(ВАРИАНТЫ)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть ис- пользовано в молочной отрасли, в частности на молокоперерабатывающих предприятиях.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен способ обработки молока путем лазерного воздействия (па- тент РФ JYO 2019515, МПК С 02 F 1/30, опубл. 1994.09.15).

Известен способ обогащения молока, основанный на обработке лазер- ным излучением пастеризованного молока с целью повышения его биологи- ческой ценности (патент СССР J4<> 1794288, МПК А 23 С 1/00, 1990).

Одним из важных факторов, также влияющих на качество и хранимо- способность молочных продуктов, является производственная санитария. Физические, микробиологические и химические загрязнения технологиче- ского оборудование влекут внесение в сырье и в готовую продукцию вред- ных веществ и включений, размножение микроорганизмов и появление про- дуктов их метаболизма (токсинов и др.), которые неблагоприятны для здоро- вья потребителей пищевого продукта. В результате жизнедеятельности мик- рофлоры кислотность молочного сырья резко повышается при хранении по мере развития в нем микроорганизмов.

Известен способ обработки производственного технологического обо- рудования препаратом «Калгонит НН 5454», содержащим щелочной компо- нент, разнообразные поверхностно-активные вещества и смягчители воды (комплексообразователи), а также препаратом «Калгонит Ялу Зауер Плюс» на основе азотной кислоты с включением специальных добавок, усиливаю- щих моющую способность, и ингибиторов, смягчающих воздействие азотной кислоты на поверхность нержавеющей стали. (Современные методы решения санитарно-гигиенических проблем на предприятиях молочной промышлен- ности. http: w.w.w. klintech - m. ru /127/. Мойка и дезинфекция в молочном производстве // Пищевая и перерабатывающая промышленность Казахстана,

Известен используемый в процессах переработки молока способ сани- тарной обработки технологического оборудования, включающий вытеснение водой остатков продукта, подачу раствора моющего щелочного средства - гидроокиси натрия и его циркуляцию внутри объекта мойки, промывку водой до полного удаления щелочного средства мойки, подачу раствора моющего кислотного средства - азотной кислоты и его циркуляцию в объекте мойки, промывку водой до полного удаления кислотного средства мойки (Кузина Ж.И., Бурыгин О.П. Мойка ультрафильтрационных установок //Молочная промышленность, 2007, Ne 2, с.73).

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Недостатком изобретения по патенту РФ Ν» 2019515 является низкая эффективность процесса обеззараживания жидкости и большие удельные энергозатраты.

Другой, выявленный из уровня техники, способ по патенту СССР N2 1794288 имеет низкую производительность. Кроме того, данный способ пре- дусмотрен для обогащения молока в отношении только свободного кальция, а также витаминов Е и С. В связи с чем при изменении в молоке основных компонентов и свойств, разрушении витаминов и ферментов, других нежела- тельных изменений, что снижает пищевую и биологическую ценность про- дукта, эти недостатки полностью способом не исключаются. Причем, общая кислотность молока, являющаяся критерием оценки его качества и срока хранения, уменьшается посредством этого способа менее, чем на 1 °Т.

Применение моющих средств фирмы Calvatis Gmbh (Германия), произ- водимых под торговой маркой «Калгонит», является дорогим путем повыше- ния качества процесса мойки из-за высокой цены препаратов. Ввиду чего нельзя не учитывать, что финансовые возможности самой многочисленной группы производителей молокопродуктов не позволяют использовать иные моющие средства, кроме самых дешевых и доступных.

Способ санобработки, основанный на использовании дешевых средств мойки, признается примитивным и неэффективным в силу слабой моющей способности гидроокиси натрия и азотной кислоты. Это обусловлено боль- шим поверхностным натяжением их растворов, из-за чего не достигается полного смачивания загрязненной поверхности, происходит только частич- ное растворение органических и минеральных отложений, в том числе мо- лочного камня. Последний затрудняет процесс теплопередачи, снижает про- изводительность установок, сокращает их рабочий цикл, повышает расход тепловой энергии. В застойных зонах, где скорость потока моющего раствора недостаточна, накапливаются остатки продукта, в которых активно размно- жаются грибки, плесень, кишечная палочка. Ненадлежащая асептика обору- дования многократно повышает опасность заражения молочной продукции патогенными микроорганизмами, что отрицательно влияет на хранимоспо- собность и безопасность продуктов питания.

