UA65381A

UA65381A - Milk treatment method

Info

Publication number: UA65381A
Application number: UA2003076911A
Authority: UA
Inventors: Anatolii Ivanovych Ukrainets; Liubomyr Mykhailovyc Khomichak; Galyna Yevhenivna Polischuk
Original assignee: Nat Univ Food Technologies
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2004-03-15

Abstract

A method of milk treatment with the aid of a rotor cavitation ápparatus. The treatment is carried out at a rotational speed of the cavitation blades of 6000 - 8000 sec-1 and at a repetition factor of the circulation of 15 - 25.

Description

Винахід відноситься до молочної промисловості та може бути використаний для гомогенізації та теплового оброблення молока, а також для корегування його технологічних властивостей (титрованої кислотності та термостійкості).The invention relates to the dairy industry and can be used for homogenization and heat treatment of milk, as well as for correcting its technological properties (titrated acidity and heat resistance).

Відомий спосіб гомогенізації молока, який здійснюється в потоці в зоні оброблення з джерелом коливань за допомогою резонансних коливань з певними частотою та амплітудою (Авт.св. СРСР Мо1709967, кл. АО1У11/16, опублікований 07.12.92. Бюл. Ме5).There is a known method of homogenization of milk, which is carried out in the flow in the processing zone with a source of oscillations using resonant oscillations with a certain frequency and amplitude (Avt.sv. USSR Mo1709967, class AO1U11/16, published 07.12.92. Bull. Me5).

Недоліком відомого способу є низька ефективність гомогенізації за рахунок неоднорідності гідродинамічної обробки молока внаслідок конструктивних особливостей кавітаційного апарату.The disadvantage of the known method is the low efficiency of homogenization due to the inhomogeneity of the hydrodynamic treatment of milk due to the structural features of the cavitation apparatus.

Найбільш близьким до винаходу, що пропонується, є спосіб гомогенізації молока і молочних продуктів (Патент України Мо24787 А, опублікований 25.12.98. Бюл. Моб). Спосіб передбачає гомогенізацію молока і молочних продуктів циркуляційно в режимі гідродинамічної кавітації при довжині зони оброблення 0,5-4 максимальних розмірів джерела коливань та кратності циркуляції від 2 до 10.The closest to the proposed invention is the method of homogenization of milk and dairy products (Patent of Ukraine Mo24787 A, published 12/25/98. Bull. Mob). The method involves the homogenization of milk and dairy products by circulation in the mode of hydrodynamic cavitation with a length of the treatment zone of 0.5-4 of the maximum size of the source of oscillations and a multiplicity of circulation from 2 to 10.

Недоліком зазначеного способу є необхідність регулювання довжини зони оброблення шляхом підбору та приєднання кавітаційної каверни, яка пульсує, до початку технологічного процесу. Таким чином, запропонований для оброблення молока проточний статистичний кавітаційний реактор не дає можливості регулювати інтенсивність впливу на складові молока під час проведення процесу. Окрім того, автори не врахували можливість проведення одночасної гідродинамічного та теплового оброблення молока, оскільки гідродинамічна кавітація супроводжується виділенням теплоти і при певній кратності оброблення можна досягти прийнятих в молочній промисловості режимів пастеризації молока.The disadvantage of the specified method is the need to adjust the length of the processing zone by selecting and connecting a pulsating cavitation cavity before the beginning of the technological process. Thus, the flow-through statistical cavitation reactor proposed for milk processing does not provide an opportunity to regulate the intensity of influence on milk components during the process. In addition, the authors did not take into account the possibility of simultaneous hydrodynamic and thermal processing of milk, since hydrodynamic cavitation is accompanied by the release of heat, and with a certain frequency of processing, it is possible to achieve the milk pasteurization regimes accepted in the dairy industry.

В основу винаходу поставлена задача розробки та впровадження у молочну промисловість нового способу оброблення молока, який би комплексно сприяв покращанню якості молочної сировини при її одночасній гомогенізації та тепловому обробленні.The basis of the invention is the task of developing and introducing into the dairy industry a new method of processing milk, which would comprehensively contribute to the improvement of the quality of milk raw materials during its simultaneous homogenization and heat treatment.

Поставлена задача вирішується тим, що оброблення молока проводять за допомогою роторного кавітаційного апарата, який відрізняється тим, що оброблення відбувається за кількості обертів кавітуючих лопатей 6000-8000об/хв та кратності циркуляції 15-25.The task is solved by the fact that the processing of milk is carried out with the help of a rotary cavitation device, which is distinguished by the fact that the processing takes place at the number of revolutions of the cavitating blades 6000-8000rpm and the circulation frequency 15-25.

