NO318025B1 - Anlegg for behandling av varmesensitive matvarefluider - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et anlegg for behandling av varmesensitive matvarefluider så som myseproteinkonsentrat og ostemelk, hvilket anlegg innbefatter et infusjonskammer hvori fluidet varmebehandles ved hjelp av tilførsel av damp og et vakuumkammer forbundet til dette for fjerning av vann fra fluidet.

Et annet AU-PS nr.610.233 beskriver et anlegg for sterilisering av melk. Et slikt anlegg er kjent som et direkte UHT anlegg (direkte ultra high Temperature Plant). I disse anleggene sprøytes damp inn i melkeføden til et infusjonskammer på en slik måte at melken oppvarmes til en temperatur på tilnærmet 140 °C. Deretter føres melken til et såkalt holdekammer hvor melken holdes i en forutbestemt periode (tilnærmet 2 til 15 sekunder) i oppvarmet tilstand. Melken føres deretter til et vakuumkammer hvor vannet som stammer fra dampen blir fjernet igjen på en slik måte at faststoffinnholdet til melken er det samme når melken forlater vakuumkammeret som før tilførselen av damp. Et behandlingen i vakuumkammeret føres melken vanligvis til en homogenisator og utsettes deretter for avkjøling og pakking.

Videre er det ovennevnte holdekammeret kjent å innbefatte en sentrifugalpumpe, som er forbundet til utløpet av infusjonskammeret via en ledning, hvilken sentrifugalpumpe pumper den oppvarmede melken inn i en rørlengde som strekker seg gjennom en ekspansjonsventil til vakuumkammeret. På denne måtes sikres en rask overføring av den oppvarmede melken til rørlengden mellom pumpen og ekspansjonsventilen, hvor, som nevnt, den egentlige steriliseringsprosessen utføres på noen få sekunder i oppvarmet tilstand før temperaturen faller rask etter passering av ekspansjonsventilen.

Når det er et spørsmål om fluider som er mer varmefølsomme enn ordinær melk og produkter med en lavere pH-verdi (mindre enn 6.6) enn vanlig melk, oppstår det en spesiell tendens til at fluidet brenner seg på sidene som er i kontakt med fluidet. Som et resultat, vil et anlegg som behandler slike fluider renses etter bruk i en kort periode. Når anlegget over får behandling for eksempel av myseproteinkonsentrat (MPC) ved temperaturer passende for dette fluidet, er behandlingsperioden typisk mindre enn 30 minutter.

Vanligvis utsettes de angjeldende fluider for en vannbehandling for å fjerne bakterier og sporer og for på denne måten å minimalisere destruksjonen av blant annet proteiner og vitaminer. Når holdetiden ved en forutbestemt temperatur forkortes, reduseres i vesentlig grad de kjemiske endringer eller destruksjoner av nyttige ingredienser i forhold til dreping av bakterier. Temperaturen kan derved fordelaktig heves i forbindelse med varmefølsomme produkter, samtidig som holdetiden forkortes.

Tidligere ble varmefølsomme fluider vanligvis utsatt for vannbehandling i platevarme-vekslere, men et krav om en økning av behandlingstemperaturen med samtidig forkorting av holdetiden ved høy temperatur, har resultert i at anvendelse av slike platevarme-vekslere ikke lenger er fordelaktige.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et anlegg anpasset for kontinuerlig vannbehandling av varmefølsomme fluider eller matvarefluider som medfører en lang behandlingsperiode.

Anlegget i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved at utløpsåpningen til infusjonskammeret er direkte forbundet med innløpet til en positiv fortrengningspumpe og at utløpet fra den positive fortrengningspumpen er forbundet med innløpet til vakuumkammeret på en slik måte at det påføres et trykkfall over pumpen sett i fluidets strømningsretning i anlegget.

