Устройство для производства молочных заквасок в асептических условиях

 

Использование: молочная промышленность , получение заквасок в асептических условиях. Сущность: в устройстве для производства заквасок для удаления посторонней микрофлоры (ПМ) из надконтейнерной камеры (НК) 3, образованной в герметически закрытой ванне 1 над помещенными в нее контейнерами 2, в которых производится приготовление молочных заквасок, установлена форсунка 8 со щелевым круговым соплом для подачи пара или асептического воздуха. После подачи пара производится охлаждение стенок Н К холодной водой, проходящей по змеевику 6. Образовавшийся конденсат вместе с ПМ удаляется из Н К. Для предотвращения попадания ПМ из ванны в поддоне Н К установлен водяной затвор, образованный обечайкой и наружной стенкой контейнера 2. Для отбора и транспортировки продукта на корпусе ванны установлен распределительный кран 16 и штуцер быстроразьемного соединения 22. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 А 01 J 11/00, 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4859303/13 (22) 20,08.90 (46) 07.09.92. Бюл. М 33 (71) Сибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института молочной промышленности (72) Э,M,Ïàâëèíöåâ и Т.И,Попова (56) Авторское свидетел ьство СССР

N. 1393430, кл. А 61 1 2/06, 1988.

Проспект фирмы "Висби", ФРГ, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА

МОЛОЧНЫХ ЗАКВАСОК В АСЕПТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ (57) Использование: молочная промышленность, получение эаквасок в асептических условиях. Сущность: в устройстве для производства заквасок для удаления посторонней микрофлоры (ПМ) из надконтейнерной Ым 1759338 А1 камеры (НК) 3, образованной в герметиче- ски закрытой ванне 1 над помещенными в нее контейнерами 2, в которых производится приготовление молочных заквасок, установлена форсунка 8 со щелевым круговым соплом для подачи пара или асептического воздуха. После подачи пара производится охлаждение стенок НКхолодной водой, проходящей по змеевику 6. Образовавшийся конденсат вместе с ПМ удаляется из НК. Для предотвращения попадания ПМ из ванны в поддоне НК установлен водяной затвор, образованный обечайкой и наружной стенкой контейнера 2. Для отбора и транспортировки продукта на корпусе ванны установлен распределительный кран 16 и штуцер быстроразъемного соединения 22. 3 з,ll. ф-лы, 3 ил.

1759338

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при промышленном производстве кисломолочных детских продуктов питания, сыров и других биологически чистых молочных продуктов.

В молочной промышленности известно устройство для приготовления различных эаквасок в одном или в нескольких контейнерах, установленных в ванну, наполнен. ную водой, температура которой поддерживается автоматически.

Контейнеры в таком устройстве сверху закрываются крышкой, назначение которой снижать потери тепла и частично препятствовать попаданию в производимый продукт посторонней микрофлоры (1).

Однако при благоприятных внешних условиях; относительно высокая температура окружающей среды, повышенное присутствие в воздухе помещения микроорганизмов, не исключается попадание в контейнеры посторонней микрофлоры. Поэтому в процессе сквашивания молока (после внесения маточной закваски) в контейнерах размножаются и другие микроорганизмы, ухудшающие качество продукта.

Известно устройство для сквашивания молока в среде асептически чистого воздуха (асептические вискубаторы) (2).

Так же, кэк и в отечественных эаквэсочниках, в асептических вискубаторах "Висби" обязательной технологический операцией перед сквашиванием молочного продукта является пастеризация молока.

При этом одноразовый асептический фильтр устанавливают в контейнер до пастеризации молока, Однако при нагреве контейнера до температуры пастеризации (например, 95ОС), имеющийся внутри контейнера продукт расширяется и через одноразовый эсептический фильтр выходит воздух. Микроорганизмы, витающие над поверхностью молока и выделяющиеся частично иэ продукта вместе с воздухом, задерживаются одноразовым асептическим фильтром и вместе с конденсатом, образующимся при нагревании продукта, стекают назад в молоко.

Часть микроорганизмов будет обезврежена температурой пастеризации, но некоторые, более стойкие к данной температуре, останутся жить в сквашиваемом молоке до размножения в благоприятных условиях (температура сквашивания), Кроме этого, нельзя исключить субьективных отрицательных факторов: случайное внесение микроорганизмов при установке фильтра оператором, 5

Асептические фильтры одноразового использования требуют также организации специального производства.

