SE518901C2 - Metod för förbehandling av mjölk vid mikrofiltrering - Google Patents

Description

nur»- nos:- 10 15 20 25 30 35 en . . o | nu 518 901 2 endast utgör en liten del av den ursprungliga skummjölksmängden. Denna restmängd används inte i produktionen.

Den mikrofiltrerade skummjölken kan genom inblandning av en viss mängd värmebehandlad grädde få en önskad fetthalt.

Dessa tidigare metoder har alla använt sig av samma förbehandling innan mikrofiltreringen. Den till mejeriet inkommande råmjölken har uppvärmts till lämplig separeringstemperatur och separerats till en skummjölksfas och en gräddfas. Den uppvärmda skummjölken alternativt standardiserade mjölken har därefter direkt letts vidare till mikrofiltreringen.

Det har emellertid visat sig att mikrofiltrering alldeles omedelbart efter separering/standardisering inte ger tillräckligt långa driftstider. Redan efter några timmar kan filtret sättas igen, s.k. fouling, varefter man mäste avbryta produktionen för att rengöra mikrofilterna.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbehandlingsmetod av mjölken som väsentligt förlänger driftstiden för mikrofiltreringen.

Detta och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom metoden av den inledningsvis beskrivna typen getts kännetecknen av att den upphettade mjölkfraktionen får uppehålla sig minst 2 minuter i ett öppet kärl, innan mikrofiltreringen.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen har vidare getts de av underkraven framgående kännetecknen.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer nu närmare att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar av vilka: Fig. 1 visar ett flödesschema för vilken förbehandlingsmetoden enligt uppfinningen kan användas.

Fig. 2 visar diagram för olika förbehandlingsmetoder.

Flödesschemat i Fig. 1 visar en process för att framställa steril konsumtionsmjölk med hjälp av mikrofiltrering, processen innefattar också metodstegen av Stabilisering och enzymdeaktivering. Det streckprickade området i ritningen innefattar förbehandlingsmetoden enligt uppfinningen.

Då råmjölk 1 kommer till mejeriet håller den normalt en temperatur av 4-6°C. Många gånger lagras råmjölken 1 vid denna temperaturi stora bufferttankar innan den behandlas för framställning av steril konsumtionsmjölk.

Den kylda råmjölkenl kommer in till processen och upphettas vanligen direkt till 50-60°C. Denna upphettning kan exempelvis ske i någon form av värmeväxlare 2, som till exempel en plattvärmeväxlare. ;|.»| 10 15 20 25 30 35 s 1 s 901 3 Den upphettade mjölken leds vidare till en separator 3. En konventionell separator 3 kräver att mjölken skall ha en temperatur av 50-60°C för att få en optimal separering av råmjölken i en skummjölksfas 4 och en gräddfas 5.

Alternativt kan kallseparering användas med hjälp av en speciell kallseparator.

Kallseparering äger rum vid 4-6°C och i det fall man väljer detta metodsteg, måste mjölken upphettas efter separeringen.

Gräddfasen 5 från separatorn 3 leds till en standardiseringsenhet 6 i vilken man eventuellt kan tillsätta en viss mängd fett till skummjölksfasen 4 innan mikrofiltreringen. Extra grädde 7 kan vid behov tillföras till standardiseringsenheten 6 och eventuell överskottsgrädde 8 kan tas ut från enheten 6 för att användas till annat.

Gräddfasen 5 eller delar av den värmebehandlas i en konventionell UHT- anläggning 9. UHT-anläggningen 9 innefattar normalt en värmeväxlare, exempelvis en plattvärmeväxlare eller en tubvärmeväxlare, i vilken gräddfasen upphettas till 135-150°C under en tidsperiod av 1-15 sekunder varefter man får en steril gräddfas 10. Den sterila gräddfasen 10 kan senare i processen tillsättas till skummjölksfasen 4 så som framgår av flödesschemat.

