Тетра Пак. Технология производства молока

Подождите немного. Документ загружается.

составляет 60–70% от стоимости производства. Процесс предназначен для деминерализации до уровня 90%, но

можно обеспечить любую степень деминерализации при использовании системы обвода.

Альтернативный процесс ионного обмена

Для того чтобы снизить расходы на восстанавливающие химические соединения, а также улучшить

состояние сточных вод деминерализующей установки, отдел исследований и разработок Шведской молочной

ассоциации (SMR) разработал альтернативный процесс ионного обмена. В этом процессе установка работает

так. Сыворотка сначала попадает в колонну анионного обмена, в которой находится слабоосновная смола,

регенерированная в форме бикарбоната (HCO

–

), во время анионного обмена анионы сыворотки заменяются на

анионы HCO

–

. После этого сыворотка попадает в катионную колонну, в которой содержится слабокислотная

катионообменная смола, регенерированная в форме аммония (NH

). При этом катионы сыворотки заменяются

на ионы NH

. Таким образом, после процесса соли сыворотки заменяются на бикарбонат аммония (NH

HCO

Суммарная реакция может быть выражена в приведенных ниже формулах, где NaCl представляет соли

сыворотки, а R отображает нерастворимую смолу.

Анионный обмен: R – HCO

+ Cl

–

— R – Cl + Na

+ HCO

–

Катионный обмен: R – NH

+ HCO

–

— R – Na + NH

HCO

–

HCO

– это термолитическая соль, которая распадается на NH

, CO

и H

O при нагреве. Затем эти

компоненты улетучиваются при последующем выпаривании сыворотки, что дает возможность восстанавливать

и CO

, удаленные из сыворотки, и изготовить из них новый регенерирующий раствор (NH

HCO

). Часть

неиспользованного раствора, содержащего избыток NH

HCO

, собирается для выделения в дистилляционной

колонне (используется около 100% NH

HCO

Схема полного процесса SMR. Сыворотка сначала направляется в колонну анионного обмена в форме

HCO

, затем в колонну катионного обмена в форме NH

. Ионообменные системы работают в паре: одна

работает, другая регенерируется. Время полного цикла составляет 4 часа. После прохождения ионообменной

колонны (1) охлажденная сыворотка используется для рекуперации тепла в колонне абсорбции и в качестве

хладагента в конденсаторе (2), соединенном с дистилляционной колонной (9). Затем сыворотка попадает в

выпарной аппарат (3), после чего деминерализованный концентрат сыворотки подается в распылительную

сушилку (10). Конденсат из выпарного аппарата на стадии 2, насыщенный аммиаком, отделяется от других

потоков конденсата, и далее направляется в абсорбционную башню (4), где образует жидкую фракцию, которая

используется в дальнейшем для изготовления регенерационного раствора. Конденсаты, полученные из

выпарных аппаратов на стадиях 1 и 2, используются для чистки ионообменных смол.

Большая часть аммиака утилизируется. Большая часть углекислого газа, выделенного при выпаривании,

отводится в газообразной форме с помощью механического вакуумного насоса выпарного аппарата. Этот газ

направляется непосредственно в нижнюю часть абсорбционной колонны, где он полностью поглощается другим

входящим потоком и образует NH

HCO

. Восстановление этих химикатов не полное, поэтому абсорбционная

колонна снабжена линиями для инжекции 25% раствора NH

и CO

Часть восстанавливающего раствора, насыщенного NH

HCO

, собирается в танк (8), где осаждаются

фосфаты при добавлении хлористого магния после небольшой коррекции рН с помощью едкого натра. Когда

образуется осадок магниево- аммониевого фосфата (MgNH

), надосадочная жидкость перекачивается в

верхнюю часть дистилляционной башни (9) и по пути туда нагревается в пластинчатом теплообменнике (не

показан), в котором жидкость из нижней части используется в качестве нагревающей среды. Около 10%

жидкости отделяется в виде испарений, которые, в свою очередь, конденсируются сывороткой, прошедшей

ионный обмен.

Процесс SMR имеет следующие особенности:

• Низкая стоимость производства вследствие восстановления регенерирующих химических препаратов

• Малые потери твердых веществ сыворотки и вдвое меньшее количество соли в отработанной воде по

сравнению с классическим процессом ионообмена

• Малые колебания рН в ходе ионного обмена (6,5–8,2), что приводит к минимальной потере

сывороточных белков

• Высокая эффективность деминерализации (свыше 90%)

• Низкая рабочая температура (5–6С), благодаря чему значительно снижается количество бактерий в

конечном продукте

• Высокий выход твердых веществ сыворотки по сравнению с классическими методами ионного обмена

и электродиализа

• Оптимальная утилизация тепла.

Производственные ограничения и затраты

В большинстве случаев в зависимости от стоимости химических реагентов производственные расходы

процесса SMR на 30–70% ниже стоимости расходов при классическом ионном обмене. Подобно всем системам

деминерализации, электродиализу и традиционному ионному обмену, этот процесс чувствителен к высокому

содержанию кальция в подаваемом потоке сыворотки, поэтому в качестве предварительных шагов перед

деминерализацией рекомендуется проводить регулирование рН и нагрев. При использовании этой технологии

из кислой сыворотки может быть осаждено и очищено для использования в кормах для животных, а также для

нужд человека 80% фосфата кальция. Установка для осуществления данного процесса включает больше

компонентов, чем используемая для классического ионного обмена, что объясняет ее высокую капитальную

стоимость, однако характеризуется улучшенными условиями эксплуатации и низкими эксплуатационными

расходами.