Целью изобретения является повышение качества сквашивания молочных продуктов за счет предотвращения повторного попадания посторонней микрофлоры, удобства в обслуживании, повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей.

Цель достигается тем, что в надконтейнерной камере устанавливается форсунка со щелевым круговым соплом, через которую подаются пар и асептический воздух, перекрываемый на время прохождения пара обратным клапаном, а для охлаждения стенок камеры установлен змеевик с трубкой, через которую подается холодная вода, причем образующийся конденсат стекает в ванну через водяной затвор в виде кольцевого канала, образованного обечайкой и наружной стенкой контейнера, при этом внутренний объем контейнеров соединен с надконтейнерной камерой каналами с небольшим условным проходом.

Кроме того, на ванне установлен распределительный кран и штуцер быстроразьем ного соединения для отбора и транспортировки продукта. Паропровод установлен в ванне сверху, т.е. выше уровня воды, откуда и производится отбор пара в камеру, Необходимость такого устройства заключается в том, что в закрытый надконтейнерный объем камеры периодически подается пар и производится охлаждение стенок камеры, что способствует удалению образующегося конденсата вместе с посторонней микрофлорой, выделившейся иэ молока при его пастеризации, а для исключения проникновения посторонней микрофлоры иэ окружающей среды в надконтейнерной камере поддерживается небольшое избыточное давление асептическим воздухом, при этом при разгерметизации камеры для внесения закваски и выгрузки продукта в контейнерах устанавливается температура не менее чем нэ несколько градусов ниже температуры окружающей среды.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — часть надконтейнерной камеры и зоны условия защиты продукта от внешней микрофлоры в зависимости от снятой или закрытой крышки камеры; на фиг.З вЂ” циклограммы работы описываемого устройства и прототипа; где:

Тн — начальная температура введения закваски (в контейнере); Т» — конечная температура введения закваски (в контейнере);

1759338

25 в ванну является то, что с цепью неллю- ев

Т вЂ” температура сквашивания; T — темпе. ратура пастеризации; Т вЂ” температура хранения контейнера с продуктом.

Устройство (фиг.1) состоит иэ ванны 1, контейнеров 2, надконтейнерной камеры 3, на поддоне 4 которой размещены контейнеры 2. Надконтейнерная камера 3 закрывается герметичной крышкой 5. Охлаждение поддона 4-осуществляется холодной водой, проходящей по змеевику 6 и выходящей через короткую трубку 7 в ванну 1, а нагрев— паром, который равномерно распределяется в горизонтальной плоскости у поддона 4 при помощи форсунки 8 с щелевым круговым соплом.

Ванна 1 наполнена водой, температура и уровень которой поддерживаются регуляторами через соответствующие датчики 9 и

10. Регулирующая и вспомогательная аппаратура, индикаторы, ручки управления, реле времени располагаются в отдельно вынесенном от ванны пульте управления 11.

Подача холодной воды и пара осуществляется автоматически через клапаны 12 и

13, причем в паровой клапан 13 встроен дроссель 14 для выбора оптимального режима расхода теплоносителя.

Сжатый воздух, поступающий в блок подготовки 15, подвергается грубой и .тонкой очистке до получения асептического воздуха и подается последовательно через

-распределительный кран 16, редукционный клапан 17я обратный клапан 18, форсунку 8 в надконтейнерную камеру 3. Форсунка 8 имеет регулируемый щелевой проход t (фиг.2) с фиксацией зазора при помощи подвижной шайбы 19 и контргайки 20.

Распределительный кран 15 со встроенным дросселем 21 служит для снижения расхода при загрузке маточной закваски и имеет три рабочих положения: пастеризация и сквашивание молока; загрузка маточной закваски в контейнеры; выгрузка готового продукта из контейнеров.

Второе и третье положения распределительного крана соединены со штуцером быстрорэзъемного соединения 22 для подключения гибких трубопроводов (не показаны).

В нижней части ванны 1 установлены две форсунки: для подачи пара 23 и воды 24.

Часть пара при открытом клапане 13 поступает в нэдконтейнерную камеру через трубопроводы 25 и 26 и форсунку 8, перекрывая на время обратный клапан 18, Часть холодной воды при открытом клапане 12 поступает в ванну 1 через змеевик 6, периодически охлаждающий надконтейнерную камеру 3.