Спосіб передбачає використання динамічного кавітаційного реактора, оснащеного багатолопатевою крильчаткою з регулюємою частотою обертів, що дозволяє регулювати інтенсивність гідродинамічного впливу на молоко під час його оброблення. Обраний спосіб дозволяє проводити оброблення молока рівномірно у всьому об'ємі.The method involves the use of a dynamic cavitation reactor equipped with a multi-blade impeller with an adjustable frequency of rotation, which allows you to adjust the intensity of the hydrodynamic effect on milk during its processing. The selected method allows processing of milk evenly throughout the entire volume.

Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю запропонованих ознак та очікуваним технічним результатом полягає в наступному.The causal relationship between the set of proposed features and the expected technical result is as follows.

Для оброблення молока запропоновано застосувати кавітаційні емульсатори гідродинамічного типу, оснащені роторами з кавітуючими лопатками, які здатні створювати режими кавітації під час оброблення різноманітних рідких середовищ з динамічною в'язкістю до 200сПуаз. Явище кавітації пов'язане з появою у рідині за певних умов різного роду багаточисельних кавітаційних бульбашок малих розмірів, які пульсують, зростають, осцилюють, сплескуються та обумовлюють появу різних фізико-хімічних та хімічних ефектів. Кавітаційне руйнування поверхні обумовлюється дією кумулятивної мікроструминки рідини, яка утворюється під час сплескування кавітаційної бульбашки. Це супроводжується також акустичними коливаннями різної частоти та амплітуди. В момент сплескування всередині бульбашки утворюються високий тиск та температура. Пульсація та сплескування кавітаційних бульбашок супроводжується рядом енергомістких процесів, а саме: диспергуванням твердих тіл, емульгуванням, появою різних хімічних та інших ефектів. Кавітаційно-кумулятивна дія кавітаційних бульбашок дозволяє інтенсифікувати технологічні процеси саме у рідких середовищах. У порівнянні з ультразвуковим обробленням необхідні витрати енергії на гідродинамічну кавітацію для досягнення аналогічного результату менші у 10-15 разів.For milk processing, it is proposed to use cavitation emulsifiers of the hydrodynamic type, equipped with rotors with cavitating blades, which are capable of creating cavitation modes during the processing of various liquid media with a dynamic viscosity of up to 200 cPoise. The phenomenon of cavitation is associated with the appearance in the liquid under certain conditions of various types of numerous cavitation bubbles of small sizes, which pulsate, grow, oscillate, burst and lead to the appearance of various physico-chemical and chemical effects. The cavitation destruction of the surface is caused by the action of the cumulative microstream of liquid, which is formed during the bursting of the cavitation bubble. This is also accompanied by acoustic oscillations of different frequencies and amplitudes. At the moment of bursting, high pressure and temperature are formed inside the bubble. Pulsation and bursting of cavitation bubbles is accompanied by a number of energy-intensive processes, namely: dispersion of solids, emulsification, appearance of various chemical and other effects. The cavitation-cumulative effect of cavitation bubbles makes it possible to intensify technological processes in liquid environments. Compared to ultrasonic treatment, the required energy expenditure for hydrodynamic cavitation to achieve a similar result is 10-15 times lower.

Таким чином, кавітаційне оброблення рідин, зокрема молока, є потужним високоефективним засобом, який дозволяє розвивати існуючі та створювати нові технології у харчовій промисловості.Thus, cavitation treatment of liquids, in particular milk, is a powerful and highly effective tool that allows developing existing and creating new technologies in the food industry.

Проведеними дослідженнями встановлено, що гідродинамічне оброблення молока з масовою часткою жиру 3,495, що відповідає базисному вмісту жиру у молоці заготівельному, необхідно проводити за кількості обертів кавітуючих лопатей 6000-8000об/хв та кратності циркуляції 15-25, що гарантує одержання очікуваного ефекту, а саме: гомогенізації жирових кульок до середнього діаметру не більше 1мкм, температури процесу від 74 до 787С, зниження титрованої кислотності на 1-2"Т, покращання термостійкості молока на 1-2 групи.The conducted research established that the hydrodynamic processing of milk with a mass fraction of fat of 3.495, which corresponds to the basic fat content in raw milk, must be carried out at the number of revolutions of the cavitating blades of 6000-8000 rpm and the circulation frequency of 15-25, which guarantees the expected effect, namely : homogenization of fat globules to an average diameter of no more than 1 μm, process temperature from 74 to 787C, reduction of titrated acidity by 1-2"T, improvement of heat resistance of milk by 1-2 groups.

Менші витрати енергії не забезпечують очікуваного результату, а більші - не мають суттєвого впливу на фізико-хімічні показники молока і тому економічно недоцільні.Smaller energy costs do not provide the expected result, and larger ones do not have a significant effect on the physical and chemical parameters of milk and are therefore economically impractical.

