FI111902B - Menetelmä ja laite raakamaidon käsittelemiseksi - Google Patents

Description

1 111902

Menetelmä ja laite raakamaidon käsittelemiseksi

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista 5 menetelmää raakamaidon käsittelemiseksi.

Tällaisen menetelmän mukaan rasvapitoinen raakamaito johdetaan astiaan, jossa raakamaidosta erotetaan kermafraktio painovoiman vaikutuksesta.

10 Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 5 johdannon mukaista laitetta raakamaidon käsittelemiseksi.

Raakamaidon separoinnilla maidosta erotetaan rasva, jolloin saadaan vähärasvaista (’’rasvatonta”) maitoa ja rasvapitoinen kerma- ja/tai kerma-maito-fraktio. 15 Separointia vaikeuttaa raakamaidon vaahtoaminen, joka johtuu maidon proteiineista. Tunnetusti maidon ja ei-hapatettujen maitotuotteiden säilyvyys on kohtalaisen lyhyt, jolloin separoinnista saatavan maidon ja kermatuotteiden säilyvyyttä on pyritty parantamaan mm. pastöroinnilla.

... 20 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät * · : epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu raakamaidon käsittele- • v! miseksi. Etenkin keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja laite . : raakamaidon erottamiseksi, jolloin samalla voidaan parantaa erotetun maidon ja » * » ..: rasvafraktioiden säilyvyyttä.

25 • ·

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että raakamaitoon syötetään erottamisen edistämiseksi inerttikaasua, kuten typpikaasu. Kaasu johdetaan maitoon pienten kaasukuplien muodossa, jolloin nämä kuplat lisäävät maitoon emulgoitujen ;·, rasvapartikkelien nostetta ja nopeuttavat rasvan erottumista. Samalla maidosta ja 30 maitotuotteista saadaan tehokkaasti poistetuksi happea.

Keksinnössä käytettävä laite käsittää suljetun säiliön, jossa on raakamaidon syöttöyhde ja elimet erotuksesta saatavien maitofraktioiden poistamiseksi.

111902 2

Keksinnön mukaan laitteen alaosaan on edelleen järjestetty elimet kaasun johtamiseksi ja kuplittamiseksi säiliöön syötettävään raakamaitoon.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti 5 tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkiosassa.

10 Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä keksinnöllä saadaan aikaan hellävarainen kerman (rasvan) erkaneminen raakamaidosta. Samalla poistetaan happea raakamaidosta, jolloin raakamaidon ja erotettavan kerman säilyvyyttä saadaan huomattavasti parannetuksi. Keksintöä voidaan käyttää meijeri-teollisuudessa hapenpoistoon, lisäämään nostetta, joka edesauttaa kerman 15 erottumista raakamaidosta. Lisäksi keksintöä voidaan soveltaa etikan valmistukseen (ilmastus) ja liuosten savustamiseen.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan korvata separoinnilla suoritettavan perinteisen rasvan erotuksen. On kuitenkin myös mahdollista yhdistää keksinnön 20 mukainen menetelmä perinteiseen separointiin (eli keskipakovoimalla tapahtuvaan ·. partikkeleiden erotukseen), jolloin erotus ja separointi suoritetaan peräkkäin.

* ; v. Separointi voidaan toteuttaa ennen keksinnön mukaista erotusprosessia tai : \: sopivimmin sen jälkeen.

': 25 Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen selityksen avulla oheiseen piirustukseen viitaten. Piirustuksen kuvio 1a esittää halkileikattuna sivukuvantona keksinnön mukaisen laitteiston periaaterakenteen.

,,,: Kuvioissa 1 b ja 1 c on yläkuvantona esitetty vaihtoehtoisia inerttikaasuputkistojen rakenneratkaisuja.

30 : v, Keksinnön mukaisessa menetelmässä käsitellään raakamaitoa, millä tarkoitetaan

I I

. ·. yleisesti lehmistä tai vuohista saatavaa maitoa, josta ei ole poistettu merkittäviä II· määriä rasvaa. Raakamaitoa käsitellään antamalla vesifaasiin emulgoitujen rasvapallojen erottua vesifaasista painovoiman vaikutuksesta. Yksinkertaisimmin 111902 3 tämä tapahtuu seisottamalla maitoa. On kuitenkin mahdollista lisätä paino-voimaisen erotuksen tehoa keskipakovoiman käytöllä (perinteinen separointitekniikka).

