RU2263450C1 - Method for processing of milk by ultraviolet radiation - Google Patents

Method for processing of milk by ultraviolet radiation Download PDF

Info

Publication number
RU2263450C1
RU2263450C1 RU2004105180/13A RU2004105180A RU2263450C1 RU 2263450 C1 RU2263450 C1 RU 2263450C1 RU 2004105180/13 A RU2004105180/13 A RU 2004105180/13A RU 2004105180 A RU2004105180 A RU 2004105180A RU 2263450 C1 RU2263450 C1 RU 2263450C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
milk
ultraviolet radiation
processing
wavelength range
layer
Prior art date
Application number
RU2004105180/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004105180A (en
Inventor
Б.С. Гаврюшенко (RU)
Б.С. Гаврюшенко
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ДЕГА Инжиниринг" (ЗАО "ДЕГА Инжиниринг")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ДЕГА Инжиниринг" (ЗАО "ДЕГА Инжиниринг") filed Critical Закрытое акционерное общество "ДЕГА Инжиниринг" (ЗАО "ДЕГА Инжиниринг")
Priority to RU2004105180/13A priority Critical patent/RU2263450C1/en
Priority to PCT/RU2004/000237 priority patent/WO2005079589A1/en
Publication of RU2004105180A publication Critical patent/RU2004105180A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2263450C1 publication Critical patent/RU2263450C1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/26Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating
    • A23L3/28Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating with ultraviolet light
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23CDAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; MAKING THEREOF
    • A23C3/00Preservation of milk or milk preparations
    • A23C3/07Preservation of milk or milk preparations by irradiation, e.g. by microwaves ; by sonic or ultrasonic waves
    • A23C3/076Preservation of milk or milk preparations by irradiation, e.g. by microwaves ; by sonic or ultrasonic waves by ultraviolet or infrared radiation

Abstract

FIELD: food-processing industry.
SUBSTANCE: method involves creating hermetical milk layer with controlled thickness; exposing milk layer to radiation within wavelength range of 165-185 nm, with thickness of milk layer constituting 80-120 nm for indicated wavelength range. Milk layer with controlled thickness may be exposed to radiation simultaneously within wavelength range of 165-185 nm and 280-310 nm.
EFFECT: simplified milk processing by providing maximal depth of treated milk layer and improved quality of milk.
1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к нетепловой обработке молока ультрафиолетовым излучением и может быть использовано в пищевой промышленности.The present invention relates to non-thermal processing of milk by ultraviolet radiation and can be used in the food industry.

Способы обработки молока ультрафиолетовыми лучами с "бактерицидной" длиной волны 254 нанометра (нм) известны и описаны давно (см., например, патент СССР №17146, МПК A 23 L 3/28, оп. 30.09.1930; патент США №2072417, НКИ 204-159, оп.02.03.1937).Methods of treating milk with ultraviolet rays with a "bactericidal" wavelength of 254 nanometers (nm) have been known and described for a long time (see, for example, USSR patent No. 17146, IPC A 23 L 3/28, op. 30.09.1930; US patent No. 2072417, NKI 204-159, op. 02.03.1937).

Известно также, что способность проникновения ультрафиолетовых лучей с длиной волны 254 нм через слой молока невелика и не превышает 40...50 микрон (мкм). В связи с этим в известных способах обработки молока ультрафиолетовым излучением для увеличения слоя обрабатываемого молока применяют перемешивание, турбулизацию и т.п. Однако эти приемы, как правило, усложняют технологический процесс и далеко не всегда дают требуемый результат. С целью устранения недостатков, связанных с низкой прозрачностью молока для ультрафиолетовых лучей, предложен целый ряд разновидностей этих способов обработки (стерилизации) молока. Так, известен способ стерилизации жидкостей, в частности молока, в котором жидкость диспергируют, затем насыщают озоном и турбулизуют с последующим перемешиванием и одновременным облучением ультрафиолетовыми лучами (см. заявка РСТ №W094/26131, МПК A 23 L 3/28, оп.24.11.94). Этот способ обеспечивает более высокую степень стерилизации и улучшает органолептические свойства молока, однако он довольно сложен в технологическом оформлении и не устраняет основной недостаток известных способов обработки молока ультрафиолетовым облучением - низкой прозрачности молока в применяемом на практике диапазоне длин волн.It is also known that the penetration ability of ultraviolet rays with a wavelength of 254 nm through a layer of milk is small and does not exceed 40 ... 50 microns (microns). In this regard, in known methods of treating milk with ultraviolet radiation, stirring, turbulization and the like are used to increase the layer of processed milk. However, these methods, as a rule, complicate the technological process and by no means always give the desired result. In order to eliminate the disadvantages associated with low transparency of milk for ultraviolet rays, a number of varieties of these methods of processing (sterilization) of milk are proposed. Thus, there is a known method of sterilizing liquids, in particular milk, in which the liquid is dispersed, then saturated with ozone and turbulized, followed by stirring and simultaneous irradiation with ultraviolet rays (see PCT application No. W094 / 26131, IPC A 23 L 3/28, op.24.11 .94). This method provides a higher degree of sterilization and improves the organoleptic properties of milk, however, it is rather complicated in technological design and does not eliminate the main disadvantage of the known methods of treating milk with ultraviolet radiation - low transparency of milk in the practical wavelength range.

