Изучение процесса концентрирования молока и качественных показателей продуктов концентрирования

Проблема полноценного питания человека является одной из важнейших со ц иальных проблем. Жизнь человека, его здоровье и труд невозможны без полноценной пищи.

В рационе человека должны содержаться не только белки, жиры и углеводы в необходимом количестве, но и такие вещества, как незаменимые аминокислоты, витамины, минералы в определенных, необходимых для человека пропорциях. Белки являются источником аминокислот. В организации правильного питания первостепенная роль отводится молочным продуктам, в их числе особое место принадлежит творогу и творожным продуктам, которые относятся к традиционным молочным продуктам питания всех возрастных групп населения страны.

Объекты и методы

Основным объектом исследования являлось молоко-сырьё по ГОСТ Р 52054-2003 "Молоко натуральное – сырьё". Физико-химические показатели концентрированных продуктов определяли стандартными методами.

Результаты исследований

При постановке производственного эксперимента учитывались следующие факторы:

• -    выбор температуры концентрирования для обеспечения неизменных (нативных) свойств молока (известно, что парообразование кипением при температуре 50 ° С не сопровождается необратимым изменением молока. Устойчивы к этому нагреванию даже такие свойства, как вязкость, электропроводность, поверхностное натяжение), то есть температура кипения молока при концентрировании должна быть минимальной, от 50 до 70 ° С;

• -    кратность концентрирования должна обеспечивать получение текучего концентрированного продукта, легко смешиваемого с закваской, ферментными препаратами и другими компонентами. Следовательно, кратность концентрирования – n, должна быть равной, или не <  1,5 но не > 3,0, так как при кратности концентрирования n ≤ 2, вкус, запах, цвет молока существенно не меняются. Если n > 2, то молоко приобретает солёно-сладкий вкус и слабокремовую окраску, но при этом текучесть молока не снижается;

• -    концентрация сухих веществ в твороге колеблется в зависимости от массовой доли жира, от 35 % (в твороге с м.д.ж. 18 %), до 20 % (в нежирном твороге), т.е. при сквашивании сухие вещества молока концентрируются в 1,9-2,2 раза. Следовательно, в экспериментальных исследованиях необходимо изучить следующие пределы концентрирования молока – 20,0 %, 25,0 % и 30,0 %.

В первой серии эксперимента молоко-сырьё подвергалось нагреванию до температуры 45-50 °С, сепарировалось, и полученное нежирное молоко (массовая доля жира 0,05-0,10 %; сухих веществ – (9,0±2,0) %; титруемая кислотность – 17,0 °Т; активная кислотность – 7,18 ед. рН, направляли на пастеризацию при температуре (90±2) °С.

Концентрирование проводили в двухкорпусной установке "Виганд-8000", при этом температуру испарения (кипения) регулировали таким образом, чтобы она не превышала 68,0 °С в первом корпусе и 50-52 ° С во втором корпусе.

Результаты исследования процесса концентрирования нежирного молока отражены на рис. 1 и 2.

Анализ экспериментальных данных, приведённых на рис. 3.3.1 и 3.3.2, свидетельствует о том, что нарастание сухих веществ в процессе концентрирования (сгущения) на вакуум-выпарной установке "Виганд-8000" происходит с интенсивностью 0,5 %/мин.

Изучение динамики нарастания массовой доли сухих веществ в концентрированном продукте в зависимости от времени концентрирования и разряжения позволило точно определить время отбора проб для исследований и параметры концентрирования (табл. 1).

Для расчета основных показателей химического состава концентрированного продукта используем методику расчёта кратности концентрирования.

Кратность концентрирования n в соответствии с сущностью концентрирования показывает, во сколько раз увеличивается массовая доля сухих веществ продукта, в том числе и любой его составной части.

Время концентрирования, мин

Рис. 2 Динамика разряжения в вакуум-аппарате в зависимости от времени концентрирования

Таблица 1

Параметры концентрирования для опытных образцов молока

Время, мин	Разряжение, атм	Концентрация сухих веществ, %
16	0,88	20
26	0,86	25
36	0,86	30

Расчёт проводился по формуле:

n = СМОпр : СМОсм = Жпр : Жсм, где n – кратность концентрирования;

СМО пр – сухой молочный остаток продукта, %;

СМО см – сухой молочный остаток смеси, %;

Ж пр – массовая доля жира в продукте, %;

Ж см – массовая доля жира в смеси, %.

Среднегодовое значение сухих веществ молока-сырья соответствует значению 12,05 %. На производство концентрированного молока м.д.ж. нормализованной смеси, согласно продуктового расчёта, составляет 3,2 %.