Задачей изобретения является:

Увеличение срока хранения молочных продуктов путем снижения ки- слотности сырого молока при поступлении на молокозавод на 2-3 °Т, повы- шения бактерицидной фазы, качества молока по бактериальной обсеменен- ности и термоустойчивости, оптимизации применяемого на большинстве предприятий переработки молока процесса санитарной обработки техноло- гического оборудования посредством каустической соды и азотной кислоты, усиления моющего эффекта их растворов.

Техническим результатом от реализации изобретения является разре- шение такой основной проблемы молочного производства как повышение сохранности первоначальных благотворных свойств молока. Это обеспечива- ет наиболее полное употребление его составных частей и переработку с мак- симальным использованием полезных компонентов молочного сырья, что повышает пищевую безопасность и биологическую ценность молочной и кисломолочной продукции. В связи с небольшим расходом электроэнергии (потребляемая мощность одного модуля лазерной активации - 100-200 Вт.ч) при лазерной обработке сырого молока, средств промывки и мойки техноло- гического оборудования молокопереработки энергозатраты предприятия ми- нимизируются.

Увеличение бактерицидной активности сырого молока достигается без бактофугирования, но с высоким, ~ до 90 %, подавлением микробной актив- ности (менее 500 тысяч бактерий в 1 мл молока (1 сорт), в сравнении с кон- трольной пробой, содержащей до 4 миллионов бактерий в 1 мл (2 сорт). За счет защиты от порчи продукта микроорганизмами снижаются убытки, при- чиняемые порчей продукта, а при сохранении продукта питания им можно обеспечить большее количество людей, создавая условия оздоровления и ус- тойчивой жизнедеятельности населения при снабжении его качественным продуктом питания.

Также может быть получено сокращение на 65 % расхода каустиче- ской соды, опасной для окружающей среды. Это повышает экологическую безопасность производства, минимизирует технологическую потребность в моющем щелочном реагенте без снижения качества асептики. Кроме того, благодаря существенному снижению отложений молочного камня на внут- ренних греющих поверхностях аппаратов, способ увеличивает производи- тельность технологического оборудования без его реконструкции, снижает расход тепловой энергии и обеспечивает малую вероятность повторного об- семенения уже пастеризованного или стерилизованного молока термофиль- ными бактериями, прекрасно размножающимися в отложениях молочного камня. Срок хранения пастеризованного молока, выработанного предлагае- мым способом, возрастает в 2,75 раза. Срок хранения молочных продуктов, полученных из такого молока, также увеличивается: для сметаны - в 3,43 раза, для творога - в 5,25 раза, для кефира - в 3,0 раза.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе по- лучения молочной продукции по первому варианту, включающем санитар- ную обработку технологического оборудования путем промывки от остатков молочных продуктов, циркуляционной мойки щелочным и кислотным мою- щим средством, промывки от остатков моющих средств и тепловую обработ- ку на таком оборудовании сырого молока, средства промывки, щелочной и кислотной мойки, сырое молоко на приемке при течении в турбулентном ре- жиме обрабатывают лазерным излучением.

Аналогичный технический результат достигается и тем, что в способе получения молочной продукции по второму варианту, включающем сани- тарную обработку молочного оборудования путем промывки от остатков продукта, циркуляционной мойки щелочным и кислотным моющим средст- вом, промывки от остатков моющих средств и тепловую обработку на таком оборудовании сырого молока, средства промывки, щелочной и кислотной мойки, сырое молоко на приемке при течении в турбулентном режиме обра- батывают лазерным излучением и после тепловой обработки молока его пе- рерабатывают в молочную продукцию.

В качестве средств щелочной и кислотной мойки используют, соответ- ственно, растворы каустической соды и азотной кислоты, а в качестве сред- ства промывки - воду. ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ осуществляют следующим образом. В обоих вариантах после выявления показания к мойке объекта, например, теплообменного аппарата (пастеризатора, стерилизатора и др.) технологическое оборудование подвер- гают мойке циркуляционным способом. Моечные операции внутри контура осуществляют таким образом, чтобы направление воды и моющих растворов совпадало с движением молока. В процессе санитарной обработки объекта воду и моющие растворы обрабатывают лазерным излучением, параметры рабочих диапазонов которого определяют экспериментально. Выбор в техно- логической цепочке места расположения лазерного оборудования и его воз- действия определяют из условия обработки воды и моющих растворов до участка подачи указанных средств в объект мойки.

