Сгущенные н сухне молочные консервы с Саха* ром, сгущенная пахта с сахаром
Сгущенные и сухие молочные консервы с саха/ ром и различными наполнителями, сухне детские и диетические молочные продукты, сухне ЗЦМ
Сгущенное нежирное молоко с сахаром, молоко нежирное сгущенное с сахаром «Славянское», концентрированная сыворотка с сахаром
Сгущенные и сухне концентраты всех белков, сгущенные и сухне концентраты сывороточных бел» ков, сгущенные н сухне концентраты лактозы, сгущенные и сухне концентраты минеральных со* лей
ства на составные части. Соответственно этому соотношения между массовыми долями любых двух составных частей сухого вещества остаются одинаковыми как в исходном сырье (смеси), так и готовом продукте.
Удаление воды из исходного сырья сопровождается концеН* трированием как всего сухого вещества (Л), так и любой составной части его (£) в одно и то же число раз, т. е. Лпр/Лй«* = = Бпр/БИсу.. В то же число раз уменьшается масса исходного сырья или смеси (тсМ) по сравнению с массой продукта (М1прЬ т. е. тсмМпр = ЛПр/Лисх или тсм1т„р-Бп^Бнсх.
При концентрировании обеспечивается материальное равновесие, заключающееся в том, что сухое вещество и любая со^ ставная часть его в исходном сырье переходят в готовый продукт с учетом нормируемых производственных потёрь (/СпотерьЬ
Т. е.ОТсмЛисх^СпотерьА= ^прЛпр ИЛИ ГПсмБнсхКп0терь§~ Wnp£np;
Нормализация состава молока. Для отдельных продуктов Допускаются колебания показателей Жпр и СОМОПр, а также предусмотрены оптимальные нормативные параметры) требуе-- Мые в производстве тех или иных продуктов. Согласно норма^ тивным значениям показателей ЖПр и СОМОПрДля вырабатываемых молочных консервов соотношение Жпр/СОМОпр в зави» симости от конкретного вида продукта колеблется в пределах 0,159—3,3. Исходя из сущности концентрирования (Л„сх/£исх = = ЛПр/£пр). Для получения в каждом продукте заданного соотношения Жпр/СОМОпр необходимо обеспечить его в исходном сырье, так как Жисх/СОМОтх=>Жлр/СОМОйр,
Как было сказано выше, в сборном консервируемом молоке значение соотношения )KJCOMOK колеблется в пределах 0,39— 0,69. Сравнение приведенных значений Жпр/СОМОпр(Опр) и Жы/СОМОм(Ом) показывает, что только для некоторых продуктов эти соотношения будут одинаковыми. Для преобладающего же большинства продуктов Опр будет или меньше, или больше Ом. Следовательно, необходимо составить такую нормализованную смесь, в которой Жсм/СОМОСм=Жпр/СОАЮпр. Исходя из этого, сущность составления нормализованных смесей заключается в изменении фактического соотношения Жм/ СОМОм в цельном мОлоке до заданного в продукте ЖпР/ СОМО„ Р.
Нормируемые для отдельных продуктов относительные потери жира и сухого молочного остатка не всегда одинаковы, поэтому при выполнении расчетов по нормализации значение соотношения Жпр/СОМОпр необходимо корректировать с по?в Мощью коэффициента К, рассчитываемого по формуле: в
1"де Пж — нормируемые потери жнра, %; Пет — нормируемые потерн сухоГбВ молочного остатка, %. jHj
Скорректированный с помощью коэффициента К показателей Опр принято обозначать через Ор, как ОпрЯ = Ор. Поскольку * Осм = Опр после корректировки показателя Опр, расчеты нормализованных смесей выполняют на основе Осм = Ор. В соответствии с этйм условием при составлении нормализованных смесей величина Ом конкретной партии нормализуемого цельного молока изменяется до заданной для расчетов величины Ор путем составления смеси согласно условию Осм = Ор.
