Способ пастеризации молока и жидких кисломолочных продуктов

 

Изобретение относится к пастеризации молока и жидких кисломолочных продуктов в пищевой промышленности. Способ пастеризации включает обработку молока или жидких кисломолочных продуктов в зазоре между ротором и статором стерилизатора-гомогенизатора. Обработку проводят при значениях градиента скоростей от 4,6·10⁵ до 5,1·10⁵ м/с·м в условиях резонансных колебаний ротора и статора, которые определяют по максимальной амплитуде звуковых колебаний. Изобретение позволяет повысить эффективность пастеризации и увеличить срок хранения молока и жидких кисломолочных продуктов. 4 табл.

Изобретение относится к способам пастеризации жидких или пастообразных сред, в частности молока и жидких кисломолочных продуктов, и может быть использовано в пищевой промышленности.

Известны способы пастеризации молока и жидких молочных продуктов в потоке, заключающиеся в нагревании их при повышенных температурах (75-90^oC) с использованием пастеризаторов, в основном пластинчатого типа (Твердохлеб Г. В. и др. Технология молока и молочных продуктов. - М.: Агропромиздат, 1991, с. 33) или способы, предусматривающие нагрев молока путем непосредственного его контакта с теплоносителем (авторское свидетельство СССР N 280225, кл. A 23, C 3/02,1971).

Известные способы пастеризации молока обеспечивают уничтожение патогенной микрофлоры, снижение общей бактериальной обсемененности, получение продукта, безопасного для потребления в санитарно- гигиеническом отношении (Богданов Б.А. и др. Технология цельномолочных продуктов и молочно-белковых концентратов. - М.: Агропромиздат, 1989, с. 10).

Однако указанные выше способы пастеризации не обеспечивают сохранность молока при умеренных температурах (15-16^oC) более 36 часов (Богданов Б.А. и др. Производство цельномолочных продуктов. - М: Легкая и пищевая промышленность, 1982, с. 197) из-за его скисания под воздействием молочнокислых бактерий.

Известен способ обработки жидкотекучих сред и роторно-пульсационный аппарат для его осуществления, заключающийся в том, что обработку ведут в условиях дополнительного акустического воздействия статора на среду колебаниями различной частоты и амплитуды. При этом частоту воздействия регулируют числом оборотов ротора, а амплитуду воздействия - моментом инерции массы диска вращающегося ротора (патент РФ N 2090253, кл. B 01 F 7/00, 1997). Согласно указанного способа, молоко обрабатывают в режиме циркуляция емкость - роторно- пульсационный аппарат при скорости вращения ротора 7000 об/мин в условиях, когда в жидкотекучей среде возникают резонансные колебания, которые определяют по максимуму амплитуды акустических колебаний. Однако недостатком указанного способа является низкая эффективность процессов пастеризации и стерилизации, т. к. молоко, обработанное таким образом хранится не более 11 суток.

Известен способ пастеризации жидких сред путем обработки среды в зазоре между ротором и статором стерилизатора - гомогенизатора (авторское свидетельство СССР N 971211, кл. A 23 C 3/03, 1982).

Согласно указанного способа жидкая среда (например, жидкий молочный продукт) подается в стерилизатор-гомогенизатор при температуре 70^oC, обрабатывается в течение 0.5 сек и выходит стерилизованным из аппарата с температурой 150^oC.

Недостатком указанного способа является низкая эффективность процессов пастеризации и стерилизации, т.к. молоко, обработанное таким образом хранится не более 1.5 суток.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ пастеризации и стерилизации жидких или пастообразных сред, включающий обработку среды в зазоре между ротором и статором стерилизатора- гомогенизатора (патент РФ N 2052259, кл. A 23 L 3/00, A 23 С 3/02, 1996).

В указанном прототипе не приведен элемент зазора между статором и ротором стерилизатора-гомогенизатора.

