Тетра Пак. Технология производства молока

Подождите немного. Документ загружается.

• Распыление концентрата на очень мелкие капли • Попадание распыленного концентрата в поток

теплого воздуха, в котором быстро выпаривается влага

• Отделение частиц сухого молока от высушивающего воздуха.

Выпаривание является необходимой производственной стадией для получения высококачественного

сухого молока. Сухой продукт, выработанный без предварительного концентрирования, имеет очень маленькие

частицы с высоким содержанием воздуха, вследствие чего характеризуется низкой смачиваемостью и коротким

сроком хранения. К тому же этот процесс является неэкономичным.

Испарители с падающей пленкой жидкости используются в основном для концентрирования,

выполняемого в два или более этапов, до содержания сухого вещества 45–55%. Данное оборудование

аналогично используемому в производстве сгущенного молока.

Основные сушильные установки

Одноступенчатая сушка

Наиболее простая установка для производства обычного сухого молока представляет собой

распылительную сушилку с пневматической конвейерной системой.

Эта система работает по принципу одноэтапного высушивания, что означает удаление всей влаги до

требуемого содержания из концентрата в камере распылительной сушилки (1). Пневматическая система служит

только для сбора сухого молока, которое собирается в конической части башни, и сухого продукта, отделенного

от отработанного воздуха в главном циклоне (6), его охлаждения и подачи в последний циклон, с помощью

которого осуществляется расфасовка по мешкам.

Двухступенчатая сушка

В двухступенчатой системе сушки, производящей тот же тип сухого молока, что и описанная выше

установка, пневматическая конвейерная система заменена на сушилку с псевдоожиженным слоем, принцип

работы которой описан ниже под заголовком "Принцип работы распылительной сушки".

Трехступенчатая сушка

Трехступенчатая сушка является расширенной моделью двухступенчатого варианта сушки, которая

разработана для дополнительного снижения затрат на производство.

Принцип работы распылительной сушки

Одноступенчатая сушка

Конструкция установки одноступенчатой сушки. Молочный концентрат подается в камеру сушилки (1)

с помощью насоса высокого давления (4), а затем подается в распылитель (5). В смесительной камере

распыленные мелкие капли смешиваются с горячим воздухом. Воздух подается в установку через фильтр с

помощью вентилятора, снабженного нагревателем, где его температура повышается до 150–250ºС.

Горячий воздух через распределитель попадает в смесительную камеру.

В смесительной камере распыленное молоко смешивается с горячим воздухом, и вода из молока

выпаривается. Главным образом сушка протекает в момент торможения высвобожденных из распылителя

капель молока с большой скоростью при трении о воздух. Свободная вода испаряется непрерывно. Вода,

которая находится в порах и капиллярах твердых частиц, должна сначала диффундировать к поверхности, а уже

потом испариться. Это происходит, пока частицы молока медленно оседают в сушильной башне. Молоко

нагревается только до 70–80ºС, поскольку теплоотдача воздуха расходуется на испарение воды. Удаление воды

из капель приводит к значительному уменьшению массы, объема и диаметра. При идеальных условиях сушки

вес уменьшится примерно на 50%, объем – до 40%, а диаметр до 75% от размера первоначальной капли .

Сухое молоко в процессе сушки оседает в сушильной камере и выгружается в нижней части башни.

Далее транспортируется в секцию упаковки охлажденным воздухом, подаваемым с помощью вентилятора.

После охлаждения смесь охлаждающего воздуха и порошка попадает в разгрузочный блок (7), где перед

упаковкой порошок отделяется от воздуха. Некоторая часть маленьких легких частиц может смешаться с

воздухом, выходящим из сушильной камеры. Этот порошок отделяется с помощью одного или более циклонов

(6,7). Отделенный порошок возвращается в основной поток сухого молока, транспортируемого в секцию

упаковки. Очищенный высушивающий воздух удаляется из установки с помощью вентилятора.

Распыление молока

Чем меньше размер молочных капель, тем больше будет их суммарная площадь и тем более

эффективной будет их сушка. Один литр молока имеет площадь поверхности около 0,05 м

. Если это количество

молока распыляется в сушильной башне, каждая из маленьких капель будет иметь площадь поверхности 0,05–

0,15 мм

Общая площадь молочных капель, полученных из исходного литра молока, составит около 35м

. Таким

образом, при распылении площадь увеличивается примерно в 700 раз.

Конструкция распылительного оборудования зависит от размеров капель и характеристик конечного

продукта, которые необходимо получить. Этими характеристиками могут быть размер гранул, текстура,

растворимость, плотность и смачиваемость. Некоторые сушилки снабжены неподвижными соплами. Установка

используется в низких сушильных башнях и располагается таким образом, чтобы относительно крупные капли

выбрасывались против потока высушивающего воздуха. Неподвижные сопла, которые распыляют молоко в

одном направлении с потоком высушивающего воздуха. В этом случае давление подачи молока определяет

размер капель. При высоких давлениях (до 30 МПа или 300 бар) сухие частицы будут очень мелкими и

образуют плотную массу. При низких давлениях (20–5 МПа или 200–50 бар) размер частиц будет больше,

поскольку пылеобразные частицы не будут образовываться.

