DK171524B1 - Anlæg til behandling af varmefølsomme flydende næringsmidler - Google Patents

Description

DK 171524 B1

Opfindelsen angår et anlæg til behandling af varmefølsomme flydende næringsmidler, såsom valleproteinkoncentrat og ostemælk, hvilket anlæg omfatter en infusionsbeholder, hvori væsken varmebehandles ved tilførsel af damp, og et hermed for-5 bundet vakuumkammer til fjernelse af vand fra væsken.

Fra bl.a. dansk patentskrift nr. 169.248 kendes et anlæg til sterilisering af mælk. Et sådant anlæg går under betegnelsen direkte UHT-anlæg (Direct ultra high Temperature Plant). I disse anlæg sprøjtes der damp ind til den til en infusionsbe-10 holder tilført mælk, således at mælken bibringes en temperatur på ca. 140°C, og derefter ledes mælken videre til en såkaldt holder, hvori mælken opretholdes et bestemt tidsrum (ca. 2-5 sek.) i den opvarmede tilstand. Derefter ledes mælken til et vakuumkammer, hvori det fra vanddampen hidrørende vand fjernes 15 igen, således at mælken efter vakuumkammeret har samme tørstofindhold som før damptilførslen. Efter behandlingen i vakuumkammeret ledes mælken normalt til en homogenisator, derefter til afkøling og emballering.

Det er endvidere kendt at lade den nævnte holder bestå af en 20 centrifugalpumpe, som er forbundet med infusionsbeholderens udløb via et ledningsstykke, og som pumper den opvarmede mælk ind i et ledningsstykke, som via en ekspansionsventil fører frem til vakuumkammeret. Herved sikres der hurtig overføring af den opvarmede mælk til ledningsstykket imellem mælken og 25 ekspansionsventilen, hvor den egentlige steriliseringsproces som nævnt foregår inden for få sekunder i den opvarmede tilstand, inden temperaturen hurtigt falder efter passagen af ekspansionsventilen.

Når det drejer sig om væsker, som er mere varmefølsomme end 30 almindelige mælk, og produkter med en lavere pH-værdi (mindre end 6,6) end almindelig mælk, er tendensen til påbrænding på flader, der er i berøring med den opvarmede væske, særligt udsat for påbrænding, hvilket indebærer, at anlæg til behandling af sådanne væsker må rengøres efter kort tids brug. Ved DK 171524 B1 2 brug af ovennævnte anlæg til behandling af f.eks. vallepro-teinkoncentrat (WPC) ved temperaturer, der er passende for denne væske, vil driftstiden typisk være mindre end 1/2 time.

Normalt behandles de pågældende væsker med varme for at fjerne 5 bakterier og sporer under minimal ødelæggelse af blandt andet proteiner og vitaminer. Når holdetiden ved en given temperatur gøres kortere, sker der en større reduktion i forekomsten af kemiske ændringer eller ødelæggelser af nyttige bestanddele i forhold til bakteriedræbningen. Derfor kan man med fordel i 10 forbindelse med varmefølsomme produkter hæve temperaturen samtidigt med, at man sænker holdetiden.

Tidligere har det været almindeligt at varmebehandle varmefølsomme væsker i pladevarmevekslere, men et ønske om at hæve behandlingstemperaturen og samtidig sænke opholdstiden ved den 15 høje temperatur har gjort brugen af sådanne pladevarmevekslere uhensigtsmæssig.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et anlæg, som er velegnet til kontinuerlig varmebehandling af varmefølsomme væsker eller flydende næringsmidler, som har høj driftstid.

20 Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at det indledningsvis nævnte anlæg er ejendommelig ved, at infusionsbeholderens indløbsåbning er direkte forbundet med indløbet til en positiv pumpe, og at positivpumpens udløb er således forbundet med vakuumkammerets indløb, at der under brug af anlægget er et 25 trykfald over pumpen, set i væskens strømningsretning.

Herved opnås, at der tilvejebringes et anlæg, som muliggør øgning af behandlingstemperaturen samt tilsvarende kort opholdstid ved den pågældende temperatur. Dette skyldes især, at en positivpumpe direkte ved infusionsbeholderens udløb sikrer 30 øjeblikkelig og hurtig fjernelse af den opvarmede væske fra infusionsbeholderen til et område med et lavere tryk og dermed et hurtigt temperaturfald. Den pågældende væske udsættes her- DK 171524 B1 3 ved for den høje temperatur i meget kort tid, idet faldtiden er ca. 0,1 sek. inden i infusionsbeholderen, og pumpen sørger for, at temperaturen hurtigt falder igen. Trykket efter pumpen, set i væskens gennemstrømningsretning holdes forholdsvis 5 lavt på grund af den direkte forbindelse med vakuumkammeret.

