|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Нормализация состава исходного сырья
Состав молочных консервов регламентируется государственными стандартами, техническим условиями и другими официальными документами. В них предусматриваются определенные требования к содержанию жира, сухих веществ, влаги и других компонентов в продукте (сахар, какао. кофе и пр.). Под нормализацией сырья понимается приведение жира и обезжиренных сухих веществ (или общего плотного остатка) исходного сырья (молока) в такое же соотношение, какое должно быть между ними в готовом продукте в соответствии с требованиями стандарта. Кроме выпуска стандартного по составу продукта, нормализация имеет целью установить в молоке такое соотношение компонентов, которое обеспечивало бы возможно более продолжительную сохраняемость продукта. установлено, например, что повышенное содержание обезжиренного сухого вещества в консерве при малом содержании сахара уменьшает стойкость сгущенного молока с сахаром при хранении. При проведении нормализации требуется иметь данные о количестве поступившего сырья (молока), плотности его и жирности, а также знать жирность и плотность обезжиренного молока или сливок, используемых для нормализации сырья. Основа нормализации. При консервировании молока сухое вещество его на составные части не разделяется, соотношения между отдельными составными частями его не изменяются, то есть. Асм/Бсм = Апр/Бпр Следовательно, зная содержание А и Б в продукте и отношение Апр/Бпр, легко узнать каким должно быть содержание А и Б в составляемой смеси. Если вместо А и Б подставить нормированные составные части сухого вещества, то получим следующие пропорции:
где СМОсм, Жсм, СОМОсм, САХсм, НАПсм, ЛАКсм – соответственно, содержание сухого молочного остатка, жира, сухого обезжиренного молочного остатка, сахарозы, наполнителя, лактозы в исходной смеси, %; СМОпр, Жпр, СОМОпр, САХпр, НАПпр, ЛАКпр – то же в продукте, %. Эти отношения положены в основу расчетов компонентов нормализации сухого молочного остатка, а также требующихся количеств сахара, наполнителей и т.д. В молоке отношения Жм/СОМОм колеблется в пределах 0, 39-0, 69. В большинстве молочных консервов принято Жпр/СОМОпр, а следовательно и Жсм/СОМОсм, близким к соотношению этих компонентов в цельном молоке. В продуктах с высоким содержанием жира отношение Жпр/СОМОпр существенно отличается от отношения Жм/СОМОм. Таблица 5.2 – Отношение Ж\СОМО в консервах
Продолжение таблицы 5.2
Согласно нормативным значениям показателей Жпр и СОМОпр для большинства вырабатываемых молочных консервов соотношение Жпр/СОМОпр в зависимости от конкретного вида продукта колеблется в пределах 0, 159-3, 3. Исходя из сущности концентрирования (Аисх/Бисх = Апр/Бпр), для получения в каждом продукте заданного соотношения Жпр/СОМОпр необходимо обеспечить его в исходном сырье, так как Жисх/СОМОисх = Жпр/СОМОпр. Изменение соотношения Жм/СОМОм при нормализации зависит от вырабатываемого продукта, то есть величины Жпр/СОМОпр. Если в молоке отношение Жм/СОМОм меньше, чем отношение Жсм/СОМОсм = Жпр/СОМОпр, необходимо к молоку прибавить сливки. Количество сливок, необходимых для нормализации молока, рассчитывают по формуле
где СОМОм, СОМОсл – соответственно, содержание сухого обезжиренного молочного остатка в молоке, сливках, %, Жм, Жсл – соответственно, содержание жира в молоке, сливках, %, Опр – отношение содержание жира к СОМО в продукте Жпр/СОМОпр Км – количество нормализуемого молока, кг, если в нормализуемом молоке отношение Жм/СОМОм больше, чем отношение Жпр/СОМОпр, то для получения в смеси отношения Жсм/СОМОсм = Жпр/СОМОпр, к молоку прибавляют обезжиренное молоко, количество которого (Ко) рассчитывают по формуле
где СОМОо – содержание СОМО в обезжиренном молоке, %, Жо – содержание жира в обезжиренном молоке, %. Если в нормализуемом молоке отношение Жм/СОМОм равно отношению Жпр/СОМОпр, то молоко не нормализуют, так как Жм/СОМОм = Жпр/СОМОпр = Жсм/СОМОсм. Нормируемые для отдельных продуктов относительные потери жира и сухого молочного остатка не всегда одинаковы, поэтому при выполнении расчетов по нормализации значения отношения Жпр/СОМОпр необходимо корректировать с помощью коэффициента К, рассчитываемого по формуле: К = 1/{(1 + Опр)[(1 – 0, 01 Пж)/(1 – 0, 01 Псмо)] - Опр}. где Пж – нормируемые потери жира, %; Псмо – нормируемые потери сухого молочного остатка, %. Скорректированный с помощью коэффициента К показатель Опр принято обозначать через Ор, как ОпрК = Ор. Компонент нормализации (сливки или обезжиренное молоко_ прибавляют к молоку в танк до пастеризации или во время пастеризации. При поточном сгущении молочная смесь составляется отдельными партиями, до пастеризации. Сепараторы-нормализаторы в современном исполнении не позволяют изменять в молоке отношение Жм/СОМОм до постоянного, заранее заданного отношения Жпр/СОМОпр, поэтому молочную смесь в потоке не составляют. Вместо обезжиренного молока для нормализации используют также пахту с кислотностью не выше 19 °Т. Состав обезжиренного молока, пахты или сливок, используемых для нормализации цельного молока, контролируют по следующим показателям: кислотность, плотность, содержание жира, СОМО. Для исследований применяют общеизвестные, стандартные, методы. При помощи приведенных или других известных формул, основанных на материальном балансе, можно провести все количественные расчеты по приготовлению смеси (нормализации), Для этого требуется знать общее содержание сухих веществ в цельном молоке, обезжиренном молоке и сливках, а также содержание в них обезжиренных сухих веществ, что определяют аналитическим или расчетным способами. Первый способ длителен, поэтому предложены расчетные формулы для нахождения сухого вещества в молоке. Вследствие больших колебаний в составе и свойствах молока известные в настоящее время расчетные формулы имеют местное значение. В молочноконсервной промышленности находит применение уточненная формула Зайковского