Det resulterende anlegget tillater en økning av behandlingstemperaturen og en tilsvarende kort oppholdsperiode ved den angjeldende temperatur. Sistnevnte oppnås spesielt på grunn av det faktum at en positiv fortrengningspumpe anbragt direkte ved utløpet av infusjonskammeret sikrer en umiddelbar og rask fjerning av det oppvarmede fluidet fra infusjonskammeret inn i et område med et lavt trykk og derved et raskt fall i temperaturen. Som et resultat utsettes det angjeldende fluidet for høy temperatur en meget kort periode og den fallende perioden inne i infusjonskammeret er tilnærmet 0.1 sekund. I tillegg sikrer pumpen at temperaturen faller igjen raskt. Trykkføringen etter pumpen sett i fluidets strømningsretning holdes ved et relativt lavt nivå på grunn av den direkte forbindelsen med vakuumkammeret. Siden bunnen av infusjonskammeret har blitt avkjølt, vil temperaturen til fluidet falle raskt allerede når fluidet når bunnen av infusjonskammeret. Anvendelsen av en positiv fortrengningspumpe medfører videre at de samvirkende overflatene automatisk holdes rent for eventuell fastbrenning og behandlingsperioden er derved relativt lang på tross av de høye behandlingstemperaturene.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det spesielt foretrukket at den positive fortrengningspumpen er en gearpumpe fordi en slik pumpe sikrer en selvrensende pussing av nesten alle overflatene som kommer i kontakt med fluidet.

Videre kan huset til den positive fortreningspumpen i henhold til oppfinnelsen være avkjølt med det resultat at fluidet som direkte mates inn i pumpen uten å ha vært i kontakt med bunnen av infusjonskammeret også raskt avkjøles.

Oppfinnelsen vil beskrevet mer i detaljert i det etterfølgende med henvisning til de medfølgende tegninger.

Figur 1 viser et flytskjema av et anlegg i henhold til oppfinnelsen.

Figur 2 er en skisse av et infusjonskammer til anlegget i figur 1, hvor enkelte deler er blitt fjernet for å gi større klarhet og hvor infusjonskammeret er forbundet til en gearpumpe.

Anlegget i figur 1 innbefatter et infusjonskammer 1 av konvensjonell kjent type. Infusjonskammeret er forbundet med et rør 2 for mating av fluidet som skal varmebehandles inn i fusjonskammeret 1 og et rør 3 for tilførsel av damp. Til slutt er infusjonskammeret forbundet til rørene 4 og 5 for mating og fjerning av væske for avkjøling av bunnen av infusjonskammeret 1. Utløpet til infusjonskammeret 1 er direkte forbundet med en gearpumpe, hvis hus er avkjølt ved hjelp av et kjølemiddel som tilføres og fjernes igjen via rørene 7 og 8. Utløpet fira gearpumpen er forbundet med innløpet til et vakuumkammer 10 av en konvensjonell kjent type via et rør 9. Vakuumkammeret er anpasset for å fjerne den vannmengden som er tilført i form av damp i infusjonskammeret via et rør 1, mens det konsentrerte fluidet dreneres av via et rør 12 og en pumpe 13 på en konvensjonell kjent måte.

Figur 2 er en skisse av infusjonskammeret 1, hvor visse deler er fjernet for å gi større klarhet og hvor det er forbundet med en gearpumpe 6. Fluidet som skal behandles føres via røret 2 inn i infusjonskammeret 1, hvilket fluid kommer inn i infusjonskammeret 1 i separate stråler gjennom et mangfold utløpsåpninger 14, 15 og møter vanndamp. Den varme dampen injiseres via et omliggende dampfordelingskammer 16 på nøyaktig samme måte som beskrevet i tidligere nevnte AU-PS nr. 610.233. Rundt bunnen av kammeret 1 er det tilveiebragt en kjølekappe 17, hvilken kappe holder bunnen av infusjonskammeret avkjølt.

Gearpumpen er av en konvensjonell kjent type og er forbundet til utløpet 18 fra infusjonskammeret 17 og huset til gearpumpen er forbundet med en temperaturføler 19 ved en posisjon hvor den nærliggende overflaten holdes ren for fastbrenning ved hjelp av tennene til gearhjulene. På denne måten er det mulig å sikre en pålitelig kontroll av anlegget.

Anlegget kan anvendes for behandling av forskjellige varmefølsomme produkter, og de angjeldende temperaturer er anpasset til det individuelle produkt. Anlegget kan for eksempel brukes for vannbehandling av myseproteinkonsentrat (MPC), som er et produkt med et høyt innhold av myseprotein og som blant annet brukes for fremstilling av spedbamsmat. Proteinkonsentrat vanligvis inneholder 70% vann og 30% faststoff, hvorav 20% er myseprotein. Vanlig melk inneholder ca. 0,1% myseprotein. Vanligvis har myseproteinkonsentratet blitt behandlet ved hjelp av en platevarmeveksler ved 68°C i 15 skunder. På denne måten oppnås en 20% myseproteindenaturering. Når anlegget i henhold til oppfinnelsen anvendes, føres myseproteinkonsentratet gjennom anlegget mens temperaturen reguleres og når den maksimale myseproteindenatureringen er innstilt til 20%, ble varmbehandlingstemperaturen holdt ved 75 til 85"C for en holdetid på 1/2 sekund ved denne temperaturen. Resultatet var at innholdet av bakterier og sporer i betydelig grad ble redusert.

