ТЕХНОЛОГИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Сушка

Сухое цельное молоко 20%-иой н 25%-иой жирности, сухое молоко «Домашнее», су - хое молоко «Смоленское», сухое быстро­растворимое цельное молоко, сухое быст­рорастворимое молоко 15%-ной жирности, сухое быстрорастворимое обезжиренное мо­локо, сухие сливки, сухие высокожириые сливки, сухое обезжиренное молоко, сухая пахта, сухая сыворотка, сухая смесь обез жнренного молока и сыворотки, сухие дет ские к диетические молочные продукты, су хое молоко с растительным маслом, с гид рожиром, сухие многокомпонентные смеси (различные виды мороженого, пудинг), су хне кисломолочные продукты, кисломолоч вые продукты сублимационной сушки

Равновесия. Требования к титруемой кислотности зависят от продукта. Показатели ее должны быть следующими (не более): 16—18°Т — для концентрированного стерилизованного молока, 19°Т — для сгущенного стерилизованного молока и 20 °Т-—для Других видов молочных консервов.

В молоке коров некоторых пород солевое равновесие сдви­гается в сторону избытка ионов кальция и магния. Содержание кальция в молоке зависит от времени года: осенью оно выше

(136 мг%), чем летом (124 мг%). Избыточный кальций может связываться с казеинаткальцийфосфатным комплексом (ККФК), устойчивость которого к тепловому воздействию при этом МО-; жет снижаться, казеин и фосфат кальция выпадают в осадок.; Солевое равновесие в молоке может нарушаться и по другим - причинам. К снижению термоустойчивости приводит также и избыточное содержание сывороточных белков в молоке. Поэто­му не допускается использовать для консервирования молоко," полученное в первые 7 дней после отела и после запуска.

В сборном молоке доля жира на единицу СОМО (Жм/ СОМОм) колеблется от 0,39 до 0,69 и зависит от периода лак­тации и рационов кормления. Значение показателя отношения Жм/СОМОм велико. С помощью этого показателя оценивают натуральность, качество молока и на его основе составляют нормализованные смеси для того или иного продукта. От ве-< личины отношения Ж/СОМО в цельном молоке зависит форми-, рование органолептических показателей молока и продукта,! получаемого из него. Молоко исходное и продукт вкуснее, если' отношение Ж/СОМО приближается к значениям 0,40—0,42.

Отношения между другими составными частями сухого м лочного остатка цельного молока также характеризуют приго ность его для консервирования. Молоко с более низким отн шением жира к белку и жира к СОМО считают более пригод ным для консервирования.

На стабильность и стойкость жировой фазы сгущенных и; сухих молочных консервов влияет размер жировых шариков в цельном молоке: более пригодно молоко с мелкими и одинако­выми по размерам жировыми шариками. При длительном хра­нении сгущенного продукта из такого молока уменьшается ско­рость визуально наблюдаемого отстаивания белково-жирового слоя, а в сухих продуктах ограничивается окислительная порча жира. На перечисленные изменения продуктов может оказать влияние также и наличие в сборном молоке от 1,1 до 2,5 г де­стабилизированного жира на каждые 100 г его общей массы.

Вязкость сгущенных и растворимость сухих молочных кон­сервов зависят от размеров частиц ККФК исходного молока. Для консервирования наиболее пригодно молоко с меньшими размерами частиц ККФК. При нормировании сухого молочного остатка расход сырья на единицу продукта будет тем меньше, чем больше массовая доля сухого молочного остатка в молоке.

К показателям, которые являются обязательными для кон­троля качества, пригодности молока для консервирования, от­носятся следующие: массовые доли сухого молочного остатка, СОМО и жира, титруемая кислотность, группа чистоты, класс микробиологической загрязненности, группа термоустойчивости

По алкогольной пробе (сгущенные стерилизованные молочные Щ консервы), отношение Ж/СОМО. Основными показателями кон­троля качества компонентов, используемых для регулирования состава молока, являются массовые доли сухого молочного остатка, СОМО ц жира и кислотность.

Для регулирования отношения Ж/СОМО в цельном молоке используют обезжиренное молоко, пахту, сливки. Титруемая кислотность обезжиренного молока, пахты должна быть не бо­лее 20 °Т, а кислотность плазмы сливок — в норме требований в соответствии с массовой долей жира в них.

Учет массы молочного сырья. Закупку, доставку, учет мас­сы молока выполняют так же, как и в других отраслях молоч­ной промышленности. Принятое после оценки качества молоко формируют партиями, массы которых зависят от способа регу­лирования отношения Ж/СОМО в нем, способа и техники вы­паривания. При периодическом способе производства партии молока формируют в соответствии с варкой, при непрерывно - поточном — партия молока может быть любой по массе, но точно известной в зависимости от вместимости емкостей хра­нения. Результаты учета масс формируемых партий молока записывают в паспортах на варку и на партию нормализуемо­го молока.

Массу обезжиренного молока, пахты, сливок, используемых для регулирования состава цельного молока, учитывают с по­мощью тех же средств, что приняты в молочной промышлен­ности.