Till skummjölksfasen 4 från separatorn 3 kan eventuellt tillsättas en liten del grädde till bildandet av en mjölkfas 11. Eventuellt består mjölkfasen 11 endast av skummjölksfasen 4. Mjölkfasen 11 skall ha en temperatur av 50-55°C för att en optimal mikrofiltrerlng skall kunna utföras.

Dock skall den upphettade mjölkfasen 11 i enlighet med uppfinningens idé uppehålla sig i ett öppet kärl 12 åtminstone 2 minuter innan mikrofiltreringen äger rum. Företrädesvis skall mjölken uppehålla sig i det öppna kärlet 12 i minst 5 minuter. Det öppna kärlet 12 kan utgöras av en öppen tank eller en tank som endast är fylld till en del. Alternativt kan det öppna kärlet 12 utgöras av någon form av avluftare. En enkel form av avluftare är en behållare som har en i mellanvägg, vilken inte når ända upp till behållarens övre vägg. Behållaren är endast fylld till en del, dock skall vätskeytan befinna sig över mellanväggens övre kant. Genom att föra in mjölkfraktionen 11 i bottnen av den ena delen av behållaren, tvingas mjölken upp mot behållarens öppna yta och vidare ner till ett utlopp beläget i bottnen av behållarens andra del. En dylik avluftare ger en garanterad uppehållstid på minst 2 minuter samtidigt som luften kan avges till atmosfären.

Under det att mjölkfraktionen 11 uppehåller sig i det öppna kärlet 12 kommer den luft som inte kan lösas i mjölken att avges till atmosfären. Råmjölken 1 innehåller en del lös-t luft och då mjölken hettas upp till 50-55°C innan mikrofiltreringen, måste överskottsluften få möjlighet att avges till atmosfären uoslc |n.;» 10 15 20 25 30 35 n. n _ non 518 901 4 " o.. eftersom uppvärmd mjölk inte kan lösa lika mycket luft som kyld mjölk. Om inte luften får tillfälle att avgå från mjölkfraktionen 11 innan mikrofiltreringen, kommer detta att menligt påverka filtreringsreslutatet. ' Uppehållstiden ger också möjlighet för Stabilisering av kemiska reaktioner som sker i mjölken vid uppvärmning, bl. a. minskad löslighet av kalciumfosfat.

Kalciumfosfatets löslighet minskar med ökad temperatur. Vid uppvärmningen av mjölkfraktionen 11, kommer en del av det tidigare lösta kalciumfosfatet att delvis bli olösligt och associera med mjölkens kaseinmiceller. Mikrofiltrering av en icke stabiliserad mjölkfraktion 11 kan ge upphov till förkortad driftstid p.g.a. fouling vid mikrofiltreringen.

Efter det att mjölkfraktionen 11 uppehàllit sig minst 2 minuter och företrädesvis minst 5 minuter, i det öppna kärlet 12 leds mjölkfraktionen 11 till ett mikrofilter 13. Filtret 13 är företrädesvis tillverkat av keramik, men det kan också vara gjort av glas, polymerer eller liknande. l mikroflltret 13 delas mjölkfraktionen 11 itvå strömmar, en retentatström 14 och en permeatström 15, där permeatströmmen utgör den största delen.

Mikrofiltret 13 har en effektiv porstorlek av 0,5 pm, vilket innebär att filtret 13 skiljer av alla i mjölken normalt förekommande sporer. Alternativt har filtret 13 en effektiv porstorlek av 0,3 um, som innebär att mikrofiltret 13 skiljer av huvuddelen av termoresistenta bakterier och samtliga sporer. Det permeat 15 som passerar mikrofiltret 13 har således ett väsentligt reducerat innehåll av mikroorganismer.

Retentatet 14 kan ledas till ytterligare ett mikrofllter, alternativt ledas tillbaka till ingångssidan av mikrofiltret 13. Avsikten är att reducera mängden retentat 14, eftersom retentatet 14 inte används i processen. Genom att retentatet 14 inte används får man en mycket ren mjölkprodukt.