Санитарную обработку оборудования ведут согласно режимам, уста- новленным требованиями санитарных правил. Начальной стадией обработки является вытеснение водой из аппарата остатков продукта. После чего пода- ют раствор щелочного моющего средства, например, каустической соды, и ведут циркуляционную мойку объекта, по завершении которой щелочной раствор вымывают водой до нейтрального значения рН в системе. Затем по- дают раствор кислотного моющего средства, например, азотной кислоты, и ведут циркуляционную мойку объекта. На заключительной стадии обработки применяют промывку водой от кислотного раствора до нейтрального значе- ния рН в системе. Полноту удаления остатков растворов моющего щелочного или кислотного средства определяют универсальной индикаторной бумагой по ТУ 6-09-1 181 -76 с диапазоном определяемых величин рН от 1 до 10. Мик- робиологическим исследованием смывов проводят контроль качества обра- ботки оборудования в отношении микробиологической чистоты.

Продукцию, например, молочно-товарной фермы (ферм) в виде сырого коровьего молока, доставляют в транспортной таре на молокозавод и на при- емке перегружают в приемную ванну. Там же, в приемной ванне в зоне по- ступления струи сырое молоко обрабатывают лазерным излучением.

Выбор места лазерного воздействия на сырое молоко во время поступ- ления его в приемную ванну на его приемке обоснован тем, что в зоне посту- пления струи молока в приемной ванне самопроизвольно возникает турбу- лентной поток принимаемого молока. При этом обработка лазером молока при турбулентном режиме его течения, то есть в зоне турбулентности, обес- печивает условия, при которых облучение лазером охватывает все слои пото- ка обеззараживаемого молока, как периферийные, так и центральные. Это уравнивает воздействие лазера на порции потока, различно удаленные от точки входа лазерного луча в поток, что повышает интенсивность уничтоже- ния микроорганизмов в молоке. Обработка молока конкретно в зоне турбулентности обеспечивает бла- гоприятные условия для энергетического обмена между облученными лазер- ным излучением слоями сырого молока, поступающего в приемную ванну, и необ лученными. При этом получаемая слоем молока энергия в облучаемых лазером зонах приемной ванны передается в соседние слои молока путем контакта облученных слоев с необлученными, благодаря чему лазерная обра- ботка и активация всего потока молока, поступающего на переработку, осу- ществляется за счет передачи эффекта воздействия лазерного излучения че- рез жидкую среду данной биологической жидкости. Интенсификация таким путем обеззараживания и активации мутной, сильно поглощающей лазерное излучение жидкости в виде молока, проявляется в месте осуществления ла- зерного воздействия, а именно на приемке молока.

Параметры обработки сырого молока определяют экспериментально в зависимости от времени года (летнее молоко, зимнее и др.), давности полу- чения, микрофлоры, биологического состава, происхождения и прочего. Для этого же выбирают направление излучения в предпочтительных плоскостях относительно струи сырого молока в приемной ванне.

Для измерения кислотности исследуемого молока (исходного и обрабо- танного) применяют метод титрования. Бактериальную обсемененность мо- лока характеризуют редуктазным и микробиологическим анализами.

Согласно первому варианту обработанное лазером на приемке сырое молоко подают на тепловую обработку, например, пастеризацию и получают молочную продукцию в виде пастеризованного молока. Для чего используют оборудование, подвергнутое мойке средствами, обработанными лазерным излучением. По второму варианту - обработанное лазером на приемке сырое молоко подают на тепловую обработку, например, пастеризацию. При этом пастеризованное молоко получают с использованием оборудования, под- вергнутого мойке средствами, обработанными лазерным излучением. После тепловой обработки (пастеризации) молоко идет на переработку, каждый вид которой составляет предмет известной технологии получения конкретного молочного продукта (сметаны, творога, кефира и проч.)

Изобретение иллюстрируется примерами, не ограничивающими его объем.

Пример 1.

На приемке сырое коровье молоко, находящееся в режиме турбулент- ного течения, обрабатывают лазерным излучением мощностью 0,02 Вт и экс- позицией 1/60 мин., после чего осуществляют редуктазный анализ. Измере- ние кислотности молока ведут не ранее, чем через 2-3 часа после начала об- работки.

В контроле отсутствует обработка молока лазерным излучением во всех примерах, как в данном, так и в нижеследующих.

Пример 2.

То же, но при экспозиции 8 мин.

Пример 3.

То же, но при экспозиции 15 мин.

Пример 4.

То же, как в примере 2, но редуктазный анализ сырого обработанного молока осуществляют после его 1,5 суточного хранения в танке.

Пример 5.

Пастеризатор пластинчатый AMP (Венгрия, производитель 600 л/ч, температура пастеризации 80-95 °С, продолжительность пастеризации 60-300 секунд) в условиях предприятия ФМЗ «Аукат Обис ЛТД» ТОО «Обис ЛТД» подвергают процедуре санитарной обработки циркуляционным способом со- гласно программе:

• Вытеснение остатков продукта водопроводной водой пока из системы не начнет вытекать чистая вода.