Очистка молока. Принятое по качеству и учтенное по массе молоко подвергается очистке. При производстве молочных кон­сервов более эффективной по выделению механических приме­сей и микроорганизмов и обязательной является очистка моло­ка с помощью сепараторов-молокоочистителей без предвари­тельного подогревания молока. При частоте вращения барабана сепаратора-молокоочистителя 133 с-1 вместе с примесями из молока выделяется от 20 до 50% микроорганизмов. Наимень­шее количествво микроорганизмов в очищенном молоке оста­ется в том случае, когда очистка проводится при температуре 5—10 °С. Требованиям технологии полнее отвечает очистка принятого молока на саморазгружающихся сепараторах-моло- коочистителях.

Более эффективное выделение микроорганизмов из молока достигается в сепараторах-бактериоотделителях (частота вра­щения барабана 250—300 с-1). Кроме того, в них вместе с ме­ханическими примесями и микроорганизмами выделяются дена­турированные предварительным нагреванием сывороточные белки, что способствует повышению термоустойчивости молока. Однако при этом способе очистки потери сухих веществ моло­ка составляют 0,Щ°/о и велики энергозатраты,

При необходимости гомогенизации цельного молока приме­няют сепараторы-диспергаторы, обеспечивающие диспергирова­ние жировых шариков вместе с выделением из молока примесей и микроорганизмов. С их помощью решается возможность пере­хода на технологию с меньшим числом технологических опера­ций, причем и с меньшими, чем в клапанных гомогенизаторах, затратами энергии.

Охлаждение молока. Молоко, направляемое на резервиро­вание, охлаждают. Температуры ниже 10°С угнетающе дейст­вуют на микрофлору молока. В сыром молоке преобладают микроорганизмы, образующие молочную кислоту, поэтому, если молоко хранят не более 12 ч, его охлаждают до 4—8 °С. За это время титруемая кислотность молока не увеличивается, не про­исходит и других физико-химических изменений. Такой режим отвечает требованиям консервирования молока.

Если срок резервирования молока увеличивается до 2—3 сут, то молоко необходимо предварительно подвергнуть тепловой обработке при температуре 60—63 °С в течение 15 с, затем очи­стить на сепараторах-молокоочистителях при 30—40 °С и охла­дить до 4—8 °С. После такой обработки исходные показатели качества молока существенно не изменяются при хранении до 2—3 сут. Чем раньше обработать молоко таким образом, тем эффективность хранения выше. Желательно осуществлять теп­ловую обработку молока уже на фермах.

При длительном хранении охлажденного молока без пред­варительной тепловой обработки жизнедеятельность молочно­кислой микрофлоры подавляется, титруемая кислотность замет­но не увеличивается, однако интенсивно развиваются психо - трофные микроорганизмы (псевдомонады), которые продуциру­ют липолитические и протеолитические ферменты. В результа-' те липолиза и протеолиза молоко становится непригодным для' консервирования.

Резервирование молока. Операция необходима не только в, связи с организацией производства продуктов, но и в целях регулирования его состава. В процессе резервирования молоко периодически перемешивают и проверяют его температуру и кислотность. Перемешивание необходимо для восстановления, исходной структуры, поскольку молоко обладает тиксотроп - ностью. Показатели состава консервированных продуктов нор­мируются стандартами. При большом многообразии продуктов необходимо их систематизировать по признаку нормируемых показателей состава. Такая систематизация приведена ниже.

При производстве молочных консервов исходное сырье кон­центрируют сгущением или сгущением и сушкой. Сущность кон­центрирования заключается в удалении из обрабатываемого сырья (смесей) только воды, без разделения его сухого веще -

Продукты

Нормируемые показатели сухого вещества

СМОпр

СМОпр, Ж„р, COAfOnp

Спр, СЛЮпр, Жпр, СОМО пр, СЛХпр

Спр, СЛЮпр, Жпр, СОЛЮпр, СЛ^пр, НА/Т„р

Спр* СЛЮпр, СЛХ„Р

Спр, СОЛЮпр, 5лр, ЛЛКпр, СОЛЯ„р

Сгущенные н сухне концентраты обезжиренного молока, пахты, сыворотки

Сгущенные стерилизованные молочные консервы, сухне молочные консервы (без добавок)

Сгущенные н сухне молочные консервы с Саха* ром, сгущенная пахта с сахаром

Сгущенные и сухие молочные консервы с саха/ ром и различными наполнителями, сухне детские и диетические молочные продукты, сухне ЗЦМ

Сгущенное нежирное молоко с сахаром, молоко нежирное сгущенное с сахаром «Славянское», концентрированная сыворотка с сахаром

Сгущенные и сухне концентраты всех белков, сгу­щенные и сухне концентраты сывороточных бел» ков, сгущенные н сухне концентраты лактозы, сгущенные и сухне концентраты минеральных со* лей

Ства на составные части. Соответственно этому соотношения между массовыми долями любых двух составных частей сухого вещества остаются одинаковыми как в исходном сырье (смеси), так и готовом продукте.

Удаление воды из исходного сырья сопровождается концеН* трированием как всего сухого вещества (Л), так и любой со­ставной части его (£) в одно и то же число раз, т. е. Лпр/Лиех = = Бпр/Бисх. В то же число раз уменьшается масса исходного сырья или смеси (тсМ) по сравнению с массой продукта (rttnpb т. е. тсмМпр = ЛПр/Лисх или тсм/тПр-5пр/£исх.