Переработка лактозы

Гидролиз лактозы

Лактоза представляет собой дисахарид, состоящий из моносахаридов, глюкозы и галактозы. Лактоза

существует в двух изомерных формах, -лактоза и -лактоза. Они отличаются друг от друга расположением

гидроксильной группы по отношению к атому углерода в молекуле глюкозы и также, помимо прочего,

• Растворимостью

• Формой кристаллов

• Температурой плавления

• Физиологическим эффектом.

Лактозу можно расщепить гидролитически, то есть соединением с водой, или с помощью ферментов.

Расщепляющий лактозу фермент бета-галактозидаза принадлежит к группе гидролаз.

Лактоза не такая сладкая, как другие типы сахаров. Гидролиз лактозы приводит к значительному

повышению сладости продукта. У некоторых людей в организме отсутствует фермент, который расщепляет

лактозу, поэтому они не могут потреблять молочные продукты в больших количествах. Это называется

“нетерпимостью к лактозе”. Высокоценные белки, витамины, присутствующие в молочных продуктах,

поступают к таким людям при потреблении молочных продуктов, содержащих гидролизованную лактозу.

Некоторые пороки, например, песчанистость мороженого (кристаллизация лактозы) при гидролизе

лактозы практически устраняются.

Ферментативный гидролиз

Процесс ферментативного гидролиза лактозы в сыворотке. Предварительная обработка, такая как

деминерализация, не имеет существенного значения, но она улучшает вкус конечного продукта. После

гидролиза сыворотку выпаривают. Результатом такой обработки является сироп с содержанием сухих веществ

70–75%. 85% лактозы в этом сиропе гидролизовано и может использоваться в качестве подсластителя в

хлебопекарном производстве и производстве мороженого.

В ходе производства фермент инактивируется при тепловой обработке или при регулировке рН. Он не

может использоваться повторно. Вместо использования ферментов сейчас можно применять ферменты с

водорастворимыми и нерастворимыми носителями.

Такие системы с иммобилизованными ферментами могут использоваться для непрерывного гидролиза

лактозы. Фермент, являясь дорогостоящим продуктом, не потребляется и может использоваться для гидролиза

больших объемов продукта.

Благодаря этому повышается прибыльность производства. Данная технология еще не получила

широкого применения.

Кислотный гидролиз

Лактозу можно расщепить также при помощи кислот вместе с термической обработкой или при

пропускании через катионный обменник в водородной форме, при температуре около 100С. Требуемая степень

гидролиза определяется по уровню рН, температуре и времени выдержки. Поскольку продукт в ходе гидролиза

приобретает коричневый цвет, рекомендуется обработка активированным углем.

Химические реакции

Было определено, что небелковые азотистые соединения могут использоваться как частичная замена

натуральных белков в питании жвачных животных, поскольку определенные микроорганизмы, живущие в

рубце крупного рогатого скота, могут синтезировать белок из мочевины и аммиака. Тем не менее, для того

чтобы получить сбалансированное питание по азоту и энергетической ценности, мочевина и аммиак должны

быть трансформированы в более подходящие формы, которые медленно высвобождают азот в рубце и тем

самым улучшают синтез протеинов.

Лактозил-мочевина и лактат аммония являются подобными продуктами, изготовляемыми из сыворотки.

Лактозил-мочевина

В общих чертах технология производства выглядит следующим образом.

После сепарирования сыворотка концентрируется до 75% сухих веществ, чаще всего в два этапа. После

добавления мочевины и пищевой серной кислоты концентрат сыворотки выдерживается при температуре 70С в

течение 20 часов в изолированном баке, снабженном мешалкой. В этих условиях протекает реакция между

мочевиной и лактозой с образованием лактозил-мочевины.

После реакции продукт охлаждается и транспортируется на предприятие по производству

концентрированного корма (например, в виде таблеток) или непосредственно фермерам.

Лактат аммония

Технология процесса включает ферментацию лактозы, содержащейся в сыворотке, в молочную кислоту

и поддержание уровня рН с помощью аммиака, что приводит к образованию лактата аммония. После

концентрирования до 61,5% содержания сухих веществ продукт готов к использованию.

Сгущенное молоко

Метод консервирования молока путем стерилизации сгущенного молока в герметичных

контейнерах был разработан в начале 1880-х гг. Но еще до этого, предположительно в 1850 году, метод

сохранения сгущенного молока путем добавления сахара был изобретен в Америке. Производство

сгущенного молока, основанное на этих методах, разрослось до промышленных масштабов.

Различают два типа сгущенного молока: несладкое (концентрированное) и подслащенное. Несладкое

сгущенное молоко (также называемое молоком двойной концентрации) – это стерилизованный продукт

светлого цвета, напоминающий по внешнему виду сливки. Этот продукт имеет широкий рынок сбыта,

используется везде, где отсутствует свежее молоко, например, в тропических странах, употребляется в армии,

при пребывании на море. Несладкое сгущенное молоко также используется как заменитель грудного молока. В

этом случае добавляют витамин D. Это молоко используется также в кулинарии в качестве сливок для кофе и

т.д. Продукт обычно изготавливается из цельного, обезжиренного молока или восстановленного молока,

полученного из таких типичных составляющих, как обезжиренное сухое молоко, обезвоженный молочный жир,

вода (смотри также главу 18 “Регенерированные молочные продукты”).