5 Keksinnön mukaan rasvapallojen erotusta tehostetaan kuplittamalla maitoon inerttikaasua pieninä kuplina, joiden koko on tyypillisesti noin 0,1-10 mm. Inerttikaasuna voidaan käyttää typpeä tai jalo-kaasuja, kuten argonia. On myös mahdollista käyttää hiilidioksidia, jota tässä tapauksessa on pidettävä inerttinä, koska se ei sinänsä reagoi maidon komponenttien kanssa, tai jopa ilmaa, josta 10 ainakin suurin osa (ainakin 80 %, sopivimmin ainakin 90 %) hapesta on poistettu.

Inerttikaasua johdetaan maitoon sopivimmin paineen alaisena, tyypillisesti paine on noin 110 - 300 kPa. Koska säiliössä vallitsee alipaine (ks. alla), on myös mahdollista antaa tämän alipaineen imeä maitoon inerttikaasua kaasunlähteestä. 15 Edullisesti hapen osuus raakamaitoon syötettävästä kaasusta tulee olla alle 5 til.-%, sopivimmin alle 2 til.-%.

Koska kaasun kuplittaminen raakamaitoon voi aiheuttaa maidon kuohumista on edullista suorittaa kuplittaminen alipaineessa. Tyypillisesti keksinnön mukainen • # 20 erotus suoritetaan noin 10-90 kPa:n absoluuttisessa paineessa. Alipaineen avulla voimistetaan hapen poistumista maidosta ja maitotuotteista ja voidaan ottaa typpikaasu talteen. Alipaine tuotetaan sopivimmin yhdistämällä maidon yläpuolella , : oleva kaasutila alipainelähteeseen, jolla kaasuilla painetta alennetaan. Alipaine- ;..: lähteeseen kaasutila voidaan yhdistää letkulla tai putkella, jossa sopivimmin on 25 takaiskuventtiili.

' · (tl Käsiteltävän maidon erottaminen suoritetaan suljetussa säiliössä, tyypillisesti :’ : paineastiassa tai vastaavassa suljetussa säiliössä, jonka pohjalle on asennettu \'.it kaasuputkisto, joka on muotoiltu ympyrän, kierukan tai ristikon muotoiseksi, niin :'''; 30 että saavutetaan mahdollisimman tasainen kaasun virtaus raakamaidon läpi.

: . Putket voivat olla esim. sintteriä tai muuten tiheästi rei'itettyä materiaalia, josta kaasu virtaa läpi pieninä kuplina tasaisesti koko pohjan pinta-alalta. Kaasu (esim. typpi) johdetaan putkistoon kontrolloidusti eli tasaisella paineella ja virtauksella. On 4 111902 myös mahdollista syöttää inerttikaasua suoraan erotussäiliöön johdettavaan maitoon.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa panos- tai puolipanos-5 prosessina tai jatkuvana prosessina. Tyypillisesti toimitaan panosprosessina, jolloin suljettuun separointiastiaan syötetään käsiteltävä maitomäärä, säiliö alipaineistetaan ja maitoon kuplitetaan inerttikaasua. Kuplitusta jatketaan, kunnes raakamaito on segregoitunut pinta-kerrokseksi, johon rasva on rikastunut, ja pohjakerrokseksi, jossa maidon rasvapitoisuus on korkeintaan noin 3 p-%, 10 tyypillisesti 1-3 p-%. Tavallisesti prosessin aikana maidon rasva-ainepitoisuus on laskenut noin 0,1 - 2 paino-%:iin. Yleensä maitoon muodostuu rasvan konsen-traatiogradientti, jossa välittömästi pinnan alla on runsaasti (20 - 40 p-%) rasvaa sisältävä kermakerros ja tämän alla hieman vähemmän rasvaa (5-10 p-%) sisältävä kerma-maito-kerros.

15

Tyypillinen käsittelyaika vaihtelee käsiteltävän maidon määrän mukaan, mutta se on yleisesti noin 1 min - 24 tuntia. Maitomäärän ollessa 100 -10001 käsittelyaika on noin 1 - 10 tuntia.

20 Maidon pinnalla oleva rasvapitoinen kermakerros otetaan talteen. Kerma- ja • · · •.; : kerma-maitokerrokset voidaan imeä säiliöstä yläkautta tai poistaa dekantoimalla ja

• I

:.: : rasvaton maitokerros juoksutetaan säiliöstä alakautta. Talteenotettavat tuotteet : V saatetaan jatkokäsittelyyn.

* ‘ 25 Kuviossa 1a on esitetty eräs keksinnön mukaisen laitteen sovellus. Laite käsittää ‘ · · · * säiliön 1, joka esimerkiksi on lieriömäinen tai muuten vaakatason poikkileikkauk seltaan ympyrän muotoinen, jotta säiliöön ei muodostuisi erotusta vaikeuttavia sisäkulmia. Säiliö on suljettu molemmista päädyistään 2, 3 paineastian muodos-‘' tamiseksi. Paineastia seisoo kannatuselinten (jalkojen) 4-6 varassa alustan ‘ : 30 päällä.