При концентрировании обеспечивается материальное равно­весие, заключающееся в том, что сухое вещество и любая со^ ставная часть его в исходном сырье переходят в готовый про­дукт С учетом нормируемых производственных потерь (^СпоТерь)і

Т. Є. ОТсмЛисх^Спотерь А= Я1прЛПр ИЛИ ГПсмБнсхКп0терь§~ WnpЈnp;

Нормализация состава молока. Для отдельных продуктов Допускаются колебания показателей Жпр и СОМОПр, а также предусмотрены оптимальные нормативные параметры, требуе-- Мые в производстве тех или иных продуктов. Согласно норма; тивным значениям показателей ЖПр и СОМОПр, для вырабаты­ваемых молочных консервов соотношение Жпр/СОМОпр в зави» симости от конкретного вида продукта колеблется в пределах 0,159—3,3. Исходя из сущности концентрирования (Лисх/£исх = = ЛПр/£пр). Для получения в каждом продукте заданного соот­ношения Жпр/СОМОпр необходимо обеспечить его В ИСХОДНОМ сырье, так как Жисх/СОМОтх=>Жлр/СОМОйр,

Как было сказано выше, в сборном консервируемом молоке значение соотношения )KJCOMOK колеблется в пределах 0,39— 0,69. Сравнение приведенных значений Жпр/СОМОпр(Опр) и Жы/СОМОм(Ом) показывает, что только для некоторых про­дуктов эти соотношения будут одинаковыми. Для преобладаю­щего же большинства продуктов Опр будет или меньше, или больше Ом. Следовательно, необходимо составить такую нор­мализованную смесь, в которой Жсм/СОМ<9см=Жпр/СОАЮпр. Исходя из этого, сущность составления нормализованных сме­сей заключается в изменении фактического соотношения Жм/ СОМОм в цельном мОлоке до заданного в продукте Жпр/ СОМО„ Р.

Нормируемые для отдельных продуктов относительные по­тери жира и сухого молочного остатка не всегда одинаковы, поэтому при выполнении расчетов по нормализации значение соотношения Жпр/СОМОпр необходимо корректировать с по? в Мощью коэффициента К, рассчитываемого по формуле: в

К= 1/1(1 + Опр) [(1«-0,01Яж)/( 1 — 0,01Ясмо)] — Опр}, I

1"де Пж — нормируемые потери жнра, %; Пет — нормируемые потерн сухомв молочного остатка, %. jHj

Скорректированный с помощью коэффициента К показатель» 0Пр принято обозначать через Ор, как ОпрЯ = Ор. Поскольку * Осм = Опр после корректировки показателя Опр, расчеты норма­лизованных смесей выполняют на основе Осм = Ор. В соответ­ствии с этйм условием при составлении нормализованных сме­сей величина Ом конкретной партии нормализуемого цельного молока изменяется до заданной для расчетов величины Ор пу­тем составления смеси согласно условию Осм = Ор.

При большом многообразии значений. нормируемых показа­телей Жгip и СОМОпр, а следовательно, и Ор, а также колеба­ниях величины Ом в сборном молоке возможно, что Ом>Ор; 0M<<QP; Ом=Ор. Для обеспечения общего условия Ос„=Ор в Первом случае необходимо Ом уменьшить, во втором — увели­чить и в третьем — оставить неизменным.

Чтобы изменить величину Ом до заданной величины Ор в Требуемом направлении, в промышленности используют два Способа составления нормализованных смесей: первый способ — Смешивание молока цельного (большими партиями или В пото^А ке) с соответствующим молочным компонентом согласно уело* ■ вйю Осм = Ор; второй способ — смешивание обезжиренного мело-- щ ка и сливок, получаемых при сепарировании конкретной партий » цёльного молока в требуемых для обеспечения условия Осій = Ор соотношениях,

Сущность первого, наиболее распространенного, способа за­ключается в следующем - Если нужно уменьшить величину Ом

(Ом>Ор), цельное молоко смешивают с таким молочным ком­понентом, собственное соотношение Ж/СОМО в котором всегда меньше, чем Ом - Этому требованию отвечают обезжиренное молоко, в котором соотношение Жоб/СОМОоб близко к 0,005, или пахта с соотношением Жа/СОМО„, близким к 0,04. Тогда массу нормализованной смеси рассчитывают и составляют как

ТСм= тм + тоб <п>;

ТОб (д) = [(Жм - С0М0и0р)/(С0М00б (п)Ор-Жоб (п))] тм.

Если требуется увеличить величину Ом (Ом<сОр), тогда при составлении нормализованной смеои цельное молоко смешива­ют с таким молочным компонентом, собственное соотношение Ж/СОМО в котором всегда больше, чем Ок. Этому требованию отвечают сливки. Тогда масса нормализованной смеси рассчи­тывают и составляют как

Тсм^тк + ты;

Тсл = [(СОМОмОр— Жы)/(Жсл~СОМОМ] MM. (1)

Сущность второго способа составления нормализованных смесей заключается в том, что после сравнения фактического значения в цельном молоке Ом с заданной величиной Ор рас­считывают один из продуктов сепарирования и смешивают его с соответствующей частью второго. Если Ом>Ор, то после се­парирования молока смешивают все получаемое обезжиренное молоко (тоб) с частью сливок (т'сл). Тогда нормализованную смесь рассчитывают и составляют следующим образом:

Т'сл — t(СОМ0об0р—Жоб)/(ЖСл — С(ЖОСлОр)) тоб.

