Охлаждение сгущенного молока с сахаром

При выработке сгущенного молока с сахаром охлаждение - одна из ответственных операций. При охлаждении происходит кристаллизация лактозы, и от того, как будет проведено охлаждение. Можно получить мелкие и крупные кристаллы. Этой цели подчинено все охлаждение. Речь идет о кристаллизации лактозы, но в продукте есть еще и сахароза, которая при определенных условиях может кристаллизироваться. Сахароза имеет высокую растворимость, и в продукте нормального состава при хранении она находится в растворенном состоянии. При сахарном отношении равном 64,5-65,0 сахароза может кристаллизоваться.

Величина кристаллов зависит от:

§ степени перенасыщения раствора;

§ скорости охлаждения;

§ от степени механического перемешивания;

§ от того, вносим или нет затравку с нужными размерами частиц.

Если перенасыщенный раствор соли или сахара быстро охладим и интенсивно перемешаем, да еще и внесем затравку устройство для внесения затравки представлено на (рисунок 3.6), то можно получить кристаллы мелких размеров. Если охлаждение медленное, то получаются крупные кристаллы.

При охлаждении сгущенного молока эти теоретические предпосылки не подходят, т.к. лактоза не подчиняется общим закономерностям.

Особенности лактозы следующие:

1. Лактоза состоит из двух форм –α и ß;

2. Эти формы имеют разную растворимость - α-менее, ß-более;

3. В молоке должно быть равновесие между этими формами;

4. Скорость перехода ß в α-форму зависит от температуры – чем ниже температура, тем меньше скорость перехода.

Если быстро проводится охлаждение, образуются мелкие кристаллы α-формы, равновесие нарушается и ß-форма должна переходить в α. Если температура низкая, то и скорость перехода низкая, процесс кристаллизации лактозы замедляется, и кристаллы могут вырасти. На основании целого ряда проведенных исследований было предложено вести охлаждение ступенчато. Например, с температуры 55 °С быстро охлаждают до 32-35 °С, выдерживают около 1 ч, затем быстро охлаждают до 18-20 °С. Выдержка необходима для того, чтобы ß-форма лактозы перешла в α-форму. 32-35 °С – это температура усиленной кристаллизации, при которой быстро идет кристаллизация и велика скорость перехода ß-формы в α.

Охлаждение сгущенного молока надо провести таким образом, чтобы получить кристаллы лактозы величиной не более 10 мкм, такие кристаллы не ощущаются на языке. На всех этапах продукт интенсивно перемешивается. Когда температура достигает 32-35 ºС, вносится затравка. При высокой температуре вносить, затравку нельзя, т.к. сахар раствориться. Затравка (центры кристаллизации) вносится из мелкокристаллической лактозы, с кристаллами не более 3-4 мкм в количестве 0,02 % к сгущенному молоку, которую предварительно прогревают в сушильном шкафу при температуре 100-150 °С в течение часа во избежание микробиологического загрязнения.

Для расфасовки продукта принимается температура 18-20 °С. Такой уровень температуры принимается из следующих соображений:

§ при низкой температуре резко возрастает вязкость, медленно идет расфасовка;

§ при понижении температуры резко падает коэффициент теплоотдачи (α), поэтому чтобы снизить температуру на 2-3 °С, надо затратить много времени.

В прошлом процесс вели в открытых ваннах в течение 3-5 ч. Охлаждение можно проводить и в вакуум-охладителях. До 1961 г. в вакуум-охладителях процесс кристаллизации также протекал ступенчато. В 60-х годах во ВНИМИ Страхов и в Вологодском молочном институте Чекулаев предложили одноступенчатый способ охлаждения в вакуум-охладителях. Это значит, что вакуум-охладитель охлаждает сгущенное молоко с температуры 55 °С до 18-20 °С, на это расходуется от 30 до 60 мин в зависимости от создаваемого вакуума. Вакуум поддерживается не ниже 700 мм. рт. ст. (931·10² Па) в начале процесса и 730-750 мм. рт. ст (971-998 · 10² Па) в конце его.

Охлаждение продукта проводят отдельно по варкам. В вакуум-охладителях в результате массовой кристаллизации образуется сразу очень большое количество мелких кристаллов. Кристаллизация идет равномерно по всей массе, кристаллы очень мелкие, увеличение кристаллов небольшое за счет перехода ß-формы лактозы в α. В настоящее время на всех заводах применяется одноступенчатый метод. Обязательно применяется затравка, иначе невозможно получить хороший результат. Получить затравку с размерами кристаллов 3-4 мкм очень сложно. Для размола лактозы на заводах устанавливают шаровые мельницы. Были случаи отрицательного отношения к затравке.

Затравку в вакуум-охладитель вводят при 30-35 °С, лучше вносить сухую затравку, а не смешивать ее с небольшим количеством сгущенного молока. Пытались вводить затравку вниз через пробник, но это неприемлемо, т.к. большие толчки и происходит выброс. Затравку вводят через краники для гашения разрежения (вверху), она падает и распределяется по всей массе сгущенного молока. Для внесения затравки имеются металлические вороночки на порцию затравки. Вороночка заполняется затравкой, выдерживается в сушильном шкафу, затем накручивается на краник. В связи с выделением сокового пара затравка может быть унесена. На время внесения корпус отключается от эжекторной системы задвижкой на 3-4 мин. Как уже указывалось, количество затравки – 0,02 %, при увеличении – эффект невелик.

В качестве затравки можно применять сгущенное молоко с хорошей консистенцией в количестве 1% от массы сгущенного молока. Это худший вариант, но допускается.

В Сибирском филиале ВНИМИ проведена работа по применению сухой сыворотки в качестве затравки. В сухой сыворотке размер кристаллов 1,5-3,5 мкм. Для того, чтобы кристаллы были мелкими, надо лактозу выкристаллизовать. Сыворотку сгущают до 40-45 % сухих веществ, проводят кристаллизацию лактозы. Для этого сыворотку охлаждают до температуры 30 °С и вносят в нее затравку – мелкокристаллическую лактозу в количестве 0,1 % от массы этой сыворотки. После кристаллизации лактозы сыворотку сушат на распылительной сушилке. Результат получен хороший, а приготовление сухой сыворотке менее трудоемкий процесс, чем производство молочного сахара.

При охлаждении сгущенного молока с сахаром в вакуум-кристаллизаторах часть влаги испаряется, поэтому варку надо закончить раньше, чем достигается конечная влажность продукта. При охлаждении на 1 °С продукт подгущается на 0,088 %, отсюда:

В_н = В_К + 0,088 (t_Н - t_K), (3.2)

где В_н - начальное содержание влаги;

В_к - конечное содержание влаги;

t_Н - начальная температура охлаждения (55 °С);

t_K - конечная температура охлаждения (18-20 °С).

Применение одноступенчатого способа охлаждения более экономично по сравнению со ступенчатым: увеличилась оборачиваемость установок в 2 раза; выработка на 1 рабочего возросла в 2 раза и увеличился съем продукции с 1 кв.м; достигнута экономия за счет пара, воды и электроэнергии; экономия эксплуатационных расходов дает 0,016 коп. на 1 условную банку.