2.2 Сгущение

Консервирующее воздействие в процессе сгущения молочного сырья достигается за счет повышения осмотического давления и накопления молочной кислоты. Так в натуральной сыворотке осмотическое давление составляет 0,74 МПа. Следовательно, находящиеся в молочном белково-углеводном сырье микроорганизмы с внутриклеточным давлением 0,6 МПа имеют оптимальные условия для своего развития не только по температуре, но и давлению окружающей среды. Этим объясняется быстрая порча сырья.

Так при сгущении молочной сыворотки в 5 раз (массовая доля сухих веществ –  25 %) осмотическое давление составляет 7,4 МПа, что создает неблагоприятные условия для развития микроорганизмов (осмотическое давление более чем в 10 раз выше по сравнению с внутриклеточным давлением микроорганизмов). Кроме того сгущают сыворотку при 60 – 65 °С, что обеспечивает пастеризацию продукта. При сгущении подсырной сыворотки в 8 – 10 раз, а творожной – в 3  – 5 раз повышается кислотность до 100 °Т и выше за счет концентрации молочной кислоты, что оказывает ингибирующее действие на микроорганизмы.

Таким образом, повышение концентрации сухих веществ в сыворотке до 40 и     60 % позволяет сохранить этот продукт в течение 5 – 30 суток при температуре 20 – 25 °С, а при температуре 2 – 5°С сроки хранения увеличиваются соответственно до 30 и             60 суток.

Концентрирование молочного сырья (удаление части воды) осуществляют различными способами: выпариванием, вымораживанием (криоконцентрирование) и путем обратного осмоса (гиперфильтрацией).

Степень сгущения определяется требованиями потребителей (текучая консистенции. пастообразная (тестообразная) и твердая (блок) и техническими возможностям вакуум-выпарных аппаратов.

Теоретически, с учетом растворимости лактозы, предельная концентрация сухих веществ в сгущенной сыворотке текучей консистенции (без кристаллизации лактозы) при 20 – 25 ^оТ составляет 30 – 35 %, а при температуре 5 – 10 ˚С – 20 – 25 %.

Для производства сухой сыворотки методом пленочной сушки необходимо сгущение молочной сыворотки в 3 – 5 раз (18 – 20 % СВ), методом распылительной в         7 – 9 раз (35 – 55 % СВ); молочного сахара  – в 10 раз (60 – 65 % СВ).

Режимы сгущения. Технологическими параметрами, определяющими процесс сгущения сыворотки, являются температура и продолжительность сгущения.

Для максимального сохранения нативных свойств компонентов молочного сырья минимальная температура сгущения 50 – 60 °С, что можно достичь при создании разрежения 1,15 – 2 Па. С точки зрения продолжительности процесса наиболее желательным является непрерывный процесс с минимальной продолжительностью теплового воздействия. Так, в производстве молочного сахара оптимальная продолжительность сгущения составляет 4 ч.

2.3 Сушка

В процессе производства сухих молочных продуктов гибнет практически вся микрофлора и создаются неблагоприятные условия для ее дальнейшего развития в готовом продукте. При температуре 20 °С и относительной влажности не выше 80 % сухие молочные продукты не претерпевает существенных изменений в течение 6 месяцев.

Молочное сырье сушат на сушилках различной конструкции (распылительные, вальцовые, сублимационные, с виброкипящим слоем, с инертными носителями и др.) и разной производительности. В отечественной и зарубежной практике довольно широкое распространение получили сушилки распылительные, несколько меньшее — вальцовые. Сушилки других конструкций находят пока ограниченное применение.

Распылительные и вальцовые сушилки имеют положительные стороны и недостатки. Распылительный способ обеспечивает получение продукта высокого качества. Его применяют на крупных специализированных заводах и цехах переработки молочной сыворотки. Недостаток - распылительные сушилки громоздки, требуют значительных энергетических затрат.

Вальцовые — характеризуются простотой аппаратурного оформления, небольшими размерами, меньшими энергозатратами по сравнению с установками, применяемыми при распылительном способе сушки. Недостатки – готовый продукт имеет более низкую растворимость и худший вид (наличие комочков). Однако на практике это не имеет принципиального значения (за исключением особых случаев), а иногда играет даже положительную роль.

Технологические режимы сушки сыворотки:

Содержание сухих веществ в сгущенной сыворотке перед сушкой (в %):

Пленочная сушка	20
Распылительная сушка	40
Сублимационная сушка	50
Сушка на инертных носителях	50

 

.2.4 Криоконцентрация

При сгущении в вакуум-выпарных аппаратах в молочной сыворотке происходят сложные физико-химические изменения. Вследствие длительного теплового воздействия в ней частично денатурируют и коагулируют белки. В сыворотке появляется хлопьевидный осадок, теряется часть витаминов и ферментов. Изменяются вкусовые свойства продукта. На греющих стенках вакуум-выпарного аппарата появляется трудноудаляемый пригар. Сгущение соленой сыворотки практически невозможно из-за коррозии стенок аппарата при высокой температуре.

В этой связи особое внимание заслуживает метод криоконцентрирования. Процесс криоконцентрирования (вымораживание воды) протекает при низких температурах (0 – минус 15 °С), что позволяет максимально сохранить свойства исходного продукта, но из-за больших потерь сухих веществ со льдом (до 20 %) и высокой стоимости оборудования не нашел широкого применения. Этот способ концентрирования нашел практическое применение в зарубежной и отечественной практике для опреснения морской воды, концентрирования фруктовых соков и пищевых жидкостей животного происхождения.

В настоящее время способ криоконцентрации все шире используется для обработки пищевых жидкостей растительного происхождения. Развитие технологии этого способа и техники позволило начать его исследование для обработки цельного и обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Особый интерес представляет возможность использования криоконцентрации при переработке молочной сыворотки.

Данный метод может оказаться также целесообразным при сгущении таких продуктов, как обогащенная молочная сыворотка, в которой важно сохранить культуру ацидофильной палочки в живом виде.

Криоконцентрация включает в себя две основные технологические операции: образование смеси кристаллов льда с концентратом и разделение полученной суспензии. Для первой операции используют кристаллизаторы различных типов, для второй – сепарационные установки (центрифуги, фильтр-прессы, разделительные колонки и др.). Эти операции могут выполняться в одном устройстве, возможна и многоступенчатая обработка.

Преимущества метода криоконцентрирования – снижение коррозии аппаратов, уменьшение бактериальной обсемененности пищевого продукта. Кроме того, подсчет затрат на отбор тепла при кристаллизации и нагрев пищевых жидкостей при выпаривании показывает, что расходы при выпаривании выше. Кроме того, потери при выпаривании выше и из-за большого температурного градиента. Несмотря на это, до недавнего времени способ криоконцентрации не мог конкурировать с выпариванием из-за больших потерь (до 20 %) сухих веществ со льдом и высокой стоимости оборудования (в 3 – 5 раз выше вакуум-выпарных установок). Последние разработки показали возможность снижения потерь сухих веществ со льдом до допустимых пределов (около 1 % и ниже) за счет применения более современного оборудования и улучшения технологии отделения кристаллов льда от концентрата.

Применение метода сгущения вымораживанием применительно к молочному белково-углеводному сырью может решать дополнительные задачи, в частности:

- сохранение всех ценных качеств исходного сырья в концентрате с восстановлением вкуса, аромата при разбавлении;

- концентрирование соленой и биологически обогащенной молочной сыворотки.

Концентраты молочной сыворотки, полученные методами криоконцентрирования, могут быть использованы в производстве различных продуктов.