Особенностью подвода паровой трубы

55 чения выбросов воды в момент включения парового клапана 13 в надконтейнерную камеру, паровая труба подводится в ванну сверху и к верхней ее части присоединяется трубопровод 26, обратный клапан 13 и трубопровод 27 подвода асептического воздуха. В противном случае на вертикальном участке паровой трубы при выключенном. паровом клапане по закону сообщающихся сосудов будет устанавливаться столб воды, который в момент включения парового клапана будет выдавливаться в стерильно чистую надконтейнерную камеру.

Каждый контейнер 2 своим корпусом с приваренной к поддону 4 обечайкой 28 (фиг,2) образует кольцевую щель 29 — водяной затвор, Разность уровней внутри кольцевой щели 29 h зависит от установленного на редукционном клапане 17 давления асептического воздуха, величина которого в мм вод. ст. в надконтейнерной камере не должна превышать высоты обечайки 28. При периодической подаче пара, давление которого выше давления настройки клапана 17, излишки пара свободно преодолевают сопротивление водяного столба в затворе 29 и выходят в воду ванны, нагревая ее и продукт в контейнерах.

Внутренние объемы контейнера соединены с надконтейнерной камерой через небольшие отверстия 30, расположенные нэ . отводной трубке 31, Крышки 32 иэ каждого контейнера закрываются герметично, Устройство для производства молочных заквасок в асептических условиях работает следующим образом, В контейнеры 2 заливают молоко, закрывают крышкой 32, устанавливают в ванну 1, ванну заполняют водой, а надконтейнерную камеру 3 закрывают герметичной крышкой 5. Операции: выход нэ пастериэацию, пастеризэция, охлаждение до температуры ввода закваски, процесс сквашивания продукта, охлаждение готового продукта до температуры временного хранения, например 6 С, осуществляют в автоматическом режиме с помощью релейной схемы или микропроцессора.

Операции по введению маточной закваски в контейнеры, выгрузки иэ контейнеров готового продукта осуществляют вручную с соблюдением защитных мер от попадания в продукт посторонней микрофлоры и в данном описании не рассматриваются.

Выход устройства на режим пастеризации.

В ванну 1 и в нэдконтейнерную камеру

3 подают пар, который подогревает воду в нне, а в надконтейнерной камере 3 унич1759338 тожает и удаляет через водяные затворы 29 попавшие в этот объем микроорганизмы.

Во время нагрева контейнеров 2 с молоком из контейнерного объема постоянно выделяется воздух, который по отводной трубке 31 через отверстие 30 выходит s надконтейнерную камеру 3. Вместе с расширяющимся воздухом из контейнера выносится часть микроорганизмов, витающих над поверхностью молока и выделяющихся из молока при нагреве.

Попадание микроорганизмов внутрь контейнера при этом исключено.

Пастеризация молока s контейнерах.

При достижении в контейнерах 2 температуры пастеризации, например 95ОС, включают пар и с этого момента идет отсчет времени, например 30 мин, на.операцию

"Пастеризация".

Поддерживают температуру пастеризации поочередным включением клапанов 12 и 13 соответственно холодной воды и парового. После включения холодной воды в надконтейнерной камере 3 снижается температура, пар конденсируется, образовавшийся конденсат стекает на слив.

При охлаждении надконтейнерной камеры холодной водой незначительно падает давление в камере, которое восполняется редукционным клапаном 17, открывающим доступ в камеру асептического воздуха, Охлаждают молоко до температуры введения маточной закваски, После достижения времени, установленного на пастеризацию, например ЗО мин, клапан 12 включает холодную воду.

Идет процесс охлаждения воды в ванне и с небольшим запаздыванием продукта в контейнерах до температуры введения закваски, например 16 С. Потери давления.в надконтейнерной камере в связи с поглощением из него воздуха в контейнеры обеспечиваются тем же редукционным клапаном

17, открывающим доступ асептического воздуха.

По достижении s контейнерах температуры введения закваски автоматический цикл прерывается и дается сигнал для проведения ручной операции — Введение маточной закваски".

Введение маточной закваски.

Перед открытием крышки 5 оператор нажимает кнопку. Автоматически включается на короткое время паровой клапан 13 и в системе "Ванна-контейнеры" устанавливается режим температурного разбаланса:

Те>Т», т.е, температура окружающей среды, в данном случае температура в ванне вокруг контейнеров устанавливается выше температуры продукта в контейнерах.