:, ’,: Säiliön sisällä voidaan siten tuottaa alipaine vaahdonmuodostumisen vähentä- I t » miseksi ja kerman erottumisen tehostamiseksi. Säiliön 1 pohja 3 on varustettu käsiteltävän raakamaidon syöttöyhteellä 7, johon voidaan asentaa mekaaninen . 111902 o suodatin 8 käsiteltävässä maitoerässä mahdollisesti olevien kiinteiden epäpuhtauksien poistamiseksi. Säiliön seinämä 9 on varustettu eristeellä isotermisen toiminnan varmistamiseksi. Eriste voi myös olla ’’aktiivinen", millä tarkoitetaan sitä, että säiliöseinämään voidaan järjestää jäähdytysainetta kuljettavat putket.

5 Säiliön yläpäädyn 2 seinämän kautta säiliöön on viety putki 10, joka avautuu säiliön sisään halutulle korkeudelle säiliön pohjasta. Putki voi olla esim. teleskooppiputki, jolloin putken pään korkeusasemaa on helppo asetella. Putken 10 kautta poistetaan raakamaidosta erotettavat kerma/kerma-maito-fraktiot.

10 Säiliön yläpäädyssä 2 on edelleen ei-esitettyyn alipainelähteeseen yhdistetty imuputki 11, jossa on takaiskuventtiili sekä viitenumerolla 12 merkitty pesujärjestelmän suutin säiliön pesemiseksi.

15 Syöttöyhteeseen 7 on kuvion mukaisesti yhdistettävissä letku maidon syöttämiseksi säiliöön.

Kuten yllä esitetystä yleiskuvauksesta käy ilmi, keksinnön mukaan raakamaidosta erotetaan rasvapitoinen emulsio (kerma- tai kerma-maito -fraktio) syöttämällä 20 raakamaitoon inerttiä kaasua pienten kaasukuplien muodossa. Kaasunsyöttö- * ·« : putkisto 13 voidaan järjestää säiliön pohjaan kuvioissa 1b tai 1c esitetyllä tavalla, : joko ristikoksi tai ympyrän tai spiraalin omaisesti. Lisäksi keksintöä voidaan : V soveltaa: etikan valmistamiseen (ilmastus), kaasuseosten "liuottamiseen" nestei- • · ' i siin ja nesteiden "maustamiseen" savuaineksilla.

25 • · · ’ · · · ’ Olennaista on, että kaasua syötetään mahdollisimman tasaisesti koko säiliön poikkileikkaukselle. Kaasunsyöttöputkiston putket ovat sopivimmin rei’itettyjä, !.. jolloin inerttikaasu virtaa pienten kuplien muodossa ulos putkista ympäröivään maitoon. Putkien tulee olla elintarvikkeiden kanssa yhteensopivaa materiaalia, : 30 muovia tai metallia.

.,.: Vaihtoehtoisesti inerttikaasu voidaan syöttää maidon syöttöyhteeseen, jolloin se • * · ; sekoittuu tehokkaasti säiliöön tuotavaan maitoon ja vapautuu siitä säiliössä vallitsevan alipaineen vaikutuksesta.

6 111902

Kuvion mukainen laite toimii panosperiaatteella, jolloin säiliöön 1 syötetään syöttöyhteen 7 kautta raakamaitoa. Maitoon sekoitetaan inerttikaasua, jotka antavat raakamaitoon emuloidulle rasvapartikkeleille lisää nostetta ja tehostaa 5 niiden erottumista. Rasva nousee raakamaidon pinnalle muodostaen ainakin tyypillisesti useamman kerma-ja kerma-maito-fraktion, jolloin kermafraktion rasvapitoisuus on noin 25 - 30 paino-% ja kerma-maito-fraktion vastaavasti noin 8 - 10 paino-%. Jäljellejäävän maidon rasva-ainepitoisuus on noin 1,1 - 1,3 %. Kerma- ja kerma-maito-fraktiot voidaan erottaa imemällä ne säiliöstä teleskooppi-10 maisen poistoputken avulla. Alipaineputken kautta ylläpidetään säiliössä kohtuullisen suurta alipainetta vaahtokerroksen paisumisen estämiseksi. Tavallinen alipaine on noin 10-90 kPa (absoluuttinen paine). Erotuksen aikana maito pidetään kylmänä, edullisesti sen lämpötila on n. 1 - 10 °C, sopivimmin n. 2 - 6 °C.