Известны способы облучения молока ультрафиолетовыми лучами в тонком слое жидкости. Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ обработки молока, в котором молоко центрифугируют до полного осаждения микрофлоры в тонкий слой < 0,1 мм на прозрачном для ультрафиолетового излучения основании, а облучение осуществляют через это основание до достижения энергетической экспозиции 210-250 Дж/см2 (см. авт. св. СССР №1450804, МПК А 23 С 3/07, оп.15.01.89). Недостатками процесса являются его периодичность, малая производительность, сложность контроля полноты осаждения всей микрофлоры в тонкий слой, прозрачный для ультрафиолетового излучения, неселективность обработки. А также усложнение процесса обработки, связанное, как уже выше отмечалось, с малой прозрачностью ультрафиолетового излучения для молока в применяемой на практике области длин волн.Known methods of irradiating milk with ultraviolet rays in a thin layer of liquid. Closest to the claimed technical solution is a method of processing milk, in which the milk is centrifuged until the microflora is completely deposited in a thin layer <0.1 mm on a base transparent to ultraviolet radiation, and irradiation is carried out through this base until an energy exposure of 210-250 J / cm is achieved 2 (see ed. St. USSR No. 1450804, IPC A 23 C 3/07, op.15.01.89). The disadvantages of the process are its periodicity, low productivity, the complexity of controlling the completeness of the deposition of the entire microflora into a thin layer, transparent to ultraviolet radiation, non-selective processing. As well as the complexity of the processing process, which, as already noted above, is associated with low transparency of ultraviolet radiation for milk in the wavelength range used in practice.

Задачей изобретения было упрощение процесса обработки молока путем достижения максимальной глубины обрабатываемого слоя ультрафиолетовым излучением при одновременном повышении качества получаемого продукта.The objective of the invention was to simplify the process of milk processing by achieving the maximum depth of the processed layer by ultraviolet radiation while improving the quality of the resulting product.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ обработки молока в тонком слое ультрафиолетовым излучением, при котором облучение осуществляют в герметичном контролируемом по толщине слое молока в диапазоне длин волн 165-185 нм, при этом толщину контролируемого слоя выбирают не более оптической толщины для указанного диапазона длин волн, определяемой законом Бугера-Ламберта. Кроме того, можно осуществлять обработку молока одновременным облучением в диапазоне длин волн 280-310 и 165-185 нм.The problem is solved in that a method is proposed for treating milk in a thin layer with ultraviolet radiation, in which irradiation is carried out in a sealed thickness-controlled layer of milk in the wavelength range of 165-185 nm, while the thickness of the controlled layer is chosen no more than the optical thickness for the specified length range waves defined by the Bouguer-Lambert law. In addition, it is possible to process milk by simultaneous irradiation in the wavelength range of 280-310 and 165-185 nm.

