Обработка молочных продуктов

Молоко и его коагуляция

Молоко представляет собой систему сложного состава. Основным компонентом молока является вода. Если выпарить (удалить испарением)  воду из молока, то останутся только те вещества, которые не улетучиваются при нагревании. Таким образом, получают сухое молоко. «Сухих» веществ в молоке, как показывает анализ, около 12% по массе. Это казеин – природный белок, жир от 3 до 6%, минеральные соли, ферменты.
Казеин – это полимер. Для растворов полимеров характерна более высокая, чем у чистой воды вязкость. Казеин, как и большинство природных полимеров, довольно неустойчив. Под воздействием различных факторов, в частности повышении температуры и кислотности, он сворачивается (коагулирует), то есть ранее распрямленные цепи полимера сворачиваются в клубок, переплетаются между собой. В результате белок теряет растворимость и выпадает в осадок.  Повышению кислотности в молоке способствуют молочнокислые бактерии, продуктом жизнедеятельности которых является молочная кислота. При выпаривании (удалении воды из раствора) концентрация молочной кислоты естественно возрастает и казеин коагулирует.  Кроме того, выпаривание молока проводят при высоких температурах, что также способствует его коагуляции.
Коагуляция – необратимый процесс, то есть  перевести свернувшийся белок в растворимое состояние нельзя. Естественно, что такая ситуация неприемлема для изготовителей любых видов молочной продукции.

Получение сухого молока

Технологический процесс получения сухого молока

В производстве сухого молока   выпаривание воды из молока ведут в выпарном аппарате, нагревая молоко через стенку водяным паром. Пар несет столько тепла, сколько получил в паровом котле при испарении воды. Но теплоемкость пара определяется температурой, до которой его нагрели.  А температура в котле тем выше, чем выше давление.  На практике во всех тепловых процессах, где используется пар, количество перенесенного им тепла определяют по давлению пара и его расходу. Пар выделяет накопленное в нем тепло при конденсации. Конденсируется он на стенке греющей камеры. То есть, чем больше пара сконденсировалось (давление и расход), тем выше температура стенки греющей камеры.
Чтобы уменьшить температуру стенки греющей камеры, выпаривание молока ведут при пониженном давлении (под вакуумом). Так как условием кипения жидкости является равенство давления ее насыщенных паров (которое зависит от температуры) и внешнего давления, то понижая внешнее давление, можно уменьшить температуру кипения жидкости. Чем ниже давление над молоком, тем ниже температура его кипения.

Факторы, которые осложняют  процесс получения сухого молока

- «Подкисшее» молоко – молочная кислота, вызывающая коагуляцию казеина;
- Высокая температура, вызывающая коагуляцию казеина;
- Недостаточный вакуум, что требует для обеспечения кипения более высокой температуры стенки греющей камеры;
- Высокая вязкость молока, затрудняющая теплоотвод (теплоодачу) от стенки греющей камеры и, как следствие, повышение температуры стенки;
- Высокая температура стенки греющей камеры, на которой коагулирует казеин молока при контакте, еще больше ухудшая теполоотдачу и еще более повышая температуру стенки.

Пастеризация

Пастеризацией называется предложенный  французским микробиологом Луи Пастером   способ консервирования пищевых продуктов нагревом до температур немного ниже 1000С. При таком нагреве погибает большинство видов бактерий, дрожжей и грибков. Одновременно разрушаются ферменты, но сохраняются витамины. Если хранить пастеризованное молоко в герметически закрытом состоянии, чтобы из воздуха не попали новые живые бактерии, то оно хранится очень долго.

Борьба со сворачиванием молока при пастеризации

При пастеризации молока, его нагревают до 95 градусов и выдерживают при такой температуре около часа. Поскольку нагрев молока ведут через стенку греющей камеры,  стенка как источник тепла самая горячая. Поэтому:
-  греют "на водяной бане", то есть горячей водой;
- обязательно перемешивают, чтобы равномерно распределить подогретое на горячей стенке молоко по всему объему и обеспечить пастеризацию всего объема молока.

Факторы, приводящие к сворачиванию молока при пастеризации

- Молочная кислота в подкисшем молоке;
- Высокая температура, вызывающая коагуляцию казеина, и время прогрева,  обеспечивающее пастеризацию;
- Высокая вязкость молока, затрудняющая теплоотвод (теплоодачу) от стенки греющей камеры и, как следствие, повышение температуры стенки;
- Высокая температура стенки греющей камеры, на которой коагулирует казеин молока при контакте, еще больше ухудшая теполоотдачу.

 Что дает "омагничивание" молока

- Снижает вязкость молока ;
- Увеличивает теплоотдачу от стенки. Измерения показывают повышение теплоотдачи в «омагниченной» воде на 7-8%;
- Снижает удельную теплоту парообразования. Как следствие, для того, чтобы молоко кипело, нужно подвести меньше тепла. То есть, такой способ компенсирует трудности с созданием вакуума, автоматически снижает температуру стенки греющей камеры. Ведь главный потребитель тепла как раз кипение: 2500 кДж на кг выпаренной воды.  Для сравнения приводим "ориентир": теплоемкость воды 4,3 кДж на кг/градус. То есть, затраты тепла на испарение 1 кг воды равны затратам тепла на нагрев 1 кг воды на 580 градусов. Как следствие, существенно снижается температура стенки греющей камеры необходимая для обеспечения кипения молока;
- При пастеризации, все то же самое, что и в получении сухого молока. Только отсутствует стадия выпаривания воды. То есть, условия более мягкие, температуры более низкие. Но все равно: около 100 градусов.

Другие разделы категории:

- МГД резонатор - устройство для борьбы с накипью;
- Область применения;
- Принцип работы;
- Часто задаваемые вопросы;
- Акты внедрений;
- Бланк технического задания