Запропонований спосіб оброблення молока, окрім суттєвої економії витрат енергії для гомогенізації сировини, дозволяє виключити з будь-якої апаратурно-технологічної схеми пастеризаційні установки, тому що кавітаційне оброблення супроводжується тепловим ефектом, достатнім для пастеризації молока в різноманітних технологіях молочної промисловості. Окрім того, зважаючи на проблему заготівлі молока, що відповідає вимогам новогоThe proposed method of milk processing, in addition to significant savings in energy costs for homogenization of raw materials, allows you to exclude pasteurization installations from any equipment and technological scheme, because cavitation processing is accompanied by a thermal effect sufficient for milk pasteurization in various technologies of the dairy industry. In addition, taking into account the problem of obtaining milk that meets the requirements of the new

ДСТУ 3664-97, введеного у дію в поточному році, надзвичайно важливим є рішення питання з підвищення об'ємів сортового молока. Зниження титрованої кислотності за рахунок активації водного середовища під час гідродинамічного оброблення та покращання термостійкості молока сприятимуть рішенню проблеми підвищення якості сировини.DSTU 3664-97, put into effect this year, the solution to the issue of increasing the volume of graded milk is extremely important. Reducing the titrated acidity due to the activation of the water environment during hydrodynamic processing and improving the heat resistance of milk will contribute to solving the problem of improving the quality of raw materials.

Спосіб здійснюється таким чином :The method is carried out as follows:

Оброблення молока проводять циркуляційно в режимі гідродинамічної кавітації за допомогою роторного кавітаційного апарата. Масова частка жиру в молоці 3,495, що відповідає базисному вмісту жиру у молоці заготівельному. Оброблення відбувається за кількості обертів кавітуючих лопатей 6000-8000об/хв та кратності циркуляції 15-25, що забезпечує очікуваний ефект, а саме: гомогенізацію жирових кульок до середнього діаметру не більше 1мкм, температуру процесу від 74 до 78"С, зниження титрованої кислотності на 1-27Т, покращання термостійкості молока на 1-2 групи.Processing of milk is carried out by circulation in the mode of hydrodynamic cavitation with the help of a rotary cavitation apparatus. The mass fraction of fat in milk is 3.495, which corresponds to the basic content of fat in raw milk. Processing takes place at the number of revolutions of the cavitating blades 6000-8000rpm and the circulation rate 15-25, which provides the expected effect, namely: homogenization of fat globules to an average diameter of no more than 1μm, process temperature from 74 to 78"C, reduction of titrated acidity by 1-27T, improving the heat resistance of milk by 1-2 groups.

Приклад застосування запропонованих режимів обробки молока подані у таблиці 1.An example of the application of the proposed milk processing modes is given in Table 1.

Таблиця 1 при обертів Кратність піамето, емпература Титрована т ійкі Висновки кладу попатей оброблення | жирових со ура, кислотність, б дупа кульок, «тTable 1 at revolutions Multiplicity of piameto, emperatura Titrated t tiiki Conclusions of the class of processing popatai | fatty acids, acidity, b ass balls, "t

МКМMKM

Дисперсність жирової фази низька, температура обробки недостатня для 1 5000 10 1,9 19 З пастеризації без тривалої витримки, кислотність та термостійкість недостатніThe dispersion of the fat phase is low, the processing temperature is insufficient for 1 5000 10 1.9 19 From pasteurization without long exposure, acidity and heat resistance are insufficient

Дисперсність жиру гарна, температура достатня для пастеризації, 2 6000 15 1,0 74 18 2 Кислотність знижується на 17т, термостійкість покращуєтьсяFat dispersion is good, the temperature is sufficient for pasteurization, 2 6000 15 1.0 74 18 2 Acidity is reduced by 17t, heat resistance is improved

Всі фізико-хімічніAll physical and chemical

КІ 7000 20 0,85 76 17 1 показники мають найкращі результатиCI 7000 20 0.85 76 17 1 indicators have the best results

Дисперсність жиру, кислотність, термостійкість, 4 8000 25 0,88 78 17 1 температура відповідають очікуваному результатуFat dispersion, acidity, heat resistance, 4 8000 25 0.88 78 17 1 temperature correspond to the expected result

Позитивний ефект незначний 9000 0) 1,0 17 2 у порівнянні з попереднім прикладомThe positive effect is insignificant 9000 0) 1.0 17 2 compared to the previous example

Claims

The method of processing milk using a rotary cavitation device, which is distinguished by the fact that the processing takes place at a frequency of rotation of the cavitation blades of 6000 - 8000 s" and a circulation frequency of 15 - 25.