Современные технологии и оборудование для пастеризации

Ведущий специалист предприятия ЭКОМАШ МАКСИМ ФОКИН

"Богатство - не в обладании сокровищами, а в умении ими пользоваться"

Являясь природным и сбалансированным по составу продуктом, молоко является одним из основных продуктов питания. И как бы на первый взгляд не казалось простым производство молочной продукции, на самом деле это высокотехнологичные, сопряженные с соблюдением жестких нормативных требований процессы. Даже при переработке цельного молока в продукт подлежащей реализации, необходимо не только сохранить его с помощью температурных обработок и надлежащей упаковки, но и не нарушить общего сбалансированного состава по витаминам, аминокислотам и прочим компонентам. Поэтому комплексный, научно-технический и технологический подход является единственно правильным и приемлемым для всех производителей.

Анализ методов пастеризации пищевых продуктов.

Развитые страны тратят немалые средства на разработку новых способов обработки пищевых продуктов. Все исследования подвергаются тщательной экспертизе независимыми государственными институтами. При необходимости ими проводятся собственные исследования по количественной оценке кинетики деструкции - способности уничтожать патогены (болезнетворные организмы). В числе последних рассматривались технологии: электромагнитные, главным образом импульсные процессы (импульсное световое излучение, импульсное электрическое поле, ультрафиолетовое излучение (УФ), инфракрасное излучение (ИК), импульсное рентгеновское излучение, магнитные поля, импульсная электрическая дуга и комбинация УФ с двуокисью водорода; электротермические процессы (омический нагрев - Джоулевым теплом при пропускании электрического тока, индукционный нагрев - ТВЧ, микроволны - СВЧ, радиочастотные излучения, и физические процессы (высокие давления, субмегагерцевый ультразвук, фильтрация).

В России до сих пор применяется широко известный метод высокотемпературной обработки жидкостей: исследователи сравнили результаты бактериологического тестирования пастеризованного и непастеризованного молока. Как выяснилось, 3 % образцов содержали бактерию паратуберкулеза независимо от того, подвергалось молоко пастеризации или нет. Этот эксперимент наглядно продемонстрировал, что используемая сейчас промышленная технология термической обработки молока не способна гарантировать уничтожение опасной бактерии.

Даже самые современные способы пастеризации несовершенны технологически: например, при использовании установок с использованием коротковолнового УФ - излучения применяют тефлоновые трубы и после каждого цикла производится их очистка, а для существенного сокращения микроорганизмов требуется рециркуляция (циркуляция в замкнутом цикле) через УФ - стерилизатор.

По сравнению с другими видами пастеризации, оборудование работающее с использованием инфракрасного (ИК) излучения обладает целым рядом преимуществ. Традиционный эффект теплового воздействия при котором идет процесс пастеризации (79-84 °С), усиливается дополнительно инфракрасным (ИК) излучением, обеспечивающим полное обеззараживание молока. Таковыми установками являются электропастеризаторы А1-ОПЭ, выпускаемые предприятием "ЭКОМАШ".

ЭЛЕКТРОПАСТЕРИЗАТОРЫ А1-ОПЭ

Такие пастеризаторы предназначены для электротермической обработки потока жидких пищевых продуктов: молока, воды, фруктовых соков, вина, сахарных сиропов и других не пенящихся и не содержащих газа продуктов, с целью обеспечения их длительной сохранности без снижения питательных и вкусовых свойств при использовании инфракрасного излучения (нагрева).

Молоко прошедшее обработку ИК - излучением, полностью сохраняет витамины, кислотность снижается на 2 Т без ухудшения вкуса и качества.

В таких пастеризаторах, процесс образования молочного камня на трубках изготовленных из кварцевого стекла замедлен в несколько раз, по сравнению с другим теплообменниками. Удельные энергозатраты на один литр молока ниже, чем в существующих в настоящее время любых других пастеризационных установках.

Процесс пастеризации полностью автоматизирован, оператор только задает режимы, а пульт управления с помощью современных автоматизированных систем перераспределяет поток продукта, контролирует параметры и архивирует получаемые значения. Работоспособность и надежность систем управления гарантируется применением современной электроавтоматики российской фирмы ОВЕН. Также выпускаются пастеризаторы с системой управления на базе импортной микропроцессорной техники, включающей ЖК-дисплей.

