SK161195A3 - Method of cooling and subsequent final treatment of foodstuffs - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu ochladenia a následnej konečnej úpravy potravín.

Doterajší stav techniky

Existuje množstvo potravín, ktoré sa v priebehu ich výroby podrobujú tepelnému spracovaniu a potom sa pred ich konečnou úpravou musia ochladiť. Len ako na príklady poukazujeme na výrobu baleného krájaného chleba, rôznych druhov balenej údenej salámy alebo mliečnych výrobkov, ako sú jogurty, a podobne. Pri priemyselnej príprave sa takéto výrobky musia po tepelnom spracovaní podľa možnosti čo najrýchlejšie ochladiť a za hygienicky nezávadných podmienok baliť, prípadne konečne upravovať. Pretože na proces ochladenia je z technických a tiež z mikrobiologických dôvodov k dispozícii len obmedzená doba, ochladenie sa musí často uskutočňovať silným poklesom teploty za použitia chladiacich strojov, čo zasa vedie k relatívne vysokej spotrebe energie. V ďalšom predstavíme túto situáciu exemplárne pomocou spôsobu výroby krájaného chleba, pričom ale pre odborníka bude samozrejmé, že zodpovedajúci spôsob sa môže rovnakým spôsobom použiť aj pri chladení a konečnej úprave iných potravín.

V dôsledku zvýšenia počtu malých domácností alebo domácností jednotlivcov sa tak ražný, ako aj pšeničnoražný chlieb v rastúcej miere kupujú vo forme krájaného chleba, teda v množstvách, ktoré sú malým domácnostiam prispôsobené lepšie než celý chlieb. Krájaný chlieb sa dnes spravidla vyrába z chlebov vo forme štanglí, ktoré pri výrobe vážia asi

7,5 až 8 kg a majú dĺžku asi 1,5 m alebo viac pri rôznej šírke tyče. Tieto chleby sa musia po upečení ochladiť, nakrájať a upraviť do konečnej formy, pričom treba zohľadniť, že priemyselné pece na pečenie majú výkon asi 1800 kg chleba/h a krájacie stroje asi 900 kg/h. Chlieb, ktorý opúšťa pec, sa spravidla ochladí v chladiacich priestoroch z teploty pečenia na teplotu krájania, teda na teplotu jadra chleba pod 38 ’C. Ochladenie sa musí uskutočniť pomerne rýchlo, aby sa produkcia pecí na pečenie mohla odoberať a ďalej spracovať. Chleby í>a spravidla dopravujú na takzvaných chlebových vozíkoch, ktoré umožňujú súčasné uloženie viacerých tyčí chleba na rôznych úrovniach vozíka. V súčasnosti používané chlebové vozíky.dopravujú asi 300 až 400 kg chleba, napríklad na 8 úrovniach.

Doterajšie postupy chladenia chleba pred jeho ďalším spracovaním vykazujú celý rad nevýhod, pretože takéto chladiace priestory, najmä pri letných teplotách, vyžadujú dodatočné oddelené chladenie, teda sú náročné na energiu a tým aj na náklady. K tomu sa pridáva, že pri doteraz bežných postupoch zohriatím vzduchu dochádza tiež k zníženiu vlhkosti, teda dochádza k vysušovaniu čerstvého chleba, ktoré je z rôznych dôvodov nežiadúce. Často nie je zaručené ani rovnomerné ochladenie, čo môže viesť k ťažkostiam pri ďalšom spracovaní, keď teplota jadra chleba je ešte príliš vysoká. Napokon dochádza k celému radu problémov v oblasti hygieny, pretože chlieb, ako substrát, ktorý obsahuje škrob a cukor, predstavuje ideálnu živnú pôdu pre rôzne baktérie a huby, a preto sa musí uskutočňovať spracovanie čerstvo pečeného chleba v podmienkach čistých priestorov, ktoré sa pri doteraz bežných postupoch chladenia a krájania dajú dodržať len s veľkou námahou.

Úlohou vynálezu teda je vyvinúť spôsob chladenia a konečnej úpravy, ktorý nebude vykazovať tieto nevýhody.

Podstata vynálezu

Na vyriešenie tejto úlohy sa navrhuje spôsob ochladenia a následnej úpravy potravín do konečnej formy, ktorého podstatou je, že potravina s teplotou aspoň 100 ’C sa ochladí na teploty medzi asi 98 až 90 ’C v chladiacom priestore voľným prúdením a potom sa v chladiacom tuneli, rozdelenom na úseky, adiabaticky ochladí na teplotu krájania alebo plnenia potraviny a zvlhčí a potom sa známym spôsobom porcuje, balí a upravuje do konečnej formy. Vo výhodnej forme uskutočnenia sa navrhuje spôsob výroby krájaného chleba, ktorého podstatou je, že pečený chlieb vo forme štangle sa na výstupe z pece v chladiacom priestore ochladí voľným prúdením na 95 ’C a potom sa v chladiacom tuneli, rozdelenom na úseky, adiabaticky ďalej ochladí na 35 °C a zvlhčí a potom sa známym spôsobom pokrája, zabalí a upraví do konečnej formy.

Prekvapujúco sa zistilo, že známym ťažkostiam pri doterajších spôsoboch chladenia a krájania chleba možno do značnej miery zabrániť, keď sa bežným spôsobom vyrobený a upečený chlieb vo forme chlebových štanglí po odobratí z pece predchladí voľným prúdením na 95 ’C v chladiacom priestore, zodpovedajúcom podmienkam čistých priestorov, na chlebových vozíkoch a potom sa v chladiacom tuneli s 3 chladiacimi stupňami alebo úsekmi adiabaticky ďalej schladí na teplotu krájania a zvlhčí, takže ďalšie spracovanie sa môže uskutočniť známym spôsobom. S výhodou sa pri tomto spôsobe použijú ako dopravné prostriedky chlebové vozíky, ktoré pojmú na rôznych úrovniach asi 40 chlebov, čo zodpovedá 320 kg.

Do samotného chladiaceho priestoru sa privádza vzduch s teplotou 23 C/90 % relatívnej vlhkosti (r.v.), pričom sa tepelným sálaním a vedením čerstvo upečeného chleba táto teplota pri prevádzke zvýši na 28 C/65 % r.v.. Do chladiaceho priestoru je integrovaný chladiaci tunel, ktorého prierez je prispôsobený chlebovým vozíkom, a síce tak, že upečený tovar sa dopravuje chladiacim tunelom svojou pozdĺžnou stranou naprieč. Tepelne izolovaný chladiaci tunel je rozdelený na 3 stupne I, II a III, ktoré sú vybavené svoj imi vlastnými vetracími zariadeniami. Privádzaný vzduch z vetracích zariadení sa vháňa cez systém kanálov cez tlakovú komoru, ktorá je vytvorená pozdĺž stien tunela. Prestup privádzaného vzduchu k chlebovým vozíkom sa uskutočňuje cez pozdĺžne usporiadané vodorovné vzduchové priepusty, s výhodou štrbiny v tuneli, ktoré sú usporiadané tak, aby zodpovedali výške políc na upečený tovar, takže vzduch sa vedie cielene po dĺžke chlebových štanglí. Výstupná rýchlosť privádzaného vzduchu zo štrbín sa volí tak, aby sa docielila prechodová rýchlosť nad chlebom 0,3 m/s. Prívod privádzaného vzduchu sa uskutočňuje v chladiacich stupňoch striedavo zľava alebo sprava, takže sa dá dosiahnuť podľa možnosti rovnomerné ochladenie po celej dĺžke^chleba.

Vlastný postup chladenia v chladiacom tuneli sa uskutočňuje spôsobom s cirkulujúcim vzduchom a síce tak, že vzduch, odvádzaný z nasledujúceho chladiaceho stupňa, sa použije ako privádzaný vzduch v predchádzajúcom chladiacom stupni, pričom ako privádzaný vzduch do najchladnejšieho stupňa III sa použije vzduch z chladiaceho priestoru. V každom stupni sa vzduch, privádzaný do tunela, adiabaticky ochladí ultrazvukovými zvlhčovačmi a nastaví sa na relatívnu vlhkosť vzduchu 90 %. Ultrazvukové klimatizačné zariadenia na chladenie a zvlhčovanie vzduchu sú ako také známe, a predáva ich medziiným firma Stulz GmbH, Hamburg.

V stupni I chladiaceho tunela sa nasáva vzduch, odvádzaný zo stupňa II s teplotou napríklad 37 ’C/47 % r.v. a adiabaticky sa ochladí na 29 °C/90 % r.v..

Chlieb sa v tomto stupni ochladí z 95 ’C na 60 C, zatiaľ čo vzduch sa zohreje na 55 ’C/22 % r.v., čo zodpovedá chladiacemu výkonu 44 kV. V stupni II sa vzduch, odvádzaný zo stupňa III s 31 ’C/60 % r.v., adiabaticky ochladí na 26 ’C/90 % r.v., čo vedie na ochladenie chleba na 45 ’C a zahriatie vzduchu na 37 ’C/47 % r.v., čo zodpovedá chladiacemu výkonu 19 kV. V stupni III sa vzduch, odvádzaný z chladiaceho priestoru s teplotou 28 “C/65 % r.v., adiabaticky ochladí na 24 °C/90 % r.v., pričom teplota chleba klesne zo 45 ’C na 35 ’C a vzduch sa zohreje na 31 ’C/60 % r.v., čo zodpovedá chladiacemu výkonu 12 kV.