Da infusionsbeholderens bund er afkølet, vil væskens temperatur falde brat, allerede når den når infusionsbeholderens bund. Brugen af en positivpumpe indebærer også, at samvirkende flader automatisk holdes rene for eventuelle påbrændinger, 10 hvorfor driftstiden bliver forholdsvis lang trods de høje behandlingstemperaturer.

Særligt hensigtsmæssigt kan ifølge opfindelsen positivpumpen være en tandhjulspumpe, da en sådan sikrer selvrensende gnidning af omtrent alle flader, der kommer i berøring med væsken, 15 imod hinanden.

Endvidere kan ifølge opfindelsen positivpumpens hus være kølet, hvorved væske, der kommer direkte ned i pumpen uden at have berørt infusionsbeholderens bund, også afkøles hurtigt.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til 20 tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et anlæg ifølge opfindelsen, fig. 2 skematisk viser en infusionsbeholder i det i fig. 1 viste anlæg med dele for tydeligheds skyld fjernet og tilsluttet en tandhjulspumpe.

25 Det i fig. 1 viste anlæg omfatter en infusionsbeholder 1 af almindelig kendt type. Denne er tilsluttet en ledning 2 til tilførsel af væske, der skal varmebehandles inden i infusionsbeholderen 1, og en ledning 3 til tilførsel af damp. Endelig er den tilsluttet ledninger 4 og 5 til tilførsel og fjernelse 30 af væske til køling af infusionsbeholderens 1 bund. Infusionsbeholderens 1 udløb er direkte tilsluttet en tandhjulspumpe 6, DK 171524 B1 4 hvis hus afkøles ved hjælp af kølevæske, der tilføres og fjernes igen via ledninger 7 og 8. Tandhjulspumpens udløb er via en ledning 9 forbundet med indløbet til et vakuumkammer 10 af almindelig kendt type. Dette vakuumkammer er indrettet til at 5 fjerne den vandmængde, der tilføres som damp i infusionsbeholderen, igen via en ledning 11, medens den koncentrerede væske ledes bort via en ledning 12 og en pumpe 13 på almindelig kendt måde.

I fig. 2 ses infusionsbeholderen 1 i skematisk afbildning med 10 dele for tydeligheds skyld fjernet og forbundet med en tandhjul spumpe 6. Den væske, der skal behandles, ledes via ledningen 2 ind i infusionsbeholderen 1, hvori væsken strømmer ud i separate stråler via et antal udstrømningsåbninger 14 og 15 og møder varm damp, som indsprøjtes via en rundtgående dampforde-15 lingskammer 16 fuldstændig som beskrevet i ovennævnte danske patentskrift nr. 169.248. Omkring beholderens 1 bund findes en kølekappe 17, som holder bunden af infusionsbeholderen afkølet .

Tandhjulspumpen, der er af en almindelig kendt type, er til-20 sluttet infusionsbeholderens 1 udløb 18, og tandhjulspumpens hus er tilsluttet en temperaturføler 19 på et sted, hvor den nærliggende flade holdes ren for påbrænding ved hjælp af tandhjulenes tænder, så at der er mulighed for at sikre stabil styring af anlægget.

25 Anlægget kan anvendes til behandling af forskellige varmeføl-somme produkter, og de pågældende temperaturer afpasses efter det enkelte produkt. Anlægget kan f.eks. anvendes til varmebehandling af valleproteinkoncentrat (WPC) , der er et produkt med et højt indhold af valleprotein, og som bl.a. anven-30 des til fremstilling af babymad. Valleproteinkoncentrat består normalt af 70% vand og 30% tørstof, hvoraf de 20% består af valleprotein. I almindelig mælk er mængden af valleprotein ca. 0,1%. Normalt er valleproteinkoncentrat blevet behandlet ved hjælp af en pladevarmeveksler ved 68°C i 15 sek. Herved opnås DK 171524 B1 5 en 20% valleproteindenaturering. Ved brug af anlægget ifølge opfindelsen ledes valleproteinkoncentratet igennem anlægget under styring af temperaturen og ved at fastsætte den maksimale valleproteindenaturering til 20% blev varmebehandlings-5 temperaturen holdt på 75-85°C under en opholdstid på 1/2 sek. ved denne høje temperatur. Der blev herved opnået betydelig højere reduktion af indholdet af bakterier og sporer.