Способ основан на том, что автор, изучая спектральные характеристики молока (зависимость коэффициента поглощения от длины волны) нашел, что в диапазоне 280-220 нм коэффициент поглощения ультрафиолетового излучения практически неизменен. Далее, двигаясь в область коротких волн, до 195 нм наблюдается резкое увеличение коэффициента поглощения молока почти вдвое, экстремум в области 195 нм и последующий резкий спад практически в 5-6 раз при приближении к 185 нм (см. график). Таким образом, в области 185 нм и менее автором обнаружено наличие спектрального "окна прозрачности" в спектре поглощения молока, что позволяет проводить облучение на максимальную глубину молока, уничтожая болезнетворные бактерии и в то же время не меняя природную белковую и аминокислотную структуру молока. Кроме того, смещение диапазона облучения в область более коротких волн по сравнению с традиционно известной бактерицидной длиной волны 254 нм приведет к тому, что возросшая энергия квантов в среднем с 5 эВ до 7 эВ позволит значительно сократить время бактерицидной обработки молока при одном и том же расходе. Это, в свою очередь, позволит максимально сохранить природную микробиологию и органолептику молока и улучшить качество его обработки. Обработка молока при длине волны менее 165 нм нецелесообразна, поскольку начинает происходить диссоциация воды и связанная с этим деструкция молока. Создание герметичной контролируемой по толщине пленки молока необходимо в связи с тем, что ультрафиолетовое излучение разлагает кислород воздуха с образованием озона, являющегося сильным окислителем и отрицательно воздействующего на молочный жир, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на органолептических свойствах молока. Для максимального прохода ультрафиолетового излучения необходимо выбирать контролируемую толщину пленки молока величиной не более ее оптической толщины для конкретной длины волны, определяемой из закона Бугера-Ламберта. В частности, для длины волны 185 нм толщина пленки не должна превышать 120 мкм, а для длины волны 165 нм - 100 мкм. Поскольку известно, что при облучении ультрафиолетовым излучением в диапазоне 280-310 нм в молоке происходит синтез витамина "D" (см. С.В.Конев, И.Д.Волотовский. Фотобиология. Минск, 1979, Большая медицинская энциклопедия, том 26, "Советская энциклопедия", М., 1985), так необходимого для детского питания, то возможно одновременно с бактерицидной обработкой в диапазоне 165-185 нм и синтезировать витамин "D", облучая молоко дополнительным источником ультрафиолетового излучения в диапазоне длин волн 280-310 нм.The method is based on the fact that the author, while studying the spectral characteristics of milk (the dependence of the absorption coefficient on the wavelength), found that in the range of 280-220 nm the absorption coefficient of ultraviolet radiation is practically unchanged. Further, moving to the short-wave region, up to 195 nm, a sharp increase in the absorption coefficient of milk is almost doubled, the extremum in the region of 195 nm and the subsequent sharp decline are almost 5-6 times closer to 185 nm (see graph). Thus, in the region of 185 nm and less, the author discovered the presence of a spectral “transparency window” in the absorption spectrum of milk, which allows irradiation to the maximum depth of milk, destroying pathogenic bacteria and at the same time without changing the natural protein and amino acid structure of milk. In addition, the shift of the irradiation range to the region of shorter waves compared to the traditionally known bactericidal wavelength of 254 nm will lead to the fact that the increased quantum energy from 5 eV to 7 eV on average will significantly reduce the time of bactericidal treatment of milk at the same flow rate . This, in turn, will maximize the preservation of the natural microbiology and organoleptics of milk and improve the quality of its processing. The processing of milk at a wavelength of less than 165 nm is impractical, since the dissociation of water and the associated destruction of milk begin to occur. The creation of a hermetically sealed thickness-controlled film of milk is necessary due to the fact that ultraviolet radiation decomposes air oxygen with the formation of ozone, which is a strong oxidizing agent and adversely affects milk fat, which, in turn, negatively affects the organoleptic properties of milk. For the maximum passage of ultraviolet radiation, it is necessary to choose a controlled film thickness of milk with a value of no more than its optical thickness for a specific wavelength, determined from the Bouguer-Lambert law. In particular, for a wavelength of 185 nm, the film thickness should not exceed 120 microns, and for a wavelength of 165 nm - 100 microns. Since it is known that when irradiated with ultraviolet radiation in the range 280-310 nm, the synthesis of vitamin "D" occurs in milk (see S.V. Konev, I.D. Volotovsky. Photobiology. Minsk, 1979, Big Medical Encyclopedia, Volume 26, "Soviet Encyclopedia", M., 1985), so necessary for baby food, it is possible simultaneously with bactericidal treatment in the range of 165-185 nm and synthesize vitamin D by irradiating milk with an additional source of ultraviolet radiation in the wavelength range of 280-310 nm .