Описание сгущенного молока

Концентрированный продукт, несладкое сгущенное молоко, обычно упаковывается в консервные

банки, которые затем стерилизуются в автоклавах или горизонтальных стерилизаторах. Концентраты,

изготовленные из восстановленного молока, могут быть упакованы в консервные банки с последующей

стерилизацией или подвергнуты ультравысокотемпературной обработке и упакованы в картонные пакеты.

Подслащенное сгущенное молоко является концентрированным молоком, в которое добавляется

сахар. Этот продукт имеет желтоватый цвет и выглядит как майонез. Благодаря высокой концентрации сахара в

подслащенном молоке осмотическое давление повышается до уровня, при котором большинство

микроорганизмов погибает. Концентрация сахара в водной фракции должна быть не ниже 62,5% и не выше

64,5%. При последнемуровне раствор сахара достигает точки насыщения, и часть сахара начинает

кристаллизоваться, образуя осадок. Подслащенное сгущенное молоко может изготовляться из цельного или

обезжиренного молока, а также из восстановленного молока, приготовленного из сухого обезжиренного молока,

обезжиренного молочного жира и воды.

Подслащенное сгущенное цельное молоко содержит 8% жира, 45% сахара, 20% сухого обезжиренного

молочного остатка и 27% воды. Оно упаковывается в бочки для крупномасштабного промышленного

использования (в производстве мороженого и шоколада), в консервные банки для розничной продажи в

условиях тропического климата, а в последнее время также в асептические картонные пакеты.

Технологии производства обоих продуктов. Первая стадия в обоих случаях – это точная нормализация

содержания молочного жира и сухих веществ. После этого следует тепловая обработка, которая используется

частью для уничтожения микроорганизмов в молоке и частью для стабилизации молока таким образом, чтобы

оно не коагулировало при последующей стерилизации. Требования к сырью и первоначальной обработке для

обоих продуктов идентичны.

После этого процессы начинают несколько различаться.

При производстве несладкого сгущенного молока термически обработанное молоко подается в

выпарной аппарат, где происходит его концентрация, затем перед охлаждением молоко гомогенизируется.

Перед упаковкой молока проводится его проверка на термоустойчивость, при необходимости добавляется

стабилизатор, обычно динатриевый или тринатриевый фосфат. Затем продукт упаковывается в консервные

банки, которые помещаются в автоклав на стерилизацию. Банки охлаждаются перед отправкой на хранение.

При производстве подслащенного сгущенного молока термически обработанное молоко подается в

выпарной аппарат, где происходит его концентрирование. Раствор сахара обычно добавляется в концентрат во

время выпаривания, но можно также подать сухой сахар в пропорции, рассчитанной для твердого содержания

перед выпариванием. После концентрирования продукт охлаждается таким образом, чтобы лактоза образовала

очень маленькие кристаллы в перенасыщенном растворе. Эти кристаллы должны быть настолько маленькими

(меньше 10 мкм), чтобы не ощущаться языком. После охлаждения и кристаллизации сгущенное молоко

упаковывается в банки и отправляется на хранение.

Сырье для производства сгущенного молока

Качество сырья для производства сгущенного молока такое же, как и для производства других

молочных продуктов. Существуют две критические точки в производстве сгущенного молока:

• Количество спор термостойких микроорганизмов в молоке

• Способность молока выдерживать сильный нагрев без коагуляции (стабильность белка).

Бактериологическое качество сырья

Выпаривание проводится в вакууме при температуре не выше 65–70С. При температуре ниже 65С

споры и термостойкие бактерии имеют идеальные условия для роста, что может привести к нарушению всей

технологии, поэтому точный контроль за содержанием микроорганизмов в этом процессе производства

сгущенного молока является необходимым.

Термоустойчивость сырья

Способность молока выдерживать жесткую тепловую обработку зависит во многом от его кислотности,

которая должна быть низкой, и солевого баланса в молоке. Последний может меняться в зависимости от

времени года, типа питания и стадии лактации. Имеется возможность улучшить способность молока

выдерживать требуемый уровень термического воздействия.

Предварительная обработка

Предварительная обработка производится одинаково как для несладкого, так и для подслащенного

сгущенного молока. Она включает в себя нормализацию по содержанию жира и сухого обезжиренного

молочного остатка, а также термическую обработку.

Нормализация

Сгущенное молоко продается с фиксированным содержанием жира и сухих веществ. Значения

варьируются в зависимости от стандарта, обычно составляют 8% жира и 18% сухого обезжиренного молочного

остатка. Отношение жира к СОМО составляет 8:18 или 1:2,25. Указанные соотношения представляют собой

минимальные значения, которые следует поддерживать, но с точки зрения экономии они не должны

превышаться более чем на оправданную величину. Текущий уровень содержания устанавливается в

соответствии с этим – например, 8,05% жира и 18,10% сухого обезжиренного молочного остатка. Современные

автоматические системы нормализации позволяют осуществлять непрерывный и крайне точный контроль за

содержанием жира и соотношением между содержанием жира и сухого обезжиренного молочного остатка в

исходном молоке. Дополнительная информация приведена в главе 6.2.