В качестве упрощенной формулы применяется видоизмененная формула Фаррингтона-Ууле, так называемая стандартная:
где d – показания шкалы лактоденсиметра (ареометра). Содержание сухих веществ сливок СВсл определяют по формуле
Для определения сухого вещества в обезжиренном молоке существуют формулы Герца, Розама, Зайковского; последняя имеет вид
Содержание сухих обезжиренных веществ в цельном или обезжиренном молоке можно установить вычитанием содержания жира из общего сухого остатка молока. В обезжиренном молоке сухой обезжиренный остаток
Содержание сухих обезжиренных веществ сливок
Для ускорения расчетов на предприятиях используют таблицы. 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 липолитических, протеолитических бактерий. Эти бактерии погибают, а липаза инактивируется при температуре не менее 90 º С без выдержки. Исходя из этого, принимают следующие режимы тепловой обработки нормализованных смесей перед сгущением: 90-95 º С без выдержки, 105-109 º С без выдержки; в две ступени – 85-87 º С и 120-130 º С без выдержки. Наиболее эффективна тепловая обработка при температуре более 100 º 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. 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 – NН -, 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 º С и при этой температуре накапливаются в количестве, необходимым 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 (однокорпусные) 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-выпарной установке оптимальная взаимосвязь между массовой долей сухих веществ и температурой выпаривания решена следующим образом:
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 изменения концентрируемого продукта происходят при сгущении в пленочных вакуум-выпарных установках. Кратность сгущения n 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 n= Спр/Ссм=СМОпр/СМОсм=Жпр/Жсм = СОМОпр/СОМОсм =...mсм/mпр. На основе приведенного описания рассчитывают массовые доли составных частей сухого вещества сгущенного или сухого продукта как Спр=nСсм; СМОпр/nСМОсм; Жпр = nЖсм; СОМОпр = nСОМОсм. Аналогично рассчитывают массовые доли лактозы, ККФК и др. Основным требованием к сгущенным продуктам является сохранение их и 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-химические свойства его в той или иной степени изменятся. В зависимости от кратности выпаривания изменения свойств молока протекают в следующем направлении. Если при выпаривании n < 2, то вкус, запах, цвет молока существенно не изменятся. При n > 2 сгущенное Молоко приобретает солено-сладкий вкус и слабо-кремовую окраску. Эти изменения обратимы и на изменение текучести сгущаемого молока не влияют: 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 n, 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 nи температуры выпаривания возможны перенасыщение и кристаллизация лактозы в сгущенном молоке даже в вакуум-выпарной установке. При n = 4массовая 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 °Си ниже по условиям насыщения (растворимость лактозы при 20 °С около 14 %) неизбежна частичная кристаллизация лактозы. Аномального падения текучести, обусловленного перенасыщением лактозы, при этом не происходит. Основное влияние на изменение вязкости в зависимости от nоказывают ККФК и сывороточные белки. По мере увеличения массовая доля ККФК в водной части сгущаемого молока увеличивается. 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 вязкости не влияют. Способность сгущенного молока с сахаром вытекать из вакуум-выпарной установки при температуре выпаривания и общей массовой долей сухих веществ около 70-71 % объясняются тем, что массовая доля ККФК в его водной части около 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 на зависимости между массовой долей сухого молочного остатка и плотностью или массовой долей сухого молочного остатка и электропроводностью. Теоретические основы сушки При производстве всех видов сухих молочных продуктов сгущенные смеси высушивают до конечной влажности, устанавливаемой в зависимости от формы связи воды с составными частями сухого вещества. Конечная влажность сухого молочного продукта, представляющая собой связанную воду, составляет не более 15 % массовой доли белка в нем. На этом основано нормирование массовой доли влаги в сухих молочных продуктах, по достижении которой заканчивается процесс сушки. Сухие молочные продукты относятся к сыпучим материалам. Они должны легко высыпаться из