Спосіб дезодорації молока та пристрій для його здійснення

Взаємозв'язана група винаходів належить до технології очищення рідини від небажаних запахів і присмаків і до устаткування, яке використовується для дезодорації молока, вершків і соків в харчовій і переробній промисловості. Відомий спосіб дезодорації молока, який включає вилучення побічних присмаків і запахів, які видаляються з газами і повітрям. Дезодорацію молока ведуть в вакуум-камері при температурі 75-95С, в якій воно миттєво закипає, випаровується і охолоджується. При цьому разом з соковою парою виділяються леткі компоненти, які викликають сторонні присмаки і запахи. Для уловлювання частини випареної води у вигляді конденсату, застосовують водяні конденсатори. Цей спосіб, як правило, застосовують для видалення водорозчинних летких компонентів, зосереджених у рідині, оскільки жиророзчинні леткі компоненти не піддаються видаленню за рахунок неглибокого вакууму. [М. И. Бенсон «Оборудование для пастеризации и дезодорации молока»]. Також відомий, вибраний як прототип, спосіб дезодорації молока, який включає послідовне подвійне нагрівання і вакуумування, закипання, конденсацію вторинної пари, видалення неконденсованих газів. Цей спосіб дозволяє ефективно видаляти кормові присмаки з мінімальними затратами тепла і мінімальними втратами продукту на випаровування, [патент США №2978327]. Основним недоліком даного способу є неглибокий вакуум, при якому здійснюється вакуумування, що не дозволяє повністю видаляти стійкі неприємні присмаки та запахи. Відомий пристрій для дезодорації рідини, наприклад, молока. Цей пристрій виконаний у вигляді вертикально встановленої циліндричної вакуум-камери з розподілювачем, який складається із центрально встановленої в вакуум-камері трубки із звуженою вхідною ділянкою, наприклад, у вигляді сопла і сполучених з її робочою порожниною реактивних сопел, закріплених у втулці, встановленої на трубці. Однак ефективність роботи такого пристрою недостатня, так як оброблювана рідина перетворюється в пару, розподілену не по всій поверхні вакуум-камери. [А.с. №915826]. Відомий також, вибраний як прототип, пристрій для дезодорації молока, який містить дві вертикальні циліндричні вакуумні камери з вхідним і вихідним патрубками з конічними днищами, які з'єднані між собою трубопроводами, багатосекційний пластинчатий теплообмінник для підігріву первинного продукту, продуктові насоси, вакуум-насосну станцію з комунікаціями. У верхній частині першої вакуумної камери встановлений розпилювач рідини з дрібними отворами. Пристрій також містить секцію підігріву продукту паром після першої вакуум-камери, яка з'єднана з другою вакуумною камерою трубопроводом з дроселюючим клапаном регулятором, циркуляційний насос, паропровід, конденсатопровід [патент США №2978327]. Внаслідок того, що температура рідини в першій вакуум-камері близька до температури кипіння при вакуумі 0,3ат, а в другій - вище температури кипіння, відбувається закипання продукту на стінках і на дні камер. Крім того, при проходженні підігрітого до температури пастеризації продукту через трубопровід з дроселюючим клапаном в другу вакуум-камеру відбувається різке зниження тиску і за рахунок цього температура рідини в трубопроводі перевищує температуру кипіння, відбувається інтенсивне кипіння рідини при температурі 70°С. При тангенціальному поступанні в другу камеру рідина спіралевидно опускається по її стінкам і продовжує кипіти. Для погашення великої кількості піни необхідно збільшувати розміри вакуумних камер. Крім того застосування розпилювача з великою кількістю дрібних отворів сприяє швидкому їх забиванню продуктом, а це в свою чергу знижує ефективність роботи пристрою. В основу першого із групи винаходів поставлено задачу удосконалення способу дезодорації молока, в якому шляхом плавного зниження тиску в потоці рідини, яка подається на повторне вакуумування, підвищується рівень дезодорації і завдяки цьому покращується якість молока. В основу другого із групи винаходів поставлено задачу удосконалення пристрою для дезодорації молока, в якому шляхом зменшення розмірів вакуумних камер та виконання трубопроводу зі змінним перерізом підвищити роботоспроможність та ефективність пристрою. Перша поставлена задача вирішується тим, що в способі дезодорації молока, який включає послідовне подвійне нагрівання і послідовне подвійне вакуумування, при якому вторинний підігрів молока здійснюється після первинного вакуумування. Згідно з винаходом, на первинне вакуум ування направляють молоко, температура якого становить 4-10°С. Первинне нагрівання здійснюють в процесі первинного вакуумування соковими парами, утвореними в процесі вторинного вакуумування, а перед вторинним вакуумуванням здійснюють плавне зниження тиску в потоці рідини, від тиску, при якому здійснюється вторинне нагрівання, до тиску при якому проводиться вторинне вакуумування, для чого рідину направляють в канал зі змінним перерізом. Завдяки плавному зниженню тиску в потоці рідини перед вторинним вакуумуванням від тиску, при якому здійснюється вторинне нагрівання, до тиску при якому здійснюється вторинне вакуумування, вдається уникнути появи критичних режимів в потоці рідини, В