TWI548355B - Frozen Enriched Milk Thawing Method - Google Patents

Description

冷凍濃縮乳解凍方法

本發明係為一種冷凍濃縮乳解凍方法，尤指一種藉由切削機進行冷凍濃縮乳冰塊的切削動作，再利用熱交換器對冷凍濃縮乳冰屑進行初步加熱，藉此提升冷凍濃縮乳的解凍效率，以達到增加冷凍濃縮乳還原成乳製品產能的目的。

現有技術之冷凍濃縮乳解凍方法，一般會將冷凍濃縮乳冰塊自冷凍庫中取出後，放置於4~7℃冷藏解凍48-72小時，再將其投入溶解桶中與熱水混合，並且升溫至60℃，以形成液態乳原料半成品。

但現有方法之溶解桶的升溫需要有其他加熱設備的輔助，若該溶解桶之加熱輔助設備為蒸氣加熱，則易於桶內產生焦化物質，影響冷凍濃縮乳的味道；若該溶解桶之加熱輔助設備為水循環加熱，不但升溫緩慢，歷時長，也容易因為於溶解桶中連續投入之自然融解後的冷凍濃縮乳冰塊因融解不完全而含有冷凍硬塊，使溶解桶升溫效能不佳，且所述冷凍硬塊易造成溶解桶中的攪拌器因難以攪動而損壞。故現階段需要一種能夠提升解凍效率，不影響乳原料風味，並且不會有冷凍硬塊殘留導致攪拌器損壞的冷凍濃縮乳解凍方法。

有鑑於現有技術的缺點以及不足，現階段需要一種能夠提升解凍效率、保留乳原料風味、並且將冷凍濃縮乳冰塊完全融解的一種冷凍濃縮乳解凍方法。

為達到上述之發明目的，本發明所採用之技術手段為提供一種冷凍濃縮乳解凍方法，其係包括以下步驟： 切削，將冷凍濃縮乳冰塊以一切削機進行切削動作以形成冷凍濃縮乳冰屑，再將前述冷凍濃縮乳冰屑送入一具有加熱管的熱交換器中； 初步加熱，以熱交換器中的加熱管對冷凍濃縮乳冰屑進行初步加熱，將冷凍濃縮乳冰屑融解形成冷凍濃縮乳泥狀物，再將前述冷凍濃縮乳泥狀物投入一溶解桶中；以及 升溫溶解，於溶解桶中加入熱水升溫，將溶解桶內的冷凍濃縮乳泥狀物再一次的升溫溶解，並且經攪拌後完全溶解於熱水中，形成液態乳原料半成品。

本發明之優點在於簡單利用切削步驟使原本一大塊的冷凍濃縮乳冰塊被切削成複數個冷凍濃縮乳冰屑，再利用初步加熱步驟將複數個冷凍濃縮乳冰屑送入熱交換器中先行加熱，使冷凍濃縮乳冰屑投入溶解桶前已融解形成冷凍濃縮乳泥狀物，最後再以熱水進行再一次的升溫溶解以及攪拌，並且使冷凍濃縮乳泥狀物完全溶解於熱水中，形成液態乳原料半成品。上述切削以及初步加熱步驟使得冷凍濃縮乳冰塊可以快速融解並與熱水進行混和攪拌，使投入溶解桶中進行攪拌的冷凍濃縮乳不會有較大的冷凍硬塊存在，有效避免攪拌器的損壞，並且減少製程的時間，提升冷凍濃縮乳還原成乳製品的產能。

較佳的是，所述切削機與熱交換器間設置有一幫浦。此技術手段惟簡單利用幫浦的抽取，將切削機切削而成的冷凍濃縮乳冰屑輸送進入熱交換器中進行初步加熱，不但節省人力的花費，幫浦的運作使切削後濃縮乳冰屑於熱交換器中以穩定速度輸送，避免過度加熱情形，使熱交換器中較不會有焦化物的產生，可以有效保留乳原料風味，避免焦化物的焦味影響乳品的品質。

