ITMI981086A1 - Procedimento per la sterilizzazione uht di prodotti a base di latte con mantenimento di elevate proprieta' organolettiche e impianto - Google Patents

Description

"Procedimento per la sterilizzazione UHT di prodotti a base di latte,. con mantenimento di elevate proprietà organolettiche, e impianto applicante tale procedimento"

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento e ad un impianto per la sterilizzazione UHT di prodotti a base di latte.

Come noto, la sterilizzazione UHT permette, se seguita da un confezionamento in condizioni asettiche, di ottenere prodotti che possono essere conservati per lunghi periodi di tempo a temperatura ambiente senza che il prodotto ne risenta.

La sterilizzazione UHT avviene secondo due principali tecnologie: sterilizzazione diretta per iniezione di vapore nel prodotto; sterilizzazione indiretta con scambiatori di calore lungo l'intero ciclo tecnologico. Nel caso di iniezione di vapore, essa è ottenuta o con un iniettore, che immette direttamente vapore nella massa del latte in transito, o con un infusore, costituito da una camera nella quale il latte cade formando un velo mentre è immesso vapore nella camera.

La tecnologia ad iniezione diretta permette, rispetto a quella indiretta, di ottenere caratteristiche organolettiche migliori e di ridurre la degradazione che il prodotto subisce durante il processo di sterilizzazione. Per contro, il consumo energetico e di acqua di un impianto di sterilizzazione diretta è molto superiore a quello di un corrispondente impianto di sterilizzazione indiretta.

I primi esempi di applicazione della tecnologia diretta risalgono ai primi anni '60. Nel corso degli anni la tecnologia diretta si è evoluta per ottenere migliori prestazioni e minori consumi e si sono sviluppate varianti al processo di base. Nella tecnologia classica di iniezione diretta di vapore il prodotto viene alimentato all'impianto a bassa temperatura, vale a dire 4-8°C. Viene poi effettuato un preriscaldamento a 70-80°C, sfruttando il calore di recupero proveniente dal circuito di raffreddamento del latte dopo la sterilizzazione. Tramite un iniettore o un infusore il prodotto viene poi portato a 140-145°C con cessione diretta del calore latente dal vapore al prodotto (che viene di conseguenza diluito in proporzione al calore acquisito). Segue una sosta di sterilizzazione alla massima temperatura per 3-6 secondi e, di seguito, il prodotto viene introdotto in una camera sottovuoto in cui viene estratto il vapore aggiunto in sterilizzazione, facendolo condensare su di un idoneo condensatore a superficie raffreddato ad acqua. Dopo una omogenizzazione del prodotto alla temperatura di degasazione di 70-80°C, il prodotto viene definitivamente raffreddato in uno scambiatore a ricircolo di acqua, acqua che va a preriscaldare il prodotto in ingresso.

Un tale impianto ha l'indubbio vantaggio di essere di semplice struttura e di abbisognare di cicli di lavaggio relativamente distanziati nel tempo (fino a 30-36 ore di produzione continuata prima del lavaggio). Inoltre, la fase di sterilizzazione e il successivo raffreddamento sono molto rapidi e all'uscita del degasatore il prodotto è già a temperatura di omogenizzazione. Si ha però una elevata precipitazione delle caseine e delle proteine sia nella sezione ad alta temperatura dell'impianto, sia nella confezione finale.

Per tentare di ovviare a tali inconvenienti sono state proposte alcune varianti alla tecnologia classica. Ad esempio, è stato proposto di effettuare un preriscaldamento a 90°C del prodotto, alimentato all'impianto sempre alla temperatura di 4-8°C. Tale riscaldamento è effettuato vantaggiosamente sfruttando il calore di recupero proveniente dal circuito di raffreddamento del latte dopo la sterilizzazione. Dopo una sosta di stabilizzazione allo scopo di ridurre la precipitazione delle proteine, si effettua un ulterióre preriscaldamento indietto a 120°C. Dopo di ciò, il prodotto subisce un riscaldamento a 140-145°C tramite un iniettore o un infusore, una sosta di sterilizzazione alla massima temperatura per 3-6 secondi e un primo raffreddamento con scambiatore di calore a 100°C. Dopo di ciò il prodotto segue il trattamento classico, con introduzione nella camera a vuoto per estrarne il vapore aggiunto durante la sterilizzazione, successiva omogenizzazione alla temperatura di degasazione di 70-80°C e raffreddamento finale mediante scambiatore a ricircolo di acqua che va a preriscaldare il prodotto in ingresso.