Другой часто используемый тип распылителя, состоящий из вращающегося диска, из каналов которого

молоко выбрасывается с очень большой скоростью. В этом случае свойства продукта зависят от скорости

вращения диска. Она может варьироваться от 5000 до 25 000 оборотов в минуту.

Двухступенчатая сушка

Удалить остатки влаги из сухого молока труднее всего, если только не применять высокие температуры

сушки готового порошка. Поскольку при увеличении температуры сушки может произойти ухудшение

качества, для обработки молочных продуктов рекомендуется использовать низкие температуры. Если

остаточное содержание влаги в конечном продукте все еще слишком высокое, в технологический процесс

добавляется дополнительная стадия сушки – двухступенчатая обработка молока.

Двухступенчатые методы высушивания при производстве сухого молока сочетают в себе

распылительное высушивание на первой стадии и высушивание в кипящем слое на второй стадии. Содержание

влаги в сухом продукте после первой стадии на 2–3% выше, чем содержание влаги в конечном продукте. В

сушилке с кипящим слоем происходит удаление лишней влаги и конечное охлаждение продукта.

Двухступенчатая сушка молока была изначально разработана для получения сухого молока с

агломерированными частицами в ходе обычного процесса, но в начале 70-х гг. была адаптирована для

производства неагломерированного продукта так, что улучшение качества продукта комбинируется с более

экономным процессом двухступенчатой обработки.

Сухое молоко, полученное как после одноступенчатой, так и двухступенчатой сушки, содержит

большое количество отдельных частиц. Продукт похож на пыль, и из него трудно делать восстановленное

молоко. Тем не менее, существуют некоторые различия. Сухое молоко двухступенчатой сушки имеет более

грубую структуру, поскольку имеет больший начальный размер частиц, и в нем присутствуют

агломерированные частицы. Соответственно продукт содержит меньше мелких частиц и лучше растворяется в

воде. Наибольшее различие наблюдается между свойствами растворимости и содержанием воздуха внутри

частиц, значение которых должно быть как можно ниже, а также насыпная плотность, значение которой должно

быть как можно выше. Температура капель сразу после распыления низкая, немногим выше точки росы

высушивающего воздуха. Температура капли постепенно увеличивается в процессе удаления воды и в конце

концов достигает температуры несколько ниже температуры выходящего воздуха – разница температур

определяется содержанием влаги в частице.

Одноступенчатая и двухступенчатая системы сравниваются в таблице 17.3.

Молоко

Теплоноситель

Сухой продукт

Трехступенчатая сушка

Трехступенчатая сушка включает вторую стадию сушки в нижней части сушильной башни, а конечное

высушивание и охлаждение происходит в отдельной сушилке на третьей стадии.

Существуют два основных типа трехступенчатых сушилок:

1 Распылительные сушки с псевдоожиженным кипящим слоем

2 Ленточные распылительные сушки.

Принцип работы сушилок второго типа будет описан ниже.

Сушилка типа Фильтермат. Она состоит из основной сушильной камеры (3) и трех кристаллизационных

камер меньшего размера (когда требуется, например, для производства сухой сыворотки), конечной сушки и

охлаждения (8,9,10). Продукт распыляется соплами, расположенными в верхней части камеры сушилки.

Жидкость подается в сопла с помощью насоса высокого давления. Давление распыления достигает 200 бар. В

основном осушающий воздух подается в сушильную камеру вокруг отдельных сопел при температуре до 280ºС.

Первоначальная сушка капель происходит во время их падения из сопел на движущийся ремень (7),

расположенный в нижней части камеры. На поверхности ремня образуется агломерированный, пористый слой

порошка.

Вторая стадия сушки происходит при откачивании осушающего воздуха сквозь слой порошка.

Таблица 17.3

Сравнение одноступенчатой и двухступенчатой систем сушки

Система сушки Одноступенчатая, Двухступенчатая, Температура

температура температура на входе 230ºС

на входе 200ºС на входе 200ºС

Распылительная сушка (первая ступень)

Испарение в камере, кг/час 1150 1400 1720

Порошок из камеры:

влажность 6%, кг/час – 1460 1790

влажность 3,5%, кг/час 1140 – –

Потребление энергии,

распылительная сушка, всего, Мкал 1818 1823 2120

Энергия/кг потребление сухого продукта, ккал 1595 1250 1184

Кипящий слой (вторая ступень)

Высушивающий воздух, кг/час – 3430 4290

Температура входящего воздуха, ºС – 100 100

Испарение в кипящем слое, кг/час – 40 45

Порошок, полученный в кипящем слое, влажность 3,5%, кг/час – 1420 1745

Потребление энергии, кВт – 20 22

Общее потребление энергии – 951 15

в кипящем слое, Мкал

Вся установка

Общее потребление энергии, Мкал 1818 1918 2235

Общее потребление энергии/кг сухого продукта, ккал 1595 1350 1280

Отношение энергий 100 8580

Базовое устройство: сушильные камеры одинакового размера с подачей воздуха 31 500 кг/час.

