Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Гомогенизация молочного сырья
Гомогенизация – процесс дробления (диспергирования) жировых шариков при воздействии на молоко внешних условий, вызванных перепадом давления, ультразвуком, высокочастотной обработкой. Цель гомогенизации - исключение самопроизвольного отстаивания молочного жира, повышение его дисперсности, как следствие приобретение жировой эмульсией однородной консистенции.
Рисунок 16 – Жировые шарики до гомогенизирования и после.
Это необходимо при производстве стерилизованного молока, кисломолочных напитков, сметаны, молочных консервов, мороженого и других продуктов. Во всех случаях стремятся к повышению стабильности жировой эмульсии, характеристику которой необходимо рассмотреть отдельно. Молочный жир в молоке представлен в виде жировых шариков с размерами от 0,5 до 20 мкм (500-2000 нм). Основное количество жировых шариков представлено размерами 2000 - 5000 нм, среднерасчетный диаметр - 3000 нм. Количество жировых шариков в 1 мл молока составляет от 4 до 6 млрд. штук. Поверхность жировых шариков равна 1,2 - 1,5 м2. Устойчивость эмульсии жирового шарика обеспечивается оболочкой, толщина которой в нормальном свежем молоке равняется 10-15 нм и состоит из белково-липидного комплекса с включением минеральных компонентов, витаминов, лецитина. Схема строения жирового шарика по современным воззрениям приведена на рис. Рисунок 17 – Строение жирового шарика.
Внешний слой оболочки жирового шарика представляет собой гидрофильные белки, внутренний - гидрофобные липидные компоненты. Теоретические предпосылки гомогенизации в настоящее время формулируются следующим образом: - дробление жировых шариков в результате удара о стенку (Н. В. Барановский и др.) - разрушение жировых шариков в результате взрыва изнутри (В. Д. Суриков и др.) - разрезание жировых шариков в результате нитеобразования (П. А. Ребиндер). В. В. Вайткусом сформулированы общие условия гомогенизации: 1. Молочный жир должен находится в жидком состоянии (эмульсия) 2. Дробление жировых шариков может быть обеспечено только при условии приложения внешнего защитного слоя каждого жирового шарика. 3. После дробления в системе должно быть обеспечено образование нового защитного слоя каждого жирового шарика.
Теоретически считается, что для исключения самопроизвольного отстоя размер жировых шариков в молоке не должен превышать 1 мкм. На практике процесс дробления осуществляют до 2 мкм. Анализируя формулу Стокса, выяснено, что при снижении размера жировых шариков на порядок (в десять раз) скорость отстаивания должна уменьшиться в 100 раз. В настоящие время разработано несколько способов гомогенизации молочного сырья. Каждый из них имеет специфические технологические параметры и аппаратурное оформление. Рассмотрим кратко каждый из них. Гомогенизация в гомогенизаторах клапанного типа. Механизм дробления жирового шарика в клапанном гомогенизаторе подробно разработан Н. В. Барановским. Рисунок 18 – Гомогенизатор 1 – главный двигатель привода; 2 – клиноременная передача; 3 - указатель давления; 4 – кривошипношатунный механизм; 5 – поршень; 6 – уплотнение поршня; 7 – литой насосный блок из нержавеющей стали; 8 – клапаны; 9 – гомогенизирующая головка; 10 – гидравлическая система.
Подогретое молоко с большой скоростью проходит через узкую клапанную щель между седлом и клапаном гомогенизатора, в результате чего жировой шарик разрушается под воздействием механических и гидромеханических процессов. Главную роль играет перепад давлений Ро и Р1, определяющих увеличение скорости шарика от Vо до V1 в 200 раз. По формуле Барановского размер жировых шариков как показатель эффективности гомогенизации:
d ср = 3,8 √ р, (9) где р – давление гомогенизации, МПа. Исследования показали, что при повышении давления до 12-14 МПа dср быстро уменьшается. В интервале от 14-20 МПа этот процесс протекает уже медленно. Дальнейшее повышение давления почти не повышает степени дисперсности. С увеличением в продукте содержания жира давление гомогенизации необходимо уменьшать, иначе может произойти дестабилизация молочного жира. В связи с этим молоко гомогенизируют обычно при давлении 15 + 2,5 МПа, а сливки с массовой долей жира 35% при давлении 5-7,5 МПа. Давление гомогенизации продуктов с повышенным содержанием сухих веществ должно быть ниже, что обусловлено необходимостью снижения энергозатрат.
На процесс гомогенизации оказывает влияние также температурный режим. Молоко можно гомогенизировать при различных температурах, начиная с точки плавления молочного жира (30 0С). С увеличением температуры от 30 до 65 0С эффективность гомогенизации улучшается. Лучшие результаты получаются при 60-65 0С. Дальнейшее повышение температуры гомогенизации отрицательно сказывается на свойствах молока, наблюдается снижение его вязкости и увеличение отстаивания сливок. При температуре 85-90 0С наблюдается также частичное испарение влаги из молока, что нарушает нормальную работу плунжерных насосов. С повышением содержания сухих веществ продукта температура гомогенизации должна быть выше, что обусловлено его повышенной вязкостью. Оптимум температуры соответствует по физической модели 60 0С, что хорошо совмещается с секцией регенерации пластинчатых пастеризационно-охладительных установок. При всей кажущейся простоте процесса, следует отметить высочайшую точность изготовления плунжерной пары (щель гомогенизирующего клапана соответствует размеру 100 мкм) и огромные энергозатраты на уровне сотен кВт, возрастающие в геометрической прогрессии по мере роста производительности. Все это ограничивает и даже исключает широкое внедрение такого способа гомогенизации. Гомогенизация в кларификсаторах (специальных сепараторах со вставкой диска). Принцип дробления основан на ударе жирового шарика, имеющем ускорение Кориолиса, за счет сил кавитации о неподвижный диск, вставленный на выходе сливок из сепаратора-сливкоотделителя-нормализатора. Давление, развиваемое при этом, составляет 20 - 25 МПа, диаметр жировых шариков после выхода из камеры с неподвижным диском находится на уровне 1,5 мкм. При всей компактности и достаточной эффективности процесса он не нашел распространения на практике в связи со сложностью конструкции и дефицитом кларификсаторов, хотя идея подкупает совмещением процесса нормализации, очистки и гомогенизации молока в потоке. Гомогенизация в эмульсорах. Имеется несколько конструкций эмульсоров, сущность которых сводится к механическому дроблению жировых шариков за счет перекачивания в специализированных насосах (ВНИКМИ), методом вспрыска (институт теплофизики АН УССР), струйно-вихревых (форсуночных) эмульсорах (Сибирский филиал ВНИКМИ), дезинтеграторах. Эти устройства обеспечивают достаточную эффективность эмульгирования при производстве ЗЦМ. Гомогенизация в гидродинамических вибраторах (конструкция В. М. Степанова) основана на протекании молока через систему самоколеблющихся пластин (принцип свистка). Давление 0,4-0,5 МПа, температура 55 – 65 0С. Средний диаметр после процесса 2 мкм. Кроме дробления отмечен факт бактерицидного воздействия. Эффективность гомогенизации оценивают различными способами: - по размеру жировых шариков; - по оптической плотности; - по степени отстаивания жировой фазы в поле силы тяжести. В последнем случае – эффективность К (%) равна:
А · 100 К = (10)
А+В
где А – массовая доля жира в тяжелой фракции, %; В – массовая доля жира в легкой фракции, %.
Анализируя процесс гомогенизации, остановимся прежде всего на его влиянии на состав и свойства молока. Количество жировых шариков после гомогенизации возрастает в 125 - 1000 раз. Безусловно, дробление жировых шариков приводит к существенным изменениям системы молока. Так, например, поверхность оболочек жировых шариков возрастает почти в 10 раз (до 15 м2 в 1 мл), что требует формирования оболочечного комплекса за счет компонентов молока (белков, ПАВ и др. компонентов). Сывороточные белки частично переходят на оболочку жировых шариков, а некоторые фракции, например, эвглобулин, денатурирует. Изменяется соотношение фракций казеина. Увеличивается количество не свертываемого сычужным ферментом каппа-казеина. В целом стабильность коллоидной фазы уменьшается, что достаточно четко фиксирует алкогольная проба. Получаемый из гомогенизированного молока сгусток характеризуется как «слабый», мелкодисперсный. Недостаточно отделяется сыворотка, увеличивается количество небелкового азота в сыворотке. Резко возрастает возможность липолиза. Происходит некоторое перераспределение минеральных солей (увеличение растворимого Са). Снижается рН, увеличивается титруемая кислотность. Незначительно изменяются оптические свойства, плотность, вязкость и поверхностное натяжение. В то же время относительно гигиены питания гомогенизация является исключительно положительным фактором, т. к. улучшает (облегчает) усвоение липидного комплекса молока. В настоящее время процесс гомогенизации молочного сырья сводится к гомогенизации молока с целью исключения самопроизвольного отстаивания жировых шариков. Хотя В. В. Вайткус и др. более широко трактуют этот процесс как в технологическом плане, так и с точки зрения качества молочных продуктов, обращая внимание на диетические свойства гомогенизированных продуктов. Кроме того, данный процесс рассматривается совместно с эмульгированием. И, хотя с процессовой точки зрения эмульгирование относится к смешиванию (перемешиванию), в технологическом плане такое совмещение рассмотрения процессов вполне допустимо. Эмульгирование (смешение, совмещение) - распределение молочного или немолочного жира в молочном сырье и его диспергирование. Технологический процесс довольно широко используется и исследуется в последнее время практически при производстве всех групп молочных продуктов, особенно ЗЦМ, ЦДП, сливочного масла, сыров и цельномолочных продуктов. При этом экономические вопросы замены более дорогого молочного жира на растительные и животные жиры хорошо совмещаются с теорией диетического и сбалансированного питания.
В. В. Вайткусом разработан альтернативный вариант - раздельная, двухступенчатая гомогенизация молочного сырья. Сущность ее заключается в гомогенизации не молока, а сливок с последующим смешением их с обезжиренным молоком. Подогретое молоко вначале подают в сепаратор сливкоотделитель для получения сливок с массовой долей жира 16-20 %. Полученные сливки поступают в двухступенчатый гомогенизатор, где обрабатываются в первой ступени под давлением 8-10 МПа, а во второй ступени под давлением 2,0 - 2,5 МПа. Рисунок 19 – Двухступенчатая гомогенизация. 1 – первая ступень; 2 – вторая ступень.
Обезжиренное молоко после сепаратора смешивается с гомогенизированными сливками и отправляется на переработку. Положительной стороной раздельной гомогенизации является исключение воздействия на плазму молока и снижении энергозатрат за счет сокращения объема, что позволяет получить экономический эффект.
Вопросы для контроля изучения материала лекции 1. Фильтрация. Способы фильтрации. Фильтры для молока? 2. Преимущества и недостатки фильтрации? 3. Сепарирование. Сущность процесса, преимущества и недостатки? 4. Разновидности сепарирования? 5. Гомогенизация. Теоретические предпосылки процесса. Условия гомогенизации? 6. Способы гомогенизации. Краткая характеристика? 7. Сущность 2-х ступенчатой гомогенизации?
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 105; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.219.22.169 (0.015 с.) |