При большом многообразии значений .нормируемых показателей Ж hp и СОМОпр, а следовательно, и Ор, а также колебаниях величины Ом в сборном молоке возможно, что Ом>Ор; 0M<<QР; Ом=Ор. Для обеспечения общего условия Ос„=Ор в йервоМ случае необходимо Ом уменьшить, во втором — увеличить и в третьем — оставить неизменным.
Чтобы изменить величину Ом до заданной величины Ор в Требуемом направлении, в промышленности используют два Способа составления нормализованных смесей: первый способ — Смешивание молока цельного (большими партиями или В пото^А ке) с соответствующим молочным компонентом согласно уело* ■ вйю 0См = 0р; второй способ — смешивание обезжиренного мело- щ ка и сливок, получаемых при сепарировании конкретной партий » цёльного молока в требуемых для обеспечения условия Осм = Ор соотношениях.
Сущность первого, наиболее распространенного, способа заключается в следующем- Если нужно уменьшить величину Он
(Ом>Ор), цельное молоко смешивают с таким молочным компонентом, собственное соотношение Ж/СОМО в котором всегда меньше, чем Ом. Этому требованию отвечают обезжиренное молоко, в котором соотношение Жоб/СОМОоб близко к 0,005, или пахта с соотношением Жа/СОМО„, близким к 0,04. Тогда массу нормализованной смеси рассчитывают и составляют как
Если требуется увеличить величину Ом (Ом<сОр), тогда при составлении нормализованной смеои цельное молоко смешивают с таким молочным компонентом, собственное соотношение Ж/СОМО в котором всегда больше, чем Ок. Этому требованию отвечают сливки. Тогда масса нормализованной смеси рассчитывают и составляют как
тсм^тк + ты;
тсл = [(СОМОмОр— Жм)/(Жсл—COMOc/)v)] mM. (1)
Сущность второго способа составления нормализованных смесей заключается в том, что после сравнения фактического значения в цельном молоке Ом с заданной величиной Ор рассчитывают один из продуктов сепарирования и смешивают его с соответствующей частью второго. Если Ом>Ор, то после сепарирования молока смешивают все получаемое обезжиренное молоко (тоб) с частью сливок (т'сл). Тогда нормализованную смесь рассчитывают и составляют следующим образом:
™см=-тйб + т'Сл;
т' сл — t (СОМ 0об0р—Жоб)/( ЖСл — С(ЖОСлОр)) тоб.
При условии Ом<СОр смешивают уже все получаемые сливши (тсл) с определенной частью обезжиренного молока (т'0бК Нормализованную смесь рассчитывают и составляют как
том = тсл + ^'об;
т' об = ((ЖСл~СОМОСлОр)/(СОЛ10обОр-Жоб)] -т^.
При Ом>Ор <э избытке остаются сливки (т"сл = тсл—т'сяУг а при Ом<Ор —обезжиренное молоко (1гг"06 = т0б~'п'об).
При составлении нормализованных смесей {гПск—ти-\- +тоб(П); тс„=т„4-тсл; тсм=тоб+т/сл-, теи~тсл+т'0б) расчет их компонентов на заданные массы молока цельного (первый способ) или на заданные массы молока цельного, направ- • ляемого на сепарирование (второй способ), осуществляется на основе общего условия Ос»=Ор или Жсм/СОМОса = Ор.
Составление нормализованных смесей зависит от способа выпаривания. При периодическом выпаривании смешивание молока цельного с соответствующим компонентом проводится или в емкостях до подачи нормализованной смеси на тепловую обработку, 'или ,в процессе тепловой обработки и выпаривания. При непрерывнопоточном — нормализованная смесь обрабатывается в потоке, поэтому ее составляют до тепловой обработки И выпаривания^
Расчеты требуемой Массы Наполнителей и добавок. Эти расчёты выполняют в соответствии с сущностью концентрирования (Асм/Бсм = Апр/Бпр). На этой основе выведены все формулы, которыми пользуются в промышленности. Для продуктов с сахаром в формулах для расчета массы сахара зй и А„р приняты показатели сахарозы в смеси и продукте (СЛХсм> С АХ ap)i а вместо Бсм и Бар— другие нормируемые показатели сухого вещества. При возможности выбора для продуктов, в которых нормируется показатель Жпр, вместо Бсм и Бпр приняты показатели Жсм и Жпр. Значения этих показателей определяют аналитически, потери жира нормируют, следовательно, результаты расчетов масс сахара по формуле, полученной на основе CAXcJ /Жсм = СЛХПр/Жпр, будут более достоверными. Исходя из этого, согласно условию СДХсм/ЖсИ = С4Хпр/Жпр, с учетом нормируемых потерь сахара (/(потерь сах> 1) на нормализованную смесь тт, масса сахара mQiX рассчитывается по формуле
Для продуктов с сахаром, в которых показатель Жпр не нормируется, а нормируется СМОпр «ли СпР, для расчета массы сахара применяют формулы, полученные на той же самой основе, что и формула (2), а именно CAXm/CMOCK = CAX„p/CMOap, САХ см 1С см — САХпр/С пр.