При условии Ом<СОр смешивают уже все получаемые сливши (тсл) с определенной частью обезжиренного молока (т'0«К Нормализованную смесь рассчитывают и составляют как

Т' об = ((ЖСл~С0М0Сл0р)/(С0М0обС>р-Ж0б)]-т^.

При Ом>Ор <э избытке остаются сливки (т"сл = тсл—т'сяУг а при 0м<Ор — обезжиренное молоко ([т"0б = т0б—т'0б).

При составлении нормализованных смесей (тСк—тм-+- +тоб(П); тс„=т„+тсл; тсм=тоб+т/сл-, теи~тсл+т'0б) рас­чет их компонентов на заданные массы молока цельного (пер­вый способ) или на заданные массы молока цельного, направ - • ляемого на сепарирование (второй способ), осуществляется на ОСНОВе общего УСЛОВИЯ Ос»=Ор ИЛИ Жсм/С6АЮс„ = 0р.

Составление нормализованных смесей зависит от способа выпаривания. При периодическом выпаривании смешивание молока цельного с соответствующим компонентом проводится или в емкостях до подачи нормализованной смеси на тепловую обработку, 'или, в процессе тепловой обработки и выпаривания. При непрерывнопоточном — нормализованная смесь обрабаты­вается в потоке, поэтому ее составляют до тепловой обработки И вЫпариваНйЯ^

Расчеты требуемой Массы Наполнителей и добавок. Эти рас­чёты выполняют в соответствии с сущностью концентрирования (Лсм/£см = Лпр/5пр). На этой основе выведены все формулы, ко­торыми пользуются в промышленности. Для продуктов с саха­ром в формулах для расчета массы сахара зй и А„р при­няты показатели сахарозы в смеси и продукте (СЛХсм, CAXap)i а вместо 5см и Бпр — другие нормируемые показатели сухого вещества. При возможности выбора для продуктов, в которых нормируется показатель Жпр, вместо Бсм и Бпр приняты пока­затели Жсм и Жпр. Значения этих показателей определяют ана­литически, потери жира нормируют, следовательно, результаты расчетов масс сахара по формуле, полученной на основе CAXcJ /Жсм = СЛХПр/Жпр, будут более достоверными. Исходя из этого, согласно условию САХсы1Жсм — САХпр/Жпр, с учетом нормируе­мых потерь сахара (/(потерь сах> 1) на нормализованную смесь тсм, масса сахара тСаХ рассчитывается по формуле

^сах = [(тсмЖсм • СЛХпр)/(100Жпр)] /(потерь сах - (2)

Для продуктов с сахаром, в которых показатель Жпр не нормируется, а нормируется СМОпр «ли СпР, для расчета массы сахара применяют формулы, полученные на той же самой осно­ве, что и формула (2), а именно CAXm/CMOCK = CAX„p/CMOap, САХ см 1С см — САХпр/С пр.

Массу любых наполнителей, добавок, заменителей рассчи­тывают по формулам, получаемым на основе формулы концен­трирования (Лсм/5см = Лпр/£„р). В соответствии с нормируемы­ми показателями состава продуктов в расчетных формулах вы­браны следующие частные соотношения между показателями состава: ЯЛЯсм/ЖсМ=ЯЛЯпр/ЖпР; НАПС! А1СМОси=НАПиР1 /СМОпр; ЯЛЯсм/Ссм = ЯЛЯпр/Спр.

Для продуктов, в которых нормируется Жпр, формула для расчета массы наполнителя или добавки тнап, расходуемых на нормализацию молока (тсм), с учетом степени использования сухих веществ наполнителя (/(потерь иап>1), составлена, исходя из НАПсЛЖсн=НАЯпр/Жі. р, и имеет следующий вид:

- тнап = [{тсііЖсМ НЛЯпр)/(100Ж„р)] /СпотеРь НЭП - (3)

При нормировании СМО„р или Спр расчет массы наполни­телей или добавок осуществляется аналогично по формулам,

Составленным из соотношений Н АПси1СМОсн—НАППр1СМОаръ

НАП см 1С СМ — НАП„р/Спр.

Для каждого продукта условия для расчетов нормализован­ных смесей, расчетов сахара, наполнителей или добавок по применяемым формулам многократно повторяются, и заранее известно, в каких пределах изменяются их значения. Поэтому на определенную массу цельного молока или другого молочно­го сырья расчеты достаточно выполнить один раз и результаты занести в ту или иную форму памяти (таблицы, ЭВМ). При каждом повторении условий для расчетов результаты их на определенную массу исходного молочного сырья находят по таблице «ли выдаются ЭВМ. Если фактическая масса исходно­го молочного сырья иная, чем принята в расчетах (таблица, ЭВМ), то выполняют соответствующий пересчет. При таком упрощении техники расчетов нормализованных смесей, сахара, наполнителей или добавок основным условием является досто­верность значений показателей тм, т0б(П), тсл, тст Жы, СОМОт Жсл, СОМОсл, Жоб№, СОМОоьт, Жсм, СОМОса.

