Технология молока и молочных продуктов
 Скачать 3.66 Mb.
|
СГУЩЕННЫЕ И СУХИЕ КОНЦЕНТРАТЫС целью длительного хранения и сокращения расходов на транспортировку молочную сыворотку концентрируют путем удаления влаги с получением сгущенных и сухих продуктов. Сгущенная молочная сыворотка. Сгущение сыворотки необходимо перед сушкой, при производстве молочного сахара, напитков и сиропов. Сгущение молочной сыворотки (удаление части влаги) можно осуществить различными способами: выпариванием, вымораживанием, гиперфильтрацией (обратный осмос). Наиболее распространенным является способ выпаривания. Процесс удаления влаги проходит при кипении жидкости в пространстве с пониженным давлением и постоянной температурой. Способ вымораживания представляет интерес с энергетической точки зрения и позволяет за счет низких температур процесса сохранить биологическую ценность всех компонентов сыворотки. Концентрирование сухих веществ молочной сыворотки гиперфильтрацией находит все большее применение. Степень сгущения молочной сыворотки определяется требованиями технологического процесса (для сухой сыворотки 15-30, молочного сахара 60-65 % сухих веществ), требованиями потребителей и техническими возможностями аппаратов. Исходя из принципа анабиоза, консервирующее воздействие в сгущенной сыворотке обеспечивается за счет осмотического давления и молочной кислоты. В натуральной молочной сыворотке осмотическое давление составляет 0,74 МПа. Следовательно, для микроорганизмов, имеющих внутриклеточное давление на уровне 0,6 МПа, создаются оптимальные (изотонические) условия для развития. Этим объясняется быстрая порча молочной сыворотки при хранении. При сгущении сыворотки в 5 раз осмотическое давление повышается до 7,4 МПа, т.е. в 10 раз, что создает неблагоприятные (гипертонические) условия для развития микроорганизмов. Ингибирующее действие молочной кислоты на микроорганизмы для подсырной сыворотки проявляется при сгущении в 8-10 раз, а творожной 3-5 раз (кислотность выше 100°Т). При сгущении соленой сыворотки следует учитывать консервирующее действие поваренной соли. Текучесть сгущенной сыворотки обусловлена содержанием сухих веществ и температурой. Состояние сгущенной молочной сыворотки можно разделить по консистенции на три группы: текучая, пастообразная (тестообразная) и твердая (блочная). Эти условные показатели имеют важное практическое значение, т.к. определяют виды упаковки и способы транспортировки сгущенной сыворотки, а также направления ее использования. В горячем состоянии (60-70°С) сгущенная сыворотка сохраняет свою текучесть при концентрации сухих веществ 60-70 %. Охлаждение сгущенной сыворотки приводит к кристаллизации лактозы и она приобретает пастообразную консистенцию. Теоретически, с учетом растворимости лактозы, предельная концентрация сухих веществ в сгущенной сыворотке с исключением кристаллизации лактозы составляет при 20°С 30-35 %, а при 10°С – 20-25 % сухих веществ. Практически, с учетом наличия в сухом веществе молочной сыворотки несахаров, обладающих мелассообразующей способностью, видимая кристаллизация лактозы наступает при содержании сухих веществ 35-40 %. Блок в сгущенной молочной сыворотке образуется при содержании сухих веществ выше 75% и охлаждении до 10°C. Практически молочную сыворотку сгущают от 2 до 15 раз с критическими точками 13, 20, 30, 40, 60 и 75% сухих веществ. Технологическими параметрами, определяющими процесс сгущения сыворотки выпариванием влаги, являются температура и продолжительность. Для сохранения нативных свойств компонентов сыворотки желательна максимальная температура на уровне 50-60 °С. Такой температуре соответствует разрежение 1,15-2,0 Па. Повышение температуры приводит к потемнению продукта и гидролизу лактозы. Снижение температуры затягивает процесс, вызывает обильное пенообразование и может вызвать микробиологическую порчу. С точки зрения ведения процесса наиболее желательным является непрерывный с минимальным тепловым воздействием. При сгущении молочной сыворотки