Alternatívne sa môže chladenie v chladiacom tuneli uskutočňovať aj tým, že sa veľmi čistá voda rozpráši na najjemnejšie vodné kvapôčky s priemerom pod 30 gm. Najlepšie výsledky sa pritom dosiahnu, keď je priemer vodných kvapôčok medzi 5 a 20 gm.

s

Pri tomto spôsobe sa veľmi čistá voda a na nízky tlak nastavený vzduch vedú dýzami, ktoré vodu rozprášia na naj jemnejšie vodné kvapôčky vyššie uvedeného priemeru. Takto jemne rozprášená voda sa potom môže vo vzduchu veľmi rýchlo odpariť.

Rozhodujúcou výhodou tohto spôsobu je to, že vzduchu sa odparením vody odoberifj; teplo a tým poklesne teplota zvlhčeného vzduchu. V dôsledku veľkosti vodných kvapôčok sa toto odohrá rýchlo a úsporne. Na každý liter rozprášenej vody sa vzduchu odoberie asi 540 kcal tepla.

Chlieb sa potom dopravuje z chladiaceho priestoru do priestoru na krájanie, kde ho prevezme krájacia a baliaca linka a známym spôsobom sa krája, balí a upravuje do konečnej formy. V chladiacom priestore, v chladiacom tuneli a v priestore na krájanie sa s výhodou udržujú podmienky čistých priestorov, ktoré sa dajú samo osebe známym spôsobom, napríklad v priestore na krájanie, dosiahnuť inštalovaním jednotky s laminárnym prúdením. V priestore na krájanie sa s výhodou udržuje teplota 22 ± 2 ’C pri relatívnej vlhkosti vzduchu 50 ± 10 %.

Na obr.l je priebeh postupu ešte raz schematicky znázornený. Upečený chlieb vo forme štanglí sa odoberá z pece i a dopravuje sa na chlebových vozíkoch do chladiaceho priestoru 2, v ktorom sa uskutoční voľným prúdením ochladenie na 95 “C. Chlebové vozíky sa potom prevezú do chladiaceho tunela 3 s jeho 3 stupňami I, II a III, v ktorých sa uskutoční adiabatické ochladenie ' spôsobom s cirkulujúcim vzduchom s použitím ultrazvukových zvlhčovačov alebo rozprašovania vody, až kým sa nedosiahne teplota chleba 35 “C. Chlieb sa potom dopraví dopravnými vozíkmi na linku na krájanie a na konečnú úpravu v priestore 4 na krájanie a tam sa ďalej spracúva.

Spôsob podľa tohto vynálezu vykazuje voči doteraz bežným spôsobom chladenia výrazné výhody, pretože v dôsledku adiabatického chladenia je možné sa po celý rok zaobísť bez dodatočných samostatných chladiacich zariadení, čo vedie k značným úsporám. Chladenie chleba sa uskutočňuje na princípe uzavretého chladiaceho tunela s privádzaním vzduchu striedavo zo strán na príslušných úrovniach chleba úplne rovnomerne a nevedie k nežiadúcemu vysychaniu spracúvaného tovaru, ale tovar zostane v oblasti vysokej vlhkosti. Súčasne použitím ultrazvukových zvlhčovacích zariadení dochádza k účinnému zničeniu mikróbov každého druhu v chladiacej vode, takže tento samo osebe známy účinok ultrazvuku vedie k tomu, že na zvlhčovanie použitá voda prakticky neobsahuje žiadne zárodky a tým sa zlepšujú hygienické podmienky aj pre ďalšie spracovanie.

