Теоретические основы сушки
Характеристика ассортимента сухих молочных продуктов
Схема технологических процессов производства сухих молочных продуктов
Характеристика ассортимента сухих молочных продуктов
Технология сухих молочных консервов
2 Теоретические основы сушки. Способы и режимы сушки: распылительная, контактная, сублимационная
Сухие молочные продукты вырабатываются в широком ассортименте. В промышленных масштабах наибольший удельный вес составляет молоко цельное сухое и его разновидности, а также молоко сухое обезжиренное. В последние годы организовано производство молока сухого цельного быстрорастворимого и его разновидностей, увеличивается выпуск сухих смесей для различных видов мороженого, сухих молочных продуктов для детского и диетического питания, сухих кисломолочных продуктов и заменителей цельного молока.
Сухие молочные продукты представляют собой порошкообразные пищевые продукты, обладающие сыпучестью, которая зависит от силы трения и сцепления частиц между собой. Характеризуются продукты с высокой массовой долей сухих веществ (95,0-98,5 %), что обеспечивает им хорошую транспортабельность. Конечная массовая доля влаги в них колеблется в зависимости от вида продукта от 1,5 до 5,0 %. Состав продуктов обеспечивает высокую пищевую, энергетическую и биологическую ценность сухих молочных консервов.
2 Теоретические основы сушки. Способы и режимы сушки: распылительная, контактная, сублимационная
Консервирование молока и молочных продуктов сушкой предполагает процесс удаления свободной влаги из продукта.
При производстве всех видов сухих молочных продуктов удаление свободной влаги осуществляется в две ступени — сгущением и сушкой предварительно сгущенного продукта. Сгущение выпариванием производится до такой общей массовой доли сухих веществ, при которой массовая доля ККФК в воде не превышает 18-20 % и продукт не утрачивает текучести. Качество продуктов из предварительно сгущенных смесей выше, чем из несгущенных. Сгущенные смеси высушиваются до конечной влажности, устанавливаемой в зависимости от форм связи воды с составными частями сухого вещества молока. В молоке цельном наряду со свободной содержится связанная вода (около 3,2 %). Связанная вода недоступна микроорганизмам, не является растворителем, не замерзает при 0 °С, не принимает участия в биохимических процессах. Она прочно связана с составными частями молока. На 1 молекулу белка приходится 18 тысяч молекул воды. Удаление ее сопровождается необратимыми изменениями составных частей сухих веществ консервируемого молочного сырья. Исходя из этого, связанная вода должна быть, оставлена в сухих молочных продуктах. Из составных частей на 95 % связывают воду белки, по массовой доле которых и устанавливают конечную влажность продукта – не более 15 % от массовой доли белка в нем. На этом основано нормирование конечной влажности сухих молочных продуктов, по достижении которой заканчивается процесс сушки.
В конце сушки должно быть обеспечено равновесие между величиной заданной влажности, Впр и относительной влажностью воздуха φ, окружающего продукт. Условия равновесия рассчитываются по формуле (4.1) при температуре (t):
Ig Bпp = 0,014459 φ+ lg (1,423 — 0,00543 t), (4.1)
Молочные продукты сушат различными способами: распылительным в потоке горячего воздуха, в кипящем слое, контактным, сублимацией и в состоянии пены. Вне зависимости от способа в процессе сушки должно быть обеспечено: получение заданной конечной влажности, свободная сыпучесть, минимальное содержание свободного поверхностного жира, требуемые полнота и скорость растворения при минимальных потерях сырья и продукта. При сушке в потоке горячего воздуха или контактным способом должны быть исключены перегрев, пересыхание и пригорание молочного порошка, а также явления адгезии и когезии.
