3 декабря 2013

Разработан метод пастеризации молока при помощи микроволн

В рамках проекта Евросоюза MicroMIlk, европейские МПС совместно с Университетом Хохенхайма и Институтом Фраунгофера (IGB) разработали новый метод пастеризации молока при помощи микроволн. Этот метод позволяет сохранять ценные компоненты молока, а также подходит для нагрева густых и концентрированных молочных продуктов благодаря минимизации образования накипи. В результате сокращаются усилия по очистке и экономятся чистящие средства. В ходе последующего проекта MicroMIlk Demo, начнется внедрение технологии в промышленную практику.

Чтобы увеличить срок хранения свежего молока и предотвратить его порчу микроорганизмами, молоко обычно нагревают в ходе процесса известного как пастеризация. При этом холодное молоко сначала проходит предварительный подогрев, а затем подвергается дальнейшему нагреву до 72°C в течение нескольких секунд в отдельной секции. Большинство микроорганизмов, присутствующих в молоке, погибает во время этого процесса, и в результате молоко может оставаться годным к употреблению в течение 10 дней. В настоящее время молоко пастеризуется с использованием пластинчатых теплообменников, в которых предварительно подогретое молоко пускается в противоток с горячей водой или паром. Тепло получаемое при последующем охлаждении прошедшего пастеризацию молока используется для подогрева поступающего холодного молока. Однако прямое нагревание при помощи пластинчатых теплообменников имеет свои недостатки: эффективность передачи тепла снижается из-за процесса известного как образование накипи, в связи с которым время подогрева увеличивается по причине формирования нежелательного слоя на больших поверхностях теплообменника. Поэтому требуется регулярная их очистка. А для этого необходимы энергия, время и чистящие средства.

В ходе проекта MicroMilk, координируемого Институтом межфазной инженерии и биотехнологий Фраунгофера (IGB), участвующие в нем партнеры разработали технологию, которая позволяет консервировать молоко и молочные продукты при помощи микроволн. Пилотная модель установки для непрерывной микроволновой пастеризации с производительностью 400 литров молока в час была интегрирована в существующий процесс пастеризации на молочной станции при Университете Хохенхайма. В ходе опытной эксплуатации были выявлены значительные преимущества новой технологии. Уменьшение образования накипи позволило увеличить время эксплуатации между чистками установки, и, таким образом, экономить также воду.

Нагрев молока с этапом пастеризации при температуре от 68°C до 72°C происходит не только сопровождаясь более равномерным перепадом температур, но и в три раза быстрее, чем при использовании пластинчатых теплообменников.

Благодаря такому чрезвычайно быстрому, практически мгновенному нагреву («флэш-нагреву»), молоко подвергается воздействию высоких температур в течение очень короткого периода времени. «Большая часть ценных и чувствительных к температуре веществ, в особенности молочных белков и витамина B, остается не денатурированной», — объясняет доктор Ана Люсия Васкез, которая является координатором проекта в IGB. «Очень многообещающей особенностью микроволновой пастеризации является то, что с ее помощью мы также можем обрабатывать и густые продукты с высоким содержанием твердых компонентов, такие как концентрат молочной сыворотки», — говорит Васкез. «Существующие пастеризационные установки легко поддаются образованию отложений и должны подвергаться частым чисткам».

Ядром микроволновой установки и результатом широкомасштабного моделирования является компактный реактор, который подразделяется на различные отсеки. Каждый отсек снабжен своим магнетроном, генерирующим электромагнитные волны. Микроволны вводятся в волноводный тракт, который одновременно исполняет роль камеры нагрева. Через эту камеру по специальной трубке проходит молоко. Материал трубки не поглощает микроволны, но обладает стойкостью к высоким температурам и давлению. Васкез описывает этот принцип следующим образом: «Во время этого процесса молоко нагревается напрямую, и – в отличие от нагрева при помощи пластинчатых теплообменников – не от краев к середине, а всем объемом: когда электромагнитные волны поглощаются полярными молекулами молока, это заставляет последние генерировать колебания по всему объему и, таким образом, вырабатывать тепло равномерно».

Теперь, для обеспечения лучшей эксплуатационной экономики и вывода технологии на рынок, процесс должен быть протестирован на двух установках промышленного масштаба в ходе последующего проекта MicroMIlk Demo. Молочные хозяйства с относительно небольшой производительностью могут интегрировать новый микроволновый модуль в уже имеющуюся установку с пластиночными теплообменниками. Гибкая технология микроволновой пастеризации позволяет осуществлять периодическую эксплуатацию, делая выгодной обработку небольших количеств молока. Для этой цели предназначена микроволновая установка со скоростью потока 2000 литров в час. Эта установка специально разработана для флэш-нагрева молока до приблизительно 67°C-72°C, и может заменять обычный теплообменник и соответствующую циркуляционную систему нагрева для пастеризации. Тем не менее, регенерационная стадия утилизации отходящего тепла остается неизменной.

«Это делает новую технологию пастеризации выгодной для небольших молочных хозяйств, так как она не требует для ввода в эксплуатацию наличия отдельной циркуляционной системы нагрева или бойлера», — объясняет Васкез.

Вторая установка для микроволновой пастеризации, которая только создается, будет иметь скорость потока 1000 литров в час, и пробоваться на предмет обработки очень густых продуктов (таких как сгущенное молоко или концентраты молочной сыворотки), а также продуктов с высоким содержание твердых компонентов (например, фруктовых йогуртов, фруктового сока и фруктового пюре). Предполагается, что эта установка будет работать без образования накипи и нагревать молочные продукты до различных температур, начиная от 60°C; подверженные образованию накипи пластиночные теплообменники использоваться не будут.

Источник: sciencedaily.com

Далее по теме: