Установка для производства диетических кисломолочных продуктов на основе микробной массы

 

Использование: молочная и пищевая промышленность, здравоохранение, включая радиационную медицину и сельское хозяйство. Сущность изобретения: установка содержит аппарат для тепловой обработки молока и микробной массы с патрубком ввода молока и патрубком отвода диетического кисломолочного продукта, парогенератор и устройство для разливки и упаковки диетического кисломолочного продукта. Установка отличается тем, что аппарат тепловой обработки снабжен рубашкой, патрубком ввода микробной массы и расположенной внутри аппарата мешалкой, соединенной через магнитную муфту с приводом вращения, а устройство для разливки и упаковки диетического кисломолочного продукта выполнено в виде снабженного шлюзовой форкамерой герметичного бокса, полость которого через шлюзовую форкамеру сообщена с источником инертного газа, имеющим фильтр, при этом в боксе размещена емкость-сифон, заполненная микробной массой и сообщенная с патрубком ввода микробной массы аппарата для тепловой обработки, патрубок отвода продукта из аппарата для тепловой обработки герметично введен в герметичный бокс, а парогенератор соединен трубопроводами с рубашкой и верхней частью полости аппарата для тепловой обработки. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для производства лечебно-профилактических продуктов, а именно диетических кисломолочных продуктов на основе микроорганизмов-штаммов лактобацилл и бифидобактерий, ответственных у человека и некоторых животных за состояние кишечной микрофлоры. Изобретение может быть использовано в молочной и пищевой отраслях промышленности, здравоохранении и сельском хозяйстве.

Успешное применение препаратов на основе бифидобактерий и лактобацилл, а также кисломолочных продуктов, обогащенных указанными микроорганизмами, для профилактики и лечения значительного числа заболеваний инфекционного характера и нарушений обмена веществ уже доказано многочисленными исследованиями как в России, так и в других странах мира.

Более того, современной медициной выявлено и такое качество диетических кисломолочных продуктов, как способность их выводить из организма радионуклиды, что при большом развития в настоящее время радиохимического производства и атомной энергетики играет важную роль в охране здоровья работников данных отраслей промышленности.

Однако промышленное производство диетических кисломолочных продуктов выявило проблему исключения инфицирования готового продукта болезнетворными бактериями из окружающей среды при разливке и упаковке, т.к. последние операции производятся в асептических условиях. Повторное инфицирование диетических кисломолочных продуктов может привести к уменьшению срока хранения (срока годности) продуктов, но, самое главное, может при их употреблении нарушить соотношение полезных и вредных микроорганизмов в кишечнике человека или животного в сторону увеличения вредных.

Таким образом, при производстве диетических кисломолочных продуктов важно получить их в упакованном виде с теми свойствами, которые необходимы для лечения и профилактики кишечных заболеваний, обмена веществ и т.д.

Рассмотрим на примере известных технических решений, достигается ли при их использовании такой технический результат.

Известна промышленная установка для производства кисломолочных продуктов (см. кн. Л.П.Брусиловского, Л.А.Банниковой и И.А.Вайнберг. Управление процессами культивирования микроорганизмов заквасок и кисломолочных продуктов. М. Легкая и пищевая промышленность, 1982, с. 78-81).

Установка содержит аппарат для тепловой обработки молока и микробной массы (резервуар для сквашивания молока) с рубашкой, с патрубком ввода молока, который служит и для отвода из аппарата готового кисломолочного продукта, и с патрубком ввода микробной массы (закваски на чистых культурах молочнокислых бактерий) и систему управления процессом. Из описания конструкции данной установки видно, что в ней предусмотрено только получение кисломолочных продуктов (стерилизация молока, подача микробной массы и термостатирование смеси молока и микробной массы) с необходимыми свойствами, достижение которых обеспечивается соблюдением режимов процесса, поддерживаемых системой управления. Но в данной установке не предусмотрено оборудование для разливки и упаковки кисломолочных продуктов, т.е. отсутствует непосредственная передача готового кисломолочного продукта на разливку и упаковку. А поскольку не предусмотрена непосредственная передача на разливку и упаковку готового кисломолочного продукта, то нет защиты от инфицирования продукта болезнетворными бактериями из окружающей среды, которая в настоящее время экологически неблагополучна. Отсюда следует, что достигнутые при тепловой обработке свойства кисломолочных продуктов не сохраняются. Следует отметить, что при проведении патентных исследований авторами настоящей заявки было выявлено, что отечественные аналоги-установки для пастеризации молока и производства кисломолочных продуктов не содержат непосредственно в своем составе устройства для герметичной заливки и упаковки готовых продуктов (см. а.с. N 1607288, N 1673025; Л.П.Брусиловский, Л.А.Банникова и И.А.Вайнберг. Управление процессами культивирования микроорганизмов заквасок и кисломолочных продуктов. М. Легкая и пищевая промышленность, 1982, с. 74-81). Кроме того, на всех отечественных предприятиях по производству детского питания (молочных кухнях) разливка и упаковка готовых кисломолочных продуктов осуществляются вручную, т.е. в асептических условиях, т.к. не предусмотрена для этого герметичная аппаратура. Значит и нет защиты диетических кисломолочных продуктов от инфицирования болезнетворными бактериями.