Оценка результатов производства. Результаты производства молочных консервов оценивают, сравнивая фактический расход различных видов сырья на единицу продукта с нормируемым в промышленности для каждого вида продукта. За единицу продукта приняты: туб (тысяча условных банок, одна условная банка — 0,4 кг)—для сгущенных молочных консервов, тонна — для сухих молочных консервов, сухих и сгущенных концентра­тов обезжиренного молока, пахты, сыворотки, ЗЦМ. Предвари­тельно рассчитывают ожидаемые расход нормализованной сме­си и выход продукта по формулам, полученным на основе сущ­ности концентрирования, описываемой как Апр/Асм — В общем вгіде на основе тс„Лс„/(Потерь а - т1ірЛ1ір будут спра­ведливы формулы:

Тдр — ЯІсм-^саДпотерь. vAiP» тсч ~ Лпр/ Лсм/Спохерь д.

Если в эти формулы вместо Л подставить любую нормируе­мую составную часть сухого вещества, то они приобретают частные значения. Исходя из этого, в промышленности при нормировании в продуктах Жпр для расчетов т„р и тсм приме­няют следующие формулы:

Tflnp — тсмЖс»Даотерь

Тсм = >гащЖпр/Жсм/(потеРь Ж'

Для продуктов, в которых не нормируется Жпр, а нормиру­ются только СМОпр илн Спр, применяют аналогично составлен­ные формулы, в которых вместо Л подставлены значения СМ О или С,

Удельный расход нормализованной смеси рассчитывают в зависимости от вида продукта. При нормировании в продукте показателя Жпр удельный расход нормализованной смеси Рсм соответственно в кг/туб и кг/т определяют по формулам

Рсм = 400Жпр/ЖС! Дпотерь Ж' (4)

Г см — 1 ОООЖпр/ЖсМ/СпотеРь ж • (5)

Если в продуктах не нормируется Жпр, а нормируются СМО пр, С пр, то применяют формулы, составленные аналогично формулам (4) и (5).

Технологическими инструкциями предусматривается произ­водство продуктов с варьируемыми показателями состава, до­пускаемыми стандартом. Такой допуск является одним из ре­зервов повышения эффективности производства продуктов и улучшения их качества. На предприятиях практическая реали­зация этого резерва обеспечивается выпуском продуктов с мак­симально допустимой по стандарту массовой долей влаги, а также изменением значений массовых долей одних составных частей сухого вещества за счет других с помощью более деше­вых видов сырья. Окончательная оценка уровня эффективности производства производится по показателю удельных затрат на сырье по сравнению с затратами на сырье на продукт норма­тивного (планового) состава.

Тепловая обработка нормализованных смесей. Сущность теп­ловой обработки состоит в уничтожении микроорганизмов и инактивации ферментов при возможно полном сохранении ис­ходных свойств и биологической ценности молочного сырья. Эффективность оценивается по остаточной микрофлоре и ее качественному составу. Требованиям консервирования отвечают показатели общей эффективности в пределах 99,997—99,999% (остаточная микрофлора не превышает сотни или десятки кле­ток в 1 мл нормализованной смеси).

В остаточной микрофлоре не допускается присутствие липо - литических, протеолитических бактерий. Эти бактерии погиба­ют, а липаза инактивируется при температуре не менее 90°С, без выдержки. Исходя из этого, применяют следующие режи­мы тепловой обработки нормализованных смесей перед сгуще­нием: 90—95°С без выдержки; 105—109°С без выдержки; в две ступени —85—87 °С и 120—130 °С без выдержки. Наиболее эф­фективна тепловая обработка при температуре более 100°С. Пароконтактный нагрев способствует увеличению дисперсности жира. Режим тепловой обработки перед сгущением устанавли­вают в зависимости от вида продукта, техники, способов тепло­вой обработки и сгущения, состава молока.

Согласно теории пастеризации Г. А. Кука требуемая эффек­тивность тепловой обработки нормализованных смесей обеспе­чивается пр>и соблюдении взаимосвязи между температурой t и продолжительностью ее воздействия Тд, описываемой как

In тд= 36,84—0,48/, (6)

Где Тд — достаточная продолжительность теплового воздействия при темпера­туре t, с; t — температура тепловой обработки, °С.

На основе формулы (6) устанавливается требуемая продол­жительность теплового воздействия при той или иной темпера­туре, обеспечивающая его требуемую эффективность. При тем­пературе 90 °С величина тд будет близкой к одной секунде и режим характеризуется — «без выдержки». Увеличение продол­жительности выдержки против рассчитанной не повышает эф­фективности теплового воздействия и отрицательно влияет на составные части молока и его свойства. Наблюдается увеличе­ние степени диссоциации частиц ККФК, казеиновая глобула развертывается к свободным связям пептидных цепочек —СО— NH—, присоединяется Са2+, изменяется заряд частиц, снижа­ется термоустойчивость, сывороточные белки денатурируют. Лактоза вступает в реакцию с белками, образуя меланоидины; молочные смеси темнеют, разрушаются лизин и триптофан. Не­растворимые трехзамещенные соли кальция частично выпада­ют в осадок, заметно разрушаются витамины, коагуляционные связи становятся прочнее, увеличивается вязкость.

