NO317147B1 - Fremgangsmate og anordning for kontinuerlig sterilisering av et vaeskeformig produkt basert pa melk - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for kontinuerlig sterilisering av et produkt basert på melk i væskeform og en anordning for utførelse

av denne fremgangsmåte. Produktet forvarmes ved indirekte oppvarming og blir så oppvarmet til en steriliseringstemperatur 140-150°C ved å injisere damp direkte inn i en strøm av produktet. Etter sterilisering avkjøles produktet ved såkalt flash-kjøling, hvorunder vanndamp som svarer til den tilførte dampmengde fordampes, og produktet avkjøles ved indirekte kjøling.

Ved å injisere dampen direkte inn i produktet, oppnås en meget hurtig oppvarming til steriliseringstemperatur. Kontinuerlige prosesser med direkte dampinjisering i melk, kjent som UHT-behandling, ble innført i begynnelsen av sekstiårene og er beskrevet f.eks. i SE 218 503 (GP 937 782). UHT står for "Ultra High Temperature".

Som følge av energikrisen i syttiårene ble indirekte prosesser for UHT-behandling innført. Ved de indirekte prosesser kan en stor del av den tilførte varmeenergi gjenvinnes, mens varmeenergien som tilføres melken når varmemediet tilsettes som damp, tapes under flash-kjølingen.

Den indirekte oppvarming av melken til steriliseringstemperatur, fulgt av flashing, kan utføres så hurtig at holdetiden ved steriliseringstemperatur bare vil være noen få sekunder, men den bakteriologiske virkning som oppnås er likevel tilstrekkelig. Den indirekte sterilisering er nødvendigvis senere, og den tid hvorunder melken holdes ved en temperatur over 120°C er betydelig lengre. Jo lenger melken holdes ved en slik høy temperatur, desto større skader vil påføres melkens forskjellige bestanddeler. En kraftig varmebehandling fører til høye laktuloseverdier som betraktes som et mål på beskadigelsen av melken og angir derved en lavere melkekvalitet.

Interessen for direkte UHT-prosesser har nå igjen øket, delvis på grunn av at enkelte meget motstandsdyktige bakteriesporer er blitt funnet i melken som regelmessig leveres til meieriene, men også fordi det er ønskelig å oppnå en bedre kvalitet, dvs. sterile produkter som også har høy kvalitet.

Ifølge oppfinnelsen foreslås nå en ny måte å utføre steriliseringsbehandlingen på, som gir de behandlete produkter en bedre kvalitet, dvs. mindre laktulose-danneise, men likevel en god driftsøkonomi for steriliseringen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er i første rekke karakterisert ved at det melkebaserte produkt, forut for flash-kjølingen, avkjøles fra en steriliseringstemperatur på 140-150°C ved hjelp av et indirekte avkjølingstrinn til en temperatur i området 90-120°C, hvorved produktet avkjøles ved flash-kjøling til en temperatur på 70-85°C.

De på væskeformig melk baserte produkter kan, bortsett fra melk med forskjellig fettinnhold, bestå av fløte, rekonstituert melk, iskremblanding eller kondensert eller fordampet melk.

Produkter basert på melk er følsomme for mekanisk påvirkning ved temperaturer over 110°C. Ifølge den foreslåtte metode blir produktet avkjølt på en mekanisk forsiktig måte ned til en temperatur i området 90-120°C og flash-kjølingen, dvs. fordampingen av damp, starter først ved dette lave nivå. En mindre grad av inkrustasjoner av melkbasert produkt på vakuumkarets vegger oppnås ved denne lavere arbeidstemperatur. Melkens forskjellige bestanddeler utsettes for færre skader og det oppnås et melkeprodukt med høyere kvalitet ifølge oppfinnelsen. Bortsett fra færre skader på produktet, utføres avluftingen og deodoriseringen på en bedre måte ifølge oppfinnelsen.

Dersom produktet skal oppvarmes til en steriliseringstemperatur på 140°, er dampen som kreves i et indirekte arbeidende varmevekslersystem 25-30 kg damp/1000 kg produkt.

For å oppvarme produktet til den samme temperatur ved dampinjisering og flashing, kreves 135 kg damp pr. 1000 kg produkt.

Ifølge foreliggende oppfinnelse brukes bare 70-75 kg damp pr. 1000 kg produkt.

Vannforbruket er temmelig lavt når indirekte arbeidsprosesser anvendes. Oppvarmings- og avkjølingsvannet kan sirkuleres i lukkete kretser.

I et direktesystem som arbeider med damp er vannforbruket høyere, ettersom en stor mengde av vannet, 1000 l kjølevann/1000 I produkt, er nødvendig for å avkjøle karet hvor flashkjølingen finner sted.

Ved bruk av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er bare halvdelen av dette nødvendig, ettersom flashkjølingen gjennomføres ved en lavere temperatur.

I henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres forvarmingen av det melkbaserte produkt ved hjelp av en indirekte oppvarming til en temperatur av 90-125°C, fortrinnsvis til en temperatur på 115-120°C, hvoretter en avsluttende oppvarming ved hjelp av dampinjeksjon i produktet finner sted. Tidligere har forvarmingen vanligvis bare vært til - 80°C. Dette betyr at den mengde damp som er nødvendig for å øke temperaturen under dampinjeksjonstrinnet minskes.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter vanligvis et protein-stabiliseringstrinn under forvarmingen. Produktet holdes ved den ønskete temperatur i 0,5 - 5 minutter etter en oppvarming til 80-100°C.

I henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir det steriliserte produkt hensiktsmessig homogenisert i et trinn som utføres etter flashkjølingen. Vanligvis utføres dampinjeksjonen gjennom en dampinjeksjonsdyse i hvilken både damp og produkt tilsettes i form av konsentriske strømmer.

Den foreslåtte fremgangsmåte blir med fordel utført ved at avkjølingen av produktet fra steriliseringstemperatur i det første indirekte kjøletrinn utføres med en avkjølingshastighet som er høyere enn 5°C/sek., dvs. produktets temperatur senkes med minst 5°C pr. sekund. Dersom det er hensiktsmessig kan avkjølingshastigheten økes til 7-11°C pr. sekund.

En anordning for kontinuerlig sterilisering av et produkt basert på melk i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter en utjevningsbeholder for produktet. En første indirekte arbeidende varmeveksler er forbundet med utjevningstanken. Denne varmeveksler omfatter ett eller flere forvarmingstrinn. En dampinjeksjonsdyse er anordnet i en rørledning ut fra varmeveksleren og etter varmeinjeksjonsdysen er det en holdeseksjon. Anordningen omfatter også en vakuumbeholder hvor produktet avkjøles ved hjelp av flashkjøling og en andre indirekte varmeveksler for avkjøling av produktet. Anordningen er hovedsakelig karakterisert ved at en ytterligere indirekte arbeidende varmeveksler for avkjøling av produktet etter dampinjiseringen er anordnet mellom holdeseksjonen og vakuumbeholderen.

Denne ytterligere varmeveksler (kjøler) består med fordel av en rør-varmeveksler, hvor temperaturforskjellen mellom kjølemediene, vanligvis vann, og produktet holdes høyt.

Foreliggende beskrivelse er nærmere beskrevet i tilknytning til den medfølgende tegning som viser en utføringsform av oppfinnelsen, bare valgt som et eksempel. Også de temperaturer som er angitt på tegningen må anses som eksempler.

En utjevningsbeholder 1 for produktet som skal behandles i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ved hjelp av rørledningen 2 forbundet med en pumpe 3 som er forbundet med en indirekte arbeidende varmeveksler 4 med i dette tilfelle to forvarmingstrinn. Når produktet er blitt oppvarmet til en passende temperatur, 90°C, bringes det til å passere en holdecelle 5 for stabilisering av proteinet. Produktet blir så tilbakeført til varmeveksleren for en ytterligere forvarming til 117°C. Produktet blir så bragt til å passere en dampinjeksjonsdyse 6 hvor produktet blandes med damp 7 og derved oppvarmet til en temperatur på 145°C. Etter en passasje av en kort holdeseksjon 8, avkjøles produktet ved hjelp av vann i en direkte arbeidende varmeveksler 9 til en temperatur av 111°C. Fra varmeveksleren 9 føres produktet videre til en vakuumbeholder 10 hvor produktet flashkjøles ved å fordampe like mye væske som ble tilsatt av dampen. Produktet forlater vakuumbeholderen med en temperatur på 80°C og blir så avkjølt i en andre indirekte arbeidende varmeveksler 11 til en temperatur på 25°C.

Dersom det anses hensiktsmessig kan en ytterligere trykkhevingspumpe anordnes mellom forvarmingstrinnene.

En homogenisator for homogenisering av produktet kan tilkoples etter vakuumbeholderen eller eventuelt etter det første forvarmingstrinn.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig sterilisering av et væskeformig produkt basert på melk, som forvarmes ved indirekte oppvarming, oppvarmes til steriliseringstemperatur 140-150°C ved direkte injeksjon av damp i produktet og avkjøles ved såkalt flash-kjøling, hvor damp som svarer til den tilførte dampmengde fordampes og som til slutt avkjøles ved indirekte kjøling, karakterisert ved at produktet, forut for flash-kjølingen, avkjøles fra steriliseringstemperaturen 140-150°C til en temperatur i området 90-120°C ved et indirekte, første kjøletrinn hvoretter produktet avkjøles ved flash-kjøling til en temperatur på 70-85°C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at forvarmingen finner sted ved en temperatur på 90-125°C, fortrinnsvis 115-120°C, hvoretter dampinjisering finner sted.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at forvarmingen omfatter et protein-stabiliseringstrinn hvor produktet etter oppvarming til en temperatur på 80-100°C holdes ved denne temperatur i 0,5-5 minutter.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det steriliserte produkt passerer et homogeniseringstrinn anordnet etter flash-kjølingen.

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at dampinjeksjonen finner sted i en dampinjeksjonsdyse med tilførsel av konsentriske strømmer av damp og produkt.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at avkjølingen av produktet fra steriliseringstemperaturen i det første kjøletrinn finner sted med en kjølehastighet som er større enn 5°C/sek.

7. Anordning for kontinuerlig sterilisering av et væskeformig produkt basert på melk, i henhold til fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende en indirekte arbeidende, første varmeveksler (4) for forvarming av det melkebaserte produkt tilkoplet en utjevningsbeholder (1), hvilken varmeveksler (4) omfatter ett eller flere oppvarmingstrinn, en dampinjeksjonsdyse (6) som er anordnet i en rørledning ut fra varmeveksleren, en holdeseksjon (8) etter dampinjeksjonsdysen, en vakuumbeholder (10) i hvilken produktet avkjøles ved flash-kjøling og en andre indirekte arbeidende varmeveksler (11) for avkjøling av produktet, karakterisert ved at en ytterligere indirekte arbeidende varmeveksler (9) for avkjøling av produktet er innkoplet mellom holdeseksjonen (8) og vakuumbeholderen (10).

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den ytterligere varmeveksler består av en rør-varmeveksler.