15 Säiliöstä erotettavat kerma- ja kerma-maito-fraktiot viedään edelleen käsiteltäviksi. Niiden säilyvyysominaisuudet ovat erittäin hyvät, koska maidon erotukseen syötettävä inerttikaasu on poistanut niistä ilman, jolloin rasvan hapettuminen ja proteiinien hajoaminen saadaan estetyksi. Sopivimmin erotettuja fraktioita pidetään säiliöstä poistamiseksi jälkeenkin inertti-ilmakehässä.

20 I · • »

Maidon erotusprosessia voidaan valvoa eri tavoin. Pienimuotoisessa toiminnassa , . säiliön seinämään voidaan asentaa tarkastuslasit, joista voidaan havaita maidon . : erottamisen tehokkuus. Suuriteollisuuden tarpeita varten säiliö voidaan varustaa •;. j nesteen ominaispainoon perustuvilla tunnistimilla tai sähkönjohtokykyyn :' ’ 25 perustuvilla tunnistimilla, joilla pystytään valvomaan pinnalle nousevien fraktioiden • < · tiheyksiä ja rasvapitoisuuksia.

I t | I · ( | ·*," Erotuskäsittelyn jälkeen rasvapitoiset fraktiot erotetaan poistoputken avulla ja : ·. § viedään jatkokäsittelyyn, joka voi tapahtua perinteisellä tavalla. Niinpä kerma- ja ' ’1; 30 kerma-maitofraktioita voidaan käyttää maitotuotteiden, mukaan lukien juustojen, .Λ, tuorejuustojen, rasva-levitteiden, jogurtin jne. valmistukseen. Jäljelle jäävä maito, joka sisältää vain prosentin tai puolentoista prosentin verran (paino/paino) rasvaa, poistetaan säiliöstä maidon syöttöyhteen kautta. Maitoa voidaan jälkikäsitellä esim. pastöroinnilla.

Claims (10)

1. Menetelmä raakamaidon käsittelemiseksi, jonka menetelmän mukaan 5 raakamaidosta erotetaan painovoiman vaikutuksesta kermafraktio, joka otetaan talteen, tunnettu siitä, että raakamaitoon johdetaan suljetussa säiliössä inerttikaasua kerman erotuksen tehostamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 10 inerttikaasuna käytetään typpeä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raakamaitoa käsitellään suljetussa astiassa, johon muodostetaan alipaine.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että inerttikaasu johdetaan raakamaitoon tasaisesti, pienien kuplien muodossa ja inerttikaasu johtamista jatketaan, kunnes raakamaitoon on saatu muodostetuksi rasvapitoinen pintakerros ja pintakerroksen alla olevan maidon rasvapitoisuus on korkeintaan noin 3 paino-%, edullisesti noin 0,1 -2 paino-%. 20 »

5. Laite raakamaidon käsittelemiseksi, joka laite käsittää V - säiliön (1), , - säiliön alaosaan järjestetyn raakamaidon syöttöyhteen (7), jonka · ,,: kautta säiliöön on syötettävissä käsiteltävää raakamaitoa, joka > · , * · ·. 25 säiliössä määrittelee nesteen yläpinnan, ja • · * t * elimet (10) käsittelystä saatavien maitofraktioiden poistamiseksi ; V. nesteen yläpinnalta, tunnettu siitä, että :·* - säiliö (1) on kaasutiivis, »· !*·, 30 - säiliön alaosaan on järjestetty elimet (13) kaasun johtamiseksi ja kuplittamiseksi säiliöön syötettävään raakamaitoon, ja : - säiliön yläosaan on muodostettu yhde (11), joka on yhdistettävissä alipainelähteeseen. 8 1Ί1902

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että elimet maitofraktioiden poistamiseksi nesteen yläpinnalta käsittävät säiliön yläosaan järjestetyn putken (10), jonka kautta nesteestä voidaan imeä haluttu kerma- tai kerma-maito -fraktio. 5

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että elimet maitofraktioiden poistamiseksi käsittävät teleskooppiputken (10), jonka suuaukon asemaa suhteessa nesteen yläpintaa on säädeltävissä halutulle syvyydelle.

7 111902

8. Jonkin patenttivaatimuksen 5-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että elimet kaasun johtamiseksi säiliöön (13) käsittävät tiheästi rei'itettyä materiaalia olevia putkia, joista kaasu on johdettavissa pieninä kuplina tasaisesti säiliön pohjan pinta-alalta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että putket (13) on järjestetty ristikkomaisesti, spiraalinomaisesti tai ympyräkehän muotoisesti säiliön pohjaosaan.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 5-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että 20 elimet kaasun johtamiseksi säiliöön käsittävät kaasun syöttöyhteen, joka on ·.·* yhdistetty maidon syöttöyhteeseen kaasun kuplittamiseksi säiliöön syötettävään : maitoon. 9 111902