Простота конструкции установок с использованием инфракрасного излучения позволяет добиться больших сроков службы. Применение современных комплектующих изделий и рациональные конструкторские решения, заложенные в основу пастеризаторов, позволили добиться высокой эффективности в работе оборудования: - требуемая производительность при небольших габаритных размерах и весе выпускаемых установок. Пастеризаторы очень удобны для проведения монтажных и пуско-наладочных работ работ.

Пастеризация в установках А1-ОПЭ уменьшает в 1800 раз количество бактерий в молоке, полностью обеспечивает обеззараживание от туберкулёза и бруцелёза молока с начальной температурой 10…35 °С и кислотностью не более 21 Т, при этом эффективность пастеризации составляет 99,9%.

Молоко прошедшее обработку ИК-излучением на электропастеризаторах А1-ОПЭ, полностью сохраняет витамины В1 и С1, кислотность молока снижается на 2 Т без ухудшения вкуса и качества.

Блоком пастеризации в установках А1-ОПЭ является секция ИК-нагрева, состоящая из кварцевых труб, на каждую из которых по внешней поверхности навит электронагреватель. Молоко при этом циркулирует внутри кварцевых труб.

Все элементы электрических нагревателей защищены термоизоляционными материалами и выделены в отдельный блок, защищенный от механических повреждений.

Такая пастеризация отличается от обычных способов, и заключается в том, что используется особая функциональная нихромовая нить накаливания, преобразующая тепловую энергию в инфракрасное излучение, а трубки изготовленные из особого кварцевого стекла позволяют ему равномерно и без потерь проникать вглубь продукта.

Принцип пастеризации основан на выработке инфракрасным нихромовым излучателем коротких импульсов высокой плотности.

Известно, что любая органическая материя состоит из воды и органики. Спектр поглощения энергии у воды и органики различен. При работе электропастеризаторов А1-ОПЭ выбран такой спектр излучения, при котором молекулы органики поглощают максимум энергии, а молекулы воды являются "проводником" этой энергии. Воздействие на продукт происходит равномерно, т.к. излучение проникает вглубь по воде как по светодиоду. Энергия, проникнув внутрь обрабатываемого продукта, выделяется в виде тепла и задерживается в нем. Молекулы воды превращаясь в пар, "взрывают" клетку изнутри, уничтожая все микроорганизмы. Процесс пастеризации происходит одновременно изнутри и снаружи, и сокращается по времени во много раз.

Пастеризация происходит в течение 2-5 секунд при температуре 79-84°С, после чего продукт подается на охлаждение, также предусмотренное в составе установок А1-ОПЭ.

Практическими преимуществами описываемой технологии и оборудования являются:

  • ПОЛНОЕ УНИЧТОЖЕНИЕ ВСЕХ БОЛЕЗНЕТВОРНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ.
  • ВОЗМОЖНОСТЬ ПАСТЕРИЗАЦИИ ПРАКТИЧЕСКИ ВСЕХ ТЕХНИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
  • ЭКОНОМИЧНОСТЬ, НАРЯДУ СО ЗНАЧИТЕЛЬНЫМ СОКРАЩЕНИЕМ ВРЕМЕНИ ПАСТЕРИЗАЦИИ, С ОЧЕНЬ КОРОТКИМИ ПЕРИОДАМИ НАГРЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ.
  • ОТКАЗ ОТ ЭНЕРГОЕМКОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ПОТРЕБЛЯЮЩЕГО ВОДУ, ПАР, ДАВЛЕНИЕ, ХИМИКАТЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В ТРАДИЦИОННЫХ МЕТОДАХ ПАСТЕРИЗАЦИИ.

Благодаря практически 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. Отсутствует вредное для здоровья людей излучение. При этом предохраняются от разрушения полезные биологические структуры: белковые компоненты, витамины, ферменты и молекулярные образования, формирующие органолептические свойства.