Pure ottenendo una riduzione del consumo energetico, si ha però un peggioramento delle qualità organolettiche del prodotto e un minore tempo di lavoro fra un lavaggio e l'altro (12-15 ore al massimo) a causa degli scambiatori che alle alte temperature di esercizio si sporcano rapidamente.

E stata anche proposta una ulteriore variante a questo secondo metodo, variante che prevede che la degasazione e l 'omogenizzazione avvengano prima della sterilizzazione, a sua volta effettuata con infusore. Non esistono però vantaggi rilevanti rispetto alla soluzione precedente.

Una simile soluzione è proposta nei brevetti statunitensi US 4.310.476 e US 4.419.301 .

Scopo generale della presente invenzione è ovviare agli inconvenienti sopra menzionati fornendo un procedimento e un impianto per la produzione di latte e simili sterilizzati ad alta temperatura, che permetta di ottenere una elevata qualità organolettica e ad un basso costo di manutenzione degli impianti realizzanti tale procedimento.

In vista di tale scopo si è pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un procedimento per la sterilizzazione ad alta temperatura di prodotti quali latte e simili, comprendente le fasi di iniettare direttamente vapore nel prodotto per riscaldarlo ad una temperatura inferiore alla temperatura di sterilizzazione, fare passare il prodotto in un infusore per riscaldarlo ulteriormente fino alla temperatura di sterilizzazione, mantenerlo a tale temperatura per un tempo prefissato, immettere il prodotto entro una camera a vuoto per il suo repentino raffreddamento. Fra riscaldamento alla temperatura inferiore alla temperatura di sterilizzazione e passaggio nell infusore può essere fatta una sosta per un tempo predeterminato.

Si è inoltre pensato di realizzare un impianto per la sterilizzazione ad alta temperatura di prodotti quali latte e simili, comprendente in serie un iniettore di vapore che inietta vapore nel prodotto per riscaldarlo ad una temperatura inferiore alla temperatura di sterilizzazione, un infusore che riscalda ulteriormente il prodotto fino alla temperatura di sterilizzazione, una camera a vuoto di repentino raffreddamento del prodotto sterilizzato. Un sostatore può essere previsto fra iniettore ed infusore.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dell'unico disegno allegato, una possibile realizzazione esemplificativa applicante tali principi.

Con riferimento alla figura è mostrato uno schema di un processo di sterilizzazione secondo l'invenzione. Secondo tale schema, il prodotto viene alimeritato ad un ingresso 10 a bassa temperatura (4-8°C), ad esempio prelevandolo da un contenitore di stoccaggio.20.Viene effettuato dapprima un preriscaldamento a 65—85°C, preferibilmente 70-80°C. Il preriscaldamento è effettuato per mezzo di uno scambiatore 11, àd esempio sfruttando il calore di recupero proveniente dal circuito di raffreddamento del prodotto dopo la sterilizzazione.

Dopo il prericaldamento, il prodotto viene riscaldato a 85-105°C, preferibilmente 90-100°C, tramite una iniezione diretta di vapore in un iniettore 12. Viene poi effettuata una sosta stabilizzatrice in un sostatore 13, all'uscita del quale il prodotto è inviato ad un noto infusore 14 mediante il quale il prodotto è riscaldato a 140-145°C con cessione diretta del calore latente del vapore al prodotto. All'uscita dell'infusore segue una sosta sterilizzatrice alla massima temperatura in un sostatore 15 per un tempo di 3-90 secondi. Il prodotto è poi introdotto in una camera sottovuoto 19 in cui viene estratto il vapore aggiunto in sterilizzazione che condensa su un idoneo condensatore a superficie 16, raffreddato ad acqua. Il prodotto in uscita dalla camera a vuoto viene quindi omogeneizzato alla temperatura di degasazione di 70-80°C in un noto omogenizzatore e poi inviato ad uno scambiatore 18 con ricircolo di acqua per il raffreddamento alla temperatura di uscita dall'impianto. L'acqua di raffreddamento dello scambiatore 18 può essere vantaggiosamente impiegata, eventualmente ulteriormente riscaldata, per preriscaldare il prodotto in ingresso allo scambiatore,di preriscaldamento.

Con il metodo secondo l'invenzione, il ciclo di sterilizzazione avviene con riscaldamento a doppio stadio: un primo stadio di riscaldamento con iniezione diretta di vapore e un secondo stadio con infusore. La prima iniezione di vapore è eseguita a bassa pressione e questo non danneggia il prodotto. Si effettua poi una sosta di stabilizzazione che riduce la precipitazione di caseine. L'infusione avviene partendo da un livello di temperatura più alto (85—105°C) rispetto a quello tradizionale nella tecnica nota (solitamente 70-80°C) e ciò riduce la quantità di vapore necessaria nell'infusione e permette di ridurre al minimo necessario la pressione di vapore all'interno del serbatoio in pressione, con sorpendenti vantaggi per la qualità e la degradazione del prodotto.