Тепловая обработка

Перед стерилизацией нормализованное молоко проходит интенсивную тепловую обработку с целью

разрушения микроорганизмов и улучшения термоустойчивости. Тепловая обработка, часто проводимая в

выпарной установке, происходит в трубчатом или пластинчатом теплообменнике при температуре 10–120С в

течение 1–3 минут, после чего молоко охлаждается примерно до 70С, а затем подается в выпарной аппарат.

Во время тепловой обработки значительная часть сывороточных белков денатурируется, тогда как

кальциевые соли осаждаются. Таким образом, протеиновый комплекс молока стабилизируется так, что может

выдержать последующую стерилизацию без коагуляции во время выдержки. Тип термической обработки в

значительной мере определяет вязкость конечного продукта, и поэтому его выбор крайне важен с точки зрения

обеспечения качества.

Несладкое концентрированное молоко

В качестве сырья используется свежее молоко.

Выпаривание

Обычно используется выпарной аппарат с многоступенчатой падающей пленкой жидкости. Молоко

проходит сквозь нагреваемые паром трубы под вакуумом. Кипение происходит между 65 и 70С. Содержание

сухих веществ в молоке увеличивается, поскольку вода выкипает. Плотность постоянно измеряется. Требуемая

концентрациясухих веществ достигается тогда, когда плотность доходит до 1,07. На этой стадии 1 кг несладкого

концентрированного молока с содержанием жира 8% и содержанием СОМО 18% получается из 2,1 кг исходного

молока с содержанием жира 3,8% и сухого обезжиренного молочного остатка 8,55%.

Гомогенизация

Концентрированное молоко перекачивается из выпарного аппарата в гомогенизатор, который работает

при давлении 12,5–25 МПа (125–250 бар). При гомогенизации жиры диспергируются, и предотвращается

образование скоплений жировых шариков при последующей стерилизации. Обычно рекомендуется

двухступенчатый тип гомогенизации. Гомогенизация не должна быть слишком интенсивной. Поскольку она

может нарушить стабильность белков и увеличить риск коагуляции молока во время стерилизации, поэтому

необходимо найти требуемое давление гомогенизации, чтобы оно было достаточно высоким для обеспечения

требуемого уровня дисперсности жировой фазы, но достаточно низким, чтобы исключить риск коагуляции.

Охлаждение и пробная стерилизация

После гомогенизации молоко охлаждается примерно до 14С для немедленной упаковки или до 5–8С

для промежуточного хранения перед пробной стерилизацией образца. На этой стадии обычно производится

последняя проверка содержания жира и сухого обезжиренного молочного остатка.

Как было указано выше, термоустойчивость сгущенного молока может быть улучшена при добавлении

стабилизаторов, обычно динатриевого или тринатриевого фосфата.

Количество фосфата, необходимое для повышения термоустойчивости, определяется путем пробной

стерилизации образца. На этой же стадии происходит добавление витаминов.

Упаковка

Упаковочные машины для сгущенного молока автоматически наполняют и закрывают банки перед

стерилизацией. Температура упаковки выбирается так, чтобы минимизировать образование пузырьков воздуха.

Стерилизация

Наполненные и запечатанные банки направляются от упаковочной машины в автоклав, который может

работать как непрерывно, так и периодически. В автоклаве периодического действия банки должны сначала

укладываться на специальные лотки, которые в дальнейшем загружаются в автоклав. В автоклаве непрерывного

действия банки перемещаются по конвейерной ленте с точно контролируемой скоростью (смотри также данные

в главе 9 "Молоко с длительным сроком хранения").

В автоклавах обоих типов во время стерилизации банки все время находятся в движении, чтобы внутри

банок нагрев распределялся быстрее и равномернее. Белки, денатурировавшие и осажденные во время

термической обработки, равномерно распределяются по объему молока. После определенного времени нагрева

молоко достигает температуры стерилизации 110–120С. Эта температура поддерживается в течение 15–20 мин.,

после чего молоко охлаждается до нормальной температуры хранения.

Тепловая обработка является жесткой. Вследствие этого продукт приобретает слабую коричневатую

окраску, обусловленную химическими реакциями между белками и лактозой (реакция Мэйларда).

Ультравысокотемпературная обработка

Установки для высокотемпературной обработки (описанные в главе 9 “Молоко с длительным сроком

хранения”) могут также использоваться для высокотемпературной обработки сгущенного молока. В этом случае

после стерилизации образца и добавления стабилизаторов при необходимости молоко подается в установку

ультравысокотемператур- ной обработки, в которой нагревается до температуры 140С, на 3 сек. После

охлаждения молоко упаковывается в асептические картонные пакеты и отправляется на хранение.