• Мойка в течение 40 минут при температуре 65 °С раствором каустиче- ской соды концентрацией - 1 ,00 %.

• Промывка системы водопроводной водой до нейтрального значения рН. • Мойка в течение 40 минут при температуре 65 °С раствором азотной ки- слоты концентрацией = 0,50 %.

• Промывка системы водопроводной водой до нейтрального значения рН.

Средства промывки и мойки обрабатывают лазерным излучением на участке слива воды и приготовления растворов в течение всего времени их подачи в объект мойки.

В контроле отсутствует обработка воды и моющих растворов лазерным излучением во всех примерах, как в данном, так и в нижеследующих.

Пример 6

Оборудование, этапы, их последовательность, средства и режим сани- тарной обработки, как в примере 5, при концентрации щелочи 0,70 %.

Пример 7

Процесс мойки, как в примере 5, при концентрации щелочи 0,35 %. Пример 8

Мойка, как в примере 5, при концентрации раствора щелочи 0,30 %. Пример 9

Санитарная мойка пастеризатора, как в примере 7, обработка лазером сырого коровьего молока, как в примере 3, с последующей пастеризацией при соблюдении температурного режима пастеризатора.

Пример 10

Пастеризованное, как в примере 9, сырое молоко перерабатывают в творог

Пример И

Пастеризованное, как в примере 9, сырое молоко перерабатывают в сметану.

Пример 12

Пастеризованное, как в примере 9, сырое молоко перерабатывают в кефир.

Влияние лазерного воздействия на развитие микрофлоры по данным редуктазного анализа отражено в таблице 1 (примеры 1-4). Бактериальная обсемененность сырого молока, активированного на приемке лазером, и вы- работанного из него пастеризованного молока в сравнении с контролем пока- зана в таблице 2. Данные по изменению кислотности сырого молока при ла- зерном воздействии приведены в таблице 3. Данные по изменению термоус- тойчивости молока при действии лазерного излучения представлены в таб- лице 4. В таблице 5 сопоставлены данные примеров 5-8, отражающие влия- ние качества санитарной обработки оборудования для переработки молока на хранимоспособность молочной продукции. В таблице 6 показано, во сколько раз увеличивается срок хранения молочной продукции, полученной при ис- пользовании лазерной технологии санитарной обработки оборудования, по сравнению со сроком хранения продукции, выработанной при традиционной промывке оборудования. В таблице 7 представлено влияние концентрации обработанного лазерным излучением раствора каустической соды на качест- во мойки пастеризатора. В таблице 8 показано влияние лазерной обработки сырого молока на приемке, а также средств промывки и мойки оборудования молокопереработки на хранимоспособность молочной продукции.

Таблица 1

Влияние лазерного воздействия на развитие микрофлоры

по данным редуктазного анализа

Пример, Время обесцвечивание, час Экспозиция, Мощность лазерно-

N2 п/п Контроль Активация мин. го излучения, Вт

1 1 3 1/60 0,02

2 1 4 8 0,02

3 1 5 15 0,02

4 1 3,5 8 0,02 Таблица 2

Влияние лазерного воздействия на бактериальную обсемененность

сырого и пастеризованного молока

Таблица 3

Изменение кислотности сырого молока при лазерном воздействии

Таблица 4

Повышение термоустойчивости молока при лазерном воздействии

Контроль Активация

Термоустойчивость, Термоустойчивость,

Группа Группа 0 алкогольной пробы ⁰ алкогольной пробы

68 5 75 2

68 5 75 2

72 3 75 2

68 5 72 3

68 5 72 3

68 5 72 3 Таблица 5

Влияние качества санитарной обработки оборудования для переработки молока на срок хранения молочной продукции

Таблица 6

Повышение сроков хранения молочной продукции, полученной при лазерной активации средств промывки и мойки оборудования молокопереработки в сравнении с контролем

Концентрация Δ = А/К, раз

щелочного Пастеризованное

раствора, % Творог Сметана молоко

1,00 2 4 2,3

0,70 2 4 - 2,3

0,35 2 4 2,3

0,30 1 ,25 1 ,5 1,3 Таблица 7

Влияние концентрации обработанного лазерным излучением раствора каустической соды на качество мойки пастеризатора

Таблица 8

Влияние лазерной обработки сырого молока на приемке, а также средств промывки и мойки оборудования молокопереработки на хранимоспособность молочной продукции