Продукт: обезжиренное молоко, содержание в концентратетвердых веществ 48%

Содержание влаги в порошке, который оседает на ремне (7), составляет 12–20% в зависимости от типа

продукта. Во второй стадии сушки на ремне содержание влаги снижается до 8–10%. Содержание влаги является

крайне важным показателем для получения нужной степени агломерации продукта и пористости слоя порошка.

Третья, последняя стадия сушки обезжиренного и цельного молока происходит в двух камерах (8,9), где

горячий воздух при входной температуре до 130ºС всасывается сквозь слой порошка и ремень, так же как и в

главной камере. Порошок охлаждается в последней камере (10). Камера (8) используется, если требуется

кристаллизация лактозы (сухая сыворотка). В этом случае воздух не подается в камеру, поэтому содержание

влаги остается на высоком уровне (до 10%). Третья стадия сушки происходит в камере (9), а охлаждающий

воздух подается в камеру (10).

С охлаждающим и высушивающим воздухом из установки уходит только незначительное количество

сухого молока. Эти частицы отделяются от воздуха в циклонной батарее (12). После этого порошок

возвращается либо в основную камеру, либо в соответствующую точку в установке, согласно типу продукта и

степени агломерации. После сушки агломераты, имеющиеся в порошке, разрушаются с помощью сита или

мельницы, в зависимости от типа продукта.

Производство быстрорастворимого сухого молока

Сухое молоко, предназначенное для быстрого растворения, должно быть подвергнуто специальной

обработке, а именно частицы молока должны быть обработаны так, чтобы образовывать более крупные

пористые агломераты. Для достижения требуемой пористости частицы молока должны быть высушены таким

образом, чтобы большая часть воды в капиллярах и порах была замещена воздухом. Затем частицы должны

быть увлажнены так, чтобы поверхностный слой быстро набух, закрывая капилляры. При этом поверхность

частиц становятся клейкими, и они приклеиваются друг к другу, образуя агломераты. Одним из методов

производства растворимого сухого молока является повторное помещение сухих частиц обратно в камеру

смешивания, в которой находится высушивающий воздух и распыленное молоко. Как только сухие частицы

попадают в эту камеру, их поверхность увлажняется испарившейся водой, и они набухают. Капилляры и поры

закрываются, и частицы становятся клейкими. Другие частицы молока приклеиваются к их поверхности,

образуя агломераты.

Высушивание в кипящем слое

Примером более эффективного способа производства быстрорастворимого молока является установка с

кипящим слоем. Эта установка связана с нижней частью сушки и состоит из корпуса с перфорированным дном.

Корпус имеет пружинную основу и воспринимает вибрацию от мотора. Слой порошка, распределенный

по перфорированному дну, перемещается с помощью вибрации вдоль корпуса с равномерной скоростью.

Порошок из сушилки попадает в первую секцию, где увлажняется паром. Вибрацией порошок перемещается

через секции сушки, где воздух с понижающейся температурой пропускается сквозь слой порошка.

Агломерация происходит на первой стадии сушки, когда частицы приклеиваются друг к другу. Вода

выпаривается из агломератов по мере их прохождения через секции сушки. Требуемая степень сухости

достигается при прохождении по всей длине установки с псевдоожиженным слоем. Все слишком крупные

частицы на выходе установки задерживаются и направляются на вход установки. Обработанные частицы

просеиваются и перемещаются с помощью охлаждающего воздуха к батарее циклонов, где они отделяются от

воздуха, и после этого этого продукт упаковывается. Высушивающий воздух из установки с кипящим слоем

вместе с воздухом из сушильной установки пропускается сквозь циклон, где очищается от частиц молока.

Утилизация тепла

Процесс сушки сопровождается большими потерями тепла. Часть тепла можно вернуть в процесс с

помощью теплообменников, но высушивающий воздух содержит мельчайшие частицы и испарения, поэтому

требует использования специальных теплообменников. В ряде случаев используются специальные

теплообменники со стеклянными трубами. Гладкая поверхность стекла позволяет избежать пригорания

продукта в значительной степени. В установку включена система мойки (CIP). Теплый воздух подается снизу и

продувается сквозь стеклянные трубы. Свежий воздух, который требуется нагреть, продувается по внешней

стороне труб. При использовании такого способа теплообмена эффективность распылительной сушки

повышается на 25–30%.

Еще одной возможностью утилизации тепла является его извлечение из конденсата в выпарном

аппарате, работа которого осуществляется параллельно с работой распылительной сушилки. Такой подход

позволяет снизить стоимость процесса сушки на 5–8%.

Упаковка сухого молока

Типы и размеры упаковок в разных странах значительно различаются. Сухое молоко часто

упаковывается в ламинированные пакеты с внутренним пакетом из полиэтилена. Полиэтиленовый пакет часто

запаивается, такая упаковка имеет практически такую же герметичность, как металлические бочки. Наиболее

распространенные упаковки вместимостью 25 и 15 кг. Хотя в соответствии с требованиями заказчика параметры

упаковки могут быть изменены в соответствии с количеством упаковываемого продукта. Сухое молоко для

бытового использования и также для мелких потребителей упаковывается в консервные банки, ламинированные

или пластиковые пакеты, которые, в свою очередь, упаковываются в картонные коробки.