Шагом вперед в направлении защиты от реинфекции и сохранения свойств получаемых продуктов является установка для пастеризации и упаковки молока [1] Установка содержит бак-хранилище для сырого молока, аппарат для тепловой обработки молока (нагреватель), парогенератор, источник горячей воды, охладитель пастеризованного молока, устройство для разливки и упаковки пастеризованного молока с патрубками, связанными с парогенератором соответственно для подвода перегретого пара и отвода пара, проходящего через нагреватель, охладитель и устройство, трубопровод, центрифугу и гомогенизатор, бак для хранения излишков пастеризованного молока, емкости для той же цели, реверсивные клапаны и смежный трубопровод.

Данная установка, как наиболее близкая по технической сущности к заявляемой, принята в качестве прототипа.

Работа установки характеризуется осуществлением следующих стадий: сначала горячей водой (t=95-115^oC) в течение 30 мин стерилизуют нагреватель и трубопровод, а перегретым в парогенераторе паром (t=120-140^oC) в течение 15 мин стерилизуют устройство для разливки и упаковки пастеризованного молока, затем из бака по трубопроводу сырое молоко поступает в нагреватель, где происходит нагрев молока непосредственно в трубопроводе сначала до 55^оС, после чего молоко центрифугируется и гомогенизируется, потом снова в трубопроводе, проходящем через нагреватель, пастеризуется при температуре 74^оС. В охладителе молоко, находясь в трубопроводе, охлаждается до 4^оС, откуда поступает прямо в устройство для разливки и упаковки. Из описания конструкции установки и ее работы следует, что для защиты от инфицирования готового продукта предусмотрен прямой ввод пастеризованного продукта из аппарата для тепловой обработки в устройство. Но в описании изобретения не раскрыта конструкция устройства. В связи с этим трудно судить о сохранении в этом устройстве свойств готовых продуктов, достигнутых в аппарате для тепловой обработки, а значит и нельзя утверждать о достижении указанного в начале описания технического результата.

Кроме того, в аппарате для тепловой обработки данной установки отсутствуют патрубок для ввода микробной массы, рубашка у аппарата для тепловой обработки (у нагревателя) и связь между парогенератором и рубашкой аппарата, между парогенератором и полостью аппарата, а значит не предусмотрено термостатирование смеси молока и микробной массы для созревания кисломолочного продукта, т.е. размножения в молочной среде лактобацилл и бифидобактерий, и поэтому эта установка не может быть использована для производства диетических кисломолочных продуктов.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что ни в одной из известных установок невозможно достигнуть технический результат, заключающийся в сохранении заданных свойств диетических кисломолочных продуктов.

Указанный технический результат достижим в заявляемом изобретении.

Предлагаемая установка, как и установка-прототип, содержит аппарат для тепловой обработки молока и микробной массы с патрубком ввода молока и патрубком отвода готового продукта, парогенератор и устройство для разливки и упаковки готового продукта.

Заявляемая установка отличается от установки-прототипа тем, что аппарат для тепловой обработки снабжен рубашкой, патрубком ввода микробной массы и расположенной внутри аппарата мешалкой, соединенной через магнитную муфту с находящимся вне аппарата для тепловой обработки приводом вращения, а устройство для разливки и упаковки диетического кисломолочного продукта выполнено в виде снабженного шлюзовой форкамерой герметичного бокса, полость которого через шлюзовую форкамеру сообщена с источником инертного газа, имеющим фильтр, при этом в боксе размещена емкость-сифон, заполненная микробной массой и сообщенная с патрубком ввода микробной массы аппарата для тепловой обработки, патрубок отвода диетического кисломолочного продукта из аппарата для тепловой обработки герметично введен в герметичный бокс, а парогенератор соединен трубопроводами с рубашкой и верхней частью полости аппарата для обработки.

Кроме того, установка может быть усовершенствована за счет снабжения шлюзовой форкамеры и герметичного бокса бактерицидными лампами, размещения в герметичном боксе устройства для отбора и анализа проб и снабжения введенного в герметичный бокс патрубка отвода диетического кисломолочного продукта из аппарата для тепловой обработки гибкой трубкой с зажимом-наконечником.