При выпаривании в однокорпусных циркуляционных вакуум - выпарных установках выдержка нормализованных смесей при выбранной температуре тепловой обработки является вынуж­денной, неизбежной. Чтобы ослабить отрицательное влияние такой выдержки, нормализованные смеси после тепловой обра­ботки охлаждаются в потоке до 75—80 °С и при этой темпера­туре накапливаются в количестве, необходимом для начально­го заполнения рабочей вместимости вакуум-выпарной установ­ки, в промежуточной емкости перед подачей в вакуум-выпар­ную установку. Такая модификация технологии усложняет процесс, но, с другой стороны, обеспечивается снижение отрица­тельного воздействия температур тепловой обработки перед сгущением на свойства и отдельные составные части нормали­зованных смесей.

Завершенность тепловой обработки оценивается критерием Пастера, который должен быть равен единице.

Сгущение нормализованных смесей. Сущность этого процес­са заключается в частичном удалении свободной воды при ус­ловии сохранения системы в текучем состоянии при заданной температуре. Способы удаления воды могут быть различными: в замороженном виде (криоконцентрирование), жидком (моле­кулярная фильтрация) и в виде пара (выпаривание).

Удаление воды в замороженном виде заключается в замо­раживании части свободной воды с последующим выделением ее в виде кристаллов льда. При замораживании части свобод­ной воды массовая доля сухих веществ увеличивается до 30— 40%. Составные части молока при замораживании изменяются несущественно.

Без фазовых превращений вода удаляется из молочного сырья с помощью молекулярной фильтрации, на основе обрат­ного осмоса, через мембраны из ацетатцеллюлозы или других материалов, с диаметром пор 1—3 нм, под давлением не более 5 МПа. Используя обратный осмос, можно сгущать цельное молоко до 18%, обезжиренное молоко и сыворотку — до 30— 35% сухих веществ. При такой обработке достаточно полно со­храняются исходные свойства сгущаемого сырья, невелики за­траты электроэнергии. Обратноосмотические установки занима­ют небольшие производственные площади и могут работать непрерывно до 20 ч при температуре процесса от 4 до 80°С, стоимость сгущения единицы объема в этом случае в 2—2,5 раза меньше, чем при выпаривании.

В основе сгущения исходных смесей выпариванием лежит парообразование. При атмосферном давлении молоко кипит при 100,5 °С. При такой температуре происходят необратимые изменения составных частей молока. Парообразование кипени­ем при 50 °С не сопровождается необратимыми изменениями молока. Устойчивы к такому нагреванию даже такие свойства, как вязкость, электропроводность, поверхностное натяжение. Не­обратимые изменения отмечаются лишь при нагревании до 70 °С и выше. Таким образом, для молока оптимальными для паро­образования кипением являются температуры от 50 до 70 °С. Такие температуры парообразования могут быть обеспечены при кипении в разреженном пространстве (с расходом внешнего тепла), когда парциальное давление паров кипящей жидкости будет превышать действующее на него общее давление.

Вакуум-выпарные установки, применяемые для удаления воды из молока, систематизируют следующим образом: 1-я груп­па — одно - и многокорпусные пленочные или пластинчатые с поточным поступлением в них сырья и поточным выпуском сгу­щенного продукта; 2-я группа — одно - и многокорпусные цир­куляционные (объемные) установки с многократной циркуля­цией, поточным поступлением сырья и периодическим (одно- корпусные) или поточным и периодическим выпуском сгущен­ного продукта (многокорпусные). Установлена оптимальная продолжительность суточного цикла работы вакуум-выпарных установок (от мойки до мойки), составляющая 18—20 ч. В мо­лочной промышленности применяют как пленочные, так и цир­куляционные вакуум-выпарные установки.

Исключение необратимых изменений составных частей мо­лока при сгущении выпариванием обеспечивается соответствую­щим подбором температурного режима, продолжительности теплового воздействия и кратности концентрирования. В зави­симости от числа ступеней (корпусов) температуры выпарива­ния колеблются от 83 до 45 °С. Выпаривание в многокорпусных вакуум-выпарных установках по расходу острого пара являет­ся более экономичным. По технологическим показателям также отдается предпочтение многокорпусному выпариванию. По мере перехода сгущаемого продукта из одного корпуса в другой массовая доля сухих веществ в нем увеличивается, а темпера­туры выпаривания уменьшаются. Этим обеспечивается наибо­лее полное сохранение исходных свойств молока.

При выпаривании в пленочной трехкорпусной вакуум-вы - парной установке оптимальная взаимосвязь между массовой долей сухих веществ и температурой выпаривания решена сле­дующим образом:

Массовая доля сухих веществ, % 18—25 25—35 35—50 Температура выпаривания, °С 75—70 65—60 55—45

Циркуляционные вакуум-выпарные установки работают за­полненными выпариваемым сырьем до рабочей вместимости, равной примерно 0,6 объема испаряемой влаги в час. В пле­ночных вакуум-выпарных установках выпариваемое сырье на­гревается при нисходящем или восходящем движении его по поверхности нагрева пленкой толщиной 2—10 мм.