Изменение компонентов сухого молока при хранении

Жир, который содержится в цельном сухом молоке, во время хранения окисляется. В промышленных

условиях срок хранения может быть увеличен путем специальной предварительной обработки молока,

введенияантиоксидантов, а при использовании металлических бочек – путем заполнения инертным газом. Сухое

молоко следует хранить при пониженной температуре в сухом помещении, предохраняя от любых контактов с

водой. В сухом молоке при комнатной температуре и низком содержании влаги химические реакции происходят

настолько медленно, что пищевая ценность не изменяется даже через несколько лет хранения.

Растворение сухого молока

Одна часть сухого молока распылительной сушки обычно растворяется в 10 частях воды, нагретой до

температуры 30–50ºС. Время растворения составляется около 20–30 мин. При более низких температурах

требуется более длительное время. В холодной воде сухое молоко растворяется в течение 8–12 часов. При

использовании быстрорастворимого сухого молока требуемое количество воды заливается в танк, после этого

добавляется сухое молоко. Молоко растворяется после обычного размешивания даже в холодной воде. Сразу

после этого молоко можно пить. Процесс растворения зависит от качества воды. Следует помнить, что сушка

производится на первой стации концентрации молока и из него удаляется чистая (дистиллированная) вода.

Дополнительная информация о качестве воды приведена в главе 18 "Восстановленные молочные продукты".

Восстановленные (рекомбинированные)

молочные продукты

Молоко – скоропортящийся продукт, вследствие этого во многих странах, где молочная

промышленность не развита, оно является дефицитным продуктом. Свежее молоко имеет ограниченный

срок хранения и легко портится при воздействии бактериальных ферментов, прямого солнечного света и

т.д. В случаях, когда поставки молока трудноосуществимы – например, в странах с тропическим

климатом или в регионах, где производители находятся на значительном удалении от потребителя,–

свежее молоко заменяется видами молока, обладающими длительным сроком хранения, такими как

сгущенное и стерилизованное (УВТ) молоко.

Восстановление является альтернативным способом снабжения продуктом, который имеет сходство со

свежим молоком, где существует его реальный дефицит. Развитие производства восстановленного молока и

молочных продуктов находится на высоком уровне, имеется широкий ряд разработанных технологий и

оборудования.

В основе подобных технологий лежат одинаковые принципы, которые во многом совпадают.

Первоначально они применялись к питьевому молоку, затем последовало производство концентрированного

молока и подслащенного сгущенного молока. В настоящее время с помощью рекомбинации производят йогурт,

масло и сыр. На протяжении многих лет эти технологии были усовершенствованы от простых периодических до

сложных высокопроизводительных систем.

Наиболее важными операциями, которые лежат в основе процесса восстановления и рекомбинации,

являются следующие:

• Переработка сырья

• Взвешивание и смешивание

• Фильтрование, гомогенизация и пастеризация.

Определения

Мы приводим следующие определения для прояснения смысла некоторых терминов, используемых в

данной отрасли.

Восстановленное молоко – это жидкое молоко, полученное добавлением воды к порошкообразному

обезжиренному молоку (ПОМ) или порошку цельного молока (ПЦМ).

Рекомбинированное молоко – это молоко, полученное добавлением воды к обезжиренному сухому

молоку и добавлением молочного жира в таком количестве, которое необходимо для получения желаемой

массовой доли жира.

Восстановленные молочные продукты – продукты, полученные смешением воды и сухих или

концентрированных продуктов в количестве, обеспечивающем необходимое соотношение вода/сухие вещества.

Рекомбинированные молочные продукты изготавливаются путем смешивания молочного жира и сухого

обезжиренного молока с добавлением или без добавления воды.

Это смешивание осуществляется так, чтобы получить определенное соотношение жира и СОМО, а

также отношения сухих веществ (СВ) и воды.

Рекомбинированное, модифицированное молоко и молочные продукты изготавливаются измолочных

продуктов с ингредиентами, например, ароматизированные продукты, масло изопределенных жировых

фракций, диетические продуктыили сгущенное молоко.

Молоко и молочные продукты с наполнителями, "полумолочные" продукты, в которых молочный жир

замещен растительными жирами, например, питьевое молоко, сгущенное молоко, сухое молоко или сыр.

Синонимом является термин "молокозаменители".

Обогащенное молоко изготавливается из свежего молока, восстановленного молока или

рекомбинированного молока путем добавления одного или нескольких ингредиентов молочных продуктов.

Сбалансированное молоко – это свежее молоко, смешанное с восстановленным или

рекомбинированным обезжиренным молоком с целью получения молока с традиционным или

модифицированным составом из жирного молока путем сбалансирования содержания СОМО.

Обезвоженный молочный жир (ОМЖ) представляет собой чистый продукт, полученный из свежего

молока, сливок или масла без добавок нейтрализующих веществ.

Обезвоженный полутвердый жир является цельным продуктом, изготовленным из сливок или масла без

учета срока его хранения.

