡方法。

具体地，根据本发明的一个方面，提供一种乳制品加工用喷淋式消泡装置，所述乳制品加工用喷淋式消泡装置包括：阀门、增压泵、压力表、流量计和喷嘴。

可选地，所述喷嘴是能自动化调节喷射角度的喷嘴。

可选地，所述喷嘴的喷射角度为60～180°，优选70～170°，并且更优选为90～150°。

可选地，所述阀门包括蝶阀和角座阀。

根据本发明的一个方面，提供一种乳制品加工用喷淋式消泡方法，所述方法包括：

将作为喷淋介质的巴氏奶维持在第一温度下；

开启阀门，保证所述巴氏奶能够正常输送；

开启增压泵并且调整其参数，以确保压力表显示所述巴氏奶在管道内的第一压力；

通过流量计确定所述巴氏奶在管道内的流速，以判断化料罐内的料液高度；以及

根据料液高度调整喷嘴的喷射角度和喷淋时间。

可选地，所述第一温度为10～30℃，优选为，并且更优选为25℃。

可选地，所述第一压力为5～10bar，优选为6～9bar，并且更优选为8bar。

可选地，所述喷射角度为100～130°，优选为110～120°，并且所述喷淋时间为5～10min，优选为6～9min。

可选地，所述喷嘴是能自动化调节喷射角度的喷嘴。

可选地，所述巴氏奶占配料量的10～20％，优选为13～17％，并且更优选为15％。

[有益效果]

本发明的乳制品加工用喷淋式消泡装置及消泡方法，通过选择喷淋介质、调整喷淋温度、喷射压力及喷射角确定最适喷淋介质及最佳消泡工艺参数，利用喷射出的水雾颗粒破碎泡沫，无需添加消泡剂即可有效消除乳制品生产加工过程中产生的泡沫，避免引入新的化学杂质，同时降低生产成本。此外，本发明提供的喷淋式消泡装置结构简单、安装方便，且在工厂实际应用中涉及后续清洗无需拆卸，接入现有自动清洗系统即可，有效避免污染风险，且大大提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的消泡装置工艺示意图，其中的附图标记如下：1.阀门；2.增压泵；3.压力表；4.流量计；5.喷嘴；6.偏心搅拌器；7.化料罐。

具体实施方式

下面，为了进一步对本发明中技术特征、目的及有益效果进行更详细的阐述，对本发明的具体实施方案进行说明，但本发明的范围不局限于此。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备，本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

本发明中，没有特别说明的情况下，％是指重量％。

本发明中，喷嘴的喷射角度是指由喷嘴喷射出的物料在竖直方向上的扇形角度。若喷射角度过小，则某些部分的泡沫得不到喷淋；若喷射角度过大，则单位面积的喷淋效率过低，导致工艺成本增加。

本发明通过大量研究国内外现有高低温消泡、离心消泡等物理消泡方式结合食品生产加工过程中泡沫形成的原理，提供了一种适合当前乳品生产加工工艺的喷淋式消泡装置及其消泡方法。本发明的目的在于通过引入新型物理消泡方式，利用分散的高速细小液滴破碎乳制品在生产加工化料环节中产生的大量泡沫，取代现有的化学消泡方式，实现产品的清洁标签。

本发明通过总结国内外现有物理及机械消泡方式针对泡沫具有质量轻、壁薄、易碎等特点，采用特殊喷嘴喷射出水雾颗粒破碎泡沫，提供了一种喷淋式消泡装置及消泡方法。

为解决乳制品加工配料过程中产生大量泡沫的问题，本发明提供一种新型喷淋式消泡装置，它包括阀门控制物料的流通，所述阀门后连接增压泵，用于调整管道内物料所受压力，所述增压泵后安装压力表，用于监控管道内物料所受压力，所述压力表后安装流量计，用于监控管道内物料流速，所述流量计与化料罐连接，其作为配料主要设备，所述化料罐内安装三叶片搅拌，通过搅拌保证粉末物料的充分溶解，化料罐顶部安装喷嘴，其喷射出细小水雾颗粒，且具有一定速度覆盖泡沫所在的全部液面，使泡沫因其表面张力失衡而破碎，以达到碎膜消泡的目的。

本发明还提供了一种新型喷淋式消泡方法，其结合应用以上的喷淋式消泡装置进行消泡。

·通用步骤

如图1所示，本申请提供一种由阀门1、增压泵2、压力表3、流量计4、喷嘴5、偏心搅拌器6、化料罐7组合而成的喷淋式消泡装置，其在消泡过程中为实现技术效果对具体工艺参数的要求为喷淋介质为牛奶且喷淋温度为10～30℃，喷淋压力为5～10bar，喷嘴的喷射角度为100～130°，喷淋时间为5～10min。