Массу любых наполнителей, добавок, заменителей рассчитывают по формулам, получаемым на основе формулы концентрирования (Лсм/5см = Лпр/£„р). В соответствии с нормируемыми показателями состава продуктов в расчетных формулах выбраны следующие частные соотношения между показателями состава: ЯЛЯсм/ЖсМ=ЯЛЯпр/ЖпР; НАПС!А1СМОси=НАПиР1 /СМОпр; ЯЛЯсм/Ссм = ЯЛЯпр/Спр.
Для продуктов, в которых нормируется Жпр, формула для расчета массы наполнителя или добавки тнап, расходуемых на нормализацию молока (тсм), с учетом степени использования сухих веществ наполнителя (/(потерь нап>1), составлена, исходя из НАПсЛЖсн=НАЯпр/Жпр, и имеет следующий вид:
При нормировании СМО„р или Спр расчет массы наполнителей или добавок осуществляется аналогично по формулам,
составленным из соотношений Н АПси1СМОсн—НАППр1СМОаръ
НАП см 1С СМ — НАП„р/Спр.
Для каждого продукта условия для расчетов нормализованных смесей, расчетов сахара, наполнителей или добавок по применяемым формулам многократно повторяются, и заранее известно, в каких пределах изменяются их значения. Поэтому на определенную массу цельного молока или другого молочного сырья расчеты достаточно выполнить один раз и результаты занести в ту или иную форму памяти (таблицы, ЭВМ). При каждом повторении условий для расчетов результаты их на определенную массу исходного молочного сырья находят по таблице «ли выдаются ЭВМ. Если фактическая масса исходного молочного сырья иная, чем принята в расчетах (таблица, ЭВМ), то выполняют соответствующий пересчет. При таком упрощении техники расчетов нормализованных смесей, сахара, наполнителей или добавок основным условием является достоверность значений показателей тм, т0б(П), тсл, тст Жы, СОМОт Жсл, СОМОсл, Жоб№, СОМОоьт, Жсм, СОМОса.
Оценка результатов производства. Результаты производства молочных консервов оценивают, сравнивая фактический расход различных видов сырья на единицу продукта с нормируемым в промышленности для каждого вида продукта. За единицу продукта приняты: туб (тысяча условных банок, одна условная банка — 0,4 кг)—для сгущенных молочных консервов, тонна — для сухих молочных консервов, сухих и сгущенных концентратов обезжиренного молока, пахты, сыворотки, ЗЦМ. Предварительно рассчитывают ожидаемые расход нормализованной смеси и выход продукта по формулам, полученным на основе сущности концентрирования, описываемой как Апр/Асм — В общем вйде на основе тс„Лс„/(Потерь а - т11РЛ11Р будут справедливы формулы:
тдр — тамАшКаоТЬрь дМ пр»
тсм ~ ^np-i^hpmcm^hotepb д.
