Часто при получении на предприятии и обработке молочных продуктов наблюдается их неоднородность. С целью предотвращения этой проблемы проводится гомогенизация молока. Процедура заключается в измельчении жировых комком путем механического воздействия специальными приборами.
Для ее качественного выполнения необходимо детально ознакомиться с процессом и рассмотреть такие вопросы: каково назначение гомогенизации; в каких случаях ее эффективность будет максимальна; какая температура необходима для достижения результата; какие бывают режимы и др.
Суть процесса
На вопрос, что такое гомогенизация молока, можно ответить просто –— это разбивание жировых шариков на мелкие частицы с целью обеспечения однородной жирности. Проводится с помощью специального устройства под названием гомогенизатор.
Суть процедуры заключается в прессовании исходного сырья. Под высоким давлением оно пропускается через решетку с микроскопическими отверстиями, что приводит к дроблению его компонентов.
Основное назначение гомогенизации молока — сделать жидкость однородной и обеспечить её длительную сохранность. Так, после обработки процесс отстаивания сливок происходит намного дольше, а сырье сохраняет одинаковую жирность по всей его массе. Кроме этого, такая подготовка придает насыщенный вкус.
Миссия такой обработки может зависеть от того, какая продукция должна получиться на выходе. Так, при изготовлении обезжиренного молока и сливок, главный акцент делается на однородности изделий. Если сырье перед процедурой поддавалось пастеризации, прессование поможет «закрепить» его долговечность. При изготовлении йогуртов, кефиров, сметаны и прочих кисломолочных товаров повышается и стабилизируется их консистенция (они не растекутся, вода не будет отслаиваться).
Для сгущенной консервной продукции такое измельчение играет роль механического консерванта, то есть путем аппаратного воздействия устанавливает внутри изделия долговечные пептидные связи. В сухой заготовке разрушает лишний жир путем окисления. В молочных порошках с наполнителями (какао, порошковые смеси) обработка способствует насыщенности вкуса и хорошей растворимости.
Виды
Существует два основных вида гомогенизации: полная и раздельная. Первый вариант подразумевает переработку сырья без выделения из него субпродуктов. Является самым популярным и широко используемым способом на большинстве предприятий. Отличается сравнительной простотой, так как предварительно не требует проведения сложных манипуляций. Также считается экономным вариантом, который позволяет минимизировать отходы при переработке. В ходе дробления образуется сухой нежирный шлак, который часто используется при изготовлении йогуртов.
При втором способе сырье сначала разделяют с помощью сепаратора, затем гомогенизируют только полученные сливки. После этого они вновь соединяются с молоком и отправляются на дальнейшую обработку. Этот метод считается более сложным и используется в основном на предприятиях, специализированных на изготовлении конкретного вида продукции (сырки, йогурты).
Устройство гомогенизации
Процедура обработки молочных товаров данным способом производится в специальной машине под названием гомогенизатор. С помощью сильного давления, высоких температур, а также воздействия ультразвуковых волн и электрического напряжения, продукт приобретает свойства, нужные фермеру в тех или иных ситуациях.
Чертеж гомогенизирующего аппарата
Главным компонентом гомогенизатора с клапанами является головка. В зависимости от модели аппарата и его целевого предназначения, она может иметь одну или две ступени, что позволяет использовать разные режимы гомогенизации молока.
Первая ступень обычно используется для переработки сырья с невысоким процентом жирности. Для производства сливок, заготовок мороженного и йогурта применяются две ступени одновременно. Двойная обработка позволяет разрушить скопления нескольких жировых шаров.
При переходе во вторую ступень основной шар вытягивается, и от него отпадают мелкие прикрепленные частицы. Чем быстрее жир движется в гомогенизаторе, тем мельче частицы от него отрываются. На данный момент зафиксирован только один рекорд, при которой удалось уменьшить жировые капли в десять раз. Этот показатель после пока не удалось превзойти ни одному устройству.
Схема дробления капли жира в клапанном отверстии гомогенизатора
В зависимости от устройства, скорость жировой капли может достигать 200 метров в секунду.
Критика процесса
На практике, негативные последствия от употребления гомогенизированной продукции случаются редко. Но все же некоторые ученые-химики считают процедуру вредной, так как в ходе обработки молочного сырья под прессом возникает большая вероятность образования фермента под названием ксантиноксидаза. Он является катализатором окисления гипоксантина в ксантин, который в свою очередь превращается в мочевую кислоту.
Фермент считается видоизмененной мутировавшей версией ксантиндегидрогеназы. В процессе его мутации кислород внутри соединений превращается в углекислый газ, что приводит к окислительному процессу после употребления такой продукции в пищу.
