Alegerea și prezentarea unui utilaj sau a unei mașini pentru pasteurizarea laptelui, 7500 litri pe ora

1 CONSIDERAȚII GENERALE

Introducere

Prin pasteurizare se intelege tratarea termica sub 100 ⁰C a laptelui urmată de răcire instantanee la temperaturi mai mici de 5 ⁰C. Ea reprezintă un compromis intre cerința distrugerii tuturor germenilor patogeni, nesporogeni și în procent de 98,5-99,9% a germenilor tehnologic nedoriți și cerinț menținerii însușirilor nutrițional- gustative ale laptelui. Se mai urmărește și inactivarea enzimelor proprii ale laptelui și pe cât posibil a celor bacteriene. Pasteurizarea nu trebuie interpretată ca o sterilizare, ci ca o selecție în urma căruia ramane o parte din microbi nedistruși asupra căruia pasteurizarea are un efect doar bacteriostatic și nu bactericid. În acest context este obligatorie răcirea imediată a laptelui după pasteurizarea sau introducerea în laptele de fabricație pentru produsele lactate a unor factori inhibitori ai creșterii valorilor aw(procentul de apa libera, disponibila pentru microbi). Printr-o pasteurizare corectă sunt distruse toate microorganismele atât folositoare cât și dăunătoare ramânând sporii acestora. De aceea, de exemplu, după pasteurizare trebuie să se introducă în lapte maia din culturi pure de bacterii lactice care să asigure fermentația dirijată a brânzeturilor.

În conditiile de fermă pasteurizarea laptelui se poate realiza: în bidoane care se așează pe fundul unui cazan așezat pe un grătar de lemn. În cazan se încălzește apa până la temperatura de 90 oC. Apa nu trebuie să depășească nivelul gâtului bidoanelor. Din când în când cu ajutorul unui agitator laptele se agită pentru a-i uniformiza temperatura. După ce s-a atins temperatura necesară laptele se menține la această temperatură un timp precis, după care urmează răcirea laptelui. Răcirea se face în vane sau cazane în care s-a introdus gheață cu apă. Acest procedeu se recomandă numai în cazul când nu se dispune de utilajul necesar pentru pasteurizare.

În practica industrială se utilizează diferite procedee de pasteurizare:

- Pasteurizarea joasă sau de durată constă în încălzirea laptelui la temperatura de 63-65°C, cu menținerea la această temperatură timp de 30 min. Este o metodă lentă și discontinuă, dar prezintă avantajul că nu modifică aproape de loc proprietățile laptelui, din care cauză se aplică cu bune rezultate laptelui destinat fabricării brânzeturilor.

- Pasteurizarea instantanee (procedeul „flash") prevede încălzirea cât mai rapidă a laptelui la 75-80°C sau chiar mai mult, urmată de o răcire bruscă. Acest procedeu de pasteurizare se aplică în special laptelui de calitate mediocră.

- Pasteurizarea înaltă-rapidă-HTST constă din încălzirea laptelui la 72°C, cu menținere de scurtă durată - 15 sec. Metoda este rapidă și continuă, prezentând avantajul mecanizării și automatizării întregului proces; este larg folosită la obținerea laptelui de consum.

Pasteurizarea și sterilizarea fac parte din operațiile cele mai importante pentru industria alimentară și în special pentru industria laptelui și a conservelor.

Scopul pasteurizării este distrugerea bacteriilor patogene și a formelor vegetative ale microorganismelor din mediul tratat, iar cel al sterilizării distrugerea tuturor microorganismelor - forme vegetative și sporulate - din același mediu. În practica industrială este posibil a nu se putea distruge total microorganismele folosindu-se noțiunea de 'sterilizare industrială' care admite ca produsele prelucrate prin această metodă să conțină unele specii de spori viabili ce nu se dezvoltă însă în condiții normale de depozitare.

În procesele pasteurizării și sterilizării pe lângă urmărirea acțiunii de distrugere a microorganismelor, trebuie să se urmarească și menținerea valorii alimentare și a structurii normale a produsului.

Principalul mijloc de distrugere a microorganismelor constă în acțiunea temperaturii un anumit timp asupra produsului. Temperatura este întotdeauna sub 100⁰C pentru pasteurizare, dar depășește această valoare pentru sterilizare.

În alegerea temperaturii și a duratei operației trebuie să se țină seama și de faptul că pentru menținerea calității produselor nu se admite o încălzire îndelungată la temperatură ridicată. Prin acțiunea temperaturii se realizează practic și o operație intermediară între pasteurizare si sterilizare adică obținerea unor produse care au o durată mai mare de păstrare decât cele pasteurizate. Această operație se numește ultrapasteurizare sau uperizare . Ea se realizează la temperaturi de peste 1000C pentru un timp foarte scurt.

Pasteurizarea sau sterilizarea se pot realiza și prin alte metode decât cu ajutorul tratamentului termic.

Sursa de energie pentru pasteurizare poate fi : apa , aburul, radiațiile ultraviolete, ultrasunetele etc.

1.2. Noțiuni teoretice privind operația de pasteurizare

Procesul de distrugere a formelor vegetative ale microorganismelor pot avea loc :

a) Menținând produsul la temperatura ' t' un timp τ numit ' durată de pasteurizare

b) Prin acțiunea temperaturii variabile ce se exercită asupra produsului ce se deplasează continuu în pasteurizator.

În cazul când pasteurizarea nu este urmată de alte operații tehnologice, ea nu poate fi considerată terminată decât după răcirea produsului la o temperatură inferioară temperaturii de dezvoltarea microorganismelor.

În urma cercetărilor s-a stabilit o relație prin care se caracterizează regimul de pasteurizare.

Ln τ =a - bt , in care:

τ - durata de pasteurizare [s],

t - temperatura de pasteurizare 0C,

a,b- coeficienți caracteristici calității produsului.

Pentru lapte a = 36,84 respectiv b = 0,48.

Relația de mai sus presupune însă că produsul a fost adus instantaneu la temperatura de pasteurizare . În realitate procesul începe în perioada de încălzire și continuă în perioada de răcire până la temperatura limită inferioară. Această temperatură pentru lapte este de 600C, durata de pasteurizare fiind 52 min.

Pentru aprecierea pasteurizării efective s-a propus utilizarea unui indice adimensional numit ' Criteriul lui Pasteur' (Pa) care este dat prin relația:

în care:

Pa - criteriul lui Pasteur,

θ - timpul efectiv de acțiune al căldurii [s],

τ - timpul suficient de acțiune al căldurii [s] ;

Valorile lui τ se calculează din relația indicată mai devreme, iar valorile lui θ pentru perioada de incălzire și răcire se poate deduce din condiția de transmitere a căldurii și circulația fluidelor exprimată prin relația :

G . c . Dt = A . K ( ta - ti) In care:

G - debitul de produs în [kg / h], c- caldura specifică a produsului [kcal/kg . grad],

A - suprafața de încălzire [m2 ],

K - coeficient de transmitere de caldură [kcal / m2. h . grad], ta - temperatura agentului cald [⁰C];

ti - temperatura agentului rece [⁰C] ;

Dt - diferența de temperatură cu care s-a încălzit produsul ⁰C.