更佳的是，所述熱交換器係為夾套管式熱交換器、殼管式熱交換器或板式熱交換器，其中又以夾套管式熱交換器為優先選擇。此技術手段惟利用上述熱交換器作為本發明之初步加熱的加熱工具，使冷凍濃縮乳冰屑藉由與熱交換器中的介質行熱交換反應，進一步融解形成冷凍濃縮乳泥狀物，再投入溶解桶中與熱水混合攪拌。其中經過熱交換能力、生產壓力、卡垢程度、清洗難度以及設備投資成本等多項因素的考量與評估，以夾套管式熱交換器為最佳的選擇，但使用者亦可以將夾套管式熱交換器任意置換為殼管式熱交換器或是板式熱交換器，甚至是其它種本案未提及的熱交換器種類，此置換動作均不影響本案所提供之冷凍濃縮乳解凍方法的功效。

以下請配合圖式及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。

實施例1

本實施例解凍冷凍濃縮乳的方法為：將1噸之 -18℃的冷凍濃縮乳冰塊自冷凍庫中取出，並直接以切削機將冷凍濃縮乳冰塊切削成冷凍濃縮乳冰屑，再將冷凍濃縮乳冰屑以幫浦抽取，進而送入一夾套管式熱交換器中進行初步加熱，該夾套管式熱交換器以70~80℃熱水作為熱源進行加熱，使冷凍濃縮乳冰屑融化並持續升溫至30~40℃之間，而該切削與初步加熱的工作效率為1-1.5噸/hr，即每小時可以切削並且加熱處理1-1.5噸的冷凍濃縮乳冰塊和冰屑。

接著將冷凍濃縮乳冰屑經初步加熱融解後形成的冷凍濃縮乳泥狀物投入溶解桶中，並同時於溶解桶中加入60-75℃的熱水進行升溫溶解以及攪拌，使溶解桶內的冷凍濃縮乳泥狀物再一次升溫溶解5-15分鐘，並且完全溶解於熱水中，最終形成液態乳原料半成品。實施例1從-18℃的冷凍濃縮乳冰塊自冷凍庫中取出至冷凍濃縮乳泥狀物完全溶解於熱水中形成液態乳原料半成品歷時約1.1~1.5小時。

實施例2

本實施例解凍冷凍濃縮乳的方法為：將1噸之 -18℃的冷凍濃縮乳冰塊自冷凍庫中取出，並直接以一切削機將冷凍濃縮乳冰塊切削成冷凍濃縮乳冰屑，再將冷凍濃縮乳冰屑以幫浦抽取，進而送入殼管式熱交換器中進行初步加熱，該殼管式熱交換器以70~80℃熱水作為熱源進行加熱，使冷凍濃縮乳冰屑融化並持續升溫至30~40℃，而該切削與初步加熱的工作效率為1-1.5噸/hr，即每小時可以切削並且加熱處理1-1.5噸的冷凍濃縮乳冰塊和冰屑。

接著將冷凍濃縮乳冰屑經初步加熱融解後形成的冷凍濃縮乳泥狀物投入溶解桶中，並同時於溶解桶中加入60-75℃的熱水進行升溫溶解以及攪拌，使溶解桶內的冷凍濃縮乳泥狀物再一次升溫溶解5-15分鐘，並且完全溶解於熱水中，最終形成液態乳原料半成品。實施例2從-18℃的冷凍濃縮乳冰塊自冷凍庫中取出至冷凍濃縮乳泥狀物完全溶解於熱水中形成液態乳原料半成品歷時約1.1~1.5小時。

實施例3

本實施例解凍冷凍濃縮乳的方法為：將1噸之 -18℃的冷凍濃縮乳冰塊自冷凍庫中取出，並直接以切削機將冷凍濃縮乳冰塊切削成冷凍濃縮乳冰屑，再將冷凍濃縮乳冰屑以幫浦抽取，進而送入板式熱交換器中進行初步加熱，該板式熱交換器以70~80℃熱水作為熱源進行加熱，使冷凍濃縮乳冰屑融化並持續升溫至30~40℃，而該切削與初步加熱的工作效率為1-1.5噸/hr，即每小時可以切削並且加熱處理1-1.5噸的冷凍濃縮乳冰塊和冰屑。

