Pasteurizarea-Laptelui Ref [PDF]

Zitiervorschau

Vasile Florentina Anul II semestru 2 Master Biosecuritatea produselor alimentare

PASTEURIZAREA

In lapte patrunde un numar mare de microorganisme. incepand chiar de la mulgere si pe tot parcursul pana ce ajunge la sectia de fabricatie, iar datorita compozitiei complete, acesta constituie un mediu favorabil dezvoltarii tuturor formelor de microorganisme, astfel ca la introducerea in fabricatie ar o incartatura microbiana destul de mare. In cea mai mare parte miroflora continuta este formata din bacterii lactice sub forma vegetativa, ce nu prezinta pericol pentru sanatatea omului, dar prin procesele biologice pe care le produc determina cresterea aciditatii si alterarea laptelui devenind impropriu consumului sau prelucrarii. Pe de alta parte insa in microflora continuta este posibila prezenta unor germeni patogeni care pot imbolnavi organismul uman. Din aceste motive, prin procesul de fabricare se impune - mai intai de toate - distrugerea in totalitate a bacteriilor patogene, prevenindu-se astfel imbolnavirea consumatorilor si apoi distrugerea intr-o proportie cat mai marc a tuturor formelor de microorganisme continute, ceea ce va asigura o conservabilitate mai mare a laptelui. Cunoscuta fiind sensibilitatea pe care o au microorganismele la actiunea temperaturilor ridicate, pentru distrugerea acestora, se aplica procedeul pasteurizarii. Pasteurizarea este operaţia care are ca scop distrugerea majorităţii microorganismelor şi, în particular, a bacteriilor patogene nesporulate prezente în produs, cu cea mai mică pierdere posibilă a calităţii senzoriale ale acestuia. Sporii de Bacillus şi de Clostridium, deşi sunt foarte termorezistenţi, sunt incapabili să germineze şi să se dezvolte la un pH < 4. Produsele ce posedă un pH mai coborât decât această valoare pot fi stabilizate printr-un tratament termic moderat la o temperatură mai mică de 100°C. Tratamentul termic sub 100°C se numeşte pasteurizare. Pasteurizarea laptelui reprezinta un tratament termic de stabilizare partiaa a laptelui deoarece: -

Asigura disparitia microorganismelor patogene Asigura disparitica celei mai mari parti din microflora banala de alterare

Avand in vedere ca pasteurizarea nu conduce la distrugearea totala a microorganismelor, un produs pasteurizat are o stabilitate crescuta, dar nu prelungita la infinit. Din acest motiv produsele pasteurizate necesita unele precautii la depozitare, care trebuie realizata la rece sip e o durata de timp limitata. Durata de pastrare este efinita de perioada dintre obtinera produsului si momentul in care produsul nu mai este acceptat pentru consumdatorita unor modificari de gust, miros, respectivectiv al aspectului fizic.

Efectele generale ale pasteurizării Principalele efecte ale pasteurizării

Efecte dorite

Efecte nedorite

reducerea cu 15% a tendinţei de precipitarea sărurilor de calciu în proporţie de separare a globulelor de materie grasă 5% din cantitatea totală de calciu. Această precipitare afectează consistenţa şi elasticitatea coagulului precum şi procesul de coagulare reducerea proceselor de denaturare şi precipitare a proteinelor, în special a celor serice (lactoglobulina şi lactalbumina) la o pondere de cel mult 10%

distrugerea parţială a vitaminei B 1 (în proporţie de 10%) şi a vitaminei C (în proporţie de25%)

o distrugere parţială a două enzime importante pentru faza de maturare, şi anume lipaza şi galactaza

o uşoară modificare a gustului şi mirosului laptelui

distrugerea microorganismelor patogene în proporţie de 90-98% distrugere minimă a microorganismelor utile; distrugere maximă a germenilor patogeni; degradare minimă a calităţii laptelui