Для исключения попадания посторонней микрофлоры в это время достаточен

5 температурный разбаланс 6-8 С. После этого оператор может открывать крышку 5, закрывающую надконтейнерную камеру, и производить введение закваски.

Такой же температурный разбаланс до10 статочен для выгрузки готового продукта из контейнеров. В любом случае эти технологические операции нужно заканчивать до выравнивания температур в окружающей контейнеры среде и в продукте контейнера.

15 Сквашивание.

Надконтейнерную камеру 3 закрывают крышкой и на короткое время включают паровой клапан 13.

Из надконтейнерной камеры 3 вытесня20 ются попавшие во время введения закваски микроорганизмы способом, описанным во время выхода устройства на режим пастеризации, но в данной операции этот процесс идетдо достижения установленной температу25 ры сквашивания, например ЗО С.

В дальнейшем процесс поддержания температуры. сквашивания на протяжении установленного времени, например 12 ч, проводят в автоматическом режиме.

30 Расход асептического воздуха на этой операции незначительный. После окончания времени, отведенного на сквашивание, автоматически включается охлаждение продукта до температуры временного хранения

35 Т», например 6 С. Во время этой операции также происходит пополнение через редукционный клапан 18 надконтейнерной камеры асептическим воздухом.

При завершении цикла поступает сиг40. нал об окончательной готовности продукта.

Условия, при которых может быть осуществлена защита продукта от микроорганизмов, выражаются простыми соотношениями:

45 I. Крышка 5 закрыта (пастеризация, охлаждение, сквашивэние)

Ge > Gp, при Gp=PoS», Рн < Po.

50 Po > Р», Ро=Р +Р»

11. Крышка 5 открыта (нэгрев контейнеров от окружающей контейнеры среды)

55 бе=бр=0, Ро=Рн, Рк > Рн, Рк > Po, где Ge — сила, удерживающая герметичную крышку при давлении внутри надконтейнерной камеры;

1759338

Gp — суммарная сила от действия внутреннего давления;

P> — давление внутри надконтейнерной камеры;

Р» — давление внутри контейнера; 5

P> — давление окружающей среды (атмосферное);

Р>-давление, подводимое к надконтейнерной камере асептического воздуха через редукционный клапан 18; 10

S» — площадь герметичной крышки надконтейнерной камеры.

Предложенное устройство для производства молочных заквасок в асептических условиях имеет преимущества перед иэве- 15 стн ы м прототипом-вискубатором "В исби":повышается качество кисломолочных продуктов в результате исключения попадания посторонней микрофлоры; облегчение обслуживания устройства за счет 20 исключения одноразовых асептических фильтров; расширение эксплуатационных воэможностей за счет установки на корпусе ванны распределительного крана и быстроразъемного соединения. 25

Формула изобретения

1. Устройство для производства молочных эаквасок в асептических условиях, включающее ванну с размещенными в ней контейнерами, закрытую герметичной 30 крышкой так, что между контейнерами и крышкой образована надконтейнерная камера, отличающееся тем,что,сцелью повышения качества целевого продукта за счет предотвращения повторного попада- 35 ния посторонней микрофлоры в продукт и удобства в обслуживании, оно снабжено поддоном с наклонными стенками, укрепленными с верхней стороны поддона, и обечайками, укрепленными с нижней стороны, при этом с наружной стороны стенок укреплен охлаждающий змеевик, а обечайки размещены с зазором к наружной поверхности контейнеров для образования водяного затвора, надконтейнерная камера имеет форсунку с щелевым круговым соплом для подачи пара или асептического воздуха и обратный клапан, а внутренняя полость каждого контейнера соединена с надконтейнерной камерой посредством отводной трубки.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что ванна снабжена распределительным краном и штуцером быстрораэъемного соединения для отвода и транспортировки продукта, размещенными на ее корпусе.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью исключения выбросов воды в надконтейнерную камеру s момент включения парового клапана, паропровод подачи пара в надконтейнерную камеру размещен сверху ванны выше уровня ее заполнения.

4..Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью поддержания избыточного давления в надконтейнерной камере, на линии асептического воздуха установлен редукционный клапан.

1759338

Составитель Э. Павлинцев

Редактор Л. Волкова Техред М.Моргентал Корректор П. Гереши

Закаэ 3129 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иЗобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101