Інфузійний пристрій для рідкого продукту харчування і спосіб прямої термообробки рідкого продукту харчування в інфузійному пристрої

Реферат: Винахід належить до інфузійного пристрою (1) для рідкого термооброблюваного продукту (Р) харчування, зокрема продукту молочного виробництва, такого як молоко, сметана або йогурт, способу прямої термообробки рідкого продукту харчування в інфузійному пристрої за допомогою нагрівної пари, а також використання інфузійного пристрою зазначеного типу. Інфузійний пристрій (1) для рідкого термооброблюваного продукту (Р) харчування, який включає у себе інфузійну камеру (2а, 2b, 2с), обмежену інфузійним резервуаром (2) зі звуженим вниз конічним днищем (2d), з входом (3.6) продукту для термооброблюваного продукту (Р) харчування на її верхній ділянці (2b) і з виходом (2g) продукту для термооброблюваного продукту харчування на її нижній ділянці (2с), і вхід пари для нагрівної пари на верхній ділянці. Згідно з винаходом, вхід пари виконаний у формі двох позиційно і гідротехнічно відділених один від одного входів пари (3.7.1, 3.7.2), перший вхід пари (3.7.1) з'єднаний у плинному перепускному сполученні з другим каналом (3.3d), а другий канал (3.3d) виходить у центрі верхньої ділянки (2b) в інфузійну камеру (2а, 2b, 2с), вхід продукту (3.6; 3.6а, 3.6b) з'єднаний у плинному перепускному сполученні з першим каналом (3.9), який охоплює кільцем другий канал (3.3d) і так само виходить на верхній ділянці (2b) і зверху в інфузійну камеру (2а, 2b, 2с), другий вхід пари (3.7.2; 3.7.2а, 3.7.2b) з'єднаний у плинному перепускному сполученні з множиною вхідних отворів (2n.1, 2n.2), які розташовані кільцем, охоплюють по радіусу зовні перший канал (3.9) і виходять так само на верхній ділянці (2b) і зверху в інфузійну камеру (2а, 2b, 2с). UA 99565 C2 (12) UA 99565 C2 UA 99565 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід стосується інфузійного пристрою для рідкого, призначеного до термообробки продукту харчування (далі: термооброблюваний продукт харчування) і, зокрема, молочного продукту, такого як молоко, сметана або йогурт, де зазначений пристрій включає у себе інфузійну камеру, обмежену інфузійним резервуаром зі звуженим униз конічним днищем, з входом продукту для термооброблюваного продукту харчування на її верхній ділянці і з виходом продукту для термооброблюваного продукту харчування на її нижній ділянці і вхід пари для постачання нагрівної пари на верхній ділянці. Крім того, винахід стосується способу прямої термообробки рідкого термооброблюваного продукту харчування вищезгаданого типу в інфузійному пристрої з описаною вище базовою конструкцією за допомогою нагрівної пари, а також застосування вищезгаданого інфузійного пристрою в технологічній установці з виготовлення, поряд з іншим, молока, обробленого надвисокотемпературним методом, або молока зі збільшеним терміном зберігання. Термообробка продуктів харчування є добре відомим і часто використовуваним способом подовження терміну їх зберігання. Продуктами харчування, які потребують такої термообробки, можуть бути, наприклад, продукти молочного виробництва, такі як молоко, сметана, йогурт тощо. Термообробка за допомогою пари, що служить як нагрівне середовище, (як правило, це є водяна пара у перегрітому стані) може здійснюватися різноманітними способами, що поділяються на прямі і непрямі ([1], Heinz-Gerhard KESSLER, Lebensmittel-Verfahrenstechnik, Schwerpunkt Molkereitechnologie, 1. Auflage, Munchen-Weihenstephan, Verlag A. Kessler, 1976, S. 154 bis 159). До числа непрямих способів належать, наприклад, термообробка за допомогою теплообмінників різноманітних типів (кожухотрубчастих теплообмінників на пучках труб, плоских теплообмінників). Прямі способи поділяються на дві головні групи, а саме на інжекційні способи, де використовується пара ([1], S. 154,155) та інфузійні способи, де також використовується пара ([1], S. 156). Прямий теплообмін між парою і рідким продуктом харчування дозволяє нагрівати останній безпосередньо, швидко й ефективно. Завдяки швидкості цього способу тривалість термообробки в ньому скорочується, що в цілому веде до зменшення дії тепла на продукт харчування, в результаті чого останній зберігає високий рівень своєї якості і, передусім, з погляду його смакових властивостей. Швидка і чудова термообробка при способі прямого нагріву є менш енерговитратною і тому більш привабливою економічно у порівнянні зі способами непрямого нагріву. Отже, якщо подбати про те, щоб ще більше поліпшити умови теплопередачі у прямих способах термообробки даного типу, то це неминуче дозволить зменшити потрібну різницю температур між парогенерувальним теплоносієм і термооброблюваним продуктом харчування, зробить термообробку ще більш ефективною і сприятливою. При інжекційному способі термооброблюваний продукт харчування подається