Расчет площади камеры хранения сгущенного молока с сахаром

 

Охлаждение молока

       Охлаждение молока на фермах и предприятиях молочной промышленности способствует сохранению натуральных свойств сырья.

      Охлаждение сырого  молока до температур, близких  к 0˚С, как прием обработки, не  изменяющий исходного качества его при резервировании, оправдывает себя только в случаях кратковременного хранения молока, не превышающего 12 ч.

     Тепловая обработка  молока, предшествующая его охлаждению  в целях длительного резервирования, подавляет жизнедеятельность психротрофной микрофлоры и инактивирует липазу. Подогрев молока до 60-63 ˚С в течении 15 секунд и последующее охлаждение до 4-6˚С обеспечивают сохранение исходных свойств молока длительное время. Через 48 часов титруемая кислотность, вязкость, рН остались на исходном уровне, тепловая стойкость не изменялась в течение 24 часов и более. Это обусловлено повышением дисперсности частиц казеинаткальцийфосфатного комплекса при пастеризации, предшествующей охлаждению, и воздействием ее на микрофлору и, прежде всего, психотрофную, а также на ферменты.

    При неизбежности резервирования  молока пригодность его к консервированию достигается охлаждением сырого или предварительно нагретого молока. Так, чем меньше продолжительность резервирования молока, тем меньше изменяются его исходные физико-химические свойства и биологическая ценность.[5]

 

Нормализация молока

  Нормализация это-  доведение жирности молока до стандартной смешиванием его с молоком иной жирности, обезжиренным молоком, сливками или сепарированием молока.

     При удалении воды из молока без разделения сухого остатка на составные части на протяжении всего процесса производства молочных консервов соотношение массовых долей жира и сухого обезжиренного молочного остатка остается неизменным.

Способы нормализации:

    - смешивание нормализуемого молока с одним из продуктов сепарирования любой другой партии молока большими массами в емкостях или малыми в потоке с помощью дозаторов.

   - смешивание в потоке продуктов сепарирования нормализуемого молока в соотношениях, обеспечивающих в смеси обезжиренного молока и сливок, т.е. в нормализованной смеси.[15]

 

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.

      В зависимости от режимов различают обычную пастеризацию при температурах, не превышающих 100˚С , или кратковременную ультравысокотемпературную  обработку при 100-140 ˚С. Продолжительность УВТ- обработки составляет доли секунды. [16]

 

Физико-химические изменения молока в процессе тепловой обработки

     Молоко предназначенное для консервирования, должно выдерживать тепловую обработку, необходимую для уничтожения микроорганизмов и инактивации ферментов, с максимальным сохранением исходных свойств. При этом наиболее полно должны быть сохранены нативные свойства ККФК, который обладает достаточной устойчивостью к воздействию тепла благодаря гидратации, электрозаряженности частиц и присутствию казеина, являющегося природным поверхностно-активным веществом.

     Тепловая обработка неизбежно сопровождается денатурацией сывороточных белков. Устойчивость сывороточных белков к тепловому воздействию зависит от температуры. При нагревании до 45-60˚С сывороточные белки практически остаются в исходном состоянии. После выдерживания молока при 96-100 ˚С около 0,1 % сывороточных белков остается неденатурированным.

     Тепловая обработка молока практически не оказывает влияние на молочный жир. Состав и константы молочного жира  при пастеризации сохраняются. Дисперсность жировой фазы не нарушается.

    Нагревание молока непосредственно паром до 140 ˚С с последующей выдержкой при температуре в течение 3-4 секунд и быстрым охлаждением в вакуум-камере и через стенку до 85-90 ˚С показало, что независимо от способа тепловой обработки массовая доля витамина А изменялась незначительно, потери каротина составили 10-17 % и были тем больше, чем выше температура нагревания, несущественно снижалась масса витамина В1. Стойким к нагреванию оказался витамин В2, и лишь витамин С разрушался на 26-30%. [18]

 

Концентрирование молочного сырья сгущением

    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).