Хранение и проверка

Консервные банки и/или асептические картонные упаковки со сгущенным молоком перед упаковкой в

ящики маркируются. Сгущенное молоко может храниться практически неограниченное время при температуре

0–15С. Если температура слишком высокая, молоко приобретает коричневатую окраску, если температура

слишком низкая, во время хранения белки выпадают в осадок. Сгущенное молоко должно иметь светлый цвет и

по внешнемувиду походить на сливки. Из каждой партии продукции несколько пробных банок следует

извлекать на проверку. Эти банки нужно выдерживать при трех различных температурах: комнатной, 30С и

38С. Для определения качества партии через 10–14 дней банки проверяются. Контролируются следующие

показатели сгущенного молока: содержание жира, сухого обезжиренного молочного остатка, вязкость и число

бактерий и спор, а также цвет, запах и вкус. Несколько банок хранится в течение года при тех же условиях и для

тех же целей.

Подслащенное сгущенное молоко

Технологическая линия по производству сладкого сгущенного молока из свежего молока. Перед

выпариванием нормализируется содержание жира и СОМО до ранее установленных уровней аналогично

нормализации для производства несладкого концентрированного молока. Молоко также проходит тепловую

обработку для инактивации микроорганизмов и ферментов, которые могут в дальнейшем вызвать проблемы, а

также для стабилизации белковой фазы. Тепловая обработка необходима также для повышения вязкости

продукта во время хранения и особенно важна для подслащенного сгущенного молока. Если термическая

обработка была слишком сильной, может образоваться гель. Если вязкость продукта должна быть достаточно

высокая, молоко обычно выдерживают при 82С в течение 10 мин. Если требуется продукт с низкой вязкостью,

отношение температура/время составляет 116С/30 сек. Добавление сахара является ключевым шагом в

производстве сладкого сгущенного молока. Крайне важно добавить оптималное количество сахара, поскольку

время хранения молока зависит от создаваемого им осмотического давления. При содержании сахара как

минимум 62,5% в водной фазе достигается осмотическое давление, достаточно высокое, чтобы остановить

развитие микроорганизмов. Используются два метода добавления сахара:

• Добавление сухого сахара перед тепловой обработкой

• Добавление сахарного сиропа в выпарном аппарате.

Этап, на котором добавляется сахар, влияет на вязкость конечного продукта. Согласно одной теории,

раннее добавление сахара вызывает чрезмерное загустевание при хранении.

Этапы производства подслащенного сгущенного молока:

• Добавление сахара и выпаривание

• Охлаждение до 30С

• Вынесение затравки и последующее охлаждение до 15–18С (кристаллизация)

• Упаковка и контроль качества

Выпаривание

Выпаривание при производстве подслащенного сгущенного молока производится таким же способом,

как и несладкого. Добавление сахарного сиропа в молоко осуществляется в середине процесса выпаривания.

Далее выпаривание продолжается до достижения требуемого содержания сухих веществ. Содержание сухих

веществ можно узнать путем определения плотности концентрата. Плотность должна быть около 1,30 для

подслащенного цельного молока и 1,35 для подслащенного обезжиренного молока при достижении требуемого

содержания сухих веществ. На этой стадии 1 кг подслащенного сгущенного молока с содержанием жира 8%,

сахара 45% и воды 27% производится из 2,5 кг цельного молока с массовой долей жира 3,2%, смешанного с 0,44

кг сахара. Некоторые производители с целью регулировки вязкости конечного продукта гомогенизируют

концентрат при давлении 5–7,5 МПа (50–75 бар) сразу после выпаривания.

Охлаждение и кристаллизация

Подслащенное сгущенное молоко после выпаривания необходимо охладить. Это наиболее критичная и

важная стадия всего процесса. Вода в сгущенном молоке может удерживать в виде раствора только половину

лактозы. Оставшаяся половина вследствие этого будет осаждаться в виде кристаллов. Избыточное количество

лактозы при произвольном осаждении образует крупные кристаллы, при этом продукт будет зернистым и

непригодным для использования во многих отраслях. Во избежание этого необходимо контролировать процесс

кристаллизации лактозы так, чтобы образовывались очень маленькие кристаллы. Максимально допустимый

размер кристаллов для первосортного молока – 10 мкм. Эти кристаллы остаются в том же состоянии в молоке

при нормальной температуре хранения, 15–25С, и не ощущаются языком. Должное протекание процесса

кристаллизации обеспечивается за счет быстрого охлаждения смеси при тщательном размешивании без

пузырьков. Затравочные кристаллы в видемелкоразмолотых кристаллов лактозы добавляются в пропорции

0,05% от общего объема – либо в виде порошка, либо в виде взвеси – в молоко, охлажденное до температуры

кристаллизации (около 30С). После непрерывного и тщательного размешивания в течение одного часа смесь

максимально быстро охлаждается до 15–18С. Подслащенное сгущенное молоко имеет высокую вязкость,

поэтому в баке для кристаллизации необходимо использовать очень прочную и мощную мешалку.

Охлажденное сгущенное молоко перекачивается в бак для хранения, где хранится до следующего дня,

чтобы процесс кристаллизации полностью завершился.

Упаковка и контроль качества

Сладкое сгущенное молоко должно иметь желтоватый цвет и внешний вид майонеза. Традиционно оно

упаковывается в жестяные банки, которые до заполнения должны быть вымыты и простерилизованы, поскольку

после заполнения стерилизация недопустима. Сегодня сладкое сгущенное молоко упаковывают и в

асептические картонные пакеты.

Для промышленного использования продукт упаковывается также в деревянные бочки емкостью около

300 кг.