Il raffreddamento dopo la sterilizzazione, che si è trovato essere una delle fasi più importanti della tecnologia di sterilizzazione, avviene in modo sostanzialmente istantaneo fino a 70°C.

Con il processò secondo l'invenzione, nell'infusore si ottengono importanti vantaggi operativi: è possibile mantenere una minore differenza di temperatura fra prodotto e vapore saturo (mentre nella tecnica nota il vapore, nel caso dell'infusione presenta una pressione di saturazione maggiore dell'equivalente alla temperatura di sterilizzazione stessa); si ha una maggiore portata a parità di differenza di temperatura accettabile; si ha un minore deposito sul fondo per le ridotte precipitazioni di caseina; si ha una maggiore stabilità del film di prodotto in caduta nell'infusore grazie alla minore quantità percentuale di vapore necessario. Inoltre, gli scambiatori lavorano a temperature relativamente basse e quindi con limitata tendenza a sporcarsi.

In definitiva, con il processo secondo l'invenzione si è trovato che si hanno limitate precipitazioni del prodotto, maggiore stabilità della fase di infusione, migliorate caratteristiche organolettiche e ridotta degradazione del prodotto, prolungati tempi di funzionamento prima della necessità di operazioni di pulizia.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la sterilizzazione ad alta temperatura di prodotti quali latte e simili, comprendente le fasi di iniettare direttamente vapore nel prodotto per riscaldarlo ad una temperatura inferiore alla temperatura di sterilizzazione, fare passare il prodotto in un infusore per riscaldarlo ulteriormente fino alla temperatura di sterilizzazione, mantenerlo a tale temperatura per un tempo prefissato, immettere il prodotto entro una camera a vuoto per il suo repentino raffreddamento.
2. 2. Procedimento secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che fra la fase di riscaldamento mediante iniezione di vapore e la fase di riscaldamento con infusore è prevista una fase di sosta da 3 a 90.
3. 3. Procedimento secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta temperatura inferiore alla temperatura di sterilizzazione è compresa fra 85-105°C, preferibilmente 90-100°C.
4. 4. Procedimento secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che prima della fase di riscaldamento ad iniezione è presente una fase di preriscaldamento entro uno scambiatore di calore da una temperatura di circa 4-8°C ad una temperatura di 65-85°C, preferibilmente 70-80°C.
5. 5. Procedimento secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che fra uscita dall'infusore e immissione nella camera a vuoto è prevista una fase di sosta di 3-6 secondi.
6. 6. Procedimento secondo rivendicazione i, caratterizzato dal fatto che dopo la fase di immissione in una carniera a vuoto il prodotto è omogeneizzato alla temperatura di degasazione di 70-80°C.
7. 7. Procedimento secondo rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che dopo la omogenizzazione il prodotto è ulteriormente raffreddato in uno scambiatore di calore.
8. 8. Impianto per la sterilizzazione ad alta temperatura di prodotti quali latte e simili, comprendente in serie un iniettore di vapore (12) che inietta vapore nel prodotto per riscaldarlo ad una temperatura inferiore alla temperatura di sterilizzazione, un infusore (14) che riscalda ulteriormente il prodotto fino alla temperatura di sterilizzazione, una camera a vuoto (19) di repentino raffreddamento del prodotto sterilizzato.
9. 9. Impianto secondo rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che fra iniettore di vapore (12) e infusore (14) è presente un sostatore (13) per la sosta del prodotto per 3-90 secondi.
10. 10. Impianto secondo rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta temperatura inferiore alla temperatura di sterilizzazione è compresa fra 85-105°C, preferibilmente 90-100°C.
11. 11. Impianto secondo rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che prima dell'iniettore (12) è presente uno scambiatore di calore (11) di preriscaldamento del prodotto da una temperatura di circa 4-8°C ad una temperatura di 65-85°C, preferibilmente 70-80°C.
12. 12. Impianto secondo rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che fra infusore (14) e camera a vuoto (19) è presente una sostatore (15) per la sosta del prodotto per 3-6 secondi.
13. 13. Impianto secondo rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che dopo la camera a vuoto (19) è presente un omogenizzatore (17) per omogeneizzare il prodotto alla temperatura di degasazione di 70-80 °C.
14. 14. Impianto secondo rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che dopo lomogenizzatore (17) è presente uno scambiatore di calore (18) per l'ulteriore raffreddamento del prodotto.