Гомогенізація
Гомогенізація досить широко використовується в молочній промисловості при виробництві цілого спектра продуктів, для яких відстоювання жиру має негативні наслідки, в тому числі й для питних видів молока.
Мета гомогенізації - подрібнення жирових кульок молока до розмірів, що забезпечують необхідну стабільність жирової фази молока.
Для досягнення вказаної мети необхідно, щоб середній діаметр жирових кульок не перевищував 2 мкм. В 1 мл молока число жирових кульок складає від 2 до 4 млрд при розмірах від 0,5 до 10 мкм.
Для гомогенізації застосовують різноманітне диспергуюче обладнання, що різниться за меха-нізмом впливу на молоко:
■ клапанні, ■ відцентрові, ■ ультразвукові, ■ вакуумні та інші апарати.
Найбільш поширеними у молочній промисловості є клапанні гомогенізатори на основі багатоплунжерних насосів високого тиску, що забезпечують обробку продукту під тиском до 25 МПа (рис. 3.7).
Рис. 3.7. Клапанний гомогенізатор багатоплунжерного насосу високого тиску.
При вході у щілину клапану швидкість потоку різко зростає. Жирова капля при цьому потоком плазми витягується в циліндр, який під дією сил поверхне-вого натягу ділиться на окремі маленькі кульки, які знову приймають стійку форму. Крім градієнту швидкості на диспергування (дрібнення) жирової кульки впливає і різниця тисків в каналі та щілині клапану.
Гомогенізація сировини залежно від виду питного молока сприяє:
■ забезпеченню однорідності його складу під час зберігання;
■ підвищенню стійкості при зберіганні стерилізованого молока;
■ покращенню смаку молока з наповнювачами;
■ попередженню появи водянистого присмаку та підвищенню в’язкості відновленого молока.
Гемогенізація, тобто, забезпечення рівномірного розподілу жирової фази, дозволяє запобігти значних втрат молочного жиру при переробці, транспортуванні й зберіганні сировини та готової продукції, покращує засвоюваність і консистенцію молочних продуктів, підвищує їх стійкість при зберіганні.
По типу гомогенізуючої головки розрізняють одно-та двоступеневі гомогенізатори.
При двоступеневій гомогенізації сумарний тиск замірюється перед першим і другим ступенем, чим досягається оптимальний ефект гомогенізації.
Ефективність гомогенізації вважається задовільною, якщо частка жирових кульок діаметром менше 2 мкм перевищує 80...85 %.
Ефективність гомогенізації можна визначають методом відстоювання жирової фази в
м
олоці
після витримки проби у мірному циліндрі
на 250 см(3) протягом 48 годин за температури
4...8 °С. Ступінь відстоювання жиру (СВЖ)
визначають за формулою:
де Жм - жирність вихідного молока, %; Жн - жирність нижнього прошарку проби молока, що піддавалась відстоюванню, %; 0,6 - вказує на процентне відношення нижнього прошарку (60 %) до верхнього (40 %).
Окрім вказаного методу ефективність диспергуван-ня жиру визначають шляхом центрифугування зразка у спеціальних пробірках на центрифузі ЦЛМП-24 при частоті обертання І420об/хв. протягом 5 хв.; і визначають відношення оптичних густин молока, виміряних на спектрофотометрі СФ-4А після дії центрифуги та вихідного молока.
Визначальними факторами, які впливають на ступінь гомогенізації є температура, тиск та жирність молока.
Температура гомогенізації суттєво впливає не тільки на диспергування жирової фракції, але й на властивості й структуру адсорбційних оболонок, утворення скупчень жирових кульок, в’язкість молока, стабільність білків (особливо у вершках).
Гомогенізацію холодного молока, в якому жир переважно знаходиться у твердому стані, здійснити пракгично неможливо. Обробка молока при температурі 30...35 °С призводить до неповного диспергування жирових кульок.
Ефективною гомогенізація може бути лише тоді, коли вся жирова фаза знаходиться у рідкому стані, причому в концентраціях, властивих нормальному молоку.
Збільшення після диспергування загальної поверх-ні жирових кульок у 2-10 разів супроводжується адсорбцією білків плазми молока, оскільки вихідної оболонкової речовини (особливо ліпопротеїнового комплексу) недостатньо для покриття всієї знову утвореної поверхні.
Доведено, що при температурі 60...75 °С швидкість розтікання казеїну на межі розподілу жир-плазма підвищується, формування адсорбційних прошарків прискорюється, такий температурний режим забезпечує створення тонких і міцних адсорбційних оболонок жирових кульок.
За іншими температурними режимами (40...50 °С і більше 75 °С) формуються товсті, рихлі обонони, з виступаючими у водну фазу великими фрагментами міцел казеїну, що створює умови для об'єднан-ня жирових кульок між собою із утворенням асоціатів (жирових скупчень).
При виробництві питного пастеризованого молока нормалізовану суміш зазвичай гомогенізують при температурі 60...65 °С і тиску 12,5... 15,0 МПа.
Гомогенізація відноситься до найбільш енергоємних технологічних процесів у молочній промисловості.
Раціональним енергозберігаючим способом гомогенізації є часткова гомогенізація, що передбачає попереднє сепарування молока, диспергування отриманих низькожирних вершків (16...20 % жиру) на двоступеневому гомогенізаторі під тиском на першому ступені 8... 10 МПа і на другому - 2,0...2,5 МПа, з наступною нормалізацією знежиреним молоком. Енергетичні витрати в цьому випадку знижуються у 4 рази, а загальні витрати - у 2,5 раза.