Производитель должен сохранить некоторое количество банок или картонных пакетов с продуктом в

качестве образцов, состояние которых следует отслеживать в течение 1 года. Помимо анализов, которые

проводятся для несладкого сгущенного молока, необходимо проверять размер кристаллов.

Сухое молоко

Метод консервирования различных пищевых продуктов путем высушивания и соответственно

лишения микроорганизмов воды, необходимой для их роста, известен в течение столетий. Согласно

запискам Марко Поло о его путешествиях по Азии, монголы делали сухое молоко, высушивая молоко на

солнце. В наши дни сухое молоко производится в больших объемах на современных заводах. Срок хранения

обезжиренного сухого молока достигает 3 лет. Срок хранения цельного сухого молока составляет 6

месяцев. Этот срок обусловлен окислением жира, содержащегося в сухом молоке, при более длительном

хранении, из-за чего ухудшается вкус продукта.

Сушка

Сушка означает, что вода извлекается из жидкого продукта, в данном случае из молока, так, что

продукт переходит в твердую форму. Содержание воды в сухом молоке колеблется от 2,5 до 5%, и при таком

низком содержании влаги развития микроорганизмов не происходит. Высушивание увеличивает срок хранения

молока и одновременно уменьшает его вес и объем. Благодаря этому снижается стоимость транспортировки и

хранения продукта.

Сушка вымораживанием используется для получения высококачественного сухого молока. В этом

случае вода испаряется из молока в вакууме. Преимуществом данной технологии является высокое качество

продукта, достигаемое минимально возможным воздействием на белковую фазу. Проведение сушки при

высокой температуре всегда оказывает влияние на качество вырабатываемого продукта в большей или меньшей

степени. Сушка вымораживанием не является широко распространенной отчасти из-за высокого потребления

энергии.

Промышленные методы высушивания основаны на нагревании продукта. Вода испаряется и удаляется

как пар. Остаток представляет собой сухой продукт – сухое молоко. В молочной промышленности

используются два способа сушки: роликовая и распылительная. При распылительной сушке молоко

предварительно концентрируется выпариванием и высушивается в распылительной башне. На первой стадии

сушки избыток воды испаряется в свободной форме, между частицами. На конечной стадии испаряется вода,

расположенная в порах и капиллярах твердых частиц. Первая стадия проводится относительно быстро, в то

время как последняя стадия требует больших затрат времени и энергии. На качество продукта в значительной

мере влияет нагрев, в частности, если сушка происходит так, что частицы молока находятся в контакте с

горячими поверхностями теплообменника (роликовая сушка), в этом случае в порошке содержатся подгоревшие

частицы, которые ухудшают его качество.

Использование сухого молока

Области применения сухого молока:

• Восстановление молока

• Замешивание в тесто в хлебопекарной промышленности для увеличения объема хлеба и улучшения

водосвязующей емкости. При этом хлеб остаетсясвежим в течение более продолжительного времени •

Замешивание в тесто для кондитерских изделий для придания им большей рассыпчатости

• В качестве заменителя яиц в хлебе и кондитерских изделиях

• Производство молочного шоколада

• Производство сосисок и различных видов полуфабрикатов в пищевой промышленности и на

предприятиях общественного питания

• В качестве заменителя материнского молока в детском питании

• Производство мороженого

• Производство корма для животных.

Таблица 17.1

Сухое обезжиренное молоко высшего качества

(спецификации Американского института исследований сухого молока* для сухого обезжиренного

молока)

Свойства Распылительная сушка, Роликовая сушка,

не превышает не превышает

Массовая доля жира 1,25% 1,25%

Массовая доля влаги 4,0% 4,0%

Титруемая кислотность, % кислоты 0,15% 0,15%

Индекс растворимости 1,25мл** 15,00 мл**

Количество бактерий 500 000/г 500 000/г

Подгоревшие частицы диск В (15,0 мг) диск С (22,5 мг)

* Этот институт также опубликовал книгу “Стандарты для сухого молока и методы анализа”.

** Кроме сухого молока, помеченного как “высокотемпературное” (НН), для которого разрешенный

максимум составляет 2,0 мл

Сухое обезжиренное молоко

Сухое обезжиренное молоко является наиболее распространенным типом сухого молока.

В зависимости от области применения изменяются специфические требования, предъявляемые к

сухому молоку. Если сухое молоко должно смешиваться с водой с целью восстановления молока для

последующего употребления, оно должно быть хорошо растворимо и иметь соответствующий вкус и

питательную ценность. В производстве шоколада желательна некоторая степень карамелизации лактозы. В

первом случае требуется мягкая сушка продукта в распылительной башне. В то время как во втором случае

порошок должен подвергаться интенсивной термической обработке в роликовой сушилке. В соответствии с

этим выделяют два типа сухого молока:

1 Высушенное в роликовой сушилке

2 Высушенное в распылительной сушилке.

В таблице 17.1 указаны примеры стандартов, применяемых к сухому обезжиренному молоку.

Растворимость сухого молока распылительной сушки достаточно высокая, в то время как сухой продукт,

выработанный с помощью роликовой сушки, растворяется значительно хуже вследствие интенсивной

термической обработки. В зависимости от интенсивности тепловой обработки сухое молоко классифицируется

на категории, определяемые комбинацией температуры/времени, которым подвергалось молоко перед

выпариванием и сушкой.