Предлагаемое изобретение соответствует критерию "новизна", т.к. неизвестно из уровня техники на данный момент и в сравнении с прототипом обладает новыми признаками.

Заявляемая установка промышленно применима, т.к. она предназначена для использования в промышленности, сельском хозяйстве и здравоохранении, она может быть осуществлена с помощью описанных в заявке и известных средств и методов.

На чертеже изображена установка.

Установка для производства диетических кисломолочных продуктов содержит аппарат 1 для тепловой обработки молока и микробной массы с патрубком 2 ввода молока и патрубком 3 отвода диетического кисломолочного продукта. Аппарат 1 снабжен рубашкой 4, патрубком 5 ввода микробной массы и расположенной внутри аппарата 1 мешалкой 6, соединенной через магнитную муфту 7 с находящимся вне аппарата 1 приводом 8 вращения мешалки 6.

Установка также содержит парогенератор 9 и устройство 10 для разливки и упаковки кисломолочного продукта. Парогенератор 9 соединен трубопроводами 11 и 12 с рубашкой 4 и трубопроводами 11 и 13 с верхней частью полости аппарата 1. Устройство 10 для разливки и упаковки диетического кисломолочного продукта выполнено в виде снабженного шлюзовой форкамерой 14 герметичного бокса 15, в качестве которого может быть использован перчаточный бокс. Полость герметичного бокса 15 через шлюзовую форкамеру 14 сообщена с источником 16 инертного газа, имеющим фильтр 17. В герметичном боксе 15 размещена емкость-сифон 18, заполненная микробной массой 19, одна 20 из трубок которого сообщена с источником 16 инертного газа, а вторая трубка 21, один конец которой расположен вблизи дна емкости-сифона 18, другим концом соединена с патрубком 5 ввода микробной массы в аппарат 1, благодаря чему полости сифона 18 и аппарат 1 сообщены. Патрубок 3 отвода диетического кисломолочного продукта из аппарата 1 герметично (например, через резиновую диафрагму) введен в герметичный бокс 15.

Шлюзовая форкамера 14 и герметичный бокс 15 снабжены бактерицидными лампами 22 и 23, причем в боксе 15 установлено устройство для отбора и анализа пробы 24, а на введенной в бокс 15 части патрубка 3 отвода кисломолочного продукта из аппарата 1 имеется гибкая трубка 25 с зажимом-наконечником 26.

Установка работает следующим образом.

Перед началом работы внутренние поверхности аппарата 1, шлюзовой форкамеры 14 и герметичного бокса 15 промывают горячей водой, нагретой в парогенераторе 9, в который холодная вода подается очищенной в угольных фильтрах. Затем в устройстве для разливки и упаковки диетического кисломолочного продукта создают инертную атмосферу, чтобы исключить размножение любого вида бактерий. Для этого из источника 16 инертного газа подают в фильтр 17 газ, где он очищается от механических и вредных примесей и микробов, которые могут присутствовать в инертном газе. Затем очищенный инертный газ подают в шлюзовую форкамеру 14 и герметичный бокс 15. После продувки инертным газом включают бактерицидные лампы 22 и 23 соответственно в шлюзовой камере 14 и герметичном боксе 15, вносят корзины с сосудами, в которые будет разливаться и упаковываться диетический кисломолочный продукт. Бактерицидные лампы 22 и 23 предназначены для того, чтобы убить болезнетворные бактерии на корзинах, сосудах, емкости-сифоне 18, стенках форкамеры 14 и бокса 15 и остальном оборудовании, находящемся в устройстве для разливки и упаковки готового продукта.

В аппарат 1 подают исходное молоко, в это же время в парогенераторе 9 происходит нагрев воды до образования перегретого до температуры 115^оС пара, который по трубопроводам 11 и 12 подают в рубашку 4 и по трубопроводам 11 и 13 в верхнюю часть полости аппарата 1, а также пар подают через патрубок 5 в трубку 21 емкости-сифона 18, чтобы простерилизовать тракт подачи микробной массы из емкости-сифона 18 в аппарат 1. Включают привод 8 и с помощью магнитной муфты 7 через стенку аппарата 1 приводят во вращение мешалку 6, которая постоянно перемешивает молоко, чтобы интенсифицировать процесс теплообмена между паром и молоком. Кстати сказать, подача пара в верхнюю часть полости аппарата 1 предназначена еще и для того чтобы молоко не "сплыло".