Anlegget kan med fordel også anvendes for behandling av ostmelk, som er ordinær melk som brukes for fremstilling av ost. Ostemelken inneholder blant annet melkelipase som er et enzym som ødelegges ved konvensjonell lavpasteurisering. Oet er i forbindelse med visse ostetyper, så som Feta-oster og andre sørlige ostetyper, uhensiktsmessig at melke-lipasen ødelegges, fordi det da er nødvendig å tilsette lipase igjen etter behandlingen. En annen type ost er Roquefort. For å opprettholde innholdet av melkelipase i ostmelken, har det tidligere vært nødvendig ikke å gå utover en mild varmebehandling under 70°C, det vil si under den lave pasteuriseringstemperaturen. Siden disse behandlingene ikke medførte en tilfredsstillende bakteriedestruksjon, er det en fordel med en behandling ved høyere temperaturer.

Graden av fjerning eller avliving av bakterier blir vanligvis målt for å måle innholdet av alkalisk fosfataseenzym, siden dette enzymet fortrinnsvis skal være helt fjernet. Det faktum at holdetiden er minimalisert og at varmbehandlingstemperaturen er økt til ca. 85°C i det beskrevne anlegget, har den virkning at det alkaliske fosfataseenzymet ødelegges nesten fullstendig, mens kun en mindre andel av melkelipasen ødelegges. Innholdet av alkalisk fosfataseenzym i ordinær melk blir denaturert fullstendig av en lavpasteurisering, det vil si ved et opphold på 72°C i 15 sekunder. Ved anvendelse av anlegget i henhold til oppfinnelsen ble følgende resultater oppnådd.

Resultatene viser at denatureringen av fosfataseenzymet avhenger meget lite av varme-behandlingstemperaturen fordi holdetiden er ultrakort og meget nøyaktig. På denne måten sikres det at alle partiklene blir utsatt for samme varmebehandling.

Med andre ord, medfører anvendelse av anlegget i henhold til oppfinnelsen en meget ubetydelig kjemisk destruksjon av de vitale enzymene i det angjeldende produkt på grunn av den meget korte holdetiden. Samtidig er vannbehandlingens virkning på smak og utseende av produktet minimal. Destruksjonen av innholdet av vitaminer og proteiner i produktet har også blitt minimalisert. I tillegg er det oppnådd en relativt høy grad av bakteriefjerning, sammenlignet med bakteriefjerning oppnådd ved vannbehandling ved hjelp av en platevarmeveksler. Under driften av anlegget i henhold til oppfinnelsen, er det angjeldende produktet aldri i kontakt med de oppvarmende overflatene og varmeutfellinger er meget begrenset. Det beskrevne anlegget gjør det mulig å oppnå en meget nøyaktig regulering av holdetiden fordi hastighetsprofilet til produktet under dets frie fall inne i kammeret 1 er relativt flat og fordi temperaturen raskt reduseres når det møter bunnen og pumpen.

Under den følgende vakuumbehandlingen blir vann, luft og flyktige aromater som eventuelt kan medføre en ubehagelig smak på produktet fjernet. Siden luften også fjernes fra produktet, blir produktet meget lagringsdyktig.

Claims (4)

1. Anlegg for behandling av varmsensitive matvarefluider, så som myseproteinkonsentrat og ostemelk, hvilket anlegg innbefatter et infusjonskammer (1), hvori fluidet utsettes for en varmebehandling ved en tilførsel av damp, og et vakuumkammer (10) forbundet med dette for fjerning av vann fra fluidet. karakterisert v e d at utløpsåpningen (18) til infusjonskammeret (1) er direkte forbundet med innløpet til en positiv fortrengningspumpe (6) og at utløpet av den positive fortreningspumpen (6) er forbundet til innløpet til vakuumkammeret (10) på en slik måte at under drift av anlegget påføres et trykkfall over pumpen sett i fluidets strømningsretning.

2. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert ved at den positive fortreningspumpen (6) er en gearpumpe.

3. Anlegg i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at huset til den positive fortreningspumpen (6) er avkjølt.

4. Anlegg i henhold til krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at en temperaturføler er anbragt i huset til den positive fortreningspumpen.