Spôsob, ktorý bol popísaný na príklade výroby krájaného chleba, možno, ako bude zrejmé pre odborníka, použiť aj pri mnohých ďalších procesoch pri priemyselnej výrobe potravín, u ktorých sa horúci tovar musí rýchlo a rovnomerne ochladiť a potom ďalej spracovať, prípadne zabaliť. Tak sa tento spôsob dá použiť len s malými obmenami aj na výrobu krájaných, alebo iným spôsobom porcovaných mäsových výrobkov, ako napríklad údenej salámy, pečeňového syra, alebo podobne, ale tiež pri spracovaní mliečnych výrobkov, ako je jogurt alebo syr, alebo pri výrobe iných pečených tovarov, ako koláče alebo pečivo, alebo tiež pri balení porciovaných balíčkov výrobkov rýchleho občerstvenia. Teploty, ktoré sa udržujú pri voľnom prúdení a v chladiacom tuneli 3, sa môžu meniť podľa podmienok pre výrobky, pretože napríklad teploty pri krájaní sú pre pšeničnoražný chlieb alebo mäsový syr rozdielne, a preto sa musí tiež uskutočniť len jedno ochladenie na príslušnú teplotu krájania. Okrem toho tieto teploty závisia aj od pracovných podmienok v priestoroch na chladenie, prípadne krájanie alebo balenie, pretože príliš vysoké teploty, ktoré môžu vzniknúť vedením a sálaním tepla, majú negatívny vplyv na výkonnosť prevádzkového personálu. Odborník však na základe vlastných znalostí môže bez problémov teploty v postupoch spôsobu nastaviť tak, aby sa tak podmienky pre výrobok, ako aj pracovné podmienky zodpovedajúcim spôsobom zohľadnili.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob ochladenia a následnej konečnej úpravy potravín, vyznačujúci sa tým, že potravina s teplotou najmenej 100 ’C sa ochladí na teploty medzi asi 98 až 90 ’C v chladiacom priestore (2) voľným prúdením a potom sa v chladiacom tupeli (3), rozdelenom na úseky, adiabaticky ochladí na teplotu krájania alebo plnenia potraviny a zvlhčí a potom sa známym spôsobom porcuje, balí a upravuje do konečnej formy.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, výroby krájaného chleba, vyznačujúci sa tým, že pečený chlieb vo forme štangle sa na výstupe z pece v chladiacom priestore (2) ochladí voľným prúdením na 95 ’C a potom sa v chladiacom tuneli (3), rozdelenom na úseky, adiabaticky ďalej ochladí na 35 “C a zvlhčí a potom sa samo osebe známym spôsobom pokrája, zabalí a upraví do konečnej formy.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačuj úci sa t ý m, že chladiaci tunel (3) je rozdelený na tri úseky.
4. 4. Spôsob podľa nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že chladenie v chladiacom tuneli (3) sa uskutočňuje spôsobom s cirkulujúcim vzduchom, pričom vzduch, odvádzaný z nasledujúceho chladiaceho stupňa, sa po adiabatickom ochladení použije ako privádzaný vzduch v predchádzajúcom stupni a pre najchladnejší stupeň sa použije ako privádzaný vzduch vzduch z chladiaceho priestoru (2) po adiabatickom ochladení.
5. 5. Spôsob podľa nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že teplota vzduchu v chladiacom priestore (2) sa s výhodou udržuje na 28 ^eC/65 % r.v..
6. 6. Spôsob podľa nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa x ý m, že chlieb sa ochladí v troch stupňoch (I, II, III) z 95 ’C na 60 ’C, potom na 45 ’C a napokon na 35 ’C.
7. 7. Spôsob podľa nárokov laž6, vyznačuj úci sa t ý m, že vo všetkých troch chladiacich stupňoch (I, II, III) sa privádzaný vzduch pri adiabatickom ochladení nastaví na 90 % r.v..
8. 8. Spôsob podľa nárokov 1 až 7, vyznačuj úci sa t ý m, že ochladenie a zvlhčenie vzduchu v chladiacich stupňoch (I, II, III) sa uskutoční pomocou ultrazvukových klimatizačných zariadení.
9. 9. Spôsob podľa nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa t ý m, že chladenie v chladiacich stupňoch (I, II, III) sa uskutočňuje tým, že sa veľmi čistá voda rozpráši na najjemnejšie vodné kvapôčky s priemerom pod 30 gm.
10. 10. Spôsob podľa nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že veľmi čistá voda sa rozpráši na vodné kvapôčky s priemerom medzi 5 a 20 gm.
11. 11. Spôsob podľa nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa t ý m, že v chladiacom tuneli (3) sa ochladený, zvlhčený vzduch privádza cez pozdĺžne, vodorovné vzduchové priepusty, ktorých vzdialenosti zodpovedajú vzdialenostiam medzi policami dopravných vozíkov.
12. 12. Spôsob podľa nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa t ý m, že vzduchové priepusty sú vytvorené ako štrbiny.
13. 13. Spôsob podľa nárokov 1 až 10, vyznačuj úci sa t ý m, že v jednotlivých chladiacich stupňoch (I, II, II) sa prívod privádzaného vzduchu uskutočňuje striedavo sprava alebo zľava.
14. 14. Spôsob podľa nárokov 1 až 11, vyznačuj úci sa tým, že rýchlosť vzduchu vo všetkých chladiacich stupňoch (I, II, II) nad policami je asi 0,3 m/s.
15. 15. Spôsob podľa nárokov 1 až 12, vyznačuj úci sa t ý m, že celý postup sa uskutočňuje samo osebe známym spôsobom za podmienok ^istých priestorov.