Полутвердый жир представляет собой продукт, изготовленный из сливок или масла безучета срока их

хранения, но которые могут иметь пониженное содержание жира.

Растительные масла являются рафинированными, обесцвеченными, дезодорированными маслами,

преимущественно представлены кокосовым, пальмовым и соевым маслом.

Переработка сырья

Сухое молоко

СОМО для рекомбинированного молока обычно поставляется в форме сухого обезжиренного молока,

получаемого обезжириванием цельного молока в центробежных сепараторах с последующим удалением воды

из обезжиренного молока, осушением и сушкой.

Восстановленное молоко – это молоко, полученное добавлением воды к сухому обезжиренному или

цельному молоку.

Рекомбинированное молоко – это жидкое молоко, полученное добавлением воды к сухому

обезжиренному молоку и добавлением молочного жира в количестве, необходимом для получения требуемой

массовой доли жира молока.

Продукт может храниться месяцами или даже годами, не подвергаясь порче, и легко растворяется в

воде, образуя восстановленное обезжиренное молоко.

Наиболее распространена классификация сухого обезжиренного молока по способу его изготовления и,

следовательно, по тепловой обработке, которой обезжиренное молоко подвергается перед сгущением и

распылительной сушкой. В процессе тепловой обработки молока сывороточные белки денатурируют в

различной степени в зависимости от температуры и длительности процесса. Степень денатурации можно

классифицировать в соответствии с азотным индексом сывороточных белков (АИСБ), который был рассмотрен

в главе 17.

Для различных рекомбинированных молочных продуктов обычно используются различные типы сухого

молока, приведенные в таблице 18.1, классифицированные по способу тепловой обработки. Сухое молоко

обычно поставляется в ламинированных пластиковых пакетах по 25 кг. При небольших объемах производства

сухое молоко подается вручную в системы для смешивания, на больших предприятиях упаковки с сухим

молоком опорожняются автоматически. Еще более удобным является использование башенных танков, в

которые сухое молоко из пакетов транспортируется пневматически. Существуют и другие рациональные

способы транспортировки сухого молока на установки для восстановления в контейнерах, содержащих 200–

1000 кг. Размер контейнера ограничивается пропускной способностью оборудования для разгрузки в цехе

приемки сухого молока.

Жиры и масла

Несоленое сливочное масло может использоваться для изготовления рекомбинированных молочных

продуктов, но оно должно храниться в охлаждаемых хранилищах. Наиболее распространенным сырьем,

используемым в качестве источника молочного жира для рекомбинации, является обезвоженный молочный жир

(ОМЖ), который не требует подобных условий хранения. Обычно он расфасовывается во фляги по 19,5 кг или

по 196 кг. При соблюдении требований при производстве этого продукта и исключении попадания воздуха в

процессе упаковки в среде инертного газа (азота) ОМЖ может храниться в течение 6–12 месяцев даже при

повышенной окружающей температуре 30–40ºС.

Таблица 18.1

Сухое обезжиренное молоко для восстановленных и рекомбинированных продуктов

Типовые параметры сухого молока

Тип и параметры Тепловая ТепловаяТепловая Тепловая Тепловая Тепловая

обработка при обработка при обработка обработка при обработка обработка

сверхнизких низких при средних температурах при высоких при сверхвысоких

температурах температурах температурах выше среднего температурах температурах

Extra LH LH MH MHH HH HHHS*

<70ºC/15c 70ºC/15c 85–90ºC/20–30c 96–124ºC/30c ≈135ºC/30c ≈135ºC/30c

АИСБ, мг/г – > 6,0 5,9 – 4,5 4,4 – 1,5 < 1,4 <1,4

Тепловой индекс – < 80,0 80,1 – 83 83,1 – 88,0 > 88,1 >88,1

Рекомбинированный продукт

Твердый сыр Без антибиотиков,

высокая сычужная свертываемость

Полутвердый сыр Без антибиотиков,

высокая сычужная свертываемость

Белый/Фета сыр Без антибиотиков, высокая сычужная сверт-ть

Свежий сыр Без антибиотиков, высокая сычужная сверт-ть

Пастеризованное молоко Без антибиотиков

ВТО молоко Низкое значение КОЕ: <5x10

/мл

Стерилизованное молоко Без антибиотиков

Сладкое сгущенное молоко Без антибиотиков

Сухое молоко Без антибиотиков

Кисломолочные продукты Без антибиотиков

Стандартное мороженое Без антибиотиков

* Высокотемпературное высокоустойчивое сухое молоко из специально отобранного молока

Молочный жир, упакованный во фляги, можно расплавить погружением в горячую воду при 80ºС в

течение 2–3 часов. Для плавления ОМЖ, упакованного в бочки, требуется больше времени.

Обычно перед использованием бочки помещают в горячие камеры при 45–50ºС на 24–28 часов, или

используют паровые камеры или туннели, где содержимое бочек плавится примерно в течение 2 часов. После

плавления ОМЖ подается в танк для хранения с двойными стенками для поддержания температуры.

Подобные системы подачи можно применять и для твердых растительных масел, используемых в

производстве рекомбинированных молочных продуктов с наполнителями.

