НАНОтехНОЛОгии в пАстеризАции МОЛОКА
advertisement
ПРОизводство оборудование 16 Нанотехнологии в пастеризации молока Максим Фокин, заместитель директора предприятия «ЭКОМАШ» П астеризация молока является одним из основных процессов молочной промышленности. Она проводится не только с целью уничтожения патогенной микрофлоры, но и с целью инактивации ферментных систем и создания определенного качества готового продукта. Традиционная высокотемпературная обработка молока гарантирует высокую стерильность, но при этом приводит к разрушению белков, жиров, витаминов и микроэлементов, что в конечном итоге неблагоприятно сказывается на продукте в целом. Более сильное бактерицидное дейс твие инфракрасного (ИК)излуче­ния, по сравнению с традиционной тепловой обработкой объясняется тем, что при использовании ИК-нагрева, тепло к микроорганизмам подводится не только извне, но и за счет поглощения генерируется внутри самих микроорганизмов, вызывая, кроме того, поляризацию их структуры. Под воздействием этих двух факторов (развитие «внутреннего тепла» и поляризации) микроорганизмы погибают гораздо быстрее. Процесс пастеризации в секции ИК-нагрева проходит в течение 2–5 с при заданной температуре. При этом температуру пастеризации можно снизить, вследствие чего жиры, белки, углеводы и витамины разрушаются гораздо в меньшей степени. Еще одним преимуществом ИК-нагрева является то, что воздействие на продукт происходит равномерно, так как излучение проникает вглубь одновременно по всему объему. Благодаря мгновенному воздействию излучения с высокой плотностью потока энергии, создаются необходимые условия для ликвидации токсичной и балластной микрофлоры, что обеспечивает повышенную по сравнению с другими методами сохранность продукта. Молоко после ИК-облучения также приобреПЕРЕРАБОТКА МОЛОКА № 6 2010 тает специфический фактор, угнетающий развитие микрофлоры. Это приводит к увеличению сроков хранения молока. Из научной литературы известны технологии обработки молока ИКоблучением, дающие более эффективные результаты. Смысл данных технологий заключается в том, что каждая составляющая молока имеет свой, присущий только ей, спектр поглощения. Следовательно, учитывая разрушающее действие ИК-излу­ чения на органические компоненты молока (жиры, белки, углеводы и т. д.), можно проводить целенаправленную обработку молока, селективно воздействуя на определенные составляющие. Использование данных технологий сдерживалось сложностью изготовления ИК-излучателей с заданными параметрами мощности и длины волны излучения. Развитие нанотехнологий и применение новейших материалов позволило изготовить такие инфракрасные тепловыделяющие элементы – излучатели с заданными шириной спектра и мощностью излучения (ИК–ТВЭЛы). Предприятием «ЭКОМАШ» разработаны и успешно внедрены в производство автоматизированные проточные пастеризаторы с инфракрасн ы м н а г р е в о м се р и и А 1 - О П Э различных модификаций (см. рис.). Постоянно ведется работа по усовер- Электропастеризатор с ИК-нагревом серии А1-ОПЭ шенствованию конструкции как самого блока ИК-нагрева, так и самих ИК-излу­ча­телей. Так, например, в нов о й к о н с т р у к ц и и се к ц и и И Кпастеризации, молоко подвергается нагреву в кольцевых зазорах, образованных ИК-излучателеми и проточной частью. Применение данного метода позволило обеспечить более равномерный нагрев продукта в тонком слое, снизить до минимума тепловые потери, и как следствие снизить энергопотребление дополнительно на 12 % по отношению к установкам прежней конструкции, в которых молоко нагревалось в потоке внутри кварцевых ИК-излучателей. Существует целый модельный ряд электрических пастеризаторов с ИКнаг­ревом производительностью до 3000 л/ч. Целесообразность их применения для пастеризации определяется не только эффективностью воздействия ИК-излучения на микрофлору молока, но и показателями экономической эффективности. Далеко не все предприятия имеют возможность применять в процессе пастеризации, в качестве энергоносителя, технологический пар и поэтому вынуждены использовать электрическую энергию. Традиционный способ пастеризации молока с применением пластинчатых установок в данных случаях является неэффективным изза высокого потребления электроэнергии на подготовку горячей воды, как вторичного теплоносителя. Еще более неэффективным является применение электрических парогенераторов с целью получения технологического пара. В этом случае, электрическая энергия расходуется на преобразование воды в пар, далее, с помощью пара приготавливается горячая вода, и только потом, с ее использованием проводится процесс пастеризации молока. Потери энергетики здесь налицо, плюс потери тепла на каждом технологическом переходе. Электрические же пастери- оборудование ПРОизводство 17 заторы серии А1-ОПЭ с инфракрасным нагревом лишены всех этих недостатков. В них вся электрическая энергия эффективно используется на прямой нагрев продукта. И, чтобы не быть голословным, приведу значение удельного потребления электроэнергии при этом способе пастеризации. Оно составляет 10 Вт / л в час. Так, например, пастеризатор А1-ОПЭ-1500 производительностью 1500 л/ч потребляет в рабочем режиме 15 кВт электроэнергии при стандартных режимах пастеризации (температура пастеризации 79–84°С; температура молока на входе 8–10 °С). Также в качестве характерного преимущества электропастеризаторов с ИК-нагревом важно отнести и то, что этот метод позволяет проводить процесс пастеризации при стабильной температуре. Точность поддержания заданного значения температуры составляет 0,3 °С (такую точность не обеспечит ни одна паровая система). Поддержание температуры пастеризации в заданной области величин обеспечивает специальная система ПИД-регулирования. Помимо основной функции поддержания в заданном интервале температуры пастеризации, система ПИД-регулирования оптимизирует и сводит к минимуму общее потребление электроэнергии при работе установки. Таким образом, применение пастеризаторов с ИК-нагревом снижает удельный расход энергии на 30 – 40 % в сравнении с традиционными пастеризаторами за счет более высокого КПД преобразования электрической энергии в тепловую. Хотелось бы также отметить и некоторые аспекты технологического плана, свойственные данному виду оборудования. Каковы же возможности и преимущества инфракрасной пастеризации? Во-первых, качество молока по технологическим показателям и питательной ценности значительно превосходит молоко, обработанное традиционным способом. Во-вторых, становится возможной целенаправленная и избирательная подготовка молока с получением наилучших свойств, необходимых для дальнейшей переработки продукта (хорошая сквашиваемость для производства кисломолочных продуктов, низкая влагоудерживающая способность белков для производства сыра и творога и т.д.). Это свойство пастеризаторов становится возможным при использовании ИКизлучателей с заданными параметрами мощности и длины волны ИКизлучения. В-третьих, обеззараживание возбудителей бруцеллеза и туберкулеза в молоке при ИК-обработке происходит при более низких температурах (77–79 ºС) и с меньшим временем выдержки (в традиционных установках – при 90 ºС с выдержкой 5 мин.). Процесс обработки молока в данных установках полностью автоматизирован. Оператор только задает режимы, а пульт управления с помощью современных и надежных систем автоматики перераспределяет поток продукта, контролирует параметры и архивирует получаемые значения. № 6 2010 ПЕРЕРАБОТКА МОЛОКА