    При криоконцентрировании исходное молочное сырье подвергается охлаждению до отрицательных температур, вода выкристаллизовывается в виде кристаллов льда, которые затем отделяются на сепараторах. Составные части молока при замораживании изменяются несущественно. Несмотря на значительные энергетические преимущества этого метода, так как затраты при переводе жидкости в пар больше, чем при ее переводе в лед, метод не находит применения из-за значительных потерь сухих веществ со льдом, высоких капитальных и производственных затрат.

   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 1-3 мкм, 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.

    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 этому 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, которые обеспечиваются при кипении в разреженном пространстве, когда давление паров кипящей жидкости будет превышать действующее на него общее давление.

   Вакуум-выпарные аппараты, применяемые в молочноконсервной промышленности, делятся на две группы: первая- одно- и многокорпуные пленочные или пластинчатые с поточным поступлением в них сырья и поточным выпуском сгущенного продукта; вторая- одно- и многокорпуные циркуляционные вакуум- выпарные аппараты с многократной циркуляцией, поточным поступлением сырья и периодическим (однокорпуные) или поточным и периодическим (многокорпусные) выпуском сгущенного продукта.

    Выпаривание в многокорпусных вакуум-выпарных аппаратах 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 температура выпаривания уменьшается. Этим обеспечивается наиболее полное сохранение исходных свойств молока.

     Продолжительность теплового воздействия на сгущаемый продукт в пленочных вакуум-выпарных аппаратах колеблется от 3 до 15 минут и зависит от числа ступеней выпаривания и заданной конечной массой доли сухих веществ. [17]

 

Кристаллизация лактозы

      Молочный сахар, или лактоза, представляет собой дисахарид, состоящий из двух остатков гексоглюкозы и галактозы, и является специфическим углеводом, присутствующим лишь в молоке в двух изомерных формах : α и β- лактозы, имеющих разные физические свойства.

      При производстве  молока цельного сгущенного с  сахаром необходимо получить  кристаллы, имеющие размеры не более 10-11 мкм, органолептически не ощущаемые, исключающие отрицательное влияние малосладких кристаллов  лактозы на качество продукта и позволяющие оценить его консистенцию как однородную.

     Для массового зарождения  кристаллов лактозы необходимо быстрое охлаждение продукта, интенсивное механическое воздействие на него и внесение затравочного материала. Соблюдение этих основных условий кристаллизации при любом аппаратурном оформлении процесса охлаждения обеспечивает массовое формирование зародышей кристаллов лактозы таких размеров, которые в стадии роста не увеличиваются более. Чем до 10 мкм. Необходимое условие кристаллизации молочного сахара (перехода его из молекулярного раствора в твердое кристаллическое состояние)- охлаждение сгущенного молока. В результате растворимость молочного сахара снижается, раствор становится перенасыщенным и оставшееся в продукте количество воды не может удержать лактозу в растворенном состоянии. В этот момент начинается кристаллизация молочного сахара. Чем ниже температура, тем интенсивнее она протекает.[20]

     Молоко цельное сгущенное  с сахаром необходимо охлаждать  так, чтобы выкристаллизовывалось максимальное количество лактозы. В противном случае хранение продукта при низких температурах, когда снова наступает насыщение системы, может привести к дальнейшему кристаллообразованию оставшейся в растворенном состоянии части молочного сахара.

     В сгущенном молоке  с сахаром массовая доля лактозы  составляет 11,4 %, или 0,44 кг на 1 кг  воды. Растворимость лактозы в  чистой воде составляет: при 60˚С- 0,587 кг/кг воды, при 40˚С- 0,326 кг/кг воды, при 20˚С- 0,192 кг/кг воды.

  Сахароза, присутствующая в  сгущенных молочных консервах  в соотношении с лактозой 4:1, снижает растворимость лактозы практически в 1,5 раза. Следовательно, уже при 40…60˚С, а тем более при 20˚С лактозы находится в пересыщенном состоянии и способна кристаллизоваться.

  Однако вследствие медленного  перехода β- в α- форму не удается  в достаточной мере снять пересыщение  и добиться полной кристаллизации  лактозы в процессе охлаждения. Это приводит к росту кристаллов во время длительного хранения продукта или низких температур. Интенсивность кристаллообразования можно усилить путем внесения наряду с мелкокристаллической лактозой поверхностно- активных веществ.