采用任意一种新型喷淋式消泡装置的消泡方法，它包括以下步骤：

(1)在乳制品生产加工配料过程中，对鲜牛奶进行巴氏杀菌，将占配料量15～30％的巴氏奶加热至60～80℃，在搅拌状态下将稳定剂投入化料罐中，化料时间15～30min，化料过程中产生大量泡沫；

(2)保证占配料量10～20％的巴氏奶的温度维持在10～30℃之间，开启阀门1(如蝶阀和/或角座阀)，保证巴氏奶能够正常输送，开启增压泵2，调整其参数确保压力表3显示管道内物料所受压力为5～10bar，通过流量计4确定管道内物料流速，判断化料罐内料液高度，结合料液高度选择多种类型喷嘴5(如斯普瑞的喷雾喷嘴)但维系喷射角度为100～130°，喷淋时间为5～10min。

·实施例

按照以上通用步骤描述的消泡方法，分别使用下面的表1的工艺参数完成各实施例。

表1：各实施例的具体工艺参数。

·对比例

按照以上通用步骤描述的消泡方法，分别使用下面的表2的工艺参数完成各对比例。

表2：各对比例的具体工艺参数。

·消泡效果的评价

将容量为200L的化料罐用于发酵乳制品的配料环节，通过分别测量搅拌结束及喷淋消泡后液面泡沫高度及抽取200mL样品测定其含气量(根据泡沫形成原理可知，搅拌过程中料液中的含气量能够表征后续产生的泡沫量即含气量越多，搅拌过程中产生的泡沫越多)，判断消泡效果。

对实施例1～4和对比例1～4分别进行以上的消泡效果的评价。测试结果汇总在以下的表3中。

表3：实施例和对比例的消泡效果。

由以上表3可见，当喷淋介质的温度超过30℃时，消泡效果不良，而这是由于以下原因：在较低的温度下泡沫排液使泡膜达到一定厚度呈现亚稳状态，由于气体扩散从而引发泡沫的衰变，当温度较高时，气泡周围易形成稳定层，其中疏水一端朝向气泡，亲水一端朝向水，因此降低气泡和液体之间的界面张力，稳定气泡的存在。而且，喷淋介质的温度一般不低于10℃，以避免额外降温步骤带来了成本增长。

此外，由以上表3还可见，当喷射压力超过10bar时，消泡效果不良，而这是由于过高的喷射压力无形中增大了对料液的剪切力混入大量气体使泡沫量增多。而当喷射压力低于5bar时，消泡效果也不良，而这是由于较低的压力使其喷射出细小水雾颗粒，产生的速度较小即使覆盖泡沫所在的全部液面也不能使其破碎，无法达到碎膜消泡的目的。

[产业上应用的可能性]

根据本发明的乳制品加工用喷淋式消泡装置及消泡方法无需添加消泡剂即可有效消除乳制品生产加工过程中产生的泡沫，避免引入新的化学杂质，同时降低生产成本，并且大大提高生产效率，因而具有良好的产业实用性。

Claims

1.一种乳制品加工用喷淋式消泡装置，其特征在于，所述乳制品加工用喷淋式消泡装置包括：阀门、增压泵、压力表、流量计和喷嘴。

2.根据权利要求1所述的乳制品加工用喷淋式消泡装置，其特征在于，所述喷嘴是能自动化调节喷射角度的喷嘴。

3.根据权利要求2所述的乳制品加工用喷淋式消泡装置，其特征在于，所述喷嘴的喷射角度为60～180°，优选70～170°，并且更优选为90～150°。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的乳制品加工用喷淋式消泡装置，其特征在于，所述阀门包括蝶阀和角座阀。

5.一种乳制品加工用喷淋式消泡方法，其特征在于，所述方法包括：

将作为喷淋介质的巴氏奶维持在第一温度下；

开启阀门，保证所述巴氏奶能够正常输送；

根据料液高度调整喷嘴的喷射角度和喷淋时间。

6.根据权利要求5所述的乳制品加工用喷淋式消泡方法，其特征在于，所述第一温度为10～30℃，并且优选为25℃。

7.根据权利要求5所述的乳制品加工用喷淋式消泡方法，其特征在于，所述第一压力为5～10bar，并且优选为8bar。

8.根据权利要求5所述的乳制品加工用喷淋式消泡方法，其特征在于，所述喷射角度为100～130°，并且所述喷淋时间为5～10min。

9.根据权利要求5～8中任一项所述的乳制品加工用喷淋式消泡方法，其特征在于，所述喷嘴是能自动化调节喷射角度的喷嘴。

10.根据权利要求5～8中任一项所述的乳制品加工用喷淋式消泡方法，其特征在于，所述巴氏奶占配料量的10～20％。