выпариванием необходимо учитывать температурную, химическую и концентрационную депрессию. Так например, повышение концентрации лактозы до 40% увеличивает температуру кипения на 0,7°С, химическая депрессия в конце сгущения (60% сухих веществ) составляет 7°С. При гиперфильтрации (обратный осмос) молочной сыворотки лимитирующими факторами являются давление и концентрационная поляризация, особенно сывороточных белков. Криоконцентрация молочной сыворотки обусловлена, температурным «напором» при замораживании и эффективностью разделения системы «концентрат – кристаллы льда». Принципиальная технологическая схема производства сгущенной молочной сыворотки включает следующие операции: сбор и определение качества сыворотки, охлаждение (в случае хранения), пастеризацию, сгущение, охлаждение, упаковку, хранение и реализацию. Для уменьшения энергозатрат готовый продукт можно пастеризовать в конце сгущения, используя вакуум-аппарат. Схема технологической линии для производства сгущенной сыворотки включает четыре основных аппаратурно-процессовых единицы: пастеризатор, вакуум-аппарат, кристаллизатор, резервуары, в т.ч. три с простыми однофазными элементами процесса и одна с преобразованием фазового состояния (кристаллизация лактозы). Сгущенная сыворотка содержит все составные части исходной сыворотки с увеличением объемной массы пропорционально степени сгущения. Кроме того, в процессе сгущения появляются окрашенные вещества (меланоидины) – результат комплексообразования между углеводами и азотистыми соединениями. Физико-химические показатели сгущенной молочной сыворотки приведены в табл. Физико-химические показатели сгущенной молочной сыворотки
Между содержанием сухих веществ сыворотки и плотностью имеется определенная зависимость, что показано ниже: Сроки хранения молочной сыворотки зависят от содержания сухих веществ и условий хранения (табл. ).
Сроки хранения молочной сыворотки
С целью улучшения потребительских свойств и увеличения сроков хранения в сгущенную сыворотку добавляют сахарозу в количестве 12,5-30 %, что позволяет получать на основе сгущенной до 40-60 % сухих веществ концентраты с массовой долей сухих веществ 52,5-90 %. Сахарозу вносят в готовый продукт после сгущения, смесь тщательно перемешивают и охлаждают до 6-10 °С. Разработана технология обогащенных концентратов молочной сыворотки за счет сбраживания лактозы (30, 40 и 60% сухих веществ) и её гидролиза (40% сухих веществ, степень гидролиза не менее 50%). Путем направленной обработки и внесением наполнителей на основе сгущенной молочной сыворотки можно получать ценные пищевые продукты и кормовые полуфабрикаты: пасты, сыры, кремы, колбасы, вермишель, помадку, суррогаты меда, блоки для комбикормов, блоки соли-лизунца и др. Сывороточный сыр является концентратом сыворотки с содержанием до 80% сухих веществ и характерным запахом за счет карамелизации лактозы при высокотемпературной обработке сырной массы. Производство продукта распространено в Норвегии под названием месмор. Сывороточные пасты готовят на основе концентратов молочной сыворотки с внесением наполнителей и ароматических веществ. В Швеции выпускают пасту мюзост с содержанием сухих веществ сыворотки 75% , наполнителями: сливки и свекловичный сахар (10-12%). Технология сырной пасты "Кендилак", разработанная в ВГТА, предусматривает сгущение сыворотки до 60-65%, частичную выкристаллизацию и отделение лактозы (20-25%). Продукт содержит до 10% белка и имеет кислотность 300ºТ, рекомендуется для использования в хлебопечении. Сгущенную сыворотку в блоках можно получить путем сгущения ее до 85-95 % сухих веществ с последующим охлаждением в формах, а также направленной термообработкой для получения коагуляционно-кристаллизационной структуры, либо внесением наполнителей (мука, отруби, соли кальция и натрия, метилцеллюлоза, молочная кислота и др.). Блочные концентраты с тестообразной консистенцией можно формировать при концентрации сухих веществ 48-52% путем структурообразования охлаждением и