Изобретение иллюстрируется графиком (чертеж), на котором приведена спектральная характеристика молока, полученная автором в результате исследований, где:The invention is illustrated by a graph (drawing), which shows the spectral characteristic of milk obtained by the author as a result of research, where:

1 - спектральная характеристика молока - зависимость коэффициента поглощения молока от длины волны излучения;1 - spectral characteristic of milk - the dependence of the absorption coefficient of milk on the radiation wavelength;

2 - спектральное "окно прозрачности молока";2 - spectral "window of transparency of milk";

3 - область излучения, способствующая образованию витамина "D".3 - radiation area contributing to the formation of vitamin "D".

Способ осуществляется следующим образом. Молоко из емкости подают под избыточным давлением в контролируемый по толщине зазор в виде пленки толщиной 40-45 мкм для традиционной длины волны 254 нм и 80-120 мкм для "окна прозрачности" в области 185 нм. Контролируемый зазор создается между полированными плоскопараллельными пластинами, одна из которых или обе могут быть прозрачными для ультрафиолетового излучения с необходимой длиной волны. В качестве источника излучения служат газоразрядные лампы типа ДРБ-20U, дающие линейчатый спектр ультрафиолетового излучения в областях 254 нм и 185 нм. Излучение, проходя через пленку молока контролируемой толщины, проводит его бактерицидную обработку.The method is as follows. Milk from the container is supplied under excess pressure to a thickness-controlled gap in the form of a film 40-45 μm thick for a traditional wavelength of 254 nm and 80-120 μm for a "transparency window" in the region of 185 nm. A controlled gap is created between polished plane-parallel plates, one of which or both can be transparent to ultraviolet radiation with the required wavelength. As a radiation source, discharge lamps of the DRB-20U type are used, which give a linear spectrum of ultraviolet radiation in the regions of 254 nm and 185 nm. Radiation passing through a film of milk of controlled thickness conducts its bactericidal treatment.

Для традиционной длины волны 254 нм при величине зазора 40 мкм расход молока составлял порядка 20 литров в час, и при интенсивности ультрафиолетового излучения 6 мВт/см2 микробиологическое тестирование не смогло обнаружить ни в одной из проб наличия бактерий E-Coli, но появился некоторый специфический запах "пережженного" молока, который указывает на воздействие ультрафиолетового излучения с длиной волны 254 нм на частицы молочного жира.For a traditional wavelength of 254 nm with a gap of 40 μm, the milk flow rate was about 20 liters per hour, and with an ultraviolet radiation intensity of 6 mW / cm 2, microbiological testing could not detect the presence of E-Coli bacteria in any of the samples, but some specific the smell of "burnt" milk, which indicates the effect of ultraviolet radiation with a wavelength of 254 nm on particles of milk fat.

Для длины волны излучения 185 нм в области "окна прозрачности" при величине зазора 120 мкм расход молока составил порядка 160 литров в час при том же перепаде давления на пленке молока, как и в первом случае и той же интенсивности ультрафиолетового излучения микробиологическое тестирование не смогло обнаружить ни в одной из проб наличия бактерий E-Coli и не обнаружено никаких изменений вкусовых свойств молока и его органолептики.For a radiation wavelength of 185 nm in the region of the “transparency window” with a gap of 120 μm, the milk flow rate was about 160 liters per hour with the same pressure drop across the milk film as in the first case with the same intensity of ultraviolet radiation, microbiological testing could not detect None of the samples of the presence of E-Coli bacteria revealed any changes in the taste properties of milk and its organoleptics.

Предложенный способ обработки позволяет повысить класс молока, поскольку количество бактерий в готовом продукте уменьшается и уровень качества молока соответственно повышается. Данный способ можно осуществить как в непрерывном, так и в периодическом вариантах.The proposed processing method allows to increase the class of milk, since the number of bacteria in the finished product decreases and the level of milk quality increases accordingly. This method can be carried out both in continuous and in periodic versions.