Вода

Вода является сырьем, используемым при производстве всех видов восстановленных или

рекомбинированных молочных продуктов. Она должна характеризоваться высокими органолептическими

показателями, не содержать патогенных микроорганизмов и иметь приемлемый показатель жесткости,

отражаемый содержанием карбоната кальция (CaCO

), т.е. <100 мг/л, что соответствует 5º жесткости. Так как

при производстве сухого молока удаляется только "дистиллированная"вода, то и вода, используемая для

восстановления, должна быть чистой; избыточное содержание минеральных солей будет нарушать солевой

баланс восстановленных или регенерированных продуктов, что вызовет проблемы при пастеризации, не говоря

уже о стерилизации или ВТ-обработке.

Повышенное содержание меди или железа в воде может вызывать появление посторонних привкусов

вследствие окисления жира. Максимально допустимое содержание составляет:

• Cu (медь) 0,05 мг/л

• Fe (железо) 0,1 мг/л.

Смотри также главу 6.11, таблицу 6.11.1 – требования к свойствам воды.

Добавки

Сухие добавки, такие как сахар, стабилизаторы и эмульгаторы, должны подаваться таким же образом,

как и сухое молоко, т.е. разгружаются из мешков либо непосредственно в смесительные сосуды или же в

смесительные системы.

Растворение сухого молока

Факторами, влияющими на растворение сухого молока, являются:

• Смачиваемость

• Осаждаемость

• Дисперсность

• Растворимость.

Аналитические методы для определения этих характеристик приведены в следующей литературе:

• Стандарты сортов сухого молока, включая методы анализа. Американский институт сухого молока

(Standards for Grades of Dry Milk, Including Methods of Analysis, American Dry Milk Institute, Inc., USA)

• Выпаривание, мембранная фильтрация и распылительная сушка в производстве сыра и сухого молока.

Североевропейский журнал по молочному делу. Дания. (Evaporation, Membrane Filtration and Spray Drying in

Milk Powder and Cheese Production, North European Dairy Journal, Denmark).

Смачиваемость

Степень смачиваемости в очень сильной степени зависит от объема частицы и в особенности от

капиллярности.

Агломерированные частицы обладают повышенной капиллярностью, что увеличивает смачиваемость.

Увеличение размера частиц (130–150 мкм) также приводит к повышению смачиваемости. Хорошая

смачиваемость не превышает 30 секунд.

Осаждаемость

Осаждаемость зависит от удельного объема и размера частицы. Обычно сухое молоко с

агломерированными частицами обладает наилучшей осаждаемостью.

Дисперсность

Хорошая дисперсность достигается в случае, когда при прибавлении воды к порошку он распадается на

отдельные частицы, не оставляя комков. Важна структура частиц порошка, а также конфигурация молекул

белка. Сухое молоко с высоким содержанием денатурированных белков очень трудно диспергируется. Для

сухого молока, предназначенного для рекомбинирования, нормальным считается показатель дисперсности не

менее 90%.

Факторы, влияющие на растворение сухого молока:

• Смачиваемость

• Осаждаемость

• Дисперсность

• Растворимость

Растворимость

Данное свойство характеризует способность сухих продуктов растворяться и образовывать устойчивые

суспензии. Растворимость очень сильно зависит от технологии, используемой для получения сухого продукта.

Значение индекса растворимости не должно превышать 0,25 мл нерастворимого осадка в 50 мл

восстановленного молока.

Температура восстановления и продолжительность

гидратации

Смачиваемость сухих продуктов возрастает с увеличением температуры воды от 10 до 50ºС. Между 50

и 100ºС улучшения смачиваемости не наблюдается, причем возможен даже обратный эффект. Сухое молоко,

обработка которого осуществлялась при низкой температуре, растворяется легче, чем выработанное

высокотемпературным способом. Важно, чтобы белки достигли своего обычного состояния гидратации, что

занимает менее 20 минут при 40–50ºС.

Как правило, для свежего сухого молока высокого качества требуется наименьшее количество времени

для гидратации. Недостаточная продолжительность гидратации может вызвать мучнистость в конечном

продукте. Рекомбинированное молоко для производства сыра должно подвергаться гидратации в течение двух

часов. Можно восстанавливать молоко при 10ºС и затем хранить его при этой температуре в течение ночи для

достижения максимальной степени гидратации. Большая часть частиц сухого молока остается нерастворенной

при температуре смешивания 10–20ºС по сравнению с 35–45ºС, даже если смесь выдерживается в течение 24

часов. В молоке с содержанием сухих веществ 8% это различие очень мало. Доля нерастворенных частиц в

молоке, нагретом по меньшей мере до 40ºС после регенерации, достаточно низкая даже при содержании сухих

веществ в смеси, равном 26%. Содержание воздуха в восстановленном молоке возрастает при понижении

температуры смешивания.

Жир следует добавлять при температурах выше точки его плавления. Для достиженияэтого ОМЖ

необходимо добавлять при температуре выше 40ºС. Рекомбинированное молоко не следует хранить при

высокой температуре смешивания более двух часов из-за роста бактерий.