Если в эти формулы вместо А подставить любую нормируемую составную часть сухого вещества, то они приобретают частные значения. Исходя из этого, в промышленности при нормировании в продуктах Жпр для расчетов т„р и тсм применяют следующие формулы:
ГЩsp — тсмЖс»Даотерь ж^ир^
тсм = '"прЖпр/Жсм/(потвРь Ж*
Для продуктов, в которых не нормируется Жпр, а нормируются только СМО„р илн Спр, применяют аналогично составленные формулы, в которых вместо А подставлены значения СМ О или С,
Удельный расход нормализованной смеси рассчитывают в зависимости от вида продукта. При нормировании в продукте показателя Жпр удельный расход нормализованной смеси Рсм соответственно в кг/туб и кг/т определяют по формулам
Рсм = 400Жпр/ЖС!Дпотерь Ж' (4)
г см — 1 ОООЖпр/ЖсМ/СпотеРь ж • (5)
Если в продуктах не нормируется Жпр, а нормируются СМО пр, С пр, то применяют формулы, составленные аналогично формулам (4) и (5).
Технологическими инструкциями предусматривается производство продуктов с варьируемыми показателями состава, допускаемыми стандартом. Такой допуск является одним из резервов повышения эффективности производства продуктов и улучшения их качества. На предприятиях практическая реализация этого резерва обеспечивается выпуском продуктов с максимально допустимой по стандарту массовой долей влаги, а также изменением значений массовых долей одних составных частей сухого вещества за счет других с помощью более дешевых видов сырья. Окончательная оценка уровня эффективности производства производится по показателю удельных затрат на сырье по сравнению с затратами на сырье на продукт нормативного (планового) состава.
Тепловая обработка нормализованных смесей. Сущность тепловой обработки состоит в уничтожении микроорганизмов и инактивации ферментов при возможно полном сохранении исходных свойств и биологической ценности молочного сырья. Эффективность оценивается по остаточной микрофлоре и ее качественному составу. Требованиям консервирования отвечают показатели общей эффективности в пределах 99,997—99,999% (остаточная микрофлора не превышает сотни или десятки клеток в 1 мл нормализованной смеси).
В остаточной микрофлоре не допускается присутствие липо- литических, протеолитических бактерий. Эти бактерии погибают, а липаза инактивируется при температуре не менее 90°С, без выдержки. Исходя из этого, применяют следующие режимы тепловой обработки нормализованных смесей перед сгущением: 90—95°С без выдержки; 105—109°С без выдержки; в две ступени — 85—87 °С и 120—130 °С без выдержки. Наиболее эффективна тепловая обработка при температуре более 100°С. Пароконтактный нагрев способствует увеличению дисперсности жира. Режим тепловой обработки перед сгущением устанавливают в зависимости от вида продукта, техники, способов тепловой обработки и сгущения, состава молока.
Согласно теории пастеризации Г. А. Кука требуемая эффективность тепловой обработки нормализованных смесей обеспечивается пр>и соблюдении взаимосвязи между температурой t и продолжительностью ее воздействия тд, описываемой как
In тд= 36,84—0,48/, (6)
где тд — достаточная продолжительность теплового воздействия при температуре t,с; t— температура тепловой обработки, °С.
На основе формулы (6) устанавливается требуемая продолжительность теплового воздействия при той или иной температуре, обеспечивающая его требуемую эффективность. При температуре 90 °С величина тд будет близкой к одной секунде и режим характеризуется — «без выдержки». Увеличение продолжительности выдержки против рассчитанной не повышает эффективности теплового воздействия и отрицательно влияет на составные части молока и его свойства. Наблюдается увеличение степени диссоциации частиц ККФК, казеиновая глобула развертывается к свободным связям пептидных цепочек —СО— NH—, присоединяется Са2+, изменяется заряд частиц, снижается термоустойчивость, сывороточные белки денатурируют. Лактоза вступает в реакцию с белками, образуя меланоидины; молочные смеси темнеют, разрушаются лизин и триптофан. Нерастворимые трехзамещенные соли кальция частично выпадают в осадок, заметно разрушаются витамины, коагуляционные связи становятся прочнее, увеличивается вязкость.
