УДК 637.146:66.093.6
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СЫВОРОТОЧНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
, доктор технических наук, профессор;
, магистр, 2 курс, факультет многоуровневой подготовки;
, магистр, 1 курс, факультет многоуровневой подготовки
ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой
промышленности», г. Кемерово
Одним из важнейших направлений инновационной политики в области научных исследований является разработка нового ассортимента молочных продуктов стойких в хранении. В современных условиях расширения рынка молока и молочных продуктов, предприятия отрасли ориентированы на выпуск конкурентоспособной продукции с увеличенными сроками годности.
Разработка нового ассортимента молочных продуктов стойких в хранении является актуальным направлением рационального использования сырья и эффективной работы предприятия. Тенденция потребительского рынка к «натуральности» продуктов диктует производителям поиск новых технологий по выпуску новых видов продуктов на основе натурального молока и молочной сыворотки, применяя щадящие технологические режимы переработки. В связи с этим, разработка новой технологии по производству концентрированных продуктов выполняется в рамках научной концепции по выпуску продуктов высокого качества и высоких технико-экономических показателях производства.
В концентрированных продуктах присутствуют разные формы структурно связанной воды, мало доступных для микроорганизмов с высокой концентрацией растворимых веществ. Консервирующий эффект вызван высоким осмотическим давлением в пищевой системе и значительным содержанием молочной кислоты. Таким образом, обезвоживание предотвращает или замедляет физико-химические, биохимические и микробиологические процессы порчи, увеличивая длительность хранения, создавая резервы концентратов [3,5].
В отечественной и зарубежной практике многими учеными накоплен опыт по использованию различных средств и методов, которые условно можно разделить на традиционные и новые. Из традиционных способов обезвоживания применяются в промышленности сгущение, распылительная сушка (сухое цельное и обезжиренное молоко, сухая пахта, сухая сыворотка, сухие кисломолочные продукты), пленочная сушка (сухое обезжиренное молоко, сухая пахта, сухая сыворотка). Указанные способы уже приблизились в своем развитии к пику совершенства. Они имеют ряд недостатков, как в отношении качества продукта, так и по технико-экономическим показателям производства.
Резервом в повышения качества обезвоженных продуктов является применение новых способов удаления воды или их оптимальное сочетание с традиционными приемами.
У нас в стране и за рубежом применяют тепловую и сублимационную сушку, которую успешно используют для многих видов пищевых продуктов, ферментов, заквасок, чистых культур микроорганизмов, творога, сливок, кисломолочных продуктов с высокой степенью сохранности нативных свойств. В последние годы появились технологии сушки инфракрасными лучами[2,4]..
Инфракрасные сушильные установки используют излучение определённой длины волны для подведения тепловой энергии к высушиваемому продукту. У инфракрасных лучей основная часть излучения находится на участках спектра с длиной волны 0,8-5,3 мкм. Природа инфракрасных лучей та же, что и видимого света, разница только в длине волны. Энергия видимых лучей с длиной волны 0,4-0,76 мкм незначительна[2,4].
Генераторами инфракрасных лучей являются специальные лампы, нагревающие элементы с керамическим покрытием или металлические поверхности. Отличие инфракрасных ламп от обычных ламп состоит в том, что они имеют более низкую температуру накала, равную 2500 К (а не 2920 К как у обычных ламп накаливания). Данные лампы преобразуют до 80% подводимой к ним энергии в излучение инфракрасного спектра. Применение инфракрасных ламп позволяет быстро менять мощность в достаточно широких пределах вследствие их малой тепловой инерции.
Основное преимущество сушки инфракрасными лучами - более быстрое удаление влаги. Интенсификация обезвоживания обусловлено тем, что лучистый поток тепла проникает частично внутрь капиллярно - пористых тел на глубину 0,1—2,0 мм и почти полностью поглощаются вследствие ряда отражений от стенок (как участки абсолютно черного тела).
На рис.1. представлена схема теплорадиационного обезвоживания (ИК-лучи).
Рис.1 Схема теплорадиационного обезвоживания (ИК-лучи)
Инфракрасное излучение активно поглощается водой, содержащейся в продукте, но не поглощается тканью высушиваемого продукта, поэтому удаление влаги возможно при невысокой температуре, что дает практически полностью сохранить витамины, биологически активные вещества, естественный цвет, вкус и аромат подвергающихся сушке продуктов [1,6].
Исследования процесса обезвоживания в условиях вакуума при инфракрасном энергоподводе. проводили на экспериментальном стенде кафедры "Теплохладотехника" Кемеровского технологического института пищевой промышленности. Объектами исследования явились молочная сыворотка творожная и молочная сыворотка подсырная с массовой долей сухих веществ в среднем 6,5 %, сывороточный напиток с соком «Актуаль» с массовой долей сухих веществ в среднем 18,6%. Проводили комплексную оценку состава и качества выбранных объектов исследования. Перед проведением выпаривания все образцы напитков и свежей сыворотки имели высокие балльные оценки. Микробиологические показатели: КМАФАнМ на уровне 1х106 КОЕ/г.
В ходе экспериментов вели наблюдение за поведением объекта, изменением его массы, фиксировали его температуру и продолжительность процесса. Полученные характерные термограммы обезвоживания продуктов на противнях могут служить материалом для управления сушкой при условии радиационного подвода тепла.
Изменение массы навески в процессе сушки контролировали каждые 5 мин. Характер протекания процесса сушки наиболее полно описывается кривыми сушки, кривыми скорости сушки. Экспериментальные данные послужили материалом для построения кривых.
Рис. 2 Кривые терморадиационной вакуумной
сушки сывороточного напитка
На рис. 2 изображено изменение среднеобъемной массовой доли влаги во времени в образцах напитка сывороточного «Актуаль». Теплорадиационный процесс выпаривания воды имеет несколько этапов, связанных с различной энергией связи воды с сухими веществами. Кинетика процесса обусловлены химическим составом и состоянием влаги в объектах высушивания. В концентрированном сывороточном продукте может оставаться до 15 % самой энергоемкой адсорбционной влаги.
Изучали влияние начального содержания сухих веществ на динамику обезвоживания и продолжительность процесса. Анализируя полученные данные по продолжительности процесса установили, что с увеличением исходной массовой доли сухих веществ в объекте продолжительность процесса повышается.
Влияние этих двух основных технологических характеристик на длительность выпаривания представлена на рис. 3. Используя номограмму, в зависимости от начальной и конечной массовой доли сухих веществ, будет установлена продолжительность удаления воды или концентрирования.
Рис. 3. Номограмма получения концентрата в зависимости от начальной и конечной массовой доли сухих веществ
Экспериментальные образцы сывороточных концентратов исследовали по физико-химические показателям, которые представлены в таблице 1.
Таблица 1
Конечная массовая доля сухих веществ, % | Массовая доля жира, % | Массовая доля белка, % | Титруемая кислотность, °Т |
40,9 | 1,7 | 8,1 | 154 |
51,2 | 2,6 | 9,7 | 178 |
60,6 | 3,9 | 11,5 | 196 |
Физико-химические показатели концентрата сывороточного напитка
(средние значения)
Все образцы концентрата с массовой долей сухих веществ от 40,9 до 60,6 % получили наивысшие балльные оценки – 10 баллов и высоко оценены дегустационной комиссией по органолептическим показателям.
Таким образом, изучена кинетика процесса обезвоживания, которая позволила получить данные по распределению влаги по видам и формам связи, на базе которых определена критическая влажность с обоснованием конечной массовой доли сухих веществ в концентрированном продукте.
Получены кривые терморадиационной вакуумной сушки и кривые скорости сушки, позволяющие определить закономерность, особенности и скорость удаления воды из молочного сырья. Повышение сухих веществ в жидком продукте приводит к снижению скорости обезвоживания. Установлена максимальная скорость выпаривания свободной воды на уровне 0,99 -0, 98 г/мин. и минимальная - на уровне 0,65 г /мин.
Список литературы
1. Бурыкин сушки молочной сыворотки / // Молочная промышленность. – 2007. – №8. – С.56-57.
2. Гинзбург теории и техники сушки пищевых продуктов / М.: Пищевая промышленность,19с.
3. Крашенинин связи влаги с сухим веществом сыра / , , // Весовые потери пищевых продуктов при охлаждении, замораживании и хранении: сборник научных трудов. – Ленинград, 1970. – С.1–10.
4. Инновации в области сушки молока и сыворотки. / А. Кулинич // Переработка молока. – 2010. - №9. – С.
5. Семенов низкотемпературное обезвоживание жидких и пастообразных термолабильных материалов / , // Вестник MAX. – 2002. - №3. - С. 43-46.
6. Филатов молочной сыворотки /, , // Молочная промышленность. – 2008. - №12. – С. 58-59.
Реферат
УДК 637.146:66.093.6
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СЫВОРОТОЧНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
, д. т.н., ,
(ФГБОУ «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», г. Кемерово)
Приводится научное обоснование применения нетрадиционного способа обезвоживания жидкого молочного сырья. На экспериментальном стенде вакуумной сушки с терморадиационным энергоподводом (ИК - лучи) проводились исследования выпаривания воды под действием инфракрасныхй лучей. Получены характерные термограммы обезвоживания, на базе которых созданы кривые сушки, кривыми скорости сушки молочной сыворотки и сывороточных напитков.
Определена критическая влажность с обоснованием конечной массовой доли сухих веществ в концентрированном продукте. Получена номограмма процесса концентрирования.