Добавление жира и эмульгирование

Жир не следует добавлять в рекомбинированное молоко до полного завершения процесса гидратации.

Следует избегать добавления жира одновременно или перед добавлением сухого молока, так как это может

вызвать технологические проблемы и ухудшение качества продукта.

Для облегчения и ускорения эмульгирования молочного жира часто добавляют эмульгаторы. После

введения жира в молоко в резервуаре для смешивания его следует тщательно размешать, при этом обычно

используются высокоскоростные мешалки для обеспечения однородного распределения жира в продукте перед

подачей его в пастеризатор. Даже если в состав установки входит гомогенизатор, важно добиться равномерного

распределения жира до подачи на пастеризацию.

Рекомбинированные сливки можно изготавливать из сухого обезжиренного молока или сухой пахты и

обезвоженного молочного жира вплоть до продукта с содержанием жира около 40%. Устойчивость смеси

улучшается при добавлении эмульгаторов и стабилизаторов. При непрерывном производстве расплавленный

жир обычно дозируется в линию перед тщательным смешиванием в статическом или механическом миксере,

прежде чем продукт поступает в гомогенизатор.

Содержание воздуха

Обычно сухое обезжиренное молоко содержит 40% воздуха от общего объема, и этот воздух включает

воздух внутри частиц и между ними. Дополнительное количество воздуха может попадать также и через

оборудование для смешивания – в случае его неудовлетворительного обслуживания. Тесты показывают, что

содержание воздуха в восстановленном обезжиренном молоке, растворенном при 50ºС при содержании сухих

веществ 14–18%, такое же, как в обычном обезжиренном молоке. При температуре смешивания 30ºС

содержание воздуха на 50–60% больше даже после выдержки в течение часа. При содержании сухих веществ

41% содержание воздуха в смеси превышает в 10 раз содержание воздуха в обычном обезжиренном молоке.

Содержание воздуха в востановленном молоке повышается при понижении температуры смешивания.

Повышенное содержание воздуха в восстановленном молоке является причиной следующих явлений:

• Вспенивание

• Пригорание в пастеризаторе

• Кавитация в гомогенизаторе

• Отделение сыворотки в кисломолочных продуктах

• Повышенный риск окисления жира.

Поскольку восстановление сопровождается вспениванием, во избежание вытеснения продукта в люки

при пенообразовании объем смесительных баков приходится увеличивать на 20% по сравнению с объемом

партии.

Подача сухого молока

Дозировка сухого обезжиренного молока основана на том простом правиле, что вес сухого продукта

составляет одну десятую веса производимого молока. При небольших объемах производства наиболее

рациональным решением является ручная разгрузка рассчитанного количества упаковок известного веса в

резервуар для смешивания, но для крупных объемов производства эта операция может быть механизирована.

При разгрузке сухого молока образуется большое количество пыли. Следовательно, разгрузка

крупногабаритных упаковок потребует специального оборудования, включая пылеулавливающие устройства .

Сухое молоко может поставляться в контейнерах. В этом случае целесообразным является

использование шнекового конвейера с переменной скоростью, который захватывает порошок со дна приемного

бункера и перемещает его в воронку для смешивания. Контейнер может быть установлен в нужное положение с

помощью опрокидывающего устройства или с помощью подъемника. На высокомеханизированных

предприятиях сухое молоко поступает насыпью. Он хранится в башенных танках и с помощью пневмосистем

перемещается в дозатор, из которого он поступает на переработку через весовое устройство и шнековый

конвейер. Система включает узел для централизованного улавливания пыли.

Конструкция установок для восстановления молока

Установки для восстановления молока имеют производительность вплоть до 15 000 л/ч. На крупных

заводах для достижения требуемой производительности устанавливаютсяпараллельные линии.

Последовательность технологических операций на крупных установках в целом такая же, как и на

малых, за исключением того, что там требуется большее количество танков для хранения и плавления жира,

смешивания и промежуточного хранения конечного продукта. Степень механизации может отличаться от

приведенной выше схемы.

На крупных предприятиях необходимо использовать весовой танк для дозировки жира с целью

обеспечения необходимой точности. На установках малой мощности весовой танк часто заменяется насосом-

дозатором.

Деаэрация

На небольших установках, где достаточно перемешивания ингредиентов в технологических танках,

продукт естественным образом и в достаточной степени освобождается от воздуха, если поддерживается

температура смешивания около 40ºС и после полного растворения сухого молока образующийся раствор

выдерживается в течение 20 минут после прекращения перемешивания.

Такая же процедура применяется и для крупнотоннажных производств.

Для обеспечения непрерывности производственного процесса, тем не менее, рекомендуется вакуумная

деаэрация в сочетании с тепловой обработкой.

Тепловая обработка

Конструкция установки зависит не только от ее мощности, но и от способа тепловой обработки

восстановленного молока. Существуют три возможных метода:

• Пастеризация при температуре не менее 72ºС в течение 15 секунд с последующим немедленным

охлаждением до 4ºС.

• Стерилизация молока в таре в течение 30–45 минут при температуре около 110ºС с последующим

охлаждением до 38–54ºС в стерилизаторе.