інжектором. Нагрівна пара впорскується в оброблюваний продукт під високим тиском, а теплообмін відбувається в так званому "змішувальному просторі" (DE 10 2007 017 704 А1). При інфузійному способі, де використовується інфузійний нагрів, продукт харчування в тонкодиспергованому стані нагрівається в паровій камері. Тиск пари і тиск, під яким перебуває оброблюваний продукт, є в цьому способі майже ідентичними. Завдяки цьому різниця температур між нагрівним середовищем і продуктом харчування є набагато меншою, ніж в інжекційному способі, результатом чого є краща обробка продукту. Базою інфузійного способу порівняно з інжекційним способом є більша технічна складність і більші інвестиційні витрати. Огляд концепцій способів стерилізації продуктів харчування і, зокрема, в тому, що стосується прямих способів нагріву описаного вище типу, можна знайти в докладі (Saskia SCHWERMANN, Uwe SCHWENZOW in „Verfahrenskonzepte zur Herstellung von ESL-Milch", Beitrag in drei Abschnitten in Deutsche Milchwirtschaft, 11/2008 bis 13/2008 (59. Jg.). Проте стосовно інфузійного принципу на ілюстрації 4 в цій публікації показаний лише інфузійний резервуар, у котрому пара і термооброблюваний продукт харчування подаються на його верхній ділянці, а оброблений продукт харчування виводиться на нижньому кінці конічного днища резервуара. У друкованому виданні DK 169 248 В1 описана установка для стерилізації молока. Така установка є відомою під назвою "установки прямої надвисокотемпературної обробки". У ній молоко, яке подається в так звану "інфузійну камеру", вводиться в парову атмосферу таким чином, що воно нагрівається до температури приблизно 140 °C. Ця інфузійна камера за своєю головною ознакою відповідає інфузійній камері інфузійного пристрою, що за своєю ознакою є предметом даного винаходу. Важливі відмітні ознаки вищезгаданої відомої інфузійної камери полягають у тому, що молоко, яке піддається термообробці, постачається через множину отворів у центральній головній частині інфузійного резервуара, який обмежує інфузійну камеру і має конічне днище. 1 UA 99565 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Крім того, дисперговане таким чином у дрібні краплі молоко в атмосфері пари під тиском, повинно вільно падати (в так званому "низхідному потоці"), не торкаючись при цьому будь-яких поверхонь у конічному днищі на їхньому шляху до виходу під час нагріву (останнє представлене як побажання). Пара при цьому подається у головну ділянку резервуара через перфоровану множиною отворів оболонку корпуса, тобто надходить по радіусу зовні у центральний струмінь оброблюваного продукту. Із рівня техніки є відомими інші інфузійні резервуари для тих видів застосування, що тут розглядаються. Всі ці резервуари працюють на описаному вище базовому принципі і відрізняються конструктивними особливостями подрібнення, розподілення і подачі термооброблюваного продукту в головну ділянку резервуара в одних і подачею пари також у головну ділянку резервуара в інших. Серед них типовими прикладами інфузійних систем з інфузійним резервуаром можуть служити патенти ЕР 0 650 332 В1 і ЕР 1 536 702 В1, коротко розглянуті нижче. У патенті ЕР 0 650 332 В1 описаний пристрій з низхідним потоком, у котрому рідину, призначену для термообробки, подавали в камеру високого тиску по центру, зверху по каналу постачання рідини, що досягав трохи далі усередину, і видобували у формі струменів рідини через постачальну плиту з множиною пластинчастих каналів. Пара надходила у головний простір камери високого тиску збоку, над місцем виходу рідини, і подавалася концентрично, зверху вниз, навколо цього місця виходу рідини, через паророзподільну плиту з множиною отворів камери високого тиску, що простягалася далі додолу. У патенті ЕР 1 536 702 В1 описаний пристрій для кип'ятильної установки, призначеної для рідких продуктів харчування, який мав резервуар високого тиску з конічним днищем, входом для продукту харчування на його верхній ділянці та з виходом для продукту харчування на його нижній ділянці. При цьому вхід для продукту харчування був побудований таким чином, що на центральній головній ділянці резервуара високого тиску продукт харчування, що на неї потрапляв, був розпорошений на дрібні краплі і вільно падав через резервуар низхідним потоком. Цей кип'ятильний пристрій, крім того, мав вхід для пари, побудований таким чином, що пара надходила на верхню ділянку резервуара високого тиску через розподільну камеру, яка концентрично оточувала оболонку резервуара. Розподільна камера була утворена стінкою резервуара, постачальною плитою і принаймні однією перфорованою плитою таким чином, що надходження пари в резервуарі високого тиску відбувалося трохи нижче входу продукту, а саме таким чином, що вона мала форму кільцеподібного струменя, який торкався стіни резервуара, відхилявся вниз і мав швидкість