В результате тепловой обработки денатурируют сывороточные белки, степень денатурации

увеличивается пропорционально интенсивности обработки. Степень денатурации обычно выражается азотным

индексом сывороточных белков (АИСБ) как миллиграммы неденатурированного белка на грамм сухого молока.

Информация о различных видах обезжиренного сухого молока распылительной сушки приведена в таблице

17.2.

Сухое цельное молоко

Цельное сухое молоко распылительной сушки обычно производится из молока, нормализованного по

содержанию жира. После нормализации молоко не требуется гомогенизировать, поскольку оно тщательно

перемешивается без образования пузырьков перед выпариванием, а также перед высушиванием. Тем не менее

для производства растворимого цельного молока концентрат в определенных случаях гомогенизируется.

Молоко, нормализованное по содержанию жира, предназначенное для роликового высушивания, как правило,

гомогенизируется. Сухое цельное молоко, в отличие от сухого обезжиренного молока, не разделяется на виды.

Сухое цельное молоко обычно пастеризуется при температуре 80–85ºС для инактивации липолитических

ферментов, которые в противном случае разлагают молочный жир при хранении.

Таблица 17.2

Виды сухого обезжиренного молока распылительной сушки

Виды Температура/время АИСБ

мг/г НСБ *

Производство при сверхнизкой температуре <70ºC **

Низких температурах (LH) 70ºC/15 c >6,0

При средней температуре 85ºC/20 c 5–6,0

” 90ºC/30 c 4–5,0

” 95ºC/30 c 3–4,0

Высокая температура средней степени (HH) 124ºC/30 c 1,5–2,0

Высокая температура (HH) ≈ 135ºC/30 c <1,4

Стабильная высокая температура

(отобранное молоко) (HHHS) ≈ 135ºC/30 c <1,4

* Неденатурированный сывороточный белок

** Не поддается измерению

Таблица составлена Н.З.Сандерсоном (Sanderson N.Z.), Журнал “Dairy Technology”, 2, 35 (1967).

Растворимое сухое молоко

Известны специальные способы производства как обезжиренного сухого молока, так и цельного сухого

молока с высокой растворимостью (растворимого сухого молока). Такое сухое молоко имеет больший размер

гранул, получаемый агломерацией частиц, чем обычное молоко распылительной сушки, и хорошо растворяется

даже в холодной воде.

Объемная плотность

Когда сухое молоко перевозится на большое расстояние, важно, чтобы у него была большая объемная

плотность, чтобы уменьшить объем, поскольку большинство транспортных тарифов рассчитывается по объему.

При высокой объемной плотности происходит экономия упаковочного материала. Тем не менее в некоторых

случаях производители могут быть заинтересованы в низкой плотности, чтобы внешне они поставляли большее

количество, чем их конкуренты. Низкая объемная плотность, обусловленная агломерацией, также является

важной характеристикой растворимого сухого молока.

Определение

Объемная плотность – это вес единицы объема порошка. Может вычисляться в г/мл, г/100 мл, г/л.

Факторы, определяющие объемную плотность

Объемная плотность сухого молока является сложным показателем. Она зависит от нескольких

характеристик и обусловливается рядом факторов. Основными параметрами, определяющими объемную

плотность, являются:

1 Плотность частиц, которая определяется:

– плотностью вещества частиц

– содержанием абсорбированного воздуха внутри частиц

2 Содержание воздуха между частицами.

Плотность вещества частиц

Плотность вещества частиц зависит от состава сухого молока. Она зависит от содержания и плотности

отдельных компонентов и может вычисляться по формуле:

Содержание абсорбированного воздуха

В сухом молоке обычно содержится 10–30 мл воздуха на 100 г сухого продукта. На количество воздуха

внутри частиц влияет ряд факторов. Некоторые из этих факторов приведены ниже:

• Попадание воздуха в подаваемое молоко. Концентрат эффективно деаэрируется при выпаривании, но

при подаче в распылительную сушилку в него может попасть воздух из-за негерметичности трубопроводов и

т.п.

• Выбранная система распылительнойсушки

• Характеристики подачи концентрата. Количество воздуха, попавшее в продукт, зависит не только от

интенсивности механического воздействия до и во время распыления, но и от подачи жидкости, то есть от

способности образовывать устойчивую пену потока. Это во многом зависит от наличия антивспенивающих

добавок и содержания и состояния белков. Цельное молоко меньше вспенивается, чем обезжиренное. На

вспенивание обезжиренного молока влияют следующие факторы:

• Неденатурированные сывороточные белки сильно вспениваются; степень пенообразования может

быть снижена соответствующей тепловой обработкой (см. таблицу 17.2).

• Концентраты с низким содержанием сухих веществ вспениваются сильнее, чем с высоким

содержанием

• Холодные концентраты быстрее вспениваются, чем теплые.