Permeatet 15 leds vidare till en värmebehandling 16 som exempelvis kan utföras i en värmeväxlare, såsom en plattvärmeväxlare. Permeatet 15 värmebehandlas vid 90-1 O5°C, om mikrofiltret 13 har en effektiv porstorlek av 0,5 pm och vid 72-98°C, om filtret 13 har en effektiv porstorlek av 0,3 um. Detta ger en steril mjölkprodukt, dvs en produkt fri från mikroorganismer som kan tillväxa under rådande omständigheter.

Processen vartill metoden enligt uppfinningen kan användas kan också innefatta stabilisering 18 av produkten samt deaktivering 19 av enzym. Detta kan ske i ett sammanhang genom att det sterila permeatet 17 hålles vid en bestämd temperatur under en viss tid. Alternativt kan stabiliseringen 18 ske vid en speciell temperatur och deaktivering 19 av enzym vid en annan. En mjölkprodukt som skall kunna lagras vid rumstemperatur, måste vara stabil och inte innehålla aktiva »asnn »nprn 10 15 20 25 30 35 an, .'uuo 518 901 5 a. .,. enzymer. I annat fall kan den färdiga mjölkprodukten utsättas för en viss nedbrytning under lagringen, vilken kan resultera i förändringar i smak och/eller konsistens, oftast åtföljt av en försämring av lukten. l avsikt att erhålla en standardiserad mjölkprodukt med en bestämd fetthalt kan man i permeatet 15, 17 blanda in en del av den sterila gräddfasen 10.

Flödesschemat i Fig. 1 visar hur den sterila gräddfasen 10 kan blandas in i vid olika tidpunkter i processen, såsom efter mikrofiltreringen 13, efter värmebehandlingen 16, efter stabiliseringen 18 eller efter enzymdeaktiveringen 19. _ Genom den ovan beskrivna processen får man en steril och stabil mjölkprodukt. Denna produkt kan därefter eventuellt homogeniseras 20 för att förhindra gräddsättning i den färdiga produkten, varefter produkten förpackas i aseptiska konsumtionsförpackningar i en aseptisk fyllningsmaskin 21.

Förbehandlingsmetoden enligt uppfinningen är åskådliggjort i Fig. 1 genom att de i metoden ingående metodstegen är avgränsade medelst ett streckprickat område. Metodstegen som ingår är följaktligen råmjölken 1 som kommer in till anläggningen och upphettas 2, varefter den upphettade råmjölken 1 separeras 3 till en gräddfraktion 5 och en skummjölksfraktion 4. En mjölkfraktion 11 som åtminstone innefattar skummjölksfraktionen 4 och som håller en temperatur av 50-55°C skall därefter uppehålla sig minst 2 minuter och företrädesvis minst 5 minuter, i ett öppet kärl 12 innan mjölkfraktionen 11 leds vidare till mikrofiltret 13.

Denna förbehandlingsmetod har visat sig nödvändig för att uppnå en effektiv mikrofiltrering under en rimlig produktionstid. För att ett mikrofilter 13 av den typ som kan användas för denna process, skall fungera effektivt får inte ökningen av filtrets 13 transmembrantryck TMP per tidsenhet vara för stor.

Transmembrantrycket TMP definieras som (P1+P2)/2 - P3 där P1 är det tryck som uppmäts i retentatströmmen vid ingången till mikrofiltret 13, P2 är det tryck som uppmäts i retentatetströmmen 14 vid utgången ur filtret 13 och P3 är det tryck som uppmäts i permeatetströmmen 15.

Fig. 2 visar diagram för mikrofiltrering med olika förbehandlingsmetoder.