• УВТ-обработка прямым иликосвенным нагреванием до 132–149ºС в течение нескольких секунд с

последующим охлаждением примерно до 20ºС перед асептической упаковкой.

Установка с подачей жира в танки для смешивания

Мелкомасштабное производство

При мелкомасштабном производстве (1000–2000 л) смешивание и обработка производятся в

резервуарах для смешивания, снабженных рубашкой, двухскоростной мешалкой и устройствами для нагревания

и охлаждения. В танк подается необходимое количество воды, нагревается до 43–49ºС, после чего равномерно

подается сухое молоко. Далее смесь перемешивается до полного растворения сухого молока. Образующийся

раствор оставляют в покое на 20 минут после выключения мешалки. По истечении этого времени мешалка

вновь запускается и добавляется молочный жир, предварительно расплавленный в течение ночи в горячей

камере при 38–45ºС, затем температура повышается до 54–65ºС. Если обработка продолжается в резервуаре, то

мешалка на несколько минут переключается на высокую скорость с целью равномерного распределения жира.

Затем мешалка переключается на пониженную скорость для перемешивания жира, и процесс завершается

пастеризацией с последующим охлаждением до температуры упаковки.

Крупномасштабное производство

Крупнотоннажная установка для восстановления молока непрерывного действия, в котором жир

дозируется в резервуары для смешивания.

Перед подачей в танки для смешивания (7) питьевая вода нагревается в пластинчатом теплообменнике,

т.к. сухое обезжиренное молоко лучше растворяется в теплой воде, чем в холодной. Циркуляционный насос (5)

запускается после того, как резервуар заполняется наполовину и вода проходит через обводную линию из

резервуара для смешивания к высокоскоростной смесительной системе (4).

В высокоскоростном смесителе сухие ингредиенты пропускаются через загрузочный бункер со

скоростью до 45 кг в минуту. Между циркуляционным насосом (5) и вспомогательным насосом (6) создается

вакуум, который втягивает ингредиенты в отверстие крыльчатки смесителя. В трубе-диффузоре жидкие и сухие

ингредиенты подаются раздельно до тех пор, пока они не достигнут отверстия крыльчатки. Шиберная заслонка,

активированная вручную или с помощью дистанционного управления, прерывает подачу в приемный бункер,

как только последний из сухих ингредиентов поступит в смесительную камеру. Мешалка в резервуаре для

смешивания запускается одновременно с циркуляционным насосом. В процессе смешивания вода продолжает

поступать в резервуар до тех пор, пока не будет подано необходимое ее количество. После окончания подачи

сухого молока мешалка и циркуляционный контур останавливаются, а содержимое резервуара выдерживается

до полного растворения сухого обезжиренного молока. Продолжительность этого процесса при температуре

воды 35–45ºС составляет около 20 минут. После этого мешалка активируется опять.

Одновременно смеситель подсоединяется для приема следующей партии ингредиентов для

восстановления. Теперь подается обезжиренный молочный жир из танка для хранения жира (1). Его количество

измеряется с помощью весового бункера (3). Мешалка, специально предназначенная для оптимального

распределения жира, включается на несколько минут и тонко диспергирует частицы жира в обезжиренном

молоке. Трубопроводы для нагретого жира обычно изолированы с целью предотвращения снижения

температуры жира ниже точки плавления.

После тщательного перемешивания всех добавленных компонентовв одном танке процесс повторяется

в следующем. Смесь обезжиренного молока и жира перекачивается из танка после окончательного смешивания

с помощью насоса (8), который подает смесь на сдвоенные фильтры (9), где удаляются все посторонние

включения, например веревки, куски мешковины. После предварительного нагрева в теплообменнике (10)

продукт перекачивается в гомогенизатор (12), где завершается диспергирование жировых шариков. В процессе

растворения сухого молока содержание воздуха в продукте значительно увеличивается, что может явиться

причиной пригорания продукта в пастеризаторе и вызвать проблемы при его гомогенизации. Для его удаления

перед гомогенизатором может быть установлен деаэратор (11). Продукт подогревается на 7–8ºС выше

температуры гомогенизации перед подачей в деаэратор, в котором разрежение отрегулировано таким образом,

что продукт на выходе имеет температуру, необходимую для гомогенизации, обычно 65ºС. Гомогенизированное

молоко пастеризуется и охлаждается в пластинчатом теплообменнике (10), а затем перекачивается в танки для

промежуточного хранения (13) или на упаковку.

Установка с непрерывной подачей жира

Крупномасштабное производство

Участок технологической линии для восстановления такой же, как описано выше, с прохождением двух

процессов поочередного заполнения резервуаров и смешиванием с сухим обезжиренным молоком при помощи

обводной линии. Подача сухого молока может быть ручной или механизированной в зависимости от мощности

оборудования и потребности.

После заполнения танка для смешивания и выдержки содержимого до полной гидратации компонентов

сухого обезжиренного молока восстановленное обезжиренное молоко перекачивается через сдвоенные фильтры

(6) в балансный танк (7).

Это обеспечивает постоянную скорость потока во время технологического процесса.