Factorii care determina durata de pastrare a laptelui se refera la: -

-

Preznta bacteriilor termoduruce din material prima care sunt capabile sa se dezvolte in codnitii de refrigerare(B.cereus, B. circulans Prezenta bacteriilor psihrotrofe in unitatea de prelucrare a laptelui, cae pot infecta laptele postrpasteurizare. Aceste microorganisme se vor dezvolta in lapte chiar in conditii de refrigerare si vor putea altera laptele, ca rezultat al activitatii lor metabolice Temperature de pastrare a produsului dupa tratamentul termic. Ideal, temperature de pastrare al laptelui pasteurizat trebuie sa fie cuprinsa intre 1 si 2 Cpentru a se minimize dezvoltarea bacteriilor psihrotrofe care por caontamina laptele post pasteurizare. Deoarece laptele pasteurizat se pastreaza de regula la temperature cuprinse intre 2-8 C, bacteriile psihrotrofe se vor dezvolta mai rapid decat la temperature cuprinse intre 1-2 C, si in acest caz, durata de pastrare a laptelui pasteurizat se va reduce

-

-

-

-

Prezenta enzimelor stabile la tratamentul termic, enzime elaborate de bacteriile psihrotrope care contamineaza laptele inainte de pasteurizare. Aceste bacteria sunt distrus ela pasteurizare, si cu atat mai mult la tratamentu UHT al acestuia, dar enzimele vor rezista si vor fi capabile sa modifice proteinele si lipidele laptelui tratat termic. Cu cat numarul bacteriilor psihrotrope din laptele crud va fi mai mic, cu atat riscul de a avea enzime proteolitice si lipolitice termorezistente in laptele tratat termic va fi mai mic. actiunea lipazei proprii membranei globulelor de grasime deteriorate din laptele crud, care va conduce la modifucari de gust si miros in laptele pasteurizat. Globulele de grasime vor fi modificare in timpul operatiilor de pompare a laptelui inainte de pateurizare. Lipaza proprie laptelui va fi inactivate la pasteurizarea eficienta a laptelui. Temperaturile de pasteurizare mai mari de 75 C, care vor conduce la activarea sporilor de bacteria existenti in laptele crud si acestia vor fi capabili sa germineze in forme vegetative la pastrarea laptelui pasteurizat, chiar in conditii d etemperatura scazuta. Pastrarea laptelui pasteurizat in recipient de sticla de culoare deschisa care va conduce la apartitia unui gist si miros de “lumina” daca recipientele sunt expuse la lumina naturala sau artificiala. De regula, regimul de pasteurizare se realizeaza la o combinative temperature/timp necesara cresterii eficientei distrugerii microorganismelor in raport cu patogenii cei mai rezistenti, si anume Mycobacterium tuberculosis hominis, dar in acelasi timp se urmareste minimizarea efectelor teatamentuli termic asupr calitatii senzoriale si nutritive ale laptelui. Relatia timp/temperature necesara realizarii efectului de ditsrugere a lui Mycobacterium tuberculosis hominis , transpusa inc oordinate semilogaritmice in digrama Dahlberg, este data da curba A. Relatia timp/temperature in care se percep modificari senzoriale in laptele pasteuriat in aceleasi coordinate, ete data de curba C. In consecinta orice combinative timp temperature ce ce corespunde unui regim optim e pasteurizare trebuie sa fie situate intre cele doua drepte limts (A si C), adica curba B din diagram Dahlberg.

Conditiile minime necesare a fi indeplinite la pasteuriarea laptelui sunt urmatiarele: - Incalzirea laptelui sa fie omogena - Incalzirea sa se realizeze in absenta aerului avand in vedere influenta negtiva a oxigenului asupra lipdelor si vitaminelor si respectiv, influenta pozitiva asupra dezvoltarii bacteriilor arobe care pot influenta laptele porst pasteurizare. Metode de pasteurizare folosite Eficienta procesului de pasteurizare depinde de doi factori: temperatura de incalzire si timpul de mentinere a laptelui sub actiunea temperaturilor ridicate, iar ca o regula generala ce trebuie respectata, este ca, cu cat temperatura de tratare termica va fi mai ridicata, cu atat durata mentinerii la temperatura respectiva va fi mai scurta si invers.