При пленочном способе сушка осуществляется в вальцовых сушилках. Сгущенное молоко наносят распылением или тонким слоем на вращающиеся вальцы, поверхность которых нагревается паром до температуры 105-130 °С. В результате контакта высушиваемого продукта с горячей поверхностью вальцов молоко высушивается в виде тонкой пленки. Эта пленка снимается специальными ножами и поступает к элеватору мельницы для размельчения. Продолжительность сушки на вальцовых сушилках не должна превышать 2 с, так как высокая температура поверхности нагрева вызывает существенные изменения в высушиваемом молоке. В результате контакта с нагретой поверхностью значительная часть жира оказывается не защищенной оболочкой. В связи с этим и вследствие низкой растворимости готового продукта пленочный способ применяют при производстве сухого обезжиренного молока и сыворотки.
При сублимационной сушке удаление влаги происходит из замороженных продуктов с содержанием сухих веществ до 40 %. Сублимационную сушку осуществляют при температуре замороженного продукта – 25 ºС и остаточном давлении в сублиматоре 0,0133-0,133 кПа. Продукты, полученные при сублимационной сушке, легко восстанавливаются, сохраняют вкус, химический состав и структуру. Сублимационной сушкой получают сухие кисломолочные продукты, закваски и смеси для мороженого.
При распылительном способе сушка осуществляется в результате контакта распыляемого сгущенного продукта с горячим воздухом. Сгущенное молоко распыляется в сушильной камере с помощью дисковых и форсуночных распылителей. В дисковых распылителях сгущенное молоко распыляется под действием центробежной силы вращающегося диска, из сопла которого молоко выходит со скоростью 150-160 м/с и раздробляется на мельчайшие капли из-за сопротивления воздуха. В форсуночные распылители сгущенное молоко подается под высоким давлением (до 24,5 МПа).
При сушке на распылительных сушилках сгущенное молоко распыляется в верхней части сушилки, куда подается горячий воздух. Горячий воздух, смешиваясь с мельчайшими каплями молока, отдает им часть теплоты, под действием которой влага испаряется, и частицы молока быстро высушиваются. Высокая скорость сушки (испарения) обусловлена большой поверхностью соприкосновения мелкодисперсного молока с горячим воздухом. При быстром испарении влаги воздух охлаждается до 75-95 °С, поэтому тепловое воздействие на продукт незначительно и растворимость его высокая. Высушенное молоко в виде порошка оседает на дно сушильной башни.
Распылительные сушилки в зависимости от движения воздуха и частиц молока разделяют на три вида: прямоточные, в которых движение воздуха и молока параллельное; противоточные, в которых движение частиц молока и воздуха противоположное; смешанные – со смешанным движением воздуха и частиц молока.
Наиболее рациональные и прогрессивные высокопроизводительные прямоточные распылительные сушилки, в которых степень растворимости сухого молока достигает 96-98 %.
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.
2.2 Характеристика сушилок с учетом требований ……. технологии
В настоящее время для выработки сухих молочных продуктов применяют преимущественно сушилки распылительного типа, а для сухого обезжиренного молока, сухих пахты и сыворотки так же сушилки контактного типа (вальцовые). Сухие кисломолочные продукты высокого качества получают на сушилках сублимационного типа. Конструкции распылительных сушилок очень много. Их можно классифицировать по отдельным признакам, в частности по способу распыления сгущенного продукта в сушильную башню. В сушилках применяют дисковое форсуночное распыление.
§ часть засоряются при распылении сгущенного молока с повышенной концентрацией;
§ сушилки большой производительности имеют несколько форсунок, что усложняет процесс обслуживания.
§ в частицах сухого молока меньше содержится воздуха;
§ меньше расходуется электроэнергии.
Сушилки можно классифицировать по движению продукта и воздуха в сушильную башню. Поэтому признаку они могут быть противоточные, прямоточные, и смешанного тока.
В сушилках первых двух типов возможен перегрев продукта, так как подаваемый наиболее горячей воздух контактирует уже с подсушенными частицами молока.