Согласно указанного способа обработка молока или жидких молочных продуктов в стерилизаторе-гомогенизаторе осуществляется, например, при 40-80^oC в режиме многократной циркуляции молока по контуру емкость - стерилизатор-гомогенизатор, при этом в зазоре между ротором и статором обработка ведется при значениях градиентов скоростей от 5.2·10⁵ до 6.8·10⁶ м/с·м. Молоко, обработанное предложенным способом, хранится при комнатной температуре до 9 суток без признаков скисания.

Недостатком указанного способа является недостаточно высокая эффективность пастеризации. Этот недостаток проявляется в том, что по известному способу не предоставляется возможным осуществлять высокоэффективную пастеризацию при обработке молока в режиме однократного пропускания (режим потока) в зазоре между ротором и статором стерилизатора-гомогенизатора. Кроме того, по указанному способу не удается осуществить пастеризацию такого жидкого молочного продукта, как например молочной сыворотки, что проявляется в наших испытаниях, проведенных по прототипу, в незначительном сроке хранения этого продукта после пастеризации (не более 1.5 суток).

Целью изобретения является повышение эффективности пастеризации, а в связи с этим увеличение срока хранения молока и жидких кисломолочных продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе пастеризации молока и жидких кисломолочных продуктов, путем их обработки в зазоре между статором и вращающимся ротором стерилизатора-гомогенизатора, при значениях градиентов скоростей от 4.6·10⁵ до 5.1·10⁵ м/с·м, обработку ведут в условиях резонансных колебаний между ротором и статором, которые определяют по максимальной амплитуде звуковых колебаний.

Заявляемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В емкость из нержавеющей стали, объемом 100 л, снабженную входным и выходным патрубком, термометром, рубашкой и выносным стерилизатором-гомогенизатором загружают 50 л молочной сыворотки с температурой 40^oC. Сыворотку обрабатывают в режиме циркуляции емкость - стерилизатор-гомогенизатор при скорости вращения ротора 4500 об/мин (значение градиента скорости 5.1·10⁵ м/с·м) в условиях, когда между ротором и статором возникают резонансные колебания, которые определяют по максимуму амплитуды звуковых колебаний (максимальный уровень звука по вибродатчику ВМВ 003М2 равен 101 Дб).

В процессе обработки без дополнительного принудительного нагревания в течение 4 мин температура сыворотки в емкости достигает 71-75^oC. Отбор проб молочной сыворотки для дальнейшего исследования проводят, начиная с температуры 40^oC через каждые 60 сек в течение 240 сек.

Стойкость обработанной сыворотки при хранении, оцениваемая по изменению показателей титруемой кислотности в градусах Тернера (^oT), определяют в соответствии с ТУ 10.02.803.89, молока по ГОСТ-13277, микробиологический контроль пастеризованной сыворотки проводят согласно ТУ 10.02.803.89. Микробиологические показатели по предлагаемому способу оценивают по содержанию общего количества бактерий, бактерий группы кишечной палочки и патогенных микроорганизмов, в том числе и сальмонеллы. Пробы для микробиологического контроля отбирают в стерилизованную посуду до пастеризации и в течение 10 суток в зависимости от экспозиции воздействия и температуры. Микробиологический контроль пастеризованного молока проводят согласно ГОСТ 13277. Результаты исследований представлены в табл. 1, 2, 3. Содержание токсичных элементов определяют в соответствии с ГОСТ 26927, 26930, 26934, 26934, 23327 (см. табл. 4).

Проба сыворотки, отобранная при 75^oC и обработанная в течение 4 мин, простояла без изменения кислотности 40 суток. Проба сыворотки, отобранная при 60^oC и обработанная в течение 3 мин, простояла без изменения кислотности и превышения допустимой нормы микроорганизмов на 1 см³ 7 суток. Результаты биохимического и микробиологического контроля представлены в табл. 1, 2.