Оборудование

Рынок оборудования для термической обработки пищевых продуктов к 2000 году в России можно считать сложившимся. Определился круг основных заводов-производителей теплообменного оборудования. Общей тенденцией для всех производителей, за исключением завода ЭКОМАШ, является производство пластинчатых (или трубчатых) пастеризационно-охладительных установок, работающих с использованием пара по традиционной схеме. Отличия состоят лишь в применении тех или иных комплектующих узлов, будь то теплообменная пластина, или система управления. И здесь основными критериями выбора тех или иных установок становятся прежде всего надежность в работе оборудования, его цена и срок исполнения заказа.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ ПАСТЕРИЗАЦИОННО-ОХЛАДИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ОКЛ

Предприятие ЭКОМАШ комплексно подходит к вопросу создания оборудования для термической обработки пищевых жидких сред. Наряду с традиционными пластинчатыми пастеризационно-охладительными установками под маркой ОКЛ, ЭКОМАШ выпускает ряд электрических пастеризаторов с инфракрасным нагревом, работающих полностью в автоматическом режиме. Отличительной особенностью этих установок является, прежде всего, то, что для работы данных пастеризаторов не требуется, кроме электроэнергии никаких энергоносителей, будь то пар или горячая вода. Они полностью автономны, встраиваются в любые технологические линии и благодаря целому комплексу преимуществ (о которых было сказано выше), находят широкое применение в фермерских хозяйствах и на молокозаводах небольших и средних мощностей.

Учитывая уровень выпуска молочной продукции на таких предприятиях, ЭКОМАШ расширил номенклатурный ряд электрических пастеризаторов по производительности. В настоящее время выпускаются три модификации пастеризаторов: А1-ОПЭ-1000 (1000 л/час), А1-ОПЭ-1500 (1500 л/час), А1-ОПЭ-3000 (3000 л/час). Все установки, благодаря заложенным в конструкцию техническим решениям, характеризуются низким энергопотреблением, небольшими габаритными размерами, высокой степенью надежности в эксплуатации.

Помимо основного своего назначения - пастеризации молока, электропастеризаторы А1-ОПЭ с ИК-нагревом широко применяются и при производстве вин и при производстве напитков на основе натуральных соков.

Рассмотрим действие ИК-излучения при производстве вина.

Инфракрасное излучение, примененное в электропастеризаторах А1-ОПЭ, воздействуя на фотохимические процессы, происходящие в вине, сокращает время ферментации и выпадение винного камня. Благодаря ускоренной реакции можно добиться аромата и вкуса присущих выдержанному вину.

В процессе "старения" вина количество кислот, фосфатов и винных камней уменьшается, красящие вещества и примеси выпадают в осадок. Одним из принципиальных преимуществ данной технологии является также выпадение в осадок железа, содержащего вредные вещества.

Тестирование показывает, что этот метод, представляющий собой важное новшество в виноделии, улучшает процесс окрашивания вин, снижает их вязкость и повышает вкусовые качества. В результате обработки также значительно снижается риск заражения вина, устраняются причины, вызывающие заболевания.

Это означает, что для придания вину особых характерных свойств, нет необходимости выдерживать его в течение длительного времени, что ускоряет производственный цикл и сокращает затраты.

Преимуществом данного процесса является полная пастеризация без изменения химического состава, что гарантирует стопроцентную сохранность биологических веществ и длительный срок хранения конечного продукта. В отличие от существующих методов обеспечивается полная концентрация и предотвращение дезинтеграции клеточной структуры биоматериалов. Гарантируется продление срока хранения биологических объектов, без потери физиологических качеств, содержащихся в них веществ.

В заключении хочется сказать, что технология пастеризации с использованием инфракрасного (ИК) нагрева, не является новой или экспериментальной, она с 60-х годов успешно применятся во Франции для пастеризации вин и с конца 80-х годов в России для пастеризации молока. Электропастеризаторы А1-ОПЭ, выпускаемые предприятием ЭКОМАШ являются серийным оборудованием и сертифицированы для применения в пищевой промышленности. По вопросам запуска и эксплуатации этих установок на предприятии организована система сервисных услуг.