Anlægget kan med fordel også anvendes til behandling af ostemælk, som er almindelig mælk der skal anvendes til fremstil-10 ling af ost. Ostemælk indeholder bl.a. mælkelipase, der er et enzym, der ødelægges ved normal lavpasteurisering. Især til visse oste, såsom fetaoste og andre sydlandske ostetyper, er det uheldigt, at mælkelipasen ødelægges, da der i så fald må tilsættes lipase efter behandlingen igen. En anden ostetype er 15 roquefort. For at bibeholde indholdet af mælkelipase i ostemælken hertil har man hidtil måttet nøjes med en mild varmebehandling under 70°C, dvs. under lavpasteuriseringstemperaturen. Idet der under disse behandlinger ikke er sket en tilfredsstillende ødelæggelse af bakterierne, vil en behandling 20 ved højere temperaturer være en fordel.

Graden af bakteriedræbningen eller fjernelsen måles normalt ved at måle indholdet af alkaliske phosphataseenzym, idet dette enzym så vidt muligt ønskes fjernet. Netop ved at minimere holdetiden og øge varmebehandlingstemperaturen til ca.

25 85°C i det beskrevne anlæg sker der en næsten fuldstændig øde læggelse af det alkaliske phosphataseenzym samtidig med, at kun en mindre del af mælkelipasen ødelægges.

Almindelig mælks indhold af alkalisk phosphataseenzym denatureres fuldstændigt ved en lavpasteurisering dvs. ophold ved 30 72°C i 15 sekunder. Ved brug af anlægget ifølge opfindelsen blev der opnået følgende resultater.

DK 171524 B1 6

Prøve μα phenol/ml mælk * Rå mælk 2300,0

Varmebehandling ved 81,0°C 23,9 " " 81,5°C 10,9 5 " " 82,0°C 8,6 " " 82,5°C 8,4 " " 83,0°C 4,6 " " 83,5°C 3,9 " " 84,0°C 2,2 10 " " 84,5°C <1.0 " " 85,0°C <1,0 * mængden af phenol er direkte proportional med mængden af phosphataseenzym.

Resultaterne viser, at denatureringen af phosphataseenzymet er 15 meget lidt afhængig af varmebehandlingstemperaturen, idet holdetiden er ultra kort og meget præcis. Dette giver en sikkerhed for, at alle partikler opnår den samme varmebehandling.

Ved brug af anlægget ifølge opfindelsen sker der med andre ord en meget lille kemisk ødelæggelse af de vigtige enzymer i det 20 pågældende produkt på grund af den meget korte holdetid. Samtidigt bliver varmebehandlingens virkning på produktets smag og udseende minimal. Også produktets vitaminindhold og proteinindhold ødelægges i minimal grad. Derimod er der mulighed for at opnå en forholdsvis høj grad af bakteriefjernelse set i 25 forhold til den, der opnås ved varmebehandling ved hjælp af en pladevarmeveksler. Ved brug af anlægget ifølge opfindelsen kommer det pågældende produkt overhovedet ikke i berøring med opvarmningsflader, og varmeudfældningerne bliver yderst begrænsede. I det beskrevne anlæg kan der opnås meget nøjagtig 30 styring af holdetiden, idet hastighedsprofilet for produktet under det frie fald inden i beholderen 1 er forholdsvis fladt, og temperaturen reduceres brat ved sammenstødet med bunden og pumpen.

Claims (4)

5 Opfindelsen er blevet beskrevet under henvisning til en fore-trukken udførelsesform. Der kan foretages ændringer, uden at man herved afviger fra opfindelsens idé. F.eks. kan der anvendes andre positivpumper end den beskrevne tandhjulspumpe. Patentkrav 10 -------------------

1. Anlæg til behandling af varmefølsomme flydende næringsmidler, såsom valleproteinkoncentrat og ostemælk, hvilket anlæg omfatter en infusionsbeholder (1) , hvori væsken varmebehandles ved tilførsel af damp, og et hermed forbundet vakuumkammer 15 (10) til fjernelse af vand fra væsken, kendetegnet ved, at infusionsbeholderens (1) udløbsåbning (18) er direkte forbundet med indløbet til en positivpumpe (6) , og at positivpumpens (6) udløb er således forbundet med vakuumkammerets (10) indløb, at der under brug af anlægget er et trykfald over 20 pumpen, set i væskens strømningsretning.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at posi-tivpumpen (6) er en tandhjulspumpe.

3. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at positivpumpens (6) hus er kølet.

4. Anlæg ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at der i positivpumpens hus er indbygget en temperaturføler.