отверстий при минимальном сводообразовании. Угол естественного откоса, характеризующий сыпучесть сухих молочных продуктов, колеблется в пределах 48-58°. Из способов сушки молочных продуктов известны следующие: распылительный в потоке горячего воздуха, в кипящем слое, контактный, сублимацией и в состоянии пены. Вне зависимости от способа в процессе сушки должны быть обеспечены получение заданной конечной влажности, свободная сыпучесть, минимальное содержание свободного поверхностного жира, требуемые полнота и скорость растворения продуктов при минимальных потерях. При сушке в потоке горячего воздуха или контактным способом необходимо исключить перегрев, пересыхание и пригорание молочного порошка, а также явления адгезии и когезии. Сушку продуктов распылительным способом ведут на распылительных прямоточных сушилках и сушилках со смешанным движением воздуха и продукта, работающих в одно- или двух- стадийном режимах. Механизм одностадийной распылительной сушки заключается в полидисперсном распылении сгущенных смесей в потоке горячего воздуха (сушильная камера), последующей сушке в нем распыленных частиц и выделении высушенных частиц из потока воздуха. С поверхности частиц испаряется влага. За счет диффузии на место удаленной поднимается влага из внутренних слоев. Капля размером в 40 мкм при температуре 50 °С высыхает за 2 с, теряя при этом половину своей массы при небольшой усадке частиц, которые оседают в виде порошка на дно камеры и выводятся из нее. Режим сушки следующий: температура поступающего воздуха 160-180, отработанного – 65-95 °С в прямоточных сушилках и соответственно со смешанным движением воздуха и продукта 140-170 и 60-80 °С. В прямоточных сушилках исключаются перегрев, пересыхание и пригорание частиц, ограничивается возможность самовозгорания порошка в камере. Одностадийный способ сушки отличается простотой и мало-операционностью, но продукты имеют низкие скорость растворения и смачиваемость, невысокую объемную массу, велики удельные расходы энергоресурсов, затруднена интенсификация процесса сушки. Наиболее совершенной, эффективной и перспективной является двухстадийная сушка, заключающаяся в выведении из камеры продукта с повышенной против нормы массовой долей влаги (6-9 %), придающей ему термопластические свойства, способствующие агломерации частиц. Досушивается продукт в вибрационных конвективных сушилках разных конструкций, где молочный порошок переводится в псевдоожиженное состояние и высушивается в виде агломератов до конечной массовой доли влаги в виброкипящем слое. Через слой частиц продукта пропускается воздух температурой 80-90 °С, частицы теряют контакт, перемещаются, слой расширяется и напоминает кипящую жидкость. На первой стадии сушки продукт распыляется с помощью форсунок или диска. При форсуночном распылении можно сгущать смеси до более высокой массовой доли сухих веществ. При двухстадийной сушке на первой стадии используется воздух температурой 200-220 °С Благодаря этому интенсифицируется процесс сушки, увеличивается скорость движения частиц в потоке воздуха. Производительность сушилок по сухому продукту увеличивается на 20 %, удельные энергозатраты, снижаются на 15-20 %. По сравнению с одностадийной сушкой продукты характеризуются повышенной объемной массой, на 50-60 % уменьшается содержание свободного жира, размеры агломератов достигают 200-250 мкм, уменьшается количество одиночных частиц, уменьшается гигроскопичность. Контактный способ заключается в сушке сгущенного продукта, наносимого на поверхность вальцов, имеющих температуры 105-130 °С в аппаратах, работающих при атмосферном давлении, и 50-60 °С в вакуумных сушилках. Продукт высыхает в виде пленки, которую срезают и размалывают, образующиеся частицы охлаждают и направляют на фасование. Применяется в основном для продуктов с низкими значениями Ж/СОМО (из обезжиренного молока, пахты, сыворотки), так как при контакте с поверхностью, нагретой до 105-130 °С, до 90 % жира оказывается незащищенным белковой оболочкой. Сублимационная сушка состоит в удалении влаги при разрежении (остаточное давление в сублиматоре 13, 33-133, 3 Па) из предварительно замороженных продуктов. Замороженная вода без перехода в жидкое состояние испаряется. По уровню энергетических затрат, выживаемости бактерий оптимальной является температура замораживания - 25 °С. В процессе сушки продукт подогревается (40 °С) без размораживания и из него испаряется вся свободная вода. В готовых продуктах хорошо сохраняются вкус, аромат, структура. Они легко восстанавливаются. Данным способом сушат закваски микроорганизмов и кисломолочные продукты. Выживаемость вводимых в продукт микроорганизмов составляет 82-97 %. Сушка в состоянии пены осуществляется путем введения газа под давлением 15 МПа в сгущенную до 40 % сухих веществ молочную смесь перед выходом ее из распыливающего устройства в сушильной камере. Газ и продукт смешиваются в отношении 5: 1. Частицы продукта - плотные, пористые, обладают повышенными смачиваемостью и растворимостью. Просеиванием продукт фракционируется по размерам частиц. Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-09; Просмотров: 1555; Нарушение авторского права страницы
; 
; 
; 
; 
; 
; 
, 
.
.
.
.