Способ пастеризации (стерилизации) жидких водосодержащих пищевых продуктов

 

Изобретение относится к молочной промышленности и может применяться для пастеризации (стерилизации) молока, пива, воды, вина, соков, паст и других жидких водосодержащих продуктов и материалов. Способ пастеризации состоит из трех этапов. На первом этапе водосодержащий жидкий продукт нагревается в течение 5 - 15 c до температуры, меньшей температуры пастеризации на 8 - 12°С, любым теплоносителем, например ИК-излучением. На втором этапе с помощью энергии СВЧ с плотностью СВЧ мощности в обрабатываемом продукте не менее 680 Вт/см³ в течение 0,05 - 0,2 с температура в обрабатываемом продукте доводится до температуры пастеризации (стерилизации). На третьем этапе температура пастеризации (стерилизации) в обрабатываемом продукте выдерживается в течение 3 - 6 с энергией СВЧ, составляющей от 2 до 3% от энергии второго этапа. Изобретение позволяет повысить эффективность пастеризации (стерилизации) жидких водосодержащих пищевых продуктов.

Способ пастеризации (стерилизации) жидких водосодержащих пищевых продуктов относится к молочной промышленности и может быть использован в пищевой и смежных областях для пастеризации (стерилизации) молока, пива, воды, соков, вина и других жидких водосодержащих продуктов и материалов.

Известны традиционные способы пастеризации (стерилизации) жидких водосодержащих пищевых продуктов [1]. При традиционной пастеризации (стерилизации) тепловое воздействие на микрофлору поступает от носителя тепла через разделительную пластину, далее через жидкость и оболочку к ядру бактерии. Бактерия гибнет только при разрушении ядра. Так как вода имеет низкую теплопроводность, темп нагрева без образования пригара на разделительной пластине нельзя получить более 3^oC/с. Отсюда следует, что для достижения летальной температуры ядра бактерии необходима длительная выдержка. В результате длительного теплового воздействия одновременно с гибелью бактерий происходит разрушение наиболее ценной части пищевого продукта. При этом необходимо отметить, что нагрев молока без выдержки до 60^oC практически не влияет на качество молока, но не убивает бактерии.

Известны электрофизические методы обработки пищевых продуктов [2]. Из электрофизических методов обработки жидких водосодержащих продуктов к очень эффективным способам можно отнести технологии обработки с применением СВЧ-энергии. К основным особенностям СВЧ-энергии можно отнести: способность проникать на значительную глубину обрабатываемого водосодержащего продукта (объемный нагрев), отсутствие контакта обрабатываемого продукта с теплоносителем и то, что при СВЧ-нагреве возможно сконцентрировать очень большие энергии в небольших объемах обрабатываемого продукта. Хотя к настоящему времени разработаны источники СВЧ-энергии с КПД, превышающим 75%, все же применение СВЧ-энергии для пастеризации (стерилизации) пищевых продуктов является делом сложным и дорогостоящим, но СВЧ-нагрев в сочетании с традиционными методами нагрева - наиболее плодотворный конструктивный путь.

Известен взятый в качестве аналога способ обработки пищевых продуктов [3], включающий обработку продукта ИК-излучением и СВЧ-энергией. Данный способ не обеспечивает высокого качества готового продукта.

Целью настоящего изобретения является создание способа пастеризации (стерилизации) жидких водосодержащих пищевых продуктов, включающий обработку продуктов ИК-излучением и энергией СВЧ, указанная цель достигается тем, что на первом этапе в течение 5-15 с нагревают продукт энергией ИК-излучения до температуры меньшей температуры пастеризации (стерилизации) на 8-12^oC, на втором этапе в течение 0,05-0,2 с энергией СВЧ плотностью мощности в обрабатываемом продукте не менее 680 Вт/см³ нагревают продукт до температуры пастеризации (стерилизации), а на третьем этапе выдерживают температуру пастеризации (стерилизации) в течение 3-6 с энергией СВЧ, составляющей 2-3% от плотности мощности энергии второго этапа.

Существенные признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не поддаются самостоятельной квалификации, так как неотделимы от всего способа. Этапы способа и их характеристики окончательно определены экспериментально и позволяют создать высокоэффективный и экономичный способ пастеризации (стерилизации) жидких водосодержащих продуктов. Предлагаемый способ пастеризации (стерилизации) сочетает в себе традиционные методы нагрева, например нагрев на первом этапе ИК-излучением до температуры, меньшей температуры пастеризации (стерилизации) на 8 - 12^oC, и на втором этапе СВЧ-энергией с плотностью СВЧ мощности в обрабатываемом продукте не менее 680 Вт/см³. При воздействии такой плотности СВЧ мощности на обрабатываемый продукт он в течение 0,05 - 0,2 с нагревается до температуры пастеризации (стерилизации).

При удельной плотности СВЧ-энергии более 680 Вт/см³ наведенная на мембранах бактерий напряженность поля достигает более 460 В/см³. В результате этого происходит электрический пробой клеточных мембран и мгновенный разогрев ядра бактерий, который летален для них. При этом происходит также электролитическое обеззараживание вредных соединений (фенолов, альдегидов, пестицидов и т.д.) и нейтрализация ионов тяжелых металлов. На третьем этапе энергией СВЧ, составляющей от 2% до 3% от энергии СВЧ второго этапа, температура пастеризации (стерилизации) в обрабатываемом продукте выдерживается в течение 3 - 6 с для обеспечения гарантированной пастеризации (стерилизации).

Все режимы и характеристики предлагаемого способа окончательно определены экспериментально. Построена установка, реализующая предлагаемый способ, проведены испытания. Как показали испытания, в обрабатываемом продукте происходит полная инактивация микроорганизмов, разрушение микробных токсинов, пестицидов и других вредных соединений, нейтрализация ионов тяжелых металлов, исправление пороков молока (запах силоса). Благодаря кратковременному нагреву максимально сохраняются нативные свойства жидких пищевых продуктов.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ пастеризации (стерилизации) и обеззараживания жидких водосодержащих пищевых продуктов, обладает улучшенными техническими и экономическими показателями: 1) меньшие энергетические затраты; 2) более дешевое аппаратурное оформление; 3) очень высокое качество пастеризованного продукта; 4) очень высокий уровень обеззараживания.

Температура пастеризации (стерилизации) для разных жидких водосодержащих пищевых продуктов определена стандартами (ГОСТ, ОСТ, ТУ) на них, например: для молока пастеризованного ГОСТ 13277-79; для молока стерилизованного ОСТ 49140-85; для молока пастеризованного "Детского" ТУ 10 РСФСР 43-774-91.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. П.Ф. Дьяченко, М.С. Коваленко, А.Д. Грищенко, А.И. Чеботарев. Технология молока и молочных продуктов, М.: Пищевая промышленность, 1974 г.

2. И. А. Рогов, А.В. Горбатов. Физические методы обработки пищевых продуктов, М.: Пищевая промышленность, стр. 404-447.

3. SU 1233850 A1 (Киевский торгово-экономический институт), 30.05.86, A 23 L 3/26.

Формула изобретения

Способ пастеризации (стерилизации) жидких водосодержащих пищевых продуктов, включающий обработку продуктов ИК-излучением и энергией СВЧ, отличающийся тем, что на первом этапе в течение 5 - 15 с нагревают продукт энергией ИК-излучения до температуры, меньшей температуры пастеризации (стерилизации) на 8 - 12^oC, на втором этапе в течение 0,05 - 0,2 с энергией СВЧ плотностью мощности в обрабатываемом продукте не менее 680 Вт/см³ нагревают продукт до температуры пастеризации (стерилизации), и на третьем этапе выдерживают температуру пастеризации (стерилизации) в течение 3 - 6 с энергией СВЧ, составляющей 2 - 3% от плотности мощности энергии второго этапа.