Растворение

Растворение сухих молочных продуктов на практике называют процессом восстановления. Это специфический процесс, который рассматривается в технологии молочных консервов. Он включает знания объекта растворения, процесса и аппаратурного оформления. Особый интерес при производстве продуктов детского питания имеет операция солюбилизации - растворения молочного сахара

Кристаллизация из растворов

В технологии молочных продуктов достаточно широко используется процесс кристаллизации (выделения) лактозы (молочного сахара) из молочного сырья (растворов) при производстве сгущенных молочных консервов и молочного сахара.

Кристаллизация лактозы осуществляется в условиях перенасыщения раствора и в настоящее время объясняется молекулярно-кинетической теорией. Всесторонние исследования процесса кристаллизации в нашей стране проводятся школой проф. Полянского К.К.

В общем виде процесс кристаллизации лактозы включает обра­зование зародышей и их рост. Кинетика кристаллизации может быть выражена изменением концентрации лактозы (С) во времени ():

С = f (τ) (27)

Процесс кристаллизации включает три периода: I — индукционный (латентный) период, когда концентрация лактозы остается постоянной и происходит спонтанное или управляемое (внесение) зарождение кристаллов (центра кристаллизации), П и Ш Периоды - рост кристаллов.

Продолжительность первого периода зависит от вида вещества, его концентрации и порядка зародышеобразования, диапазон колеблется от нескольких секунд (молочные консервы) до нескольких часов (молочный сахар). В молочной промышленности при кристаллизации лактозы применяют все три типа зародышеобразования: гомогенное (спонтанное) и первичное гетерогенное (на стенках кристаллизаторов и поверхности примесей), а также вторичное гетерогенное (внесение кристаллов лактозы). Основным условием образования зародышей и их дальнейшего роста является пересыщение раствора, которое создается путем сгущения молочного сырья и его последующего охлаждения. Растворимость лактозы приведена в табл. 14

Таблица 14

Температура, 0С	Растворимость, %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100	10,6 13,1 16,1 19,9 24,6 30,4 37,0 43,9 51,0 59,0 61,2

Во всех видах молочного сырья лактоза при принятых тепловых режимах обработки находится в растворенном состоянии (молекулы). До кристаллизации должно быть создано пересыщение. Скорость образования зародышей в зависимости от величины пересыщения аппроксимируется степенной функцией

dn / dτ = K S (28)

где: n - число зародышей;

- скорость образования зародышей;

S - перенасыщение;

К и Р - коэффициенты.

На вероятность зародышеобразования кроме пересыщения влияет перемешивание и электрофизическое воздействие ультразвуком, магнитным полем. Учитывая значительные затраты энергии и неуправляемость спонтанного зародышеобразования при производстве молочных продуктов рекомендуется внесение в виде мелкокристаллической пудры размолотых кристаллов молочного сахара. Эта операция является обязательной при производстве всех видов сгушенных молочных консервов с сахаром по четко определенному технологическому регламенту. При производстве молочного сахара операция носит рекомендательный характер.

Рост кристаллов лактозы с точки зрения молекулярно - кинетической теории рассматривается как ряд элементарных актов присоединения к поверхности растущей грани молекулярных комплексов, образующихся в массе исходной фазы. В это же время происходит процесс массопередачи молекул лактозы к поверхности пограничного слоя, диффузия их вдоль поверхности кристалла и включение в кристаллическую решетку. Происходит отвод тепла кристаллизации и освободившейся гидратационной воды. Перенос молекул лактозы из раствора ускоряется за счет перемешивания, уменьшения толщины диффузионного слоя. Рост кристаллов лактозы сопровождается снижением запаса свободной поверхностной энергии за счет адсорбции ее молекул гранями растущих кристаллов.

Результаты кристаллизации оценивают по количеству выкристализовавшейся лактозы (массовость) и однородности кристаллов (количество и размер). При производстве молочных консервов стремятся получить максимум кристаллов (массовость) при минимально возможном размере (как правило, не выше 10 мкм). При получении молочного сахара, наоборот, стремятся получить однородные кристал­лы максимального размера (50-500 мкм).

Для обеспечения этих положений разработаны оптимальные тех­нологические параметры проведения процесса, которые будут изучены в соответствующих разделах технологии молочных продуктов.

Аппаратурное оформление на современном уровне позволяет осуществить процесс при полной механизации с элементами автоматизации и программирования. С использованием микропроцессорной техники возможная алгоритмизация и моделирование кристаллизации лактозы.