Молоко нагревают в аппарате до температуры 113± 2^оС и при этой температуре выдерживают молоко в течение 30 мин, чтобы осуществить стерилизацию его.

После стерилизации молока трубопровод 13 перекрывают, а рубашку 4 аппарата 1 заполняют холодной водой для осаждения молока до температуры 37-39^оС.

В осажденное молоко подают микробную массу-штаммы лактобацилл или бифидобактерий. Для этого от источника 16 инертного газа (азот, двуокись углерода) через трубку 20 газ, очищенный в фильтре 17, подают в емкость-сифон 18, находящуюся в герметичном боксе 15, микробная масса под давлением газа заполняет трубку 21 и далее поступает через патрубок 5 ввода микробной массы в аппарат 1. Мешалка 6 перемешивает молоко и микробную массу. После ввода в аппарат 1 микробной массы аппарат 1 начинает работать в режиме термостатирования, для чего посредством насоса (на чертеже не показан) осуществляется циркуляция воды, нагретой в парогенераторе 9 до температуры 37-39^оС, по контуру "парогенератор 9 рубашка 4 аппарата 1".

Именно в этом интервале температур наиболее активно идет размножение лактобацилл и бифидобактерий в молочной среде, т.е. идет созревание кисломолочного продукта. При более высоких температурах бактерии могут погибнуть. Во время этого процесса осуществляется отбор и анализ проб продукта на его готовность. Расположение устройства 24 для отбора проб и их анализа на кислотность непосредственно в герметичном боксе 15 исключает ошибки в контроле готовности продукта, т.к. его проводят в той же стерильной атмосфере, в которой находится и сам продукт.

В зависимости от готовности продукта определяется и длительность процесса термостатирования, примерно от 6 до 24 ч. Как только готов кисломолочный продукт, циркуляция воды с температурой 37-39^оС прекращается и продукт поступает по патрубку 3, введенному в герметичный бокс 15, на разливку и упаковку. Каждый сосуд заполняют продуктом через патрубок 3, затем сосуды закрывают пробкой или стерильным ватным тампоном и корзину удаляют обратным путем из герметичного бокса 15 через шлюз в форкамеру 14, откуда она направляется на склад или прямо к потребителю.

Чтобы не происходило потерь продукта, т.е. пролива его из аппарата 1 в полость бокса 15, патрубок 3, введенный в бокс 15, снабжают гибкой трубкой 25 с зажимом-наконечником 26. Эти средства позволяют без пролива продукта манипулировать процессом разливки его по сосудам.

Как следует из описания установки и ее работы, стерильность продукта сохраняется от начала процесса его производства до выпуска в упакованном виде, т.е. на протяжении всего процесса продукт защищен от реинфекции и свойства его как лечебно-профилактического препарата сохранены.

Указанные преимущества обусловливают широкое применение заявляемой установки: на молочных кухнях для приготовления детского питания в городах и селах, в лечебных учреждениях, на животноводческих фермах в сельском хозяйстве. Более того, данная установка может быть использована и для производства заквасок на чистых культурах молочнокислых бактерий.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДИЕТИЧЕСКИХ КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ МИКРОБНОЙ МАССЫ, преимущественно штаммов лактобацилл и бифидобактерий, содержащая аппарат для тепловой обработки молока и микробной массы с патрубком ввода молока и патрубком отвода диетического кисломолочного продукта, парогенератор и устройство для разливки и упаковки диетического кисломолочного продукта, отличающаяся тем, что аппарат для тепловой обработки снабжен рубашкой, патрубком ввода микробной массы и расположенной внутри аппарата мешалкой, соединенной через магнитную муфту с находящимся вне аппарата для тепловой обработки приводом вращения, а устройство для разливки и упаковки диетического кисломолочного продукта выполнено в виде снабженного шлюзовой форкамерой герметичного бокса, полость которого через шлюзовую форкамеру сообщена с источником инертного газа, имеющим фильтр, при этом в боксе размещена емкость-сифон, заполненная микробной массой и сообщенная с патрубком ввода микробной массы аппарата для тепловой обработки, патрубок отвода диетического кисломолочного продукта из аппарата для тепловой обработки герметично введен в герметичный бокс, а парогенератор соединен трубопроводами с рубашкой и верхней частью полости аппарата для тепловой обработки.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что шлюзовая форкамера и герметичный бокс снабжены бактерицидными лампами.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в герметичном боксе установлено устройство для отбора и анализа пробы.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что введенный в герметичный бокс патрубок отвода диетического кисломолочного продукта из аппарата для тепловой обработки снабжен гибкой трубкой с зажимом-наконечником.

РИСУНКИ

Рисунок 1