При выпаривании в однокорпусных циркуляционных вакуум- выпарных установках выдержка нормализованных смесей при выбранной температуре тепловой обрабо+ки является вынужденной, неизбежной. Чтобы ослабить отрицательное влияние такой выдержки, нормализованные смеси после тепловой обработки охлаждаются в потоке до 75—80 °С и при этой температуре накапливаются в количестве, необходимом для начального заполнения рабочей вместимости вакуум-выпарной установки, в промежуточной емкости перед подачей в вакуум-выпарную установку. Такая модификация технологии усложняет процесс, но, с другой стороны, обеспечивается снижение отрицательного воздействия температур тепловой обработки перед сгущением на свойства и отдельные составные части нормализованных смесей.
Завершенность тепловой обработки оценивается критерием Пастера, который должен быть равен единице.
Сгущение нормализованных смесей. Сущность этого процесса заключается в частичном удалении свободной воды при условии сохранения системы в текучем состоянии при заданной температуре. Способы удаления воды могут быть различными: в замороженном виде (криоконцентрирование), жидком (молекулярная фильтрация) и в виде пара (выпаривание).
Удаление воды в замороженном виде заключается в замораживании части свободной воды с последующим выделением ее в виде кристаллов льда. При замораживании части свободной воды массовая доля сухих веществ увеличивается до 30— 40%. Составные части молока при замораживании изменяются несущественно.
Без фазовых превращений вода удаляется из молочного сырья с помощью молекулярной фильтрации, на основе обратного осмоса, через мембраны из ацетатцеллюлозы или других материалов, с диаметром пор 1—3 нм, под давлением не более 5 МПа. Используя обратный осмос, можно сгущать цельное молоко до 18%, обезжиренное молоко и сыворотку — до 30— 35% сухих веществ. При такой обработке достаточно полно сохраняются исходные свойства сгущаемого сырья, невелики затраты электроэнергии. Обратноосмотические установки занимают небольшие производственные площади и могут работать непрерывно до 20 ч при температуре процесса от 4 до 80°С, стоимость сгущения единицы объема в этом случае в 2—2,5 раза меньше, чем при выпаривании.
В основе сгущения исходных смесей выпариванием лежит парообразование. При атмосферном давлении молоко кипит при 100,5 °С. При такой температуре происходят необратимые изменения составных частей молока. Парообразование кипением при 50 °С не сопровождается необратимыми изменениями молока. Устойчивы к такому нагреванию даже такие свойства, как вязкость, электропроводность, поверхностное натяжение. Необратимые изменения отмечаются лишь при нагревании до 70 °С и выше. Таким образом, для молока оптимальными для парообразования кипением являются температуры от 50 до 70 °С. Такие температуры парообразования могут быть обеспечены при кипении в разреженном пространстве (с расходом внешнего тепла), когда парциальное давление паров кипящей жидкости будет превышать действующее на него общее давление.
Вакуум-выпарные установки, применяемые для удаления воды из молока, систематизируют следующим образом: 1-я группа — одно- и многокорпусные пленочные или пластинчатые с поточным поступлением в них сырья и поточным выпуском сгущенного продукта; 2-я группа — одно- и многокорпусные циркуляционные (объемные) установки с многократной циркуляцией, поточным поступлением сырья и периодическим (одно- корпусные) или поточным и периодическим выпуском сгущенного продукта (многокорпусные). Установлена оптимальная продолжительность суточного цикла работы вакуум-выпарных установок (от мойки до мойки), составляющая 18—20 ч. В молочной промышленности применяют как пленочные, так и циркуляционные вакуум-выпарные установки.
Исключение необратимых изменений составных частей молока при сгущении выпариванием обеспечивается соответствующим подбором температурного режима, продолжительности теплового воздействия и кратности концентрирования. В зависимости от числа ступеней (корпусов) температуры выпаривания колеблются от 83 до 45 °С. Выпаривание в многокорпусных вакуум-выпарных установках по расходу острого пара является более экономичным. По технологическим показателям также отдается предпочтение многокорпусному выпариванию. По мере перехода сгущаемого продукта из одного корпуса в другой массовая доля сухих веществ в нем увеличивается, а температуры выпаривания уменьшаются. Этим обеспечивается наиболее полное сохранение исходных свойств молока.
При выпаривании в пленочной трехкорпусной вакуум-выпарной установке оптимальная взаимосвязь между массовой долей сухих веществ и температурой выпаривания решена следующим образом:
Массовая доля сухих веществ, % 18—25 25—35 35—50 Температура выпаривания, °С 75—70 65—60 55—45
Циркуляционные вакуум-выпарные установки работают заполненными выпариваемым сырьем до рабочей вместимости, равной примерно 0,6 объема испаряемой влаги в час. В пленочных вакуум-выпарных установках выпариваемое сырье нагревается при нисходящем или восходящем движении его по поверхности нагрева пленкой толщиной 2—10 мм.
Продолжительность теплового воздействия при выпаривании зависит от вида вакуум-выпарной установки. В однокорпусной циркуляционной она колеблется от 1 ч — при сгущении партии молока на одну варку от 11,8 до 25,5% сухих веществ в производстве сгущенного стерилизованного молока—до 10 ч — при сгущении партии сыворотки на одну варку от 6 до 60% сухих веществ в производстве сгущенной сыворотки. При смешанном выпаривании (поточном на протяжении производственного цикла с периодическим выпуском сгущенного продукта — по завершении его) в двухкорпусной циркуляционной установке тепловое воздействие на сгущаемый продукт, заполняющий рабочую вместимость, продолжается на протяжении всего производственного цикла (до 20 ч).
Продолжительность теплового воздействия на сгущаемый продукт в пленочных вакуум-выпарных установках колеблется от 3 до 15 мин и зависит от числа ступеней выпаривания и заданной конечной массовой доли сухих веществ. При существенной разнице продолжительности теплового воздействия в процессе выпаривания наименьшие физико-химические измене- йия концентрируемого продукта происходят при сгущении в пленочных вакуум-выпарных установках.
Кратность сгущения п в соответствии с сущностью концентрирования показывает, во сколько раз увеличивается массовая доля всего сухого вещества и любой составной его части и соответственно уменьшается масса исходного сырья (смеси). В общем виде это описывается как п = Спр!Ссы = СМОпр/СМОсы — — Жпр/ЖсМ — COMOJCOMO ем— ... — ttlCM/tnnp. На основе приведенного описания рассчитывают массовые доли составных частей сухого вещества сгущенного или сухого продукта как пС он, СМОпР!=пСМО см! Жпр—яЖсм; СОМОпр = пСОМО см. Аналогично рассчитывают Массовые доли Лактозы, ККФК и др,
Наряду С этиМ для сгущенных продуктов необходимы показатели Массовых долей того илй иного компонента сухого вещества В йодНой их ЧаСти. Вобщем Виде массовую долю В вод- Ной части любого Компонента сухого вещества Лвводе» ЛАКввоц«» ККФК*
где ЛАК-*Мйёеовая доля лактозы в молоке, сгущаемом продукте, %; ВОДА Массовая доля йоды в молоке, сгущаемом продукте, ККФК — массова Доля казеииаткальцийфоефа.тного комплекса а молоке, сгущаемом продукте, %
Содержание ЛаКтозы И ККФК в водной части сырья и cry Щенного Продукта показано в табл. 16.
Аналогично рйбсЧитЫВают массовые Доли В водной част Молока ИЛИ продукта любых Других составных частей сухог бСтатКа, Показатели Массовых долей .в водной части, отдельны составных частей сгущаемого продукта Необходимы для выяс кення Возможных при той или иной кратности сгущения изменений Их физико-химических Показателей.
Основным требованием к сгущенным продуктам является сохранение нх в текучем состоянии При заданной температуре. Поэтому для любого способа сгущения устанавливают показатели Массовых долей составных Частей сухого вещества продукта, (три Которых он Не утрачивает текучести, хотя физико- ХйМиЧесКие свойства его в той йлй Иной Степени изменятся. В зайибйМости От Кратности выпариваний изменения свойств молока йротекают >й следующем направлении.
Если прн выпаривании ft<2, то вкус, запах, цвет молока еущеСтВенно не изменятся. При п>2сгущенное молоко приобретает солено-сладкий вкус и слабо-кремовую окраску. Эти изменения обратимы и на изменение текучести сгущаемого молодя не влияют.