Alla mikroflltreringar i försöken har utförts med ett filter 13 med en effektiv porstorlek av 0,5 um och där mjölkfraktionen 11 in till filtret 13 är upphettat till 50-55°C. Ena axeln i diagrammet betecknar transmembrantrycket TMP i mikrofiltret 13, uttryckt i bar och den andra axeln betecknar driftstiden, uttryckt i timmar.

De två försök 22, 23 som visas med ofyllda symboler, har använt sig av en konventionell förbehandling som inte inkluderar metodsteget av att :sura .»»i> 10 15 20 25 30 35 von I .uno 518 901 6 mjölkfraktionen 11 fått uppehålla sig minst 2 minuter i ett öppet kärl 12. De två försök 24, 25 som symboliseras med fyllda symboler, har utförts med en förbehandlingsmetod enligt uppfinningen som innefattat en uppehàllstid av minst 2 minuter och företrädesvis minst 5 minuter, i ett öppet kärl 12.

För att kunna fungera effektivt måste det filter 13 som används i försöken uppvisa ett transmembrantryok, vars ökning inte överstiger 100 millibar/timme, företrädesvis 30-40 millibar/timme och en önskad driftstid på minst 10 timmar. l de två försöken 22, 23 som använt sig av en konventionell förbehandlingsmetod stiger transmembrantrycket med i medeltal nästan 200 millibar/timme i ett accelererande förlopp. Redan efter 3,5-4 timmar har således filtret 13 "satt igen", varför produktionen måste avbrytas, filtret 13 rengöras och anläggningen steriliseras och startas upp igen. Ett driftsstopp av denna typ tar ca 4 timmar att åtgärda.

I de försök 24, 25 där man använt sig av en förbehandlingsmetod enligt uppfinningen och låtit mjölkfraktionen 11 uppehålla sig i ett öppet kärl 12 under minst 2 minuter och företrädesvis minst 5 minuter, har man däremot en driftstid som överstiger 10 timmar.

Som framgått av ovanstående beskrivning, åstadkommes med föreliggande uppfinning en metod för förbehandling av mjölk som skall mikrofiltreras som ger betydligt längre driftstider för en mikroflltreringsanläggning än motsvarande tidigare kända förbehandlingsmetoder.

Claims (6)

»ouol .unna 10 15 20 25 30 o u u . o. u 518 901 7 PATENTKRAV

1. Metod för förbehandling av mjölk vid mikrofiltrering, innefattande metodstegen av att råmjölk (1) upphettas och separeras till en gräddfraktion (5) och en skummjölksfraktion (4) samt att en mjölkfraktion (11), utgörande åtminstone skummjölksfraktionen (4), vid en temperatur av ca 50-55°C, leds till mikrofiltrering, kännetecknad därav att den upphettade mjölkfraktionen (11) får uppehålla sig minst 2 minuter i ett öppet kärl (12), innan mikrofiltreringen.

2. Metod i enlighet med patentkravet 1, kännetecknad därav att uppehållstiden i det öppna kärlet (12) är minst 5 minuter.

3. Metod i enlighet med patentkraven 1-2, kännetecknad därav att det öppna kärlet (12) utgöres av en avluftare.

4. Metod i enlighet med patentkraven 1-2, kännetecknad därav att det öppna kärlet (12) utgöres av en behållare med en mellanvägg , vilken behållare har en öppen vätskeyta, belägen ovanför mellanväggens övre kant, samt att behållaren har ett inlopp i bottnen av behållarens ena del och ett utlopp i bottnen av behållarens andra del.

5. Metod i enlighet med något av ovanstående patentkrav, kännetecknad därav att mikrofiltreringen sker i ett membranfilter (13), vilket membranfilter (13) har en effektiv porstorlek av 5 0,5 pm.

6. Metod i enlighet med något av ovanstående patentkrav, kännetecknad därav att mikrofiltreringen sker i ett membranfilter (13), vilket membranfilter (13) har en effektiv porstorlek av 5 0,3 pm.