接著將冷凍濃縮乳冰屑經初步加熱融解後形成的冷凍濃縮乳泥狀物投入溶解桶中，並同時於溶解桶中加入60-75℃的熱水進行升溫溶解以及攪拌，使溶解桶內的冷凍濃縮乳泥狀物再一次升溫溶解5-15分鐘，並且完全溶解於熱水中，最終形成液態乳原料半成品。實施例3從-18℃的冷凍濃縮乳冰塊自冷凍庫中取出至冷凍濃縮乳泥狀物完全溶解於熱水中形成液態乳原料半成品歷時約1.1~1.5小時。

比較例

本比較例解凍冷凍濃縮乳的方法為現有技術之一般製程：將1噸之 -18℃的冷凍濃縮乳冰塊自冷凍庫中取出後，放置於4~7℃冷藏解凍約48-72小時(4℃下解凍約需72小時、7℃下解凍約需48小時)，再將未完全融解的冷凍濃縮乳固態、液態混合物投入溶解桶中與75℃的熱水混合，並且以加熱設備(蒸氣加熱或水循環加熱)輔助升溫至60-75℃，同時以攪拌器進行攪拌20-30分鐘，使冷凍濃縮乳固態、液態混合物完全溶解於熱水中，以形成液態乳原料半成品。比較例從-18℃的冷凍濃縮乳冰塊自冷凍庫中取出至冷凍濃縮乳固態、液態混合物完全溶解於熱水中形成液態乳原料半成品歷時至少48.5小時。

此處先比較實施例1至3之夾套管式熱交換器、殼管式熱交換器以及板式熱交換器的結構特性與其各項優缺點。

如圖1及圖2所示，夾套管式熱交換器10係包括彎曲且層疊設置的加熱管11，該加熱管11為雙層管結構，內層管111用於容置並且輸送冷凍濃縮乳，外層管112用於容置冷(熱)介質，並且藉由改變外層管112內的冷(熱)介質對內層管111的冷凍濃縮乳進行升溫或降溫。

如圖3及圖4所示，殼管式熱交換器20係包括一直條狀的加熱管21，該加熱管21同樣為雙層管結構，內管211集合了複數條平行且間隔設置的微管211A，作為容置並且輸送冷凍濃縮乳使用，外管212用於容置冷(熱)介質，並且藉由改變外層管內的冷(熱)介質對內層管的冷凍濃縮乳進行升溫或降溫。

如圖5及圖6所示，板式熱交換器30係包括複數塊層疊設置的加熱板31，並且由數組加熱板組間隔設置組合而成，所述加熱板31中形成可供液體流通的多槽孔加熱管311，供容置並且輸送冷凍濃縮乳使用，加熱板31的一側用於容置冷(熱)介質，並且藉由改變加熱板31一側的冷(熱)介質對加熱管311內的冷凍濃縮乳進行升溫或降溫。

表1：本發明實施例1至3之夾套管式熱交換器、殼管式熱交換器以及板式熱交換器的優缺點

夾套管式熱交換器10因為其加熱管11的管徑較大，故容置於加熱管11管內的冷凍濃縮乳與加熱管11管壁的接觸總面積相對較小，造成夾套管式熱交換器10的熱交換能力較差；但冷凍濃縮乳通過加熱管11的壓力(生產壓力)、加熱管11內的卡垢程度、加熱管11的清洗難度以及設備的投資成本均較低，故本案以夾套管式熱交換器10為第一優先選擇。

而殼管式熱交換器20之加熱管21的內管211集合了複數條平行且間隔設置的微管211A，所述微管211A的管徑小於夾套管式熱交換器10之加熱管11的管徑，故容置於微管211A內的冷凍濃縮乳與微管211A管壁的接觸總面積相對較大，使殼管式熱交換器20的熱交換能力較夾套管式熱交換器10為佳；但冷凍濃縮乳通過殼管式熱交換器20之加熱管21的壓力、加熱管21內的卡垢程度、加熱管21的清洗難度以及設備的投資成本均較高，故在成本以及製程方便性的考量下，本案還是以夾套管式熱交換器10為第一優先選擇。