Как следует из таблицы 1 , в сыром молоке, обработанном лазерным из- лучением, количество бактерий снижается ~ до 90 %, на что указывает про- должительность обесцвечивания редуктазной пробы, возрастающая по срав- нению с контролем в 3-5 раз в зависимости от экспозиции. Это обусловлива- ет отнесение обработанного сырого молока к 1 сорту (менее 500 тыс. бакте- рий в 1 мл), тогда как сырое необработанное молоко (контроль) может быть отнесено к 2 сорту (до 4 млн. бактерий в 1 мл). Причем, из примера 4 табли- цы 1 видно, что даже после 1 ,5 суточного хранения в танке сырого, обрабо- танного лазером молока его 1 сорт сохраняется в силу подавления на прием- ке микробной активности.

Из таблицы 2 вытекает, что лазерная активация молока на приемке снижает бактериальную обсемененность как сырого, так и выработанного из него пастеризованного молока на порядок, по сравнению с контролем. То есть подавление микробной активности сохраняется в продукте, произведен- ном из молока, обработанного лазерным воздействием.

Из таблицы 3 очевидно, что лазерное воздействие снижает на 2-3 °Т ки- слотность сырого молока на приемке.

Данные таблицы 4 показывают, что термоустойчивость молока при ла- зерном воздействии повышается на 1-3 группы по сравнению с контролем.

Как следует из таблиц 5 и 6 только за счет санитарной обработки обо- рудования активированными лазером средствами промывки и мойки увели- чивается срок хранения выработанного на таком оборудовании молочного продукта - пастеризованного молока в 2 раза, творога в 4 раза, сметаны в 2,3 раза. Такой результат сохраняется до сокращения на 65 % расхода каустиче- ской соды, что указывает на усиление моющей эффективности активирован- ного лазером раствора щелочи, обеспечивающего надлежащую асептику оборудования, которая очевидна из данных таблицы 6. Так, в контроле мо- лочный камень и плотный налет загрязнения обнаруживаются на греющих поверхностях пастеризатора через 3 дня его эксплуатации. Однако этот же пастеризатор работает на порядок дольше без образования молочного камня в случае мойки оборудования средствами, обработанными лазером.

Дальнейшее уменьшение концентрации активированного лазером ще- лочного раствора, то есть ниже 0,35 %, не дает такого повышения хранимо- способности молочной продукции.

Для предприятия, перерабатывающего, например, 15 тонн молока в су- тки и технологической потребности на промывку оборудования каустической соды 50 т/год стоимостью $ 17250, указанная санобработка оборудования сэ- кономит в год 32 т каустической соды или $ 1 1040.

Существенное повышение стойкости молочных продуктов при хране- нии установлено в случае их получения в условиях предлагаемого способа, когда, согласно данным таблицы 8, срок хранения пастеризованного молока возрастает в 2,75 раза, творога - в 5,25 раза, сметаны - в 3,43 раза, кефира - в 3,0 раза.

Проведенный аминокислотный анализ молочных продуктов, получен- ных из молока, обработанного на приемке лазерным излучением, показал, что аминокислотный состав их превышает стандартный уровень на 1-5 %, при этом качественный состав остается неизменным.

Доклинические и клинические испытания молочной продукции, полу- ченной в промышленных условиях по лазерной технологии, показали, что она безопасна, имеет высокую биологическую ценность, улучшенные орга- нолептические показатели и рекомендуется в качестве лечебно- диетического питания для людей, страдающих заболеваниями органов пищеварения.

Повышение пищевой безопасности и биологической ценности, а также сохранность в течение длительного времени молочной продукции является основой ее конкурентоспособности с импортными продуктами и стимулиро- вания роста производства отечественных продуктов.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Как один из путей коррекции структуры оздоровительного питания в молочной промышленности существует реальная потребность улучшения потребительских свойств молочной продукции для создания условий оздо- ровления и устойчивой жизнедеятельности населения. В том числе за счет снабжения его качественным пищевым продуктом, восполняющим в орга- низме дефицит витаминов, минеральных и других жизненно важных ве- ществ, дисбаланс которых приводит к развитию ряда серьезных заболеваний. При защите от порчи продукта микроорганизмами снижаются убытки, при- чиняемые его порчей, а при сохранении продукта им можно обеспечить большее количество людей.

Из описания изобретения очевидно, каким образом могут быть приме- нены в промышленности относящиеся к решению данной проблемы вариан- ты способа получения молочной продукции, для использования которого предназначены технические средства и технология, раскрытые в настоящей заявке.