Prin combinarea acestor doua elemente, s-au stabilit mai multe metode de pasteurizare ce pot fi aplicate la fabricarea laptelui de consum, dupa cum urmeaza: - Pasteurizarea joasa, de lunga durata, constand in incalzirea laptelui la temperatura de 6365°C timp de 30-35 min realizata in vane de incalzire in manta.Desi metoda este disconinua si lenta, pasteurizarea joasa nu modifica aproape deloc proprieatile laptelui, de aceea aceasta metoda se aploca cu bune rezultate pentru laptele destinat branzeturilor.. - Pasteurizarea medie, de scurta durata, constand in incalzirea laptelui la temperatura de 7174°C timp de 15..20 sec. - Pasteurizarea inalta-rapida (procedeul HTST) in care laptele este incalzit la temperatura de 72°C cu mentinerea timp de 15 sec. Aceasta metoda de pasteurizare implica deci un timp scurt de mentinere la 71C care se realizeaza intr o „serpentina de mentinere” situata in afra pasteurizatorului cu placi. La dimensionarea „serpentinei de mebtinere” se tine cont de vascozitatea, densitatea si viteza de curgere a laptelui. Pasteuriarea HTST se realizeaza in apsteurizatoare cu palci si prezinta urmatoarele avantaje: -

se pot trata cangtitati mari de lapte in flux continuu, instalatia de pasteuriare prezentand avantajul mecanizarii si automatizarii intregului proces. se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale, gustul de fiert avand o intensitate foarte redusa. incalzirea are loc in sistem inchis, deci in absenta aerului, prevenindu-se astfel oxidarea lipidelor si a vitaminelor. metoda este economkica, instalatia functionand cu un coeficient mare de transfer de caldura raportat la unitatea de suprafata si cu recuperare de caldura, Spalarea instalatiei si dezinfectarea acesteia se face usor, mecnizat cu maxima eficienta. constructia pasteurizatorului este compacta, usor de expluatat, de intretinut, neexistand piese in miscare eficinta pasteurizatorului este de minimum 99.9%(se distrug 99,0%din formele vegetative existente in lapte

Dezavantajele pasteurizatorului care lucreaza in sistem HTST:

-

Nu se pot trata cantitati mici d elapte Golirea instalatieie se face cu pierderi mai mari d elapte decat la pasteurizarea in vana Garniturile se deterioreaza destul de rapidducand la pierderea etanseitatii intre placi

De asemenea, mai trebuie aratat ca in Norma sanitara veterinara se prevede ca laptele pasteurizat trebuie sa fie obtinut prin tratament termic la temperatura inalta de scurta durata, respectiv cel putin 7I,7۫C ori printr-un proces de pasteurizare ce consta intr-o combinatie de timp - temperatura diferita pentru a obtine un efect echivalent, in toate cazurile, conditia obligatorie este ca laptele pasteurizat sa indice o reactie negativa la proba fosfatazei si o reactie pozitiva la proba peroxidazei. Efectele pasteurizării asupra componenţior laptelui Efectul termic al pasteurizării provoacă unele modificări asupra principalilor constituienţi ai laptelui, cum ar fi: - materia grasă, - substanţele proteice, - cazeina, lactoza, - substanţele minerale, - enzimele, - vitaminele. 1. Materia grasă La prelucrări termice, materia grasă poate suferi o denaturare parţială la nivelul stratului lecitinic, precum şi topirea si atomizarea globulelor. Are loc de asemenea o uşoară separare a materiei grase la suprafaţa laptelui care duce la o uşoară colorare a laptelui în galben. Laptele pasteurizat capătă consistenţa laptelui smântânit şi la suprafaţa lui se formează un strat mic de smântână. 2. Substanţele proteice Denaturarea proteinelor poate fi accentuată şi accelerată de prezenţa aerului combinată cu efectul termic, care pot exercita un efect de sinergie cu cel al ridicării temperaturii. Proteinele pot suferi o denaturare ireversibilă începând cu o temperatură de 60°C. La o temperatură de 70°C, după un timp de 30 minute, are loc o denaturare mai accentuată (aproape 90%) a numitor proteine (  -globulina în proporţie de 32% si  -globulina în proporţie de 6%). De asemenea, are loc o denaturare a aminoacizilor ce conţin sulf (cistină si cisteină) favorizând astfel formarea de radical sulfhidric care se transformă la rândul lui în grupări sulfit (S03 2 ) şi sulfat (S04 2 ), dând un gust dezagreabil produsului. Sub efectul căldurii, pot apărea şi unele procese chimice de oxido-reducere; acest efect are un inconvenient major ce constă în modificarea activităţii biologice. 3. Cazeina Instabilitatea termică a cazeinei afecteză stabilitatea laptelui, din toate punctele de vedere. Transformarea structurii cazeinei prin aportul caloric duce la modificarea tuturor proprietăţilor fizico-chimice si senzoriale ale laptelui. Astfel, la o temperatură de 75-80°C are loc denaturarea complexului fosfocazeinat de calciu cu formarea unui precipitat de trifosfat calcic insolubil. Acest efect duce la modificarea gustului, a compoziţiei şi a aspectului laptelui. Încălzirea laptelui duce la o reacţie dintre cazeina si  -lactoglobulină cu formarea unui complex având drept efect modificarea structurii şi a compoziţiei chimice a laptelui.