Пример 2. В емкость из нержавеющей стали, объемом 100 л, снабженную входным и выходным патрубком, термометром, рубашкой и выносным стерилизатором-гомогенизатором, загружают 50 л молочной сыворотки. Молочную сыворотку предварительно нагревают до 60^oC и обрабатывают в режиме циркуляции емкость - стерилизатор-гомогенизатор при скорости вращения ротора 3500 об/мин (значение градиента скорости 4.6·10⁵ м/с·м) в течение 1 мин; в условиях, когда между ротором и статором возникают резонансные колебания, которые определяют по максимуму амплитуды звуковых колебаний (максимальный уровень звука по вибродатчику ВМВ 003М2 равен 85 Дб). Температура сыворотки в емкости при этом достигает 65^oC.

Далее пассу охлаждают до 60^oC и отбирают пробу. Затем обработку сыворотки продолжают в емкости в течение еще 2 мин в общей сложности до 5 мин при постоянном поддерживании температуры в емкости 60^oC. Отбор проб молочной сыворотки для исследования проводят начиная с температуры 60^oC через каждые 60 сек в течение 300 сек (5 мин). Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 1, 2.

Проба сыворотки, отобранная при 60^oC и обработанная в течение 3-5 мин, простояла без изменения кислотности не более 7 суток.

Пример 3. Пример 3 проводят по технологии примера 1.

Молочную сыворотку нагревают до 69-71^oC и обрабатывают при 4000 об/мин (значение градиента скорости 4.8·10⁵ м/с·м) в течение 1 мин; в условиях, когда между ротором и статором возникают резонансные колебания, которые определяют по максимуму амплитуды звуковых колебаний (максимальный уровень звука по вибродатчику ВМВ 0003М2 равен 98 Дб), температура сыворотки в емкости при этом достигает 75^oC. Массу охлаждают до 70^oC и отбирают пробу. Затем продолжают обработку сыворотки в емкости в течение еще 2 мин и (суммарно до 5 мин) с постоянным охлаждением жидкости в емкости до 70^oC. Отбор проб молочной сыворотки для исследования проводят, начиная с температуры 70^oC через каждые 60 сек в течение 300 сек (5 мин). Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 1, 2.

Проба сыворотки, отобранная при 70^oC и обработанная в течение 5 мин, простояла без изменения кислотности и превышения допустимой нормы микроорганизмов на 1 см³ более 32 суток.

Пример 4. По технологии примера 1. Молочную сыворотку нагревают до 75^oC и обрабатывают при 4500 об/мин (значение градиента скорости 5.0·10⁵ м/с·м ) в течение 1 мин, в условиях, когда между ротором и статором возникают резонансные колебания, которые определяют по максимуму амплитуды звуковых колебаний (максимальный уровень звука по вибродатчику ВМВ 003М2 равен 101 Дб). Температура сыворотки в емкости достигает 78^oC. Далее массу охлаждают до 75^oC и отбирают пробу. Затем продолжают обработку сыворотки в емкости в течение еще 2 мин (всего 3 мин) при 75^oC. Отбор проб молочной сыворотки для исследования проводят, начиная с температуры 75^oC через каждые 60 сек в течение 180 сек (3 мин). Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 1, 2.

Проба сыворотки, отобранная при 75^oC и обработанная в течение 3 мин, простояла без изменения кислотности в течение 45 суток (максимальный срок хранения молочной сыворотки, достигнутый при испытаниях).

