Аппараты для стерилизации молока в таре

Стерилизаторы периодического действия (рис. 1) представляют собой цилиндрические или прямоугольные камеры, рассчитанные на определенное давление.

Цилиндрический стерилизатор прочнее, но в нем хуже используется внутреннее пространство.

Стерилизационная камера должна иметь крышку на каждом конце (одна для загрузки, другая для разгрузки) или на одном. Крышка надежно крепится к корпусу, чтобы она могла выдержать рабочее давление. Запорный механизм крышки желательно делать с предохранительным устройством, который не позволит ее открыть без снижения давления пара в стерилизаторе до атмосферного. Стерилизаторы в обязательном порядке снабжаются предохранительным клапаном.

Молоко, предназначенное для стерилизации, загружают в стерилизатор в стеклянных бутылках, которые помещают в проволочные корзины. Корзины устанавливают стопками на специальных транспортных площадках, которые вкатывают в камеру.

Пар вводится в стерилизатор через перфорированную трубку большого диаметра, проходящую горизонтально по всей длине стерилизатора в нижней его части. В начале поступления пар смешивается с воздухом, оставшимся в камере. Эта смесь выпускается через специальные вентили, устанавливаемые в верхней части стерилизатора. Быстрое удаление смеси пара и воздуха значительно улучшает условия нагрева бутылок с молоком. Хорошо обеспеченный отвод воздуха позволяет нагреть молоко до температуры стерилизации в течение 25 мин.

Для контроля температуры процесса применяют термометры и термографы. Термографы записывают изменения температуры во времени в течение всего процесса с отметкой времени выпуска воздуха, периода стерилизации и охлаждения. Датчик термографа устанавливают в открытом пространстве стерилизатора, где не аккумулируется воздух. Стерилизатор работает под давлением, поэтому снабжен манометром. Манометр соединяется со стерилизатором через V-образную трубку.

Рис. 1. Схема стерилизатора периодического действия:1 - крышка; 2— стерилизационная камера; 3 - стопки корзин; 4 —пол стерилизатора.

Рис. 2. Схема вращающегося стерилизатора периодического действия:

1 — стерилизационная камера; 2 — стопки корзин; 3— крышка; 4 — подшипник; 5 — ось вращения; 6 — стойка.

Рис. 3. Схема стерилизатора тоннельного типа полунепрерывного действия:

1 — водяные оросители; 2— вентиляторы; 3 — калориферы; 4— транспортер; 5— стопки корзин.

Рис. 4. Схема башенного гидростатического стерилизатора:

1— башня предварительного подогрева; 2 — стерилизационная башня; 3 — башня охлаждения; 4 — бутылки с молоком; 5 —

транспортер; 6 — ванна охлаждения.

Лучшей конструкцией с точки зрения поточности производства является стерилизатор тоннельного типа полунепрерывного действия (рис. 3). Он представляет собой горизонтальную камеру длиной 10 м прямоугольного сечения. Вдоль тоннеля по полу камеры установлен транспортер. Вход и выход тоннеля снабжены шторными затворами. Тележки, предназначенные для транспортировки бутылок с молоком через тоннель, имеют вертикальную непроницаемую стенку. Форма и площадь стенок соответствуют форме и площади сечения тоннеля. Заполненный тележками тоннель благодаря наличию на них стенок разделяется на отсеки.

В каждом отсеке тоннеля бутылки с молоком сначала нагреваются горячим воздухом до 120° С, а затем охлаждаются водой до 20—24° С.

Воздух нагревается паром с помощью калориферов, а циркуляция его в отсеках создается вентиляторами, установленными в верхней части камеры стерилизатора.

Продвижение тележек через тоннель — цикличное. Продолжительность цикла равна

Применение горячего воздуха для нагревания бутылок с молоком позволило избежать герметизации камеры, как это сделано в автоклавах, где используется пар повышенного давления. Внутри камеры стерилизатора тоннельного типа во время его работы сохраняется атмосферное давление.

Стерилизаторы подобного типа, например фирмы «Даусон» (Англия), имеют производительность до 8000 бутылок в час при их вместимости 0,5 л.

К недостатку стерилизатора тоннельного типа следует отнести прежде всего то, что при стерилизации бутылки нижнего ряда в стопках корзин прогреваются медленнее, чем бутылки верхнего ряда, что обусловлено неравномерным температурным полем по сечению тоннеля в вертикальном направлении.

Башенный гидростатический стерилизатор непрерывного действия предназначен для стерилизации молока в бутылках при непрерывном их движении через аппарат, где осуществляется последовательное нагревание молока до температуры стерилизации и последовательное его охлаждение до 20—25° С.

Стерилизатор (рис. 4) имеет три башни, через которые в вертикальной плоскости движется непрерывный транспортер с гнездами для бутылок. Бутылки с молоком загружаются в гнезда и по восходящей ветви поднимаются в верхнюю часть первой башни. Огибая звездочку, бутылки с молоком проходят гидравлический затвор, где предварительно нагреваются до 90— 95° С. Во второй центральной башне они нагреваются паром до 115—120° С. В третьей башне, после того как бутылки пройдут второй гидравлический затвор, они охлаждаются до 60° С. Окончательное охлаждение до 40° С происходит в нижней части стерилизатора (горизонтальной ванне).

Существуют гидростатические стерилизаторы с четырьмя башнями. Окончательное охлаждение стерилизованного молока в четырехбашенном стерилизаторе осуществляется в четвертой башне.

Аппараты для стерилизации молока в таре имеют много недостатков, описывать которые нет необходимости, но следует указать самый главный из них. Эти конструкции не могут обеспечить быстрый и равномерный нагрев массы молока в бутылке до температуры стерилизации.

Увеличение продолжительности выдержки при высокой температуре стерилизации как компенсация указанного недостатка неизбежно приводит к передерживанию молока при этих температурах, и, как следствие этого, к ухудшению его качества.

Чтобы уменьшить вредное влияние продолжительности выдержки молока при высоких температурах, в Англии разработан способ двухстадийной стерилизации. Молоко нагревается в потоке до 140° С с выдержкой при этой температуре не более 2 с. Практически при обработке уничтожаются как вегетативные, так и споровые формы микроорганизмов. Однако при розливе в бутылки молоко вторично обсеменяется микроорганизмами, попадающими в него из окружающей среды. В связи с этим молоко, разлитое в бутылки и укупоренное, подвергают повторному нагреванию до 110—115° С и выдерживают при этой температуре 15—20 мин.

Фирма «Сторк» (Голландия) создала линию двухступенчатой стерилизации молока (рис. 5), в основу которой был положен вышеописанный способ.

Нормализованное молоко из уравнительного бака 1 поступает в поточный стерилизатор трубчатого типа 2. Центробежный насос прокачивает молоко через первую секцию регенерации, где оно нагревается до 65° С.

Рис. 5. Схема линии двухступенчатой стерилизации:

1— уравнительный бак; 2—поточный стерилизатор трубчатого типа; 3 — гомогенизатор;  4 — промежуточный резервуар; 5 — подогреватель; 6 — автомат для розлива; 7 — автомат для укупорки; 8 — гидростатический стерилизатора; 9 — бутылкомоечная машина.

Затем молоко гомогенизируют при давлении 2-104—2,5-104 кПа и подогревают во второй секции регенерации до 85° С. После стерилизации молоко температурой 135° С проходит секции регенерации, охлаждаясь при  этом до 40° С. Охлажденное молоко резервируется в промежуточном резервуаре 4. Перед розливом молоко подогревается в подогревателе 5 до 72° С и разливается с помощью автомата для розлива 6 в стеклянные бутылки. Бутылки с молоком, укупоренные кронен-коркой, повторно стерилизуют при 115° С в гидростатическом стерилизаторе 8. Продолжительность выдержки молока при этой температуре 15—16 мин. Такая установка эксплуатируется на Можайском заводе стерилизованного  молока. Схема двухстадийной стерилизации заложена в стерилизационную установку, сконструированную СКБ (Ростов- на-Дону) и эксплуатируемую на Омском молочном заводе.