Следует отдавать предпочтение прямоточным сушилкам, в них отсутствует перегрев продукта. Можно повышать производительность сушилок, не боясь снижения качеств сухого молока.
Недостаток прямоточных сушилок – более высокая сушильная башня, вследствие того, что и распыленное молоко и воздух движутся в одном направлении. Сушилки могут иметь башни с горизонтальным и конусным днищем. Башни с коническим дном более рациональны, в них продукт получают с меньшим содержанием свободного жира.
За счет воздействия уборочного скребкового механизма в башнях с горизонтальным дном содержание свободного жира в сухом молоке увеличивается на 7 %.
Все сушилки классифицируются по способу улавливания молочной пыли (20 % частичек уносится с воздухом). Улавливание частиц может осуществляться тканевыми фильтрами и циклонным способом. По эффективности очистки лучше матерчатые фильтры, по влиянию на качество продукта лучше циклоны.
По данным Г.П. Сапрыгина, Ю.А. Хоцко в сухом молоке, которое задерживается на фильтрах, вследствие активного аэрирования и длительного воздействия относительно высоких температур, происходит снижение растворимости, окисления жира и количества витаминов.
В последнее время получили промышленное распространение мокрые пылеуловители – скрубберы Вентури. По степени улавливания молочного порошка они эффективны.
Факторы позволяющие интенсифицировать процесс сушки
1. Повышение температуры воздуха – сушильного агента. Чем выше температура, тем интенсивнее процесс. Беспредельно повышать температуру не может. Этому препятствует с одной стороны – качество продукта, с другой – самовозгорание сухого продукта.
В инструкции по эксплуатации сушилок указано, что для сушилок противоточного и смешанного тока температура воздуха должна находиться в пределах 140-170 °С. Для прямоточных, она может быть выше – 165-180 °С.
2. Повышение содержания сухих веществ в сгущенном молоке. Чем выше концентрация сгущенного молока, тем выше производительность сушилки по готовому продукту. Но есть предел, в частности, если в сгущенное молоко добавить 0,03 % гексаметафосфата натрия вязкость сгущенного молока снижается, можно повысить в нем содержание сухих веществ до 58 %. Вспененное в потоке сгущенное молоко так же имеет меньшую вязкость. В этом случае можно распылять сгущенное молоко с содержанием сухих веществ 60 %
3. Дисперсность распыленных частиц. Очень мелкие частицы, имеющие малую инерционную способность, будут концентрироваться около диска при дисковом распылении. Рабочий объем башни не будет полностью использован. Чрезмерно крупные частицы не успевают высохнуть во время полета. Размер частиц должен быть оптимальным, и регулируется он числом оборотов диска или давлением при форсуночном распылении. Эти параметры устанавливаются в зависимости от содержания сухих веществ в сгущенном молоке.
Источник
Влияние технологии на качество сухих молочных продуктов
Технология сухих молочных продуктов состоит из технологических операций, часть из которых является общей для всех видов сухих молочных продуктов (рис. 7.4). В зависимости от конкретного вида продукта приемы и параметры технологических операций могут отличаться.
Сушка — процесс обезвоживания молочных продуктов путем превращения влаги в парообразное состояние. Сушка возможна путем перевода влаги продукта в пар (тепловая сушка) и путем замораживания влаги и превращения льда в пар, минуя жидкое состояние (сублимационная сушка).
Процесс сушки требует затрат тепла, которые расходуются в основном на испарение. Если бы влага в продукте находилась только в свободном состоянии, то затраты энергии на сушку были бы постоянны. П. А. Ребиндер классифицировал формы связи влаги с материалом на три основные группы: химическую; физико-химическую (адсорбционная и осмотическая) и физико-механическую (капиллярно-связанная или влага смачивания).
В начале сушки удаляется свободная вода, испарение которой требует небольшого расхода тепла. В конце сушки затраты тепла возрастают, так как удаляется связанная вода, энергия связи которой с белковыми веществами велика.