Охлаждение сгущенного молока с сахаром сопровождается увеличением вязкости продукта в 2…3 раза и кристаллизацией лактозы.

Кристаллизация объясняется тем, что при падении температуры растворимость лактозы снижается и получаются пересыщенные растворы, в которых образуются центры кристаллизации. Для массового зарождения кристаллов лактозы продукт быстро охлаждают, интенсивно перемешивают и вносят затравочный материал. Охлаждать сгущенное молоко с сахаром следует таким образом, чтобы получить кристаллы размером не более 10 мкм. Такие кристаллы при органолептической оценке не ощущаются, и продукт имеет однородную консистенцию. Массовой кристаллизации лактозы в продукте способствует внесение затравки из мелкокристаллической лактозы с кристаллами размером не более 3…4 мкм. Затравку вносят в количестве 0,02 % массы продукта при температуре интенсивной кристаллизации (31…37˚С). При этой температуре наступает пересыщение лактозы при минимальном увеличении вязкости молока. [19]

Усиление процесса кристаллообразования способствует дополнительное введение льняного или подсолнечного масла в количестве 0,001…0,01%. Масло вводят при подаче молочной смеси на сгущение или перед поступлением продукта на охлаждение.

Наибольшая эффективность достигается при внесении затравочных паст, приготовленных из подсолнечного масла и мелкокристаллической лактозы в соотношении 1:1. Растительное масло перед приготовлением нагревают до 90˚С в течении 30 мин. Затравочную пасту вносят при температуре интенсивной кристаллизации лактозы.

Пальмовое, кокосовое, стеариновое и другие масла с температурой плавления 27…41˚С в результате фазовых превращений, происходящих в них, могут вызвать неконтролируемые процессы кристаллизации лактозы на стадии охлаждения.

Сгущенное молоко с сахаром охлаждают до 20˚С и направляют на упаковывание в потребительскую или транспортную тару. Готовый продукт хранят при температуре от 0 до 10˚С и относительной влажности не более 85 %  в течении 12 месяцев.

  Для расширения ассортимента  сгущенных продуктов с сахаром  вырабатывают продукты с вкусовыми и ароматическими наполнителями. При производстве сгущенного молока с сахаром в качестве наполнителей используют кофе, какао, цикорий. Особенность производства кофе со сгущенным молоком и сахаром заключается в экстрагировании сухих веществ, содержащихся в кофе.

   Разработаны новые виды  сгущенных продуктов с сахаром  с заменой молочного белка  и жира на растительные. Так, сгущенное  молоко с сахаром «Отборное» вырабатывают с использованием растительных жиров. В рецептуру продуктов вводят различные наполнители, лактулозу, пищевые добавки, в том числе биологически активные.  [11]

Способы охлаждения сгущенных молочных консервов с сахаром

       В настоящее время при выработке сгущенных молочных консервов с сахаром наиболее распространено охлаждение в закрытых охладителях, входящих в комплект периодически действующих циркуляционных вакуум- выпарных аппаратов. Процесс охлаждения в них осуществляется в условиях вакуума следующим образом.

     За несколько минут  до окончания сгущения продукта  в вакуум-выпарном аппарате в одном из предварительно подготовленных корпусов с помощью пароструйных насосов, а также конденсаторов и создается разряжение. По завершению сгущения вакуум- выпарной аппарат сообщается с атмосферой, после чего на корпусе открывают кран подачи и за счет разрежения продукт поступает в вакуум охладитель. Через 2-3 минуты от начала перепуска продукта открывают вентиль для подачи воды на конденсатор и приводят в движение электродвигателем мешалку. После этого включают термокомпрессор. Завершив перепуск партии продукта (варка), закрывают кран, отбирают пробу, по результатам исследований которой регулируют состав продукта при вакуумном охлаждении.

     В процессе охлаждения  при непрекращающемся перемешивании  и температуре 30-35 ˚С через кран для воздуха с помощью специальной воронки в установленной дозе вносят подготовленную, простерилизованную мелкокристаллическую рафинированную лактозу.

    Охлаждение прекращают, как только массовая доля влаги  в продукте изменится от начальной  до заданной. [20]