Цель: изучить значение процесса гомогенизации, его механизм и влияние факторов на его эффективность

Урок 37. Гомогенизация молока. Влияние различных факторов на эффективность гомогенизации

Цель: изучить значение процесса гомогенизации, его механизм и влияние факторов на его эффективность.

Гомогенизация – это процесс дробления жировых шариков и частичного разрушения белковых веществ молока и сливок, имеющих размер выше 140 нм. Этот способ механической обработки молока и жидких молочных продуктов служит для повышения дисперсности в них жировой фазы, что позволяет исключить отстаивание жира во время хранения молока, развитие окислительных процессов, дестабилизацию и подсбивание при интенсивном перемешивании и транспортировании.

Гомогенизация сырья способствует:

- при производстве пастеризованного молока и сливок – приобретению однородности (вкуса, цвета, жирности);

- стерилизованного молока и сливок – повышению стойкости при хранении;

- кисломолочных продуктов (сметаны, кефира, йогурта) – повышению прочности и улучшению консистенции белковых сгустков и исключению образования жировой пробки на поверхности продукта;

- сгущенных молочных консервов – предотвращению выделения жировой фазы при длительном хранении;

- сухого цельного молока – снижению количества свободного молочного жира, не защищенного белковыми оболочками, что приводит к быстрому его окислению под действием кислорода атмосферного воздуха;

- восстановленных молока, сливок и кисломолочных напитков – созданию наполненности вкуса продукта и предупреждению водянистого привкуса;

- молока с наполнителями (какао и др.) – улучшению вкуса, повышению вязкости и снижению вероятности образования осадка.

Диспергирование жировых шариков, т.е. уменьшение их размеров и равномерное распределение в молоке, достигается воздействием на молоко значительного внешнего усилия (давление, ультразвук) в специальных машинах – гомогенизаторах. Наибольшее распространение в молочной отрасли получила гомогенизация молока при продавливании его через кольцевую клапанную щель гомогенизирующей головки машины. Жировые шарики, проходя через эту щель, диспергируются. Необходимое давление создается насосом. При производстве цельного молока размер жировых шариков с 3-4 мкм уменьшается до 0,7-0,8 мкм.

Основным узлом современных гомогенизаторов клапанного типа является гомогенизирующая головка. Она может быть одноступенчатой или двухступенчатой.

Применение одноступенчатой или двухступенчатой гомогенизации зависит от содержания жира в исходном сырье. Вторая ступень обычно работает при более низком давлении, чем первая. Двухступенчатую гомогенизацию с большим перепадом давления на обеих ступенях применяют при производстве высокожирных молочных продуктов (сливки, смеси мороженого и т.п.). Она позволяет рассеять образующиеся скопления жировых шариков. Для выработки других видов молочных продуктов, в том числе для питьевого молока, можно использовать одноступенчатую гомогенизацию.

Механизм гомогенизации:

При переходе из зоны малых скоростей в зону высоких скоростей передняя часть жирового шарика вытягивается и от него отрываются мелкие частицы. Чем больше скорость шарика в клапанной щели, тем он сильнее вытягивается и тем меньшего размера от него отрываются частицы. Скорость жирового шарика зависит от давления гомогенизации. Скорость движения жирового шарика в нагнетательной камере гомогенизирующей головки составляет 9 м/с, а в клапанной щели – 150-200 м/с.

                                                           Клапан

 

Молочное сырье и его Гомогенизированная (раздробленная)         жировая капля                                                                                                                                                                                

 

В результате гомогенизации общая площадь поверхности жировых шариков увеличивается, их размер уменьшается и происходит изменение состава оболочек, при этом плотность конечного продукта увеличивается, улучшаются вкусовые ощущения.

Эффективность гомогенизации молока определяется рабочим давлением, температурой, скоростью движения продукта при прохождении через гомогенизирующую головку, конструктивными особенностями последней, составом и свойствами компонентов, образующих оболочку жировых шариков, кислотностью, а также последовательностью технологических операций.

Давление гомогенизации автоматически поддерживается неизменным и может достигать 10-20 МПа. Увеличение давления гомогенизации приводит к уменьшению среднего диаметра и диапазона распределения по размерам жировых шариков молока. По данным Н.В. Барановского, средний диаметр жировых шариков при давлении до 12-14 МПа уменьшается более интенсивно, чем при давлении от 14 до 20 МПа, а при давлении более 20 МПа практически не уменьшается.

Температура молока при гомогенизации является важным параметром, влияющим на эффективность процесса. Понижение температуры гомогенизации приводит к повышению вязкости молока и, как следствие, к образованию скоплений молочного жира и их отстаиванию. Отстаивание сливок возрастает при температуре 30-40 ⁰С. При высокой температуре в гомогенизирующей головке могут образовываться белковые отложения, что отрицательно сказывается на работе гомогенизатора. Температура гомогенизации при выработке большинства молочных продуктов определена в диапазоне 60-65 ⁰С. При гомогенизации допускается увеличение температуры молока на 5-8 ⁰С, которое необходимо учитывать при его дальнейшей технологической обработке.

При повышении кислотности молока снижается эффективность гомогенизации. Это объясняется тем, что уменьшается стабильность белков и образуются белковые агломераты, затрудняющие диспергирование жировых шариков.

Состав, свойства и число компонентов оболочки жировых шариков определяют стабильность эмульсии молочного жира. Для формирования прочной оболочки жировых шариков и получения стабильной эмульсии количество компонентов (поверхностно-активных веществ) должно быть достаточным.

Стабильность эмульсии молочного жира в процессе технологической переработки нарушается при следующих операциях: механической дойке, длительной выдержке молока, перекачивании молока в емкости для хранения, сепарировании, перекачивании молока из промежуточных емкостей в подогреватель, пастеризации, стерилизации и т.д.

При выработке молочных продуктов можно использовать полную или раздельную гомогенизацию: при полной – гомогенизируют весь объем перерабатываемого молока, при раздельной – молоко сепарируют, полученные сливки гомогенизируют, смешивают с обезжиренным молоком и направляют на дальнейшую обработку. Раздельную гомогенизацию целесообразно применять при выработке молочных продуктов, где требуется составление нормализованной смеси.

Кроме давления и температуры на эффективность гомогенизации влияют такие свойства молочного сырья, как плотность, вязкость, кислотность.

При гомогенизации молочного сырья повышенной плотности и вязкости для повышения эффективности процесса необходимо снижать давление гомогенизации либо повышать температуру.

 

Задания

1. Посмотреть видео по ссылке https://www.youtube.com/watch?v=j0lzJyy73Ec&feature=emb_logo