6.3 Теоретические основы сушки молока

Влагу, содержащуюся в молоке, можно разделить на удаляемую при сушке и неудаляемую(т.е. ниже равновесной влажности, соответствующей относительной влажности и температуре сушильного агента).

Равновесная влажность -влажность, при которой давление паров воды над поверхностью вещества при данной температуре и давление паров в окружающем воздухе равны.

Механизм сушкисостоит в том, что с поверхности высушиваемого материала удаляется влага. На ее место вследствие диффузии начинает поступать влага из внутренних слоев продукта.

Продолжительность сушки зависит от быстроты восполнения испаряемой влаги. Причем, по мере удаления влаги из продукта остальная часть ее, вследствие увеличения сил сцепления удерживается прочнее. Это обусловливает повышение температуры сушки или большее диспергирование высушиваемого материала. С удалением свободной влаги, т.е. по мере высыхания, наступает момент, когда поверхность испарения сокращается. При этом вследствие увеличения слоя неподвижного воздуха, проникающего в капилляры, и трения (торможения) продвигающихся по узким капиллярам паров воды возрастает сопротивление движению воды, превратившейся в пар. В результате увеличения сопротивления движению воды скорость высыхания уменьшается, и количество испарившейся влаги перестает быть пропорциональным времени сушки.

Высушивание с поверхности продолжается до тех пор, пока за счет диффузионных токов к ней мигрирует влага, остатки гигроскопической влаги удаляются еще медленней, чем остатки свободной влаги.

Факторы, влияющие на скорость сушки.При содержании влаги большем, чем это соответствует состоянию равновесия, продукт высыхает до тех пор, пока не будет достигнуто равновесное состояние.А в случае высушивания ниже состояния равновесия продукт поглощает влагу из воздуха.

Скорость сушки зависит от упругости водяных паров на поверхности материала и парциального давления водяных паров в воздухе. Влага испаряется при условии, когда давление водяных паров у поверхности испаряющейся жидкости выше парциального давления пара в воздухе,что вытекает из уравнения:

W = С *(Рп.ж. - Рп.в.)

Где : W- количество испаряемой воды с 1 м²в час; С - коэффициент, зависящий от скорости движения жидкости над поверхностью испарения и от его плотности; Рп.ж. - давление паров у поверхности испаряющейся жидкости (давление насыщенного водяного пара при температуре испарения воды); Р.п.в. - парциальное давление пара в воздухе над поверхностью испарения.

Из формулы следует, что при Рп.ж. =Рп.в. W= 0, при Рп.ж. > Рп.в. происходит испарение, а при Рп.ж. < Рп.в. наблюдается конденсация влаги из воздуха, т.е. увлажнение.

Относительная влажность воздуха характеризует его состояние как поглотителя влаги. В случае испарения необходимо поддерживать относительную влажность воздуха ф ниже 100-ного насыщения и температуру испарения влаги ниже температуры мокрого термометра. При 100 % насыщении воздуха влагой температура испарения влаги должна быть выше температуры окружающего воздуха. Для этого требуется подавать тепло к испаряемой влаге извне.

В процессе сушки тепло, заимствованное от горячего воздуха расходуется на испарение влаги, а образующиеся пары насыщают сушильную камеру. Вследствие этого снижается интенсивность испарения влаги из высушиваемого материала.

Для поддержания правильного режима и интенсивности процесса сушки необходимо постоянно удалять пары влаги, выделяемые из высушиваемого материала, и подавать в сушильную башню ненасыщенный парами (сухой) воздух.При нагревании воздуха влагосодержание его останется неизменным, а степень насыщения воздуха водяными парами при этом понизится. Вместе с тем, возрастет влагоемкость, способность к поглощению влаги.

В момент полного высушивания температура молока выравнивается с температурой теплоносителя (воздуха).Высокая температура воздуха может вызвать местные вспышки или воспламенение порошка за счет электризации молочной пыли, оседания мельчайших частиц пыли на горячих поверхностях. Андреев определил, что заряженность распыленных частиц молока составляет 200 вольт. Кивенко и Годжело установили, что критическая температура загораемости сухого обезжиренного молока равна 185 °С, а более жирных продуктов 166-7-178 °С, горелого цельного молока 144 °С.

Во избежание загораемости порошка необходимо систематически очищать горячие поверхности башенки, не допускать попадания смазочных масел на горячие поверхности, соприкасающиеся с порошком, или устраивать защитный кожух. Температуру воздуха для сушки цельного молока не повышать выше 165 °С.

На скорость сушки влияет величина поверхности испарения,(поверхности теплоотдачи) - Р , т.е. величина рабочей поверхности высушиваемой жидкости омываемой воздухом. С целью увеличения поверхности испарения необходимо максимально распылять материал. Относительная поверхность Р распыленных частиц в 1 л. молока в зависимости от степени диспергирования.

Величина капли при сушке почти не уменьшается. Это объясняется тем, что в процессе сушки внутри частицы создается избыточное давление, вследствие чего в ней образуется много пустот (вакуолей). Пористость характеризуется долей объема, занимаемого порами. Малопористый порошок получается в результате сушки концентрированных растворов.

Распыленные частицы совершают полет по радиусу камеры.

Количество испаренной влаги можно определить по формуле:

W= М₁- М₂= М₁* (в₁- в₂)/(100-в₂) = М₂*(в₁- в₂)/(100-в₁ )

Где W- количество выпаренной влаги в кг; М₁и М₂• количество раствора до и после сушки в кг; В1 и в₂- влажность раствора до и после сушки в %.

Вопросы для самоконтроля

1. Факторы, влияющие на скорость сушки

2. Распылительная сушка

3. Сублимационная сушка

4. Классификация сухих молочных консервов

5. Способы нанесения молока на вальцовые сушилки

6. Двухстадийная сушка

7. Газовая сушка

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Основная

1. Голубева,Л.В. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры [Текст]. Т.9. Консервирование и сушка / Л.В. Голубева. - СПб.: ГИОРД, 2005. - 264с.-ISBN5-10-001912-3.

Дополнительная

1. Крусь, Г.НТехнология молока и молочных, продуктов [Текст] / Г.Н. Крусь, А.Г Храмцов, З.В. Волокитина., С.В. Карпычев.; под ред. Шалыгиной А.М. - М.: Колос, 2008. - 455 с. -ISBN978-5-9532-0599-3.

2. Крусь, Г.Н.Технология молока и молочных продуктов [Текст] / Крусь Г.Н. и [др.].; ред. : А. М. Шалыгина. - М.: Колос, 2007. - 455 с. -ISBN978-5-9532-0599-3.

3. Шалапугина, Э.П.Технология молока и молочных продуктов [Текст]: Учебное пособие для студентов вузов и ссузов/ Э.П. Шалапугина, Н.В. Шалапугина. - Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», Москва 2010. - 304 с. -ISBN978-5-394-00725-5.

4. Чекулаева,Л.В. Технология продуктов консервирования молока и молочного сырья [Текст]: учебное пособие / Л.В. Чекулаева, К.К. Полянский, Л.В. Голубева. - М.ДеЛи принт, 2002. - 248 с. -ISBN5-94343-019-9.

5. Учебно-методическая и профессиональная литература для студентов и преподавателей - КИр://\у\у\уЛ\У1грх.сот/

6. Бредихин, С.А.Технология и техника переработки молока [Текст]: учебник / С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский, В.Н. - М.: Колос, 2003. - 400 с.

7. Крусь, Г.Н.Технология молока и молочных продуктов [Текст] / Крусь Г.Н., Храмцов А.Г., Волокитина З.В., Карпычев С.В.; под ред. Шалыгина А.М. - М.: Колос, 2006. - 455 с. -ISBN5-9532-0166-4.

Лекция 7

ТЕХНОЛОГИЯ СУХОГО ЦЕЛЬНОГО МОЛОКА, СУХИХ СЛИВОК,

СУХОГО МАСЛА