Для продукта с массовой долей сухих веществ 20 %, кратность концентрирования составит:

n = 20 : 12,05 = 1,66

Для продукта с массовой долей сухих веществ 25 %, кратность концентрирования составит:

n = 25 : 12,05 = 2,07

Для продукта с массовой долей сухих веществ 30 %, кратность концентрирования составит:

n = 30 : 12,05 = 2,50

Тогда, расчётное количество массовой доли жира в продукте с массовой долей сухих веществ 20 % составит:

Ж пр = 3,2 X 1,66 = 5,3 %

Количество массовой доли жира в продукте с массовой долей сухих веществ 25 % составит:

Ж пр = 3,2 x 2,07 = 6,62 %

Количество массовой доли жира в продукте с массовой долей сухих веществ 30 % составит:

Ж пр = 3,2 x 2,5 = 8,0 %

Для нежирного молока определены следующие коэффициенты концентрирования:

• -    в продукте с массовой долей сухих веществ до 20 % – 2,17;

• -    в продукте с массовой долей сухих веществ до 25 % – 2,72;

• -    в продукте с массовой долей сухих веществ до 30 % – 2,17.

Повторность экспериментальных исследований принята 3-х и 5-ти кратная. То есть из трёх производственных выработок были отобраны по 5 образцов продуктов каждой из изучаемых концентраций. Характеристики химического состава и свойств полученных концентрированных продуктов приведены в табл. 2. Органолептические и физические показатели в табл. 3.

Таблица 2

Химический состав и свойства концентрированных продуктов

Вариант	Химический состав, %			Кислотность
	сухие вещества	в том числе		титруемая, °Т	активная, ед. рН
		жир	белок
Опыт 1	20,0±0,5	0,20	7,92	28,00	6,31
Опыт 2	20,0±0,5	0,22	8,61	27,80	6,30
Опыт 3	20,0±0,5	0,20	7,58	28,10	6,30
Опыт 4	20,0±0,5	0,21	7,99	28,00	6,31
Опыт 5	20,0±0,5	0,19	7,92	28,00	6,30
Среднее	20,0±0,5	0,20	8,04	27,98	6,30
Опыт 6	25,0±0,5	0,25	9,89	33,80	6,29
Опыт 7	25,0±0,5	0,25	9,87	33,90	6,25
Опыт 8	25,0±0,5	0,25	9,10	34,20	6,25
Опыт 9	25,0±0,5	0,25	9,00	34,00	6,28
Опыт 10	25,0±0,5	0,25	9,60	34,10	6,26
Среднее	25,0±0,5	0,25	9,49	34,00	6,27
Опыт 11	30,0±0,5	0,30	11,68	41,30	6,24
Опыт 12	30,0±0,5	0,30	11,01	41,10	6,23
Опыт 13	30,0±0,5	0,30	11,29	41,10	6,25
Опыт 14	30,0±0,5	0,30	11,44	41,00	6,24
Опыт 15	30,0±0,5	0,30	11,68	40,90	6,24
Среднее	30,0±0,5	0,30	11,37	41,08	6,24

Таблица 3

Органолептические и физические показатели концентрированных продуктов

Вариант	Вязкость, Па·с	Органолептические показатели
		вкус	консистенция	цвет
Опыт 1	0,0035	Чистый, без посторонних запахов и привкусов	Однородная жидкость	Однородный цвет натурального молока с небольшим кремовым оттенком
Опыт 2	0,0037
Опыт 3	0,0036
Опыт 4	0,0036
Опыт 5	0,0033
Опыт 6	0,0044	Чистый, с характерным сладковатосолоноватым привкусом	Однородная жидкость
Опыт 7	0,0045
Опыт 8	0,0043
Опыт 9	0,0044
Опыт 10	0,0045
Опыт 11	0,0053		Однородная, соответствующая жидким сливкам
Опыт 12	0,0052
Опыт 13	0,0053
Опыт 14	0,0053
Опыт 15	0,0054

Таким образом, на основании результатов экспериментальных исследований были определены условия процесса концентрирования молока-сырья, направляемого на производство творожного продукта:

• -    температура кипения в I корпусе вакуум-выпарной установки – 68 °С, во II корпусе – 50-52 °С;

• -    разряжение по вакуумметру – 0,8-0,9 атм.;

• -    время концентрирования для достижения в нормализованной смеси 20 % концентрации сухих веществ – 16 мин, 25 % концентрации сухих веществ – 26 мин, 30 % концентрации сухих веществ – 36 мин.

На основе полученных концентрированных продуктов разработана технология творожных продуктов [1].