Продолжительность теплового воздействия при выпаривании зависит от вида вакуум-выпарной установки. В однокорпусной циркуляционной она колеблется от 1 ч — при сгущении партии молока на одну варку от 11,8 до 25,5% сухих веществ в про­изводстве сгущенного стерилизованного молока—до 10 ч — при сгущении партии сыворотки на одну варку от 6 до 60% сухих веществ в производстве сгущенной сыворотки. При смешанном выпаривании (поточном на протяжении производственного цик­ла с периодическим выпуском сгущенного продукта — по завер­шении его) в двухкорпусной циркуляционной установке тепло­вое воздействие на сгущаемый продукт, заполняющий рабочую вместимость, продолжается на протяжении всего производствен­ного цикла (до 20 ч).

Продолжительность теплового воздействия на сгущаемый продукт в пленочных вакуум-выпарных установках колеблется от 3 до 15 мин и зависит от числа ступеней выпаривания и заданной конечной массовой доли сухих веществ. При сущест­венной разнице продолжительности теплового воздействия в процессе выпаривания наименьшие физико-химические измене - йия концентрируемого продукта происходят при сгущении в пленочных вакуум-выпарных установках.

Кратность сгущения п в соответствии с сущностью концен­трирования показывает, во сколько раз увеличивается массовая доля всего сухого вещества и любой составной его части и со­ответственно уменьшается масса исходного сырья (смеси). В об­щем виде это описывается как п = СПр! Ссы = СМОпр/СМОсы — — Жпр/ЖсМ — COMOJCOMO ем — ... — ttiCM/tnnp. На основе при­веденного описания рассчитывают массовые доли составных частей сухого Вещества сгущенного или сухого продукта как пС он, СМОпрі=пСМО см! .Жпр—яЖсм; СОМОпр=пСОМО см. Аналогично рассчитывают Массовые доли Лактозы, ККФК и др,

Наряду С этиМ для сгущенных продуктов необходимы пока - зате л и Массовых долей того или иного компонента сухого ве­щества В водНой их ЧаСти. В общем виде массовую долю в вод - Ной части любого компонента сухого вещества Лвводе» ЛАКв воде» ККФК*

«оде рассчитывают Так;

А„вот = А. ЮО!(А + ВОДАу, ЛАК» оде = ЛАК - ЮО/(ЛАК+ВОДАу, ККФКв йоде = ККФК' 100 /(ККФК + ВОДА),

Где ЛАК-*Мйёеовая доля лактозы в молоке, сгущаемом продукте, %; ВОДА Массовая доля йоды в молоте, сгущаемом продукте, ККФК — массова Доля казеииаткальцийфоефа. тного комплекса 8 молоке, Сгущаемом продукте, %

Содержание Лактозы И ККФК й водной части сырья и cry Щенного Продукта показано в табл. 16.

Аналогично рйбсЧитЫвают Массовые Доли в водной част модока или продукта любых других составных частей сухог бстйтйа, Показатели Массовых долей. в водной части, отдельны составных частей сгущаемого продукта Необходимы для выяс нення возМо&нЫх ііри той или иной кратности сгущения изме­нений Их фиэйко<хйМичесКих Показателей.

Основным требованием к сгущенным продуктам является «Охранение их >в текучем состоянии при заданной температуре. Поэтому для любого способа сгущения устанавливают показа­тели Массовых долей составных Частей сухого вещества про­дукта, при Которых он Не утрачивает текучести, хотя физико - ХйМиЧесКие свойства его в той или Иной Степени изменятся. В зависимости От КратНоСтН выпариваний изменения свойств молока Протекают >в следующем направлении.

Если при выпаривании ft<2, то вкус, запах, цвет молока еущественно не изменятся. При п>2 сгущенное молоко приоб­ретает солено-сладкий вкує и слабо-кремовую окраску. Эти из­менения обратимы и на изменение текучести егущаемого моло­дя не влияют.

16. Изменение массовой доли компонентов молока в зависимости от кратности сгущения п

Примечание. л*1 — цельное молоко; л»4, 5 — цельное сгущенное иолоко.

Вне зависимости от кратности при сгущении выпариванием жировая фаза молока остается в состоянии эмульсии. Жиро­вые шарики по мере концентрирования сближаются, но не со­единяются. Необратимых физико-химических изменений жиро­вой фазы не происходит. Вязкость изменяется пропорционально кратности концентрирования.

При значениях п, соответствующих перенасыщению раство­ров солей молока, возможно выпадение их в осадок (кристал­лизация). Вязкость изменяется пропорционально кратности концентрирования.

Сгущение выпариванием сопровождается увеличением мас­совой доли лактозы в водной части продукта. В зависимости от растворимости при некоторых значениях п и температуры выпаривания возможны перенасыщение и кристаллизация лак­тозы в сгущенном молоке даже в вакуум-выпарной установке. При п — 4 массовая доля лактозы в водной части сгущаемого молока составляет 26,7%. Такое насыщение раствора не при­водит к кристаллизации лактозы в процессе выпаривания (рас­творимость лактозы при 60°С составляет 32%), но при охлаж­дении продукта до 20°С и ниже по условиям насыщения (рас­творимость лактозы при 20"С около 14%) неизбежна частич­ная кристаллизация лактозы. Аномального падения текучести, обусловленного перенасыщением лактозы, при этом не проис-' ходит.