4. Lactoza Lactoza este stabilă termic pâna la o temperatură de aproape 100°C. Peste această temperatură lactoza se degradează cu formare de specii acide, alcoolice si aldehidice, care modifică echilibrul chimic existent între diferitele procese enzimatice şi biochimice. Formarea acidului formic modifică favorabil activitatea lactobacteriană pentru procesele ulterioare de fabricare a produselor lactate. Între 80-100°C, lactoza se combină cu acizi, conferind laptelui o nuanţă brună şi un gust dezagreabil. Această reacţie consumă aminoacizi şi micşorează valoarea nutritivă a laptelui. 5. Substanţele minerale La nivelul substanţelor minerale, are loc o precipitare a trifosfatului de calciu şi o modificare a compoziţiei minerale a laptelui. Se formează dioxid de carbon care duce la o modificare a pH-ului şi apare o solubilitate a compuşilor minerali. La o temperatură mai mare de 100°C, are loc precipitarea unor săruri de tip citrat de calciu şi de magneziu care duce la scăderea valorii nutritive a laptelui. 6. Enzimele Ridicarea progresivă a temperaturii duce la inactivarea treptată a diferitelor tipuri de enzime. Astfel:  la o temperatură de 75°C are loc distrugerea cvasiintegrală a fosfatazelor;  la o temperatură de 80-82°C, are loc inactivarea rapidă (în cateva secunde) prin distrugerea aldehidică a reductazelor şi a peroxidazelor;  la o temperatură de 85-90°C are loc distrugerea cvazi-instantanee a lipazelor. Din punct de vedere al stabilităţii laptelui distrugerea enzimelor are un efect benefic, dar formarea inevitabilă a unor noi produşi poate afecta, într-o mică masură, proprietăţile laptelui. 7. Vitaminele Sub efectul pasteurizării, se produce o degradare a multor vitamine, în mod special a vitaminelor A, B 1 , B 2 , C. Efectul combinat al prezenţei de pungi de aer si al căldurii duce la un fenomen sinergic şi amplificat de distrugere a vitaminelor. În prezenţa oxigenului, degradarea acestora, în special a vitaminei C, începe la o temperatură de 60°C, iar în absenţa acestui agent descompunerea vitaminelor începe abia la temperaturi de aproximativ 100°C. Cu toate aceste inconveniente, prelucrarea termică a laptelui, şi în mod special prin pasteurizare, rămâne singura modalitate tehnologică de a produce lapte de larg consum sau ca materie primă pentru fabricare de derivate lactate, care prezintă un interes economic.

UTILAJE ŞI INSTALAŢII PENTRU PASTEURIZARE Utilajele utilizate pentru realizarea tratamentelor termice de stabilizare microbiologică trebuie să asigure încălzirea produsului la temperatura tratamentului termic, menţinera lui la această temperatură şi răcirea până la temperatura de depozitare sau temperatura necesară pentru următoarea fază tehnologică. Au o construcţie diversă, majoritatea făcând parte din clasa schimbătoarelor de căldură. Pasteurizatoarele lucrează la presiune atmosferică pentru a asigura temperaturi de lucru sub 100°C. În raport cu regimul de funcţionare se disting: - instalaţii cu funcţionare discontinuă (ex.: vanele de pasteurizare, autoclavele ); - instalaţii cu funcţionare continuă, cum sunt majoritatea instalaţiilor de pasteurizare. În funcţie de modul cum se prezintă produsul supus tratamentului termic instalaţiile se pot grupa în: - instalaţii pentru tratamente termice de stabilizare a produselor vrac; - instalaţii pentru tratamente termice de stabilizare a produselor ambalate în recipiente. Ca agent termic se utilizează: apa caldă, aburul, aerul cald, încălzirea directă la flacără sau încălzirea cu microunde. Ca medii de încălzire se utilizează: apa, apa răcită, glicolul, amoniacul sau saramura. Există două tipuri de bază de instalaţii: - instalaţii cu acţiune indirectă; - instalaţii cu acţiune directă. Instalaţiile cu acţiune indirectă sunt schimbătoarele de căldură de suprafaţă de tip tubular, cu plăci sau cu suprafaţă raclată, care utilizează ca agent de încălzire aburul sau apa caldă. Instalaţiile cu acţiune directă pot fi ca injecţie de abur sau cu infuzie de abur, după cum aburul este injectat în produs sau produsul este injectat în abur. Singura condiţie care se impune produsului pentru a putea fi supus unui tratament termic de stabilizare în vrac este ca el să fie pompabil (în această categorie se încadrează produsele lichide, ex.: laptele, smântâna, etc.).

SHIMBĂTOARE DE CĂLDURĂ Aparatele care servesc pentru efectuarea unor operaţii de transfer de căldură de la un fluid la altul se numesc schimbătoare de căldură. Schimbătoarele de căldură conţin două spaţii delimitate pentru circulaţia separată a două fluide între care are loc schimbul de căldură. Peretele care delimitează separarea celor două spaţii este chiar suprafaţa de schimb de căldură. Schimbătoarele de căldură funcţionează de obicei în regim staţionar, valorile temperaturilor celor două fluide într-un punct considerat rămân constante tot timpul fucţionării. Sunt şi schimbătoare de căldură care funcţionează în regim nestaţionar pentru a realiza încălzirea sau răcirea unui fluid în anumite condiţii de temperatură prin transfer de căldură de la sau la un alt agent.

Clasificarea schimbătoarelor de căldură se poate face ţinând cont de o serie de criterii: destinaţie, starea de agregare a agenţilor termici, direcţia de deplasare a agenţilor termici, după materialul de construcţie, după tipul de construcţie. Cel mai adecvat criteriu de prezentare este cel după tipul de construcţie, schimbătoarele de căldură folosite în industria alimentară putând fi grupate în: schimbătoare de căldură cu manta, cu serpentină (spirală), cu ţevi coaxiale, multitubulare, în spirală, cu plăci, cu ţevi cu aripioare, de construcţii particulare sau mixte.

SCHIMBĂTOARE DE CĂLDURĂ MULTITUBULARE

Sunt întrebuinţate în cazurile în care este necesară o suprafaţă de schimb de căldură relativ mare şi în scopuri multiple: preîncălzitor, răcitor, condensator de suprafaţă, recuperator. În forma cea mai simplă sunt construite din ţevi fixate la capete în orificiile realizate în două plăci tubulare, spaţiul exterior este închis de o manta de care sunt sudate cele două plăci, spaţiul din interiorul ţevilor este închis la cele două capete ale ţevilor prin două capace, formând la fiecare capăt câte o cameră colectoare. Unul din fluide care participă la transferul de căldură circulă prin interiorul ţevilor şi prin cele două camere colectoare, ceea ce impune ca pe fiecare capac să existe un racord de admisie sau evacuare a fluidului. Cel de-al doilea fluid circulă prin spaţiul dintre ţevi, manta şi plăcile tubulare. Pe manta în apropierea fiecărei plăci tubulare sunt montate racordurile pentru admisia şi evacuarea fluidului care circulă în acest spaţiu. Când unul din fluide este în faza de vapori care se condensează (abur), în mod normal acesta circulă în spaţiul dintre ţevi şi este necesar ca pe manta să fie montat şi un racord de aerisire pentru evacuarea periodică a gazelor necondensabile. Racordul de evacuare al condensului trebuie să fie în legătură cu un separator de condensate, care să permită evacuarea lichidului şi să reţină faza de vapori. Dispunerea ţevilor în placa tubulară se realizează în vârfurile unei reţele de triunghiuri echilaterale sub formă de hexagoane concentrice sau prin dispunerea de cercuri concentrice. Ambele variante fac ca în centrul plăcii tubulare să fie o ţeavă înconjurată de 6 ţevi fixate pe primul hexagon sau cerc, apoi de (2x6) ţevi pe al doilea hexagon sau cerc, de 6n ţevi pe al n-lea hexagon sau cerc. Ţevile trebuie să fie fixate etanş în placa tubulară. Ţevile se fixează prin mandrinare sau sudură. Există: - schimbătoare de căldură cu o singură trecere în care circulaţia fluidului din ţevi se face în paralel prin toate ţevile şi a celui dintre ţevi în paralel printre toate ţevile; - schimbătoare de căldură cu două treceri în care fluidul care circulă în interiorul ţevilor este forţat să treacă numai printr-o parte din ţevi în paralel să ajungă la celălalt capăt şi apoi să se întoarcă printr-un alt grup de ţevi în paralel (la această costrucţie ambele racorduri sunt fixate în acelaşi capac, iar spaţiul dintre capac şi placa tubulară este despărţit printr-un perete etanş); - schimbătoare de căldură cu mai multe treceri care permit să se mărească viteza fluidului care circulă prin interiorul ţevilor mărindu-se astfel coeficientul de transfer de căldură parţial de la fluid la perete (racordurile de admisie şi evacuare sunt fixate pe acelaşi capac dacă numărul trecerilor este par sau câte unul pe un capac dacă numărul trecerilor este impar).

SCHIMBĂTOARE DE CĂLDURĂ CU PLĂCI

Sunt utilizate în industria alimentară în cazurile în care apare necesar transferul de căldură. Construcţia lor permite să se asigure o bună etanşeitate din care cauză şi-au găsit utilizarea pentru schimbul de căldură între orice tip de fluid (lichide sau vapori), prezintă mai multă siguranţă la etanşeitate pentru transferul de căldură între două lichide (fără schimbare de fază). Aparatele din această categorie au un cadru metalic care prin grupul de bare susţine plăcile care sunt strânse sub formă de pachet prin dispozitivul de strângere. Barele cadrului metalic se găsesc de obicei în acelaşi plan vertical. Dispozitivul de strângere pentru aparatele cu număr redus de plăci este alcătuit dintr-o serie de tije filetate care se strâng cu piuliţa, numărul acestora este determinat de mărimea plăcilor. Pentru aparate mari se folosesc dispozitive de strângere mecanică sau hidraulică. Plăcile sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau alte materiale care corespund ca rezistenţă la coroziune. Într-un schimbător de căldură sunt două sau trei tipuri de plăci: plăci curente, plăci de capăt şi plăci intermediare sau de trecere. Toate plăcile dintr-un schimbător de căldură au aceeaşi dimensiune exterioară, aceleaşi locaşuri sau orificii pentru aşezarea pe barele cadrului metalic. Feţele plăcilor curente au o serie de ondulaţii de diferite forme care măresc suprafaţa de schimb de căldură, ajută la dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi coeficientului de transfer de căldură. Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate în colţurile plăcilor, care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide între care are loc transferul de căldură. Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adâncitură pe toată periferia, iar în adâncitură se introduce o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşeitatea plăcii faţă de exterior şi etanşeitatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci. Plăcile de capăt sunt mai groase, au numai una din feţe ondulate (faţa din interior) şi au numai două orificii prin care intră sau iese unul din fluide. Plăcile intermediare au şi ele o construcţie specială, având rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la un grup de plăci la altul, evacuarea sau introducerea lui în sistem. Pentru a se reduce greutatea plăcilor intermediare, interiorul lor are formă de fagure. Avantajele schimbătoarelor cu plăci sunt: - concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură (se poate ajunge până la 200 m 2 /m 3 de aparat); - transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max. 5mm) şi turbulenţei provocată de ondulaţiile păcii (se poate ajunge la coeficienţi de transfer de căldură între 2000-5000 W/m 2 xgrd); - rezistenţă hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor; - curăţirea relativ uşoară, evitarea depunerilor, posibilităţi de adaptare uşoară la diferite scopuri; - se pot realiza uşor unităţi cu suprafeţe de transfer de căldură mari (se poate ajunge la unităţi care să aibă până la 220 m 2 suprafaţă de transfer de căldură); - se pot monta în serie, realizându-se schimburi de căldură în zone consecutive ajungânduse la recuperări de căldură până la 70 -80 %, aceasta contribuind la economia de căldură şi la realizarea transferului de căldură la diferenţe de temperatură mici; - satisface cele mai exigente condiţii de igienă, curăţindu-se uşor pe cale chimică cu ajutorul soluţiilor de spălare cât şi pe cale mecanică.

INSTALAŢII DE PASTEURIZARE CU SCHIMBĂTOARE DE CĂLDURĂ CU PLĂCI

Schimbătoarele de căldură cu plăci sunt cele mai utilizate schimbătoare de căldură care intră în componenţa instalaţiilor de pasteurizare. Principalele lor avantaje: - generează un regim de curgere turbulent la valori mici ale lui Reynold, ceea ce are drept urmare coeficienţi mari de transfer de căldură, deci un flux de căldură îmbunătăţit; - recuperarea căldurii prin încălzirea produsului netratat cu cel care a fost deja pasteurizat, ceea ce înseamnă o reducere considerabilă de agent de încălzire şi de răcire; - aranjament compact, ceea ce permite ca la suprafaţe mari de transfer de căldură spaţiul de amplasare să fie redus; - stabilitate la presiune ridicată; - rezistenţă mare la coroziune; - asamblare şi dezasamblare uşoară; - eficienţă mare pentru spălare CIP. Un schimbător de căldură cu plăci are în componenţă mai multe zone: zone pentru prepararea apei calde cu ajutorul aburului, zone de încălzire, zone de răcire, zone de recuperare a căldurii şi zone de regenerare a căldurii ’’agent-agent’’. Instalaţiile de pasteurizare cu schimbătoare de căldură cu plăci realizează un tratament termic HTST (High Temperature Short Time), numit şi pasteurizare ’’flash’’. Regimul de lucru pentru pasteurizarea laptelui este continuu. La noi în ţară se construiesc o gamă mare de pasteurizatoare pentru lapte, pentru smântână şi pasteurizatoare combinate (lapte şi smântână ). Printre altele se întâlnesc patru tipuri de instalaţii de pasteurizare din industria laptelui şi anume: APV Pasilac, TIPL, TIPS, IPLS-10/1,5. Acestea au în componenţă următoarele aparate şi utilaje: tanc cu flotor, filtru drept, schimbător de căldură cu plăci, pompă centrifugă, separator centrifugal, pasteurizator cu plăci, aparat vacuum, pompă de vid, sistem de pregătire a aburului, vas de condensare, instalaţie de automatizare, reductor de presiune, robinet de reglare, ventil de recirculare.

Regimul termic este următorul : - preîncălzire lapte la temperatura de 35…40°C în prima zonă de recuperare; - preîncălzire lapte la temperatura de 53…55°C în a doua zonă de recuperare; - încălzire lapte la temperatura de 72…76°C, apei fierbinţi cu temperatura de 90…95°C, în zona de pasteurizare; - menţinerea timp de 16secunde la temperatura de pasteurizare în zona de menţinere; - răcirea laptelui la temperatura de 6…8°C în două zone de răcire: una cu apă de la reţea şi una cu apă răcită cu temperatura de 1°C. Fazele principale ale pasteurizării , în cazul folosiri unui pasteurizator cu plăci sunt urmatoarele: - preîncălzirea laptelui crud de la temperatura de 8 - 10°C la 35 - 45°C, operaţie care se realizează prin schimbul de caldură între laptele crud care circulă în contracurent cu laptele pasteurizat; - în cazul în care instalaţia este prevazută cu un sistem de separare a corpurilor solide, laptele preîncălzit trece prin filtru sau centrifugă clarificatoare; - combinarea laptelui preîncălzit cu laptele pasteurizat fierbinte urmată de trecerea printr-o nouă secţiune a schimbătorului, obţinându-se un amestec cu temperatura de 55 - 65°C; - pasteurizarea propriu-zisă, prin ridicarea temperaturii până la cea indicată de sistemul de pasteurizare folosit, operaţie care se realizează în funcţie de tipul aparatului de pasteurizare, cu ajutorul aburului, de joasă presiune sau a apei calde; - menţinerea laptelui, pe scurtă durată, 16s, la o temperatură egală cu cea de pasteurizare. Această fază se desfăşoară în pasteurizator sau în serpentine de menţinere (holding tube). Din punct de vedere constructiv serpentina de menţinere este de formă tubulară, dispusă elicodal sau în zig-zag; - trecerea laptelui prin valva de recirculare şi în cazul când temperatura realizată a fost cea prescrisă, intrarea lui în sectoarele de recuperare; - răcirea parţială (prerăcirea) laptelui pasteurizat, fierbinte la 30 - 35°C, cu ajutorul laptelui crud, care intră în aparat în vederea pasteurizării; - răcirea cu apă curentă, care realizează scăderea temperaturii laptelui de la 30 - 35°C la 13 - 20 °C; - răcirea cu saramură răcită la 5-10°C sau cu apă glacială răcită la 0 - 1°C cu o instalaţie frigorifică, care asigură reducerea temperaturii laptelui pasteurizat la 3 - 4°C, temperatură la care procesul de pasteurizare se consideră încheiat.

INSTALAŢIA DE PASTEURIZARE A LAPTELUI TIP APV PASILAC

Instalaţia de pasteurizare a laptelui tip APV Pasilac se compune din: tanc de egalizare, schimbător de căldură cu plăci, separator centrifugal, compomaster, omogenizator, tub de menţinere, valvă de deviere a fluxului, sistem de conducte pentru procesare şi service, panou de control. Schimbătorul de căldură cu plăci este componentu! cheie al instalaţiei şi are 4 zone: zona de regenerare, zona de pasteurizare, zona de încălzire a apei şi zona de răcire. Laptele este pompat din tancul de depozitare în tancul de egalizare, de unde, cu ajutorul unei pompe centrifuge, este introdus în zona de regenerare a schimbătorului de căldură cu plăci, unde se încălzeşte de la 4 la 60°C în contracurent cu laptele pasteurizat. Dispozitivul de reglare a fluxului amplasat între pompa centrifugă şi zona de regenerare este o valvă de reglare a debitului cu operare mecanică, care asigură un flux constant către separatorul centrifugal. Din zona de regenerare, laptele trece la separatorul centrifugal unde se separă în lapte degresat şi smântână. Separatorul are două funcţii: curăţirea laptelui şi separarea grăsimii. Reziduul îndepărtat este în proporţie de 0,005-0,01% din volumul laptelui şi este format din: impurităţi, bacterii sporulate si globule roşii şi albe din sânge. Conţinutul de grăsime din laptele degresat este de 0,05%. Capacitatea separatoarelor poate ajunge până la 45 000 l/h. Din separator, laptele degresat şi smântâna sunt trimise la compomaster, care are rolul de a recompune laptele la un conţinut standardizat de grăsime, ce poate fi cuprins între 1 si 5%, cu o acurateţe de ±0,03%. Conţinutul de grăsime al laptelui integral trebuie să fie cu cel puţin 0,2% mai mare decât valoarea din laptele standardizat. Smântâna poate fi standardizată la un conţinut de grăsime cuprins între 20 şi 50%, ±0,3%. Laptele standardizat este condus la omogenizator, care lucrează la o presiune cuprinsă între 100 - 200 bar şi o temperatură de 65°C. De la omogenizator, laptele este pompat cu ajutorul unei pompe auxiliare care are rolul de a menţine o suprapresiune de 0,5 bar pentru circuitul de pasteurizare-răcire faţă de circuitul de lapte nepasteurizat. Încălzirea la temperatura de pasteurizare de 72...78°C se face în zona de pasteurizare a schimbătorului de căldură cu plăci cu ajutorul apei calde. Laptele este menţinut timp de 16 secunde la această temperatură, într-o secţiune tubulară de menţ inere, unde viteza laptelui este de 1 - 1,5 m/s. La capătul zonei de menţinere este o valvă de deviere a fluxului (FDV) care are rolul de a devia fluxul de lapte către tancul de egalizare, dacă temperatura de pasteurizare este sub punctul fixat. În zona de regenerare laptele este răcit pănă la 11°C, cu o eficienţă regenerativă de 90%, după care este răcit în zona de răcire, până la temperatura de 4°C cu ajutorul apei răcite. Instalaţia se construieşte la capacităţi cuprinse între 5000 şi 50 000 l/h.

Bibliografie Banu. C – The industrial Processing of Milk – editura tehnica www.referatele.com