В продукте обычно остается химически и адсорбционно-связанная влага. При удалении адсорбционно-связанной влаги изменяются физико-химические свойства продукта, изменяются его гидрофильные свойства.
Поэтому чрезмерное обезвоживание продукта нецелесообразно. Для сухого молока остаточная влажность продукта должна быть 3-4%, что соответствует мономолекулярному слою адсорбционно-связанной влаги.
Для сушки молочных консервов широко применяется пленочная (контактная сушка) и распылительная (конвентивная) сушка.
Молоко пленочной <контактной) сушки. Сухое молоко пленочной сушки получают путем высушивания предварительно сгущенного молока на двухвальцовых сушильных установках. Вальцы представляют собой полые цилиндры из специального чугуна, поверхность которых тщательно отполирована. Сгущенное молоко наносится тонким слоем
0,2-0,5 мм на горячую поверхность медленно вращающихся вальцов и за один неполный оборот в течение 2-3 с высушивается, образуя тонкую полупрозрачную пленку. Срезанная ножами с вальцов пленка размельчается в тонкий порошок, охлаждается и направляется на фасование. Сухое молоко пленочной сушки уступает по качеству сухому молоку распылительной сушки, так как на поверхности вальцов молоко нагревается свыше 100 °С, что приводит к необратимой тепловой денатурации белков. При этом способе продукт подвергается механическому воздействию, выделяется жир в свободном состоянии, образуются сульфидгидрильные группы, снижается растворимость молока. В случае неравномерного нанесения молока на вальцы возможно пересушивание или подгорание сухого молока.
Поэтому на вальцовых сушилках не рекомендуется сушить молочные продукты с повышенным содержанием жира. Этим способом получают сухое нежирное молоко, сухую пахту и сыворотку.
Молоко распылительной сушки. Распылительные сушильные установки широко применяют для сушки молока, сливок, молочных продуктов детского питания и др. В этих установках сгущенное подогретое молоко за счет мелкого диспергирования частиц быстро обезвоживается в потоке горячего воздуха. Капля размером 40 мкм при температуре 50 °С высыхает за 2 с. Температура частиц сухого молока в зоне распыления должна быть не выше 70-80 °С.
Сухое молоко распылительной сушки имеет более высокое качество и лучшую растворимость, чем молоко пленочной сушки, так как при практически мгновенном высушивании исключаются местный нагрев продукта и денатурация белка.
Молоко сухое быстрорастворимое. Растворимость является одним из главных показателей качества сухих молочных продуктов. Растворимость — это способность продукта к повышенной растворимости компонентов. Она выражается в кубических сантиметрах сырого осадка, который образуется после центрифугирования восстановленного молока.
Быстрорастворимость — скорость растворения, но не полнота. Быстрорастворимое сухое молоко распылительной сушки становится более гидрофильным за счет дополнительных технологических операций.
Отличительной особенностью технологии является то, что сухой молочный порошок с массовой долей влаги 5-6% из сушильной башни подается в агломерационную камеру (инстантайзер), где он дополнительно увлажняется обезжиренным молоком до влагосодержания 7-9% и агломерируется в псевдосжиженном слое. Увлажненный агломерированный порошок направляется в инстантайзер, где досушивается в псевдосжиженном слое до массовой доли влаги 4%. При агломерации (укрупнении) частиц для выработки сухого цельного быстрорастворимого молока в него вносят дополнительно эмульгаторы (метарин, пищевые соевые фосфатидные концентраты).
При растворении сухого молока распылительной сушки овальная поверхность сухих частиц быстро увлажняется, а образующая пленка препятствует быстрому смачиванию и растворению порошка.
Сухое молоко быстрорастворимое имеет крупные капиллярно-пористые частицы, поэтому скорость проникновения влаги увеличивается.
К сухим молочным продуктам повышенной растворимости относятся молоко сухое цельное быстрорастворимое и молоко сухое «Смоленское».
Источник