另板式熱交換器30雖然具有最佳的熱交換能力，且投資成本介於夾套管式熱交換器10與殼管式熱交換器20之間，但其加熱板31中的複數個蜂巢狀加熱管311的管徑非常細小，不利於冷凍濃縮乳的輸送，易容易造成冷凍濃縮乳的焦化卡垢，且一旦卡垢後又難以清洗，故縱然其板式熱交換器30的設備投資成本介於夾套管式熱交換器10與殼管式熱交換器20之間，但後續的維修保養非常麻煩且棘手，故本案還是以夾套管式熱交換器10為第一優先選擇。

接著比較實施例1至3與比較例的製程差異。實施例1至3均為將冷凍濃縮乳冰塊自冷凍庫中取出後，先以切削機將冷凍濃縮乳冰塊切削成冷凍濃縮乳冰屑，再將其送入一熱交換器中進行初步加熱，最後將初步加熱融解後形成的冷凍濃縮乳泥狀物投入溶解桶中與熱水混合並同時進行升溫攪拌，本案製程相較於比較例係先將冷凍濃縮乳冰塊以自然融解方式解凍，再將未完全融解的冷凍濃縮乳固態、液態混合物投入溶解桶中與熱水混合，並同時以加熱設備升溫加熱以及攪拌，實施例1至3更能有效率地將冷凍濃縮乳冰塊確實融解，並且不會有未完全融解的冷凍硬塊存在，使攪拌器不會因為冷凍硬塊的存在而損壞，甚至能省下近97％之比較例的製程時間。

綜上所述，本案所提供之冷凍濃縮乳解凍方法相較於現有技術的一般製程，明顯有提升冷凍濃縮乳解凍速率以及增加冷凍濃縮乳還原成乳製品產能的功效；此外，本案冷凍濃縮乳解凍方法之切削後的初步加熱步驟，使投入溶解桶中進行攪拌的冷凍濃縮乳不會有較大的冷凍硬塊存在，有效避免攪拌器損壞的可能，降低冷凍濃縮乳解凍製程所需花費的設備維修、保養費用，亦等同於降低冷凍濃縮乳的生產成本。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10‧‧‧夾套管式熱交換器
11‧‧‧加熱管
111‧‧‧內層管
112‧‧‧外層管
20‧‧‧殼管式熱交換器
21‧‧‧加熱管
211‧‧‧內管
211A‧‧‧微管
212‧‧‧外層管
30‧‧‧板式熱交換器
31‧‧‧加熱板
311‧‧‧加熱管

圖1係本發明之夾套管式熱交換器的立體示意圖。 圖2係本發明之夾套管式熱交換器的加熱管管徑截面示意圖。 圖3係本發明之殼管式熱交換器的立體示意圖。 圖4係本發明之殼管式熱交換器的加熱管管徑截面示意圖。 圖5係本發明之板式熱交換器的立體示意圖。 圖6係本發明之板式熱交換器的板狀結構截面示意圖。

10‧‧‧夾套管式熱交換器

11‧‧‧加熱管

Claims (3)

1. 一種冷凍濃縮乳解凍方法，其係包括以下步驟：切削，將冷凍濃縮乳冰塊以一切削機進行切削動作以形成冷凍濃縮乳冰屑，再將前述冷凍濃縮乳冰屑送入一具有加熱管的熱交換器中；初步加熱，以熱交換器中的加熱管對冷凍濃縮乳冰屑進行初步加熱，所述初步加熱的熱源溫度為70℃~80℃，將冷凍濃縮乳冰屑融解形成冷凍濃縮乳泥狀物，其工作效率為1-1.5噸的冷凍濃縮乳冰塊和冰屑/每小時，再將前述冷凍濃縮乳泥狀物投入一溶解桶中；以及升溫溶解，於溶解桶中加入60℃~75℃熱水升溫，將溶解桶內的冷凍濃縮乳泥狀物再一次的升溫溶解，並且經攪拌後完全溶解於熱水中，形成液體乳原料半成品。
2. 如請求項1所述之冷凍濃縮乳解凍方法，其中所述切削機與熱交換器間設置有一幫浦。
3. 如請求項1或2所述之冷凍濃縮乳解凍方法，其中所述熱交換器係為夾套管式熱交換器、殼管式熱交換器或板式熱交換器。