каналі відбувається збільшення коефіцієнта об'ємного паровмісту, градієнта швидкості на границі поділу фаз рідина-пара, ступеня турбулентності, тривалості впливу процесу кипіння, що сприяє найбільш повному видаленню неконденсованих газів і летких компонентів з молока. Підтримка в обох вакуумних камерах глибокого вакуума підвищує рівень дезодорації молока, сприяє видаленню особливо неприємних запахів і присмаків, а значний перепад температури молока та пари в першій вакуумній камері дозволяє досягти високого рівня конденсації конденсуючих газів та пари рідини, завдяки чому смак молока залишається насиченим. Використання для первинного вакуумування рідини з температурою 4-10°С і розпилення її через щілинний розпилювач в верхній частині першої вакуумної камери, де підтримується глибокий вакуум, дозволяє рівномірно розподіляти рідину у вільному об'ємі вакуумної камери в потоці парів, що надходять з другої вакуумної камери, в результаті чого об'єм та температура продукту, що знаходиться в першій вакуум-камері збільшуються, а розрідження його конденсованими парами, в подальшому, сприяє більш повному видаленню газів при закипанні. Друга поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для дезодорації молока, що містить дві вакуумні камери з патрубками підводу і відводу рідини, патрубок виходу неконденсованих газів, розпилювач молока, трубопровід для подачі молока з першої вакуум-камери в другу, теплообмінник, систему трубопроводів зі зворотними клапанами, вакуум-насос, відцентрові насоси, згідно з винаходом, вакуумні камери розміщені в одному горизонтальному циліндричному корпусі і розділені між собою перегородкою, а в верхній частині зв'язані паровим клапаном з регулятором перепаду тиску, який розміщений у верхній частині другої вакуумкамери. Крім того трубопровід подачі рідини з першої вакуум-камери в другу на відрізку від теплообмінника до вхідного патрубка другої вакуум-камери виконаний у вигляді каналу зі змінним перерізом, який має діаметр рівний діаметру вхідного патрубка другої вакуум-камери. Завдяки виконанню трубопроводу зі змінним перерізом забезпечується зниження тиску в потоці рідини та повне завершення процесу кипіння. При цьому в другій вакуум-камері відбувається тільки відділення рідини від паро-газової суміші, що дозволяє зменшити розміри вакуумних камер і, тим самим, підвищити ефективність і надійність роботи пристрою. Застосування щілинного розпилювача рідини з достатнім розміром щілин в першій вакуум-камері запобігає його забиванню, що дозволяє працювати довгий час без очищення і збільшити продуктивність і надійність роботи пристрою. Суть запропонованого винаходу пояснюється фігурою, на якій зображена схема пристрою для дезодорації молока. Пристрій для дезодорації молока містить дві вакуумні камери 1, 2, які розміщені в одному циліндричному корпусі 3 і розділені між собою перегородкою 4, а в верхній частині з'єднані між собою каналом, створеним паропроводом 5 і зворотним клапаном 6 зі сторони вакуум-камери 2, патрубки 7, 8 подачі молока в вакуумні камери 1, 2 (відповідно), патрубки 9, 10 виходу рідини із них (відповідно), а також трубопровід 11 подачі продукту із вакуум-камери 1 в вакуум-камеру 2 і теплообмінник 12. Трубопровід 11 виконаний на ділянці від теплообмінника 12 до вхідного патрубка 8 у вигляді каналу із змінним перерізом, який має діаметр, рівний діаметру вхідного патрубка 8. В вер хній частині вакуум-камери 1 розміщений щілинний розпилювач 13 продукту і патрубок 14 відсмоктування неконденсованих газів із вакуум-камери 1, а в верхній частині вакуумкамери 2 виконана горловина 15 для відсмоктування сокової пари і розчинних газів. Пристрій також містить систему тр убопроводів зі зворотним клапаном 16, від центрові насоси 17,19 і вакуумний насос 18. Спосіб дезодорації молока, в заявленому пристрої, здійснюється наступним чином: Молоко при температурі 4-10°С подається з танка на вхідний патрубок 7 вакуум-камери 1, в якій підтримується тиск 0,02МПа і розпилюється у вільному об'ємі вакуум-камери 1 через щілинний розпилювач 13, де відбувається первинне вакуум ування і нагрів холодного молока вторинною парою, яка висмоктується вакуум-насосом 18 через паропровід 5 із вакуум-камери 2, в результаті чого об'єм і температура молока, яке знаходиться в вакуум-камері 1, збільшуються. Потім підігріте за рахунок конденсації вторинної пари молоко з першої вакуум-камери через вихідний патрубок 9 відцентровим насосом 17 подається в теплообмінник 12 через зворотній клапан 16, де відбувається повторний його підігрів до температури 70-110°С при тиску вище атмосферного. Після цього молоко потрапляє в трубопровід 11 зі змінним перерізом де відбувається інтенсивне кипіння за рахунок плавного зниження тиску в потоці рідини. Потім нагріте молоко через патрубок 8 подається в вакуум-камеру 2, в якій підтримується тиск не вище 0,025МПа. В цій камері відбувається відділення молока від паро-газової суміші, що призводить до повної дезодорації продукту. З вакуум-камери 2 молоко відцентровим насосом 19 подається на подальшу обробку і до споживача. Усі неконденсовані гази з вакуум-камери 1 постійно відсмоктуються із вакуум-камери 1 вакуумним насосом 18.