PL179759B1 - Instalacja do obróbki wrazliwych na cieplo plynnych artykulów spozywczych PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Instalacja do obróbki wrazliwych na cieplo plynnych artykulów spozywczych, ta- kich jak bialkowy koncentrat serwatkowy 1 mleko stosowane do wyrobu sera, w której sklad wchodzi komora infuzyjna, gdzie plyn obrabia sie cieplnie za pom oca doprowadza- nej pary wodnej, oraz podlaczona do niej ko- mora prózniowa przeznaczona do usuwania z plynu wody, znamienna tym, ze wylotowy otwór (18) z komory infuzyjnej (1) jest bez- posrednio podlaczony do wlotu do pompy wyporowej (6) oraz tym, ze wylot ze wspo- mnianej pompy wyporowej (6) jest podlaczo- ny do wlotu do komory prózniowej (10) poprzez rure (9). Fig 2 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy instalacji do obróbki wrażliwych na ciepło płynnych wyrobów spożywczych, takichjak koncentrat białek zawartych w serwatce i mleko stosowane do produkcji serów. Instalacja taka składa się z komory infuzyjnej, w której obrabia się płyn termicznie za pomocąpary wodnej, oraz z podłączonej do niej komory próżniowej przeznaczonej do usuwania wody z płynu.

Instalację do sterylizacji mleka ujawniono między innymi w opisie patentowym AU-PS Nr 610, 233. Instalacja taka jest znana jako bezpośrednia instalacja UHT (Instalacja do Bezpośredniej Obróbki za pomocą Bardzo Wysokiej Temperatury). W instalacjach tego typu do mleka w komorze infuzyjnej doprowadza się parę wodną w taki sposób, że ogrzewa się je do temperatury około 140°C. Następnie mleko podaje się do tak zwanej komory technologicznej, gdzie trzyma się je przez zadany okres czasu (około 2 do 15 sekund) w stanie ogrzanym Następnie mleko doprowadza się do komory próżniowej, w której ponownie usuwa się z niego wodę pochodzącą z pary w taki sposób, że w chwili jego wypływania z komory próżniowej ilość zawartych w nim stałych składników jest taka sama jak była przed doprowadzeniem do niego pary. Po’ obróbce w komorze próżniowej mleko doprowadza się zwykle do homogenizatora, po czym chłodzi się je i pakuje.

Ponadto wiadomo, ze we wspomnianej powyżej komorze technologicznej znajduje się pompa odśrodkowa podłączona do wylotu komory infuzyjnej za pośrednictwem rury, przy czym wspomniana pompa odśrodkowa pompuje ogrzane mleko do odcinka rury przechodzącej przez zawór rozprężny do komory próżniowej. Zapewnia się w ten sposób szybki transport ogrzanego mleka do odcinka rury pomiędzy pompą a zaworem rozprężnym, gdzie, jak wspomniano, przebiega rzeczywisty proces sterylizacji w ciągu kilku sekund w stanie ogrzanym zanim temperatura szybko spadnie po przepłynięciu mleka przez zawór rozprężny.

O ile chodzi o płyny bardziej wrażliwe na ciepło niż zwykłe mleko, oraz o wyroby o niższej wartości pH (poniżej 6,6) niż zwykłe mleko, występuje tendencja do przypalania się tych płynów na stykających się z nimi ściankach. W rezultacie instalacja do obróbki takich płynów wymaga czyszczenia po użyciu przez krótki okres czasu. W przypadku wspomnianych powyżej instalacji

179 759 do obróbki, na przykład koncentratu serwatki (WPC), w odpowiednich dla tego płynu temperaturach, czas obróbki wynosi zazwyczaj poniżej 30 minut

Zazwyczaj wspomniane płyny poddaje się obróbce cieplnej w celu usunięcia z nich bakterii i zarodników, a tym samym minimalizacji rozkładu między innymi białek i witamin. W przypadku skrócenia czasu utrzymywania w zadanej temperaturze znacznie zmniejsza się intensywność zmian chemicznych lub rozkładu użytecznych składników w stosunku do zabitych bakterii. W związku z tym, korzystnie, istnieje możliwość podwyższenia temperatury obróbki wyrobów wrażliwych na ciepło z równoczesnym skróceniem czasu utrzymania.

Poprzednio płyny wrażliwe na ciepło poddawano zazwyczaj obróbce cieplnej w płytowych wymiennikach ciepła, ale skutkiem potrzeby podwyższenia temperatury obróbki z równoczesnym skróceniem czasu utrzymania w wysokiej temperaturze jest zniknięcie korzyści wynikających ze stosowania takich płytowych wymienników ciepła.

Celem wynalazku jest zapewnienie instalacji dostosowanej do ciągłej obróbki cieplnej wrażliwych na ciepło płynów lub płynnych wyrobów spożywczych wymagających dłuższego okresu obróbki technologicznej.

Instalacja według wynalazku cechuje się tym, że otwór wylotowy z komory infuzyjnej jest bezpośrednio podłączony do wlotu pompy wyporowej oraz, że wylot pompy wyporowej jest podłączony do wlotu komory próżniowej poprzez rurę.

Korzystnie, pompa wyporowa jest pompą zębatą

Korzystnie, obudowa pompy wyporowej jest wyposażona w zespół rur stanowiących instalację chłodzącą.

Korzystnie, w kadłub pompy wyporowej jest wbudowany czujnik temperatury.

Instalacja ta umożliwia zwiększenie temperatury obróbki i zapewnia odpowiednio krótki okres przebywania wyrobu w danej temperaturze. Ta druga możliwość wynika zwłaszcza z tego, że umieszczona bezpośrednio na wylocie z komory próżniowej pompa wyporowa zapewnia natychmiastowe i szybkie usuwanie ogrzanego płynu ze wspomnianej komory infuzyjnej do obszaru o niższym ciśnieniu i w rezultacie szybki spadek temperatury W rezultacie, wysoka temperatura działa na dany płyn przez bardzo krótki okres czasu; czas spadku wewnątrz komory infuzyjnej wynosi około 0,1 sekundy. Ponadto pompa zapewnia również bardzo szybki spadek temperatuiy. Ciśnienie panujące za pompą, patrząc w kierunku przepływu płynu, jest stosunkowo małe ze względu na bezpośrednie połączenie wylotu pompy z komorąpr óżniową. Dno komory infuzyjnej jest chłodzone, więc temperatura stykającego się z nim płynu gwałtownie spada. Ponadto skutkiem zastosowania pompy wyporowej jest automatyczne oczyszczanie współpracujących ze sobą powierzchni z ewentualnych osadów spalinowych, co pociąga za sobą wydłużenie okresu obróbki pomimo wysokich temperatur przetwarzania

Według wynalazku, zaleca się zwłaszcza stosowanie pompy wyporowej w formie pompy zębatej, ponieważ pompa takiego typu zapewnia, dzięki tarciu o siebie współpracujących powierzchni, samooczyszczanie prawie wszystkich powierzchni stykających się z płynem

Ponadto, według wynalazku, obudowę pompy wyporowej można chłodzić, skutkiem czego następuje również szybkie chłodzenie tego płynu, który płynie bezpośrednio do pompy bez stykania się z dnem komory infuzyjnej.

Wynalazek przedstawiono szczegółowo w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia instalację według wynalazku, fig. 2 - komorę infuzyjną instalacji z fig 1, z której dla czytelności rysunku usunięto niektóre części, połączoną z pompą zębatą, schematycznie.

W skład instalacji według wynalazku uwidocznionej w przykładzie wykonania na fig 1 wchodzi typowa komora infuzyjna 1 Komora tajest połączona z rurą2 doprowadzającą płyn do obróbki cieplnej wewnątrz wspomnianej komory infuzyjnej 1, oraz rurą 3 doprowadzającą parę wodną. Na końcu komora infuzyjna jest połączona z rurami 4 i 5 doprowadzającymi i odprowadzającymi płyn do chłodzenia jej dna Wylot komory infuzyjnej 1 jest bezpośrednio podłączony

179 759 do pompy zębatej, której obudowa jest chłodzona chłodziwem doprowadzanym i odprowadzanym rurami 7 i 8. Wylot pompy zębatej jest podłączony rurą 9 do wlotu typowej komory próżniowej 10. Komora próżniowa jest przystosowana do odprowadzania rurą 11 tej ilości wody, jaka została doprowadzona rurą 3 w postaci pary wodnej do komory infuzyjnej; natomiast stężony płyn jest odprowadzany w znany sposób rurą 12 za pomocą pompy 13.

Na figurze 2 pokazano schematycznie komorę infuzyjną 1, z której dla czytelności rysunku usunięto pewne części. Komora ta jest połączona z pompą zębatą 6. Przeznaczony do obróbki płyn doprowadza się rurą2 do komory infuzyjnej 1. Płyn ten wpływa do komory infuzyjnej 1 oddzielnymi strumieniami przez liczne otwory wylotowe 14 i 15 i napotyka gorącą parę wodną Gorąca para wodna jest wtryskiwana z obwodowej komory 16 rozprowadzającej parę dokładnie w taki sam sposób jak opisano we wspomnianym opisie patentowym AU-PS Nr 610,233. Wokół dna komory 1 biegnie płaszcz chłodzący 17, który chłodzi jej dno.

Pompa zębata jest pompą typu konwencjonalnego, która jest podłączona do wylotu 18 komory infuzyjnej 17, a jej obudowa jest podłączona do czujnika temperatury 19 w miejscu, w którym sąsiednia powierzchnia jest oczyszczana z osadu spalinowego za pomocą zębów kół zębatych. W ten sposób możliwe jest zapewnienie niezawodności sterowania instalacją.

Instalację tę można stosować do obróbki różnych wyrobów wrażliwych na ciepło, a odpowiednie temperatury dostosowuje się do poszczególnych wyrobów. Instalację tę można używać, na przykład, do obróbki cieplnej koncentratu białkowego pochodzącego z serwatki (WPC), będącego produktem o wysokiej zawartości białek z serwatki, używanym, między innymi, do wyrobu artykułów spożywczych dla małych dzieci. Koncentrat białkowy z serwatki zawiera zazwyczaj 70% wody i 30% substancji stałych, z czego 20% stanowią białka pochodzące z serwatki. W zwykłym mleku białka serwatkowe stanowią około 0,1%. Zwykle serwatkowy koncentrat białkowy obrabia się za pomocą płytowego wymiennika ciepła w temperaturze 68°C przez 15 sekund. W ten sposób uzyskuje się 20% denaturyzację białek serwatkowych. W przypadku stosowania instalacji według wynalazku, serwatkowy koncentrat białkowy przepuszcza się przez instalację, w której reguluje się temperaturę, i kiedy maksymalna denaturyzacja białek serwatkowych jest zadana na 20% utrzymuje się przez 1/2 sekundy temperaturę na poziomie 75-85°C Rezultatem tego zabiegu jest znaczne zmniejszenie zawartości bakterii i zarodników

Korzystnie, instalację tę można również stosować do obróbki mleka, które jest stosowane do produkcji serów'. Mleko takie zawiera między innymi lipazę mlekową, która jest enzymem ulegającym rozkładowi w konwencjonalnym procesie pasteryzacji niskotemperaturowej. Wadą tego procesu w przypadku produkcji pewnych typów serów, na przykład serów Feta i innych serów typu południowego, jest niszczenie lipazy mlekowej, ponieważ trzeba ją ponownie dodawać po zakończeniu obróbki. Innym typem sąsery Requefort. Poprzednio, dla utrzymania zawartości lipazy mlekowej w mleku serowym, nie można było wykraczać poza temperaturę umiarkowanej obróbki termicznej w wysokości 70°C, tj. trzeba było utrzymać się w zakresie pasteryzacji niskotemperaturowej. Obróbki tego typu nie zapewniają zadowalającego stopnia zniszczenia bakterii, co można osiągnąć dopiero w wyższych temperaturach.

Stopień zniszczenia lub usunięcia bakterii mierzy się zwykłe mierząc zawartość enzymu fosfatazy alkalicznej, ponieważ, korzystnie, enzym ten trzeba całkowicie usunąć Skutkiem minimalizacji czasu utrzymania oraz podniesienia temperatury obróbki cieplnej do około 85°C jest prawie całkowite zniszczenie enzymu fosfatazy alkalicznej przy stosunkowo małej ilości zniszczonej lipazy mlekowej.

Pasteryzacja niskotemperaturowa, tj. w temperaturze 72°C przez 15 sekund, prawie całkowicie denaturyzuje zawartość enzymu fosfatazy alkalicznej w zwykłym mleku. Dzięki zastosowaniu instalacji według wynalazku uzyskano następujące wyniki

179 759

Test		mikrogramów fenolu
Mleko surowe		2300,0
Obróbka cieplna	81,0°C	23,9
6i	81,5°C	10,9
6 Ł 66	82,0°C	8,6
66 66	82,5°C	8,4
66 66	83,0°C	4,6
66 66	83,5°C	3,9
66 66	84,0°C	2,2
66 66	84,5°C	<1,0
6 6 66	85,0°C	<1,0

* ilość fenolu jest wprost proporcjonalna do ilości enzymu fosfatazy

Uzyskane wyniki świadczą o tym, że denaturyzacja enzymu fosfatazy zależy bardzo mało od temperatury obróbki cieplnej ponieważ czas utrzymania jest bardzo krotki i bardzo dokładny. W ten sposób zapewniono taką samą obróbkę cieplną wszystkich cząstek.

Innymi słowy, zastosowanie instalacji według wynalazku powoduje bardzo nieznaczne zniszczenie chemiczne znajdujących się w wyrobie ważnych enzymów ze względu na bardzo krótki czas utrzymania. Równocześnie minimalizuje się wpływ obróbki cieplnej na smak i wygląd wyrobu. Minimalizuje się również stopień zniszczenia witamin i białek w wyrobie. Ponadto, możliwy jest stosunkowo duży stopień zniszczenia bakterii w porównaniu z ich niszczeniem w procesie obróbki cieplnej za pomocą płytowego wymiennika ciepła Podczas pracy instalacji według wynalazku, dany wyrób nigdy nie styka się z powierzchniami grzejnymi, co silnie ogranicza ilość osadów powstających podczas ogrzewania Opisana instalacja umożliwia osiągnięcie bardzo dokładnego sterowania czasem utrzymania ze względu na stosunkowo płaski profil prędkości wyrobu podczas jego swobodnego spadania wewnątrz komory 1 oraz ze względu na gwałtowny spadek temperatury w chwili spotkania się z dnem i z pompą

Podczas późniejszej obróbki próżniowej usuwa się z produktu wodę, powietrze i lotne substancje aromatyczne, które mogą ewentualnie powodować nieprzyjemny zapach wyrobu. Po usunięciu z wyrobu powietrza można go z powodzeniem składować.

Wynalazek opisano na zalecanym przykładzie wykonania, ale można w nim wprowadzać wiele modyfikacji bez odchodzenia od jego zakresu. Przykładowo, zamiast opisanej pompy zębatej można zastosować inne pompy wyporowe.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Instalacja do obróbki wrażliwych na ciepło płynnych artykułów spożywczych, takichjak białkowy koncentrat serwatkowy i mleko stosowane do wyrobu sera, w której skład wchodzi komora infUzyjna, gdzie płyn obrabia się cieplnie za pomocą doprowadzanej pary wodnej, oraz podłączona do niej komora próżniowa przeznaczona do usuwania z płynu wody, znamienna tym, że wylotowy otwór (18) z komory infuzyjnej (1) jest bezpośrednio podłączony do wlotu do pompy wyporowej (6) oraz tym, że wylot ze wspomnianej pompy wyporowej (6) jest podłączony do wlotu do komory próżniowej (10) poprzez rurę (9).
2. 2. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że pompa wyporowa (6) jest pompązębatą.
3. 3. Instalacja według zastrz. 2, znamienna tym, że obudowa pompy wyporowej (6) jest wyposażona w zespół rur (7, 8) stanowiących instalację chłodzącą
4. 4. Instalacja według zastrz. 1 lub 2, lub 3, znamienna tym, że w kadłub pompy wyporowej jest wbudowany czujnik temperatury.