Пример 5. (по прототипу). В емкость из нержавеющей стали объемом 100 л, снабженную входным и выходным патрубками, загружают 50 л молочной сыворотки с температурой 20^oC. Стерилизатор-гомогенизатор, имеющий также входной и выходной патрубки, соединяют с емкостью с помощью трубопроводов. Молочная сыворотка за счет насосного эффекта поступает из емкости в стерилизатор-гомогенизатор и после обработки вновь возвращается в емкость. Обработку молочной сыворотки в стерилизаторе-гомогенизаторе осуществляют при скорости вращения ротора от 6000 до 7000 об/мин, при этом в зазоре между ротором и статором обработка ведется при значениях градиентов от 5.2·10⁵ до 6.8·10⁵ м/с·м. Через 5 мин обработки температура молочной сыворотки в емкости достигла 75^oC. Результаты биохимических исследований полученного образца представлены в табл. 1. Сыворотка, обработанная таким образом простояла не более 1.5 суток.

Пример 6. Предварительно нагретую молочную сыворотку с температурой 60^oC непрерывно в режиме потока обрабатывают в стерилизаторе-гомогенизаторе с производительностью 12000 л/час при скорости вращения ротора 6200 об/мин (значение градиента скорости 5.1·10⁵ м/с·м) в условиях резонансных колебаний между ротором и статором, которые определяют по максимуму амплитуды звуковых колебаний (максимальный уровень звука по вибродатчику ВМВ 003М2 равен 118 Дб). Обработанную молочную сыворотку подают в молочный танк, емкостью 10 м³, из которого она передается на дальнейшую переработку. Результаты микробиологического контроля процесса приведены в табл. 3.

Пример 7. Предварительно нагретое молоко с температурой 60^oC непрерывно в режиме потока обрабатывают в стерилизаторе-гомогенизаторе с производительностью 12000 л/час при скорости вращения ротора 6200 об/мин (значение градиента скорости 5.1·10⁵ м/с·м) в условиях резонансных колебаний между ротором и статором, которые определяют по максимуму амплитуды звуковых колебаний (максимальный уровень звука по вибродатчику ВМВ 003М2 равен 118 Дб). Обработанное молоко подают в молочный танк, емкостью 10 м³, из которого оно передается на дальнейшую переработку. Результаты микробиологического контроля процесса приведены в табл. 3.

Пример 8. По технологии примера 7 обрабатывают молоко с исходной температурой 70^oC. Результаты испытаний представлены в табл. 3.

Пример 9. По технологии примера 7 обрабатывают предварительно подогретое молоко с исходной температурой 80^oC. Результаты испытаний представлены в табл. 3.

Из приведенных выше примеров следует, что предлагаемый режим обработки молока и жидких молочных продуктов в зазоре между статором и вращающимся ротором стерилизатора-гомогенизатора, при значениях градиентов скоростей от 4.6·10⁵ до 5.1·10⁵ м/с·м в условиях резонансных колебаний между ротором и статором, при максимальной амплитуде звуковых колебаний (уровень звука по вибродатчику ВМВ 003М2 от 80 до 120 Дб) позволяет повысить эффективность пастеризации, а в связи с этим увеличить срок хранения молока и молочной сыворотки от 1.5 суток до 45 суток соответственно с сохранением питательной ценности и органолептических показателей. Причем наибольший эффект получен при обработке молочной сыворотки в режиме циркуляции емкость - стерилизатор-гомогенизатор. Из приведенных примеров следует, что главную роль в процессе пастеризации играет температурный фактор в сочетании с резонансными колебаниями, которые возникают между статором и вращающимся ротором. Содержание токсичных элементов находятся на уровне пастеризованного молока и кисломолочных продуктов и соответствует нормам ГОСТ 26927, 26930, 26934, 26934, 23327 (см. табл. 4).

Формула изобретения

Способ пастеризации молока и жидких кисломолочных продуктов путем их обработки в зазоре между статором и вращающимся ротором стерилизатора-гомогенизатора, отличающийся тем, что обработку ведут при значениях градиентов скоростей от 4,6 · 10⁵ до 5,1 · 10⁵ м/с · м, в условиях резонансных колебаний между ротором и статором, которые определяют по максимальной амплитуде звуковых колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 01.12.2007

Извещение опубликовано: 27.07.2009        БИ: 21/2009

---