Claims (2)

1. Способ нетепловой обработки молока ультрафиолетовым излучением в тонком слое, отличающийся тем, что создают герметичный контролируемый по толщине слой молока и облучают его в диапазоне длин волн 165-185 нм, причем толщина контролируемого слоя составляет 80-120 мкм для указанного диапазона длин волн.1. The method of non-thermal processing of milk by ultraviolet radiation in a thin layer, characterized in that they create a sealed thickness-controlled layer of milk and irradiate it in the wavelength range of 165-185 nm, the thickness of the controlled layer being 80-120 microns for the specified wavelength range. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой молока облучают одновременно в диапазоне длин волн 165-185 и 280-310 нм.2. The method according to claim 1, characterized in that the milk layer is irradiated simultaneously in the wavelength range of 165-185 and 280-310 nm.
RU2004105180/13A 2004-02-25 2004-02-25 Method for processing of milk by ultraviolet radiation RU2263450C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004105180/13A RU2263450C1 (en) 2004-02-25 2004-02-25 Method for processing of milk by ultraviolet radiation
PCT/RU2004/000237 WO2005079589A1 (en) 2004-02-25 2004-06-17 Method for ultraviolet treatment of milk

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004105180/13A RU2263450C1 (en) 2004-02-25 2004-02-25 Method for processing of milk by ultraviolet radiation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004105180A RU2004105180A (en) 2005-08-10
RU2263450C1 true RU2263450C1 (en) 2005-11-10

Family

ID=34882035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004105180/13A RU2263450C1 (en) 2004-02-25 2004-02-25 Method for processing of milk by ultraviolet radiation

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2263450C1 (en)
WO (1) WO2005079589A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607325C2 (en) * 2015-04-17 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method of treating liquid with ultraviolet radiation with controlled film thickness on apparatus for treating liquid in thin layer
RU176989U1 (en) * 2017-03-07 2018-02-05 Общество с ограниченной ответственностью "Экотехника" Milk Powder Vitaminizer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2072417A (en) * 1934-01-19 1937-03-02 R U V Engineering Corp Method of irradiating substances with active rays
SU1450804A1 (en) * 1986-03-10 1989-01-15 Алтайский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института маслодельной и сыродельной промышленности Method of inactivating milk microflora
RU2058096C1 (en) * 1993-05-19 1996-04-20 Николай Георгиевич Штукарин Liquid sterilization method and apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607325C2 (en) * 2015-04-17 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method of treating liquid with ultraviolet radiation with controlled film thickness on apparatus for treating liquid in thin layer
RU176989U1 (en) * 2017-03-07 2018-02-05 Общество с ограниченной ответственностью "Экотехника" Milk Powder Vitaminizer

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005079589A1 (en) 2005-09-01
RU2004105180A (en) 2005-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3075805C (en) Plasmonic agent assisted sterilization system with initiation energy source
Csapó et al. Effect of UV light on food quality and safety.
US20090081340A1 (en) Systems and Methods for Disinfection
JP2008510538A5 (en)
JP2008510538A (en) Biological liquid, method for inactivating microorganisms in flow reactors and method for controlling total dose to effectively inactivate microorganisms in batch reactors
JP2005186068A (en) Method for inactivation of cryptosporidium parvum and giardia muris using ultraviolet light
JPH01501517A (en) Methods and devices for food preservation
JP2007521819A (en) Methods for controlling microorganisms in packaged foods
NO824423L (en) PROCEDURE FOR STERILIZING PACKAGING FOR FOODSTUFFS.
CN106880842A (en) A kind of preparation method and application of copper sulfide nano material
RU2263450C1 (en) Method for processing of milk by ultraviolet radiation
CA2978000A1 (en) Enhanced plasmonic nanoparticles for cancer therapy and diagnostics
JP2017121319A (en) Fluid sterilizer and fluid sterilization method
JP6892788B2 (en) Sterilization method, sterilization equipment
JP5265057B2 (en) Sterilization method and sterilization apparatus
JP2014079509A (en) Sterilization method, method for inactivating malignant cell, method for manufacturing aged material, and far-infrared ray irradiation device
JPH11243929A (en) Optical sterilization
GB2457057A (en) Sterilisation of food contained within a sealed receptacle
JP2000107262A (en) Sterilization method by photoirradiation
CA3049999A1 (en) Device and method for treating with high-frequency acoustic waves
US1980971A (en) Method for synthesis of vitamin d
JP4106682B2 (en) Fruit juice beverage with improved antioxidant capacity, method for producing fruit juice beverage, apparatus for producing fruit juice beverage, wine with improved antioxidant capacity, wine production method, wine production apparatus
RU2786653C1 (en) Method for manufacturing a drink with antioxidant properties
US1982029A (en) Process for treating food substances
JP2001252650A (en) Method for photo-sterilizing water

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090226