Основное влияние на изменение вязкости в зависимости от п оказывают ККФК и сывороточные белки. По мере увеличе­
ния п массовая доля ККФК в водной части сгущаемого мо­лока увеличивается. Растворы ККФК при массовой доле в водной части более 18—20% утрачивают текучесть. Только при массовой доле ККФК в водной части менее 18—20% вязкость сгущаемого продукта изменяется пропорционально увеличению п. При массовой же доле ККФК в водной части более 18—20%, что соответ­ствует общей массовой доле сухих веществ около 50%, про­исходит скачкообразное увели­чение вязкости, вплоть до пол­ной утраты текучести (рис, 9), Сущность процесса заключа­ется в образовании новой структуры, обладающей новыми свойствами. Расстояния между частицами ККФК уменьша­ются, концентрация дисперсной фазы увеличивается, уменьша­ется рН. Гидратная оболочка частиц становится тоньше, усили­вается взаимодействие между ними, увеличивается средневзве­шенная масса частиц ККФК. При критической массовой доле ККФК в водной части (более 20%) частицы ККФК соединя­ются, образуется новая структура. В структурообразовании ККФК принимают участие и сывороточные белки, которые ста­новятся материалом для так называемых «мостов», прочно со­единяющих частицы ККФК между «обой. Согласно табл. 16 при п=4 СМО сгущенного молока составляет 49,6%, массовая доля ККФК в водной части его равна 19,7%,— следует ожидать заметного повышения вязкости сгущаемого молока при темпе­ратуре выпаривания. При п — 5 СМО сгущенного молока со­ставляет 62%, а показатель массовой доли ККФК в водной части 29% — возможна полная утрата текучести даже при тем­пературе выпаривания.

Рис. 9. Изменение вязкости сгущен­ной молочной смеси с сахаром и без сахара в зависимости от массовой доли сухих веществ С

Как видно, при сгущении выпариванием изменение струк­турно-механических свойств сгущаемых смесей зависит главным образом от величины массовой доли ККФК в их водной части. При температуре выпаривания сгущаемые молочные смеси со­храняют подвижность, текучесть, только до массовой доли ККФК в их водной части не более 18—20%, что соответствует массовой доле сухого молочного остатка, близкой к 50%. При этом изменения других составных частей сухого молочного ос­татка (жир, лактоза, соли) на скачкообразное повышение вяз-

17. Массовая доля СМО в сгущенной

Иормализоваииой смеси для сухого цельного молока

Кости не влияют. Способность сгущенного молока с сахаром вытекать из вакуум-выпарной установки при температуре вы­паривания и общей массовой долей сухих веществ около 70— 71% объясняется тем, что массовая доля ККФК в его водной части около 20%.

Наряду с массовой долей ККФК в водной части сгущаемого продукта на структурообразование в процессе выпаривания ока­зывают влияние также свободная молочная кислота и техника сгущения. Поэтому массовые доли сухого молочного остатка при подсгущении нормализованных смесей СМОст. см устанав­ливают с учетом массовой доли ККФК в их водной части, тит­руемой кислотности и техники выпаривания. Варианты взаимо­связи значений перечисленных показателей для сухого цельного молока, приведенные в табл. 17, являются наиболее оптималь­ными (массовая доля ККФК в водной части сгущенных нор­мализованных смесей не более 18—20%).

Аналогичные взаимосвязи установлены и для других про­дуктов консервирования цельного молока, сухих концентратов обезжиренного молока, пахты, ЗЦМ, детских продуктов.

Если необходимо сгущать цельное молоко и хранить его в последующем при низких температурах, то оптимальной массо­вой долей СМО является значение, близкое к 40%.

Получение конечных значений массовых долей сухого мо­лочного остатка в сгущаемых смесях обеспечивается автома­тически— при непрерывнопоточном выпаривании и периодиче­ском контроле (по плотности на основе зависимости' между массовой долей сухих веществ и плотностью)—при выпарива­нии в циркуляционных вакуум-выпарных установках. Для ав­томатического контроля применяют приборы, основанные не­зависимости между массовой долей сухого молочного остатка и плотностью или массовой долей сухого молочного остатка и электропроводностью (при t—const Жс-/СОЛЮсм=const).

Молочное сырье, в том числе продукты ультрафильтрации, сгущается на основе обратного осмоса или выпаривания, а так­же ступенчато: первая ступень — обратный осмос, вторая — вы­паривание до конечной массовой доли сухого вещества.

В пленочных вакуум-выпарных установках поступление сырья и выход сгущенного продукта происходят в потоке. В цир­куляционных установках, где выпаривание осуществляется из объема сгущаемого сырья, сгущенный продукт выпускают цик­лами (варками), а для начального заполнения рабочей вмести­мости неизбежна выдержка исходного сырья после его тепло­вой обработки в связи с необходимостью накопления. Для ослабления отрицательного влияния вынужденной выдержки исходного сырья при температуре тепловой обработки техноло­гическую линию дополняют аппаратом для охлаждения обра­батываемого сырья до температуры 70—75 °С (после основного режима тепловой обработки).

При производстве продуктов, в которых нормируется САХпр, для начального заполнения рабочей вместимости двухкорпус - ных циркуляционных вакуум-выпарных установок используют сахарный сироп, поэтому тепловую обработку нормализован­ных смесей перед выпариванием проводят без вынужденной выдержки и охлаждения до 70—75°С.