механической обработкой (разработка Сибирского филиала ВНИМИ). Сгущенная молочная сыворотка может широко использоваться для выработки плавленых сыров, мороженого, в хлебопекарном и кондитерском производствах, других пищевых продуктах, рецептурах ЗЦМ и комбикормах-стартерах. Сухая молочная сыворотка. Сушка молочной сыворотки позволяет использовать все ее компоненты и хранить герметически укупоренный продукт практически неограниченное время. Сушить молочную сыворотку можно одним из применяемых в молочной промышленности способов: распылительным, пленочным, пенным, сублимационным, терморадиационным и др. Перспективным является совмещение процесса сушки сгущенной сыворотки с кристаллизацией лактозы и гранулированием получаемого продукта. Молочная сыворотка, как объект сушки, характеризуется значительным количеством влаги (примерно в 2раза больше, чем в натуральном молоке), которая энергетически более связана с сухим веществом, что отражается на производительности сушилок. Кинетика сушки молочной сыворотки включает три основных периода – возрастающей, постоянной и падающей скорости сушки. Увеличение содержания сухих веществ в сыворотке перед сушкой за счет сгущения увеличивает количество связанной влаги, что отражается на скорости сушки: содержание сухих веществ, % 6,2 15,5 19,5 30,2 39,0 изменение скорости сушки, %/мин 10,5 5,5 3,8 2,0 1,5 В первый период возрастания скорости сушки и постоянной температуры материала удаляется свободная влага – происходит простое испарение. Во втором периоде при постоянной скорости сушки и увеличении температуры материала удаляется осмотически связанная влага. В третий период убывающей скорости сушки и приближении температуры материала к изотерме зоны нагрева удаляется адсорбционно-связанная влага. Процесс сушки лимитируется содержанием сухих веществ и молочной кислоты в сыворотке перед сушкой. Теоретически молочную сыворотку целесообразно максимально сгущать перед сушкой. Практически установлен следующий оптимум содержания сухих веществ в сгущенной сыворотке без дополнительной обработки перед сушкой (%): пленочная сушка 20; распылительная сушка 40; пенная сушка 45; сублимационная сушка 50. Интенсификация процесса сушки за счет введения наполнителей, например, смешение с обезжиренным молоком и ПАВ, а также кристаллизация лактозы позволяет увеличить содержание сухих веществ перед пленочной сушкой до 30-40 %, а распылительной 55%. Принципиальная схема сушки молочной сыворотки включает следующие операции: сбор и отделение жира сепарированием, охлаждение (при необходимости хранения), пастеризация, сгущение, сушка, охлаждение, упаковка, хранение и реализация. Схема технологической линии включает четыре основных аппаратурно-процессовых единицы с простыми однофазными элементами процесса. Молочная сыворотка до внесения соли и разбавления водой собирается в резервуар, сепарируется и пастеризуется при 72°С с выдержкой 15 с или 63°С с выдержкой 30 мин. Сгущение сыворотки производится до плотности 1070-1090 кг/м3 для пленочной сушки (20% сухих веществ), либо 1120-1150 кг/м3 (40% сухих веществ). Сгущенная сыворотка без охлаждения подается на сушку. После пленочной сушки производится измельчение готового продукта. Состав и свойства готового продукта приведены в табл. Состав и свойства сухой сыворотки
В сухой сыворотке содержатся все основные компоненты молока, она богата минеральными солями, микроэлементами, имеет высокую растворимость. В сухой сыворотке обнаружены витамины A, B1, B2, С и полный аминокислотный пул. Следует отметить, что в сыворотке пленочной сушки общее содержание аминокислот в 12,6 раза больше в сравнении с распылительной. Это объясняется большей степенью гидролиза за счет термической обработки сыворотки на вальцах сушилки. По энергетической ценности 1,2 т сухой сыворотки эквивалентно 1 т сухого обезжиренного молока. Во всем мире наблюдается тенденция к увеличению объемов производства сухой молочной сыворотки. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||