Воздух между частицами

Количество воздуха между частицами может составлять около 127 мл/100 г порошка. Это очень

сложная характеристика, которая зависит от распределения размеров частиц и степени агломерации. % А, % В,

% С эквивалентны процентному содержанию компонентов, имеющих плотности D

, D

% A % B % C

100

+ + + и т.д. + % влаги

Производство сухого молока

При производстве сухого молока роликовой сушки предварительно обработанное молоко подается в

роликовую сушилку, и весь процесс сушки проходит в одну стадию. При производстве молока, высушенного

распылением, молоко сначала выпаривается под вакуумом до содержания сухих веществ около 45–55%. Сухое

молоко распылительной сушки производится двух сортов:

• Обычный продукт

• Агломерированный продукт (растворимое сухое молоко) – продукт, агломерированный с помощью

различных систем распылительной сушки.

После сушки в роликовой или распылительной сушилке порошок упаковывается в банки, бумажные

пакеты, ламинированные или пластиковые пакеты в зависимости от качества и требований потребителей.

Сырье

К качеству сырья для производства сухого молока предъявляются очень жесткие требования.

В таблице 17.1 указано, что количество бактерий в 1 г сухого продукта не должно превышать 50 000, а в

некоторых странах – 30 000. Это соответствует 5000 (3000) бактерий на 1 л восстановленного молока при

исключении возможности повторного попадания микроорганизмов. Поскольку при распылительной сушке

происходит вакуумное выпаривание, крайне важно контролировать в концентрате термостойкие бактерии,

чтобы исключить возможность их роста в процессе выпаривания. Для этого в производстве сухого молока

используется бактофугирование или микрофильтрация, что обеспечивает удаление спор микроорганизмов из

молока и повышает, таким образом, бактериологическое качество конечного продукта.

Молоко, предназначенное для производства сухих продуктов, не должно подвергаться излишнему

интенсивному тепловому воздействию перед доставкой на завод. При тепловой обработке сывороточные белки

коагулируют, и растворимость, запах и вкус сухого молока ухудшаются. Молоко должно пройти тест на

наличие пероксидазы или содержание сывороточных белков, чтобы убедиться, что предварительная обработка

не была слишком интенсивной. Оба эти теста позволяют обнаружить, было ли молоко ранее пастеризовано при

высокой температуре.

Общая предварительная обработка молока

При производстве сухого обезжиренного молока очистка молока осуществляется одновременно с

сепарированием или одновременно с нормализацией молока по содержанию жира в потоке. Нормализованное

молоко используется для производства сухого цельного молока и обычно не гомогенизируется, за исключением

роликовой сушки. Обезжиренное молоко, предназначенное для высушивания, должно быть пастеризовано как

минимум до получения отрицательного теста на фосфотазу. При производстве сухого цельного молока тепловая

обработка должна быть достаточно интенсивной для того, чтобы липаза инактивировалась. Для этого требуется

высокотемпературная пастеризация до отрицательного теста на присутствие пероксидазы.

Роликовая или барабанная сушка

В роликовой сушилке молоко распределяется по поверхности вращающихся и нагреваемых паром

барабанов. Вода, содержащаяся в молоке, испаряется и уносится потоком воздуха, когда молоко входит в

контакт с горячей поверхностью барабанов. Вследствие высокой температуры нагретых поверхностей белки

переходят в слаборастворимую форму, при этом цвет продукта меняется.

Интенсивный нагрев увеличивает способность сухого продукта связывать воду. Эта характеристика

важна в производстве пищевых продуктов. Разница между сушилками со сквозной и распылительной подачей

заключается в способе подачи молока на поверхность барабана.

Принцип работы сушилки со сквозной подачей. Предварительно обработанное молоко подается в зазор,

образованный поверхностями чугунных барабанов и их торцевыми поверхностями. Тонкий слой молока при

контакте с нагретой поверхностью барабанов быстро нагревается. Вода испаряется, а слой молока на

поверхности барабанов высыхает. Эта пленка непрерывно соскабливается с поверхности барабанов

скребковыми ножами. Высушенное молоко падает в шнековый конвейер, в котором оно перемалывается в

хлопья. Хлопья перемещаются в дробилку, при этом твердые и сгоревшие частицы отсеиваются. В зависимости

от производительности двухроликовая сушилка может иметь длину 1–6 м и диаметр барабанов 0,6–3 м. Размер

зависит от толщины пленки, температуры, скорости вращения барабанов и требуемого содержания твердых

веществ в сухом продукте. Толщину слоя можно регулировать, изменяя зазор между двумя барабанами.

Принцип работы сушилки с распылительной подачей. Предварительно обработанное молоко

распыляется тонким слоем из форсунок на горячие поверхности чугунных барабанов. При этом происходит

контакт с почти 90% теплоизолирующей поверхности, тогда как в сушилке со сквозной подачей этот параметр

составляет менее 75%. Толщину слоя можно регулировать, изменяя давление подачи молока в распылительные

сопла. Продолжительность сушки также можно изменять, регулируя температуру и скорость вращения

барабанов. Это дает некоторые возможности контроля за качеством сухого молока. Если установлены

правильные параметры, пленка молока к моменту соскабливания с поверхности барабанов должна быть почти

сухой. Соскобленная пленка проходит такую же обработку, как и пленка, полученная в сушилке со сквозной

подачей.

Распылительная сушка

Распылительная сушка проходит в два этапа. На первом этапе предварительно обработанное молоко

сгущается до уровня содержания твердых веществ 45–55%.

На втором этапе концентрат подается в сушильную башню для окончательной сушки. Процесс

проходит в три стадии: