Главная › Новости

Гомогенизация молочных смесей

Опубликовано: 06.09.2018

Диспергатор-гомогенизатор промышленный в Украине

Жировая фаза молока имеет самую низкую плотность и представляет собой жировые шарики диаметром от 0,1 до 22 мкм. Согласно наблюдениям в свежем сыром молоке при температуре 12°С за 24 ч в верхние слои перемещается до 80 % жира. Жировые шарики диаметром 3,3 мкм при температуре 25 °С всплывают со скоростью 0,18 см•ч-1 а, шарики диаметром 4 мкм при температуре 30°С всплывают со скоростью 0,274 см•ч-1. С наибольшей скоростью жир молока отстаивается в первые 2 ч после выдаивания. Скорость отстаивания уменьшается с увеличением массовой доли сухого обезжиренного молочного остатка в молоке.

Исходя из сущности процесса расслоения, можно сказать, что самым надежным и эффективным технологическим приемом предупреждения отстаивания жира, нарушающего равномерность его распределения в жидких молочных продуктах, является измельчение жировых шариков до размеров, обеспечивающих устойчивое распределение их по всему объему на определенный период, составляющий часы, сутки или месяцы.

Изучению процесса гомогенизации и конструктивному совершенствованию гомогенизирующих устройств посвящено много работ ученых разных стран. Основными объектами изучения были и остаются технологические режимы гомогенизации, способы ее осуществления и уменьшение расхода электроэнергии на процесс.

Установлено, что оптимальный температурный режим гомогенизации 57-65°С. Диспергирование жировых шариков возможно путем резкого изменения скорости движения потока с помощью клапанных гомогенизаторов, акустических и гидродинамических колебаний, электрических разрядов и других видов физического воздействия на молоко.

Наиболее широкое распространение в молочной промышленности получили клапанные гомогенизаторы. Они надежны в работе и обеспечивают высокую эффективность диспергирования, но громоздки и требуют больших расходов электроэнергии.

Производственный опыт показал, что. лучший эффект дает многоступенчатая гомогенизация.

Наряду с клапанными гомогенизаторами рекомендуется применять легкие, компактные и экономичные вибрационные гомогенизаторы. Сущность работы этих гомогенизаторов заключается в гидродинамической вибрации пластин, создающей в потоке жидкости условия, близкие к кавитации.

Проводятся производственные испытания гидродинамических вибраторов, работающих в разных температурных режимах и на различных смесях. Установлено, что одноступенчатая гомогенизация в них малоэффективна, но она почти не влияет на белки молока и снижает его микробиологическую обсемененность в 2 раза.

В молочно-консервной промышленности с помощью гидродинамических вибраторов при частоте колебаний 16-22кГц и расходе энергии, в 9,5 раза меньшем, чем в клапанных гомогенизаторах, удается уменьшить средний размер жировых шариков от 3,3-3,6 до 2,3-2,7 мкм и обеспечить вязкость сгущенного молока с сахаром 4,2-4,5 Па•с.

Применение трехкратной обработки молока при 57-70 °С в акустическом поле гидродинамического излучателя сопровождается эффективным диспергированием жира с преобладанием жировых шариков размером до 1 мкм.

Способы гомогенизации с применением электрического разряда и ультразвука пока в промышленности не применяются как малоизученные.

В зависимости от назначения гомогенизации режимы процесса выбираются в соответствии с требуемой дисперсностью жира.

Полностью дисперсность жира характеризуется кривой распределения, но для производственных целей часто ограничиваются определением среднего размера жировых шариков.

Средний размер жировых шариков зависит от давления гомогенизации. Поэтому в производственных условиях при гомогенизации молока необходим надежный контроль эффективности диспергирования жира по его способности к отстаиванию. С этой целью применяют разные методы. Наиболее точным, но весьма трудоемким является метод измерения и подсчета жировых шариков под микроскопом или микрофотографирование с последующим их измерением и подсчетом на негативах с помощью фотоувеличителя.

Для точности последующих расчетов необходимо измерить не менее чем 800 жировых шариков.

Эффективность диспергирования жира в пастеризованном гомогенизированном молоке контролируют по отстаиванию жира. Так, в верхних 100 мл пробы, выдержанной в течение 48 ч в цилиндре вместимостью 250 мл при низких положительных температурах, не должно быть жира больше 10 % количества его в нижних 150 мл.

Как менее трудоемкий и не уступающий по точности микроскопическому рекомендуется кондуктометрический способ с использованием счетчика форменных элементов крови.

Наиболее быстрым, достаточно точным для практических целей и объективным методом оценки эффективности диспергирования жира оказался метод центрифугирования. Исследуемую пробу набирают в специальную пипетку и при определенном режиме центрифугируют. В нижней части пипетки остается продукт, в котором жировые шарики имеют размер менее 2 мкм. Определяют массовые доли жира в этой части продукта и в исходной пробе, на основании которых и рассчитывают эффективность гомогенизации.

Если эффективность гомогенизации выше 75%, то жировые шарики диаметром более 2 мкм в продукте отсутствуют.

При необходимости максимально сохранить исходные свойства консервируемого молока в процессе гомогенизации было изучено влияние этого приема обработки не только на жировую фазу, но и на другие составные части молока. Выяснено, что при гомогенизации цельного молока белковые частицы дробятся. Дисперсность белковой фракции изменяется пропорционально дисперсности жира. На вновь создаваемых при гомогенизации цельного молока поверхностях жировых шариков адсорбируются поверхностно-активные фракции белков плазмы, средний диаметр белковых частиц уменьшается от 107,5 нм в исходном продукте до 59,5 нм после гомогенизации, динамическое равновесие белкового комплекса при этом нарушается. Если в негомогенизированном молоке на поверхности жировых шариков адсорбируется 2,27 % казеина, то после гомогенизации - 25,2%. Диспергирование белка происходит под действием адсорбционных, а не гидродинамических, как для жировой фазы, сил.

Наблюдения с помощью электронного микроскопа показали, что форма и структура белковых частиц изменяются. Увеличивается вязкость гомогенизированного молока, что обусловлено увеличением общей площади поверхности жировой фазы, а также адсорбции белков на оболочках жировых шариков. Особенно заметно увеличение вязкости, если диаметр жировых шариков меньше или равен 1 мкм.

Отмечено влияние гомогенизации на цвет молока. Так, после гомогенизации оно менее прозрачно, процент отражения света в нем больше, чем в негомогенизированном. Соответственно этому сгущенное молоко с сахаром из гомогенизированного молока светлее, чем из негомогенизированного. Белизна молока нарастает с увеличением эффективности гомогенизации.

Литературные данные об изменении вкуса гомогенизированного молока противоречивы. С одной стороны, сообщается об усилении активности сульфгидрильных групп и отсутствии окисленного привкуса, с другой - о появлении его в связи с увеличением площади поверхности жировых шариков при одновременном повышении давления гомогенизации.

Имеются упоминания о незначительном понижении осмотического давления обрабатываемого гомогенизацией продукта и неизменности электропроводности в результате гомогенизации молока.

При производстве сгущенных молочных консервов раздельную гомогенизацию применяют в тех случаях, когда после сепарирования смешиваются все получаемое обезжиренное молоко и только часть сливок или все получаемые сливки и только часть обезжиренного молока.

Для регулирования состава молока по схеме mсм = mм+ mкомп.норм, нашедшей широкое применение при производстве сгущенного молока с сахаром, использование раздельной гомогенизации нуждается в технико-экономической оценке, поскольку достаточная для этого продукта степень диспергирования жировой фазы может быть обеспечена только в результате применения более энергосберегающих аппаратов, например гидродинамических вибраторов.