В человеческом организме избыточное количество данного фермента может привести к развитию подагры. Основное лечение в таком случае направлено на выведение вещества с помощью капельниц и инъекций ликвидирующими препаратами. Также нарушение обмена мочевой кислоты в организме может вызвать почечную недостаточность. Большое количество фермента в кровеносной системе приводит к разрушению клеток печени.
Следует обратить внимание на то, что гомогенизация никаким образом не влияет на структуру и свойства лактозы — основного природного компонента, содержащегося в молоке и производных. Поэтому людям, у которых это вещество вызывает аллергию, не рекомендуется употреблять данного рода продукцию независимо от степени и способа ее изготовления.
В процессе фермент в основном появляется в случае неисправности аппарата и перебоях в его работе. Поэтому рекомендуется регулярно проводить плановые проверки гомогенизатора в обусловленный срок, исходя из интенсивности его работы.
Организация процесса
С целью уменьшения клейкости жировых капель и вязкости сырья, проводится его предварительная тепловая обработка. Температура гомогенизации молока составляет приблизительно 65 градусов.
Также иногда перед прессованием может проводиться пастеризация — нагревание до 100-120 градусов и резкое его охлаждение. Данная процедура помогает убить все ферменты и микроорганизмы, которые могут оказать негативное воздействие на организм. Еще пастеризация делает продукт более термоустойчивым и значительно продлевает его срок годности.
Одним из основных требований к процессу является чистота и стерильность — аппарат должен регулярно проходить санитарную обработку во избежание попадания в продукцию бактерий и вредоносных микроэлементов. Помещения, в которых проводится процедура, тоже обязаны содержаться в чистоте.
С технической стороны данного вопроса, необходимо соблюдать следующие нормы: в среднем, давление должно составлять 10 Мпа. Раздел фаз при таких условиях необходимо увеличить до 500 тысяч квадратных метров на каждую тонну исходного материала.
После заготовку необходимо хранить при температуре 4-6 градусов выше ноля. Такие показатели способствуют максимальной сохранности товаров.
Процесс гомогенизации проходит в несколько этапов:
- Перемешивание — на определенной мощности сырье внутри аппарата взбалтывается для однородного распределения жировых капель по всей массе продукта.
- Прокачка — молоко проходит через одну или две ступени клапана, в зависимости от того, что необходимо получить в конечном результате переработки. Вследствие данных манипуляций, жировые капли дробятся на мелкие однородные части.
- Пастеризация — чаще всего проводится после гомогенизации, за исключением случаев, когда конечной выступает обезжиренный продукт. Суть процесса заключается в нагревании сырья до высоких температур и резком его охлаждении.
- На конечном этапе сырье помещают в благоприятную среду с необходимой температурой. Там оно хранится до дальнейшей переработки.
Чтобы эффективность гомогенизации молока была максимально высокой, необходимо выполнять процедуру с четким соблюдением всех инструкций и требований.
Изменение структуры молочных продуктов
Гомогенизация оказывает много положительных эффектов на конечный товар. Так, после данного измельчения молоко и сливки становятся однородными, приобретают желтоватый оттенок и специфический запах. Вкус становится более насыщенный.
Энергетическая ценность жиров позволяет использовать такую полученную жидкость как в самостоятельном употреблении, так и в качестве кулинарных добавок (ингредиентов для выпечки и т. д).
После обработки стерилизованных сливочных и молочных продуктов данным способом повышается их термоустойчивость, то есть увеличивается диапазон температур, при которых изделие может храниться без риска быть испорченным. Также почти в два раза продлевается срок годности.
При производстве цельного сухого молока гомогенизация помогает убрать максимальное количество открытого жира, не имеющего белковых мембран. В процессе он быстро окисляется и растворяется под действием кислородного давления.
При обработке йогуртов, кефиров, сметаны повышается упругость и улучшается густота соединений белка. Также процедура уменьшает вероятность образования пленки из жира на поверхности данных изделий.
Для сгущенных молочных лакомств данный способ измельчения жира тоже имеет свою ценность. Он способствует улучшению стойкости консервов перед различными внешними факторами (тепло, перепады температур). Также предотвращает отстаивание и интенсивное отслоение жира в случае хранения на протяжении длительного периода времени.
Для молочных продуктов с наполнителями (какао, сухие смеси и т. д.) такая обработка обеспечивает сразу несколько положительных факторов.
- способствует улучшению вкусовых качеств и передает насыщенный аромат;
- регулирует консистенцию, делает ее однородной и вязкой;
- препятствует появлению осадков, которые могут вызвать негативное впечатление у потребителей.
Вопреки критике и предостережениям ученых, процедура пользуется большой популярностью благодаря целому комплексу положительных факторов. На крупных предприятиях без гомогенизации не обходится приготовление ни одного молочного товара.
Оценка качества
На добротность и полезность процесса переработки сырья влияют такие факторы, как: давление и температура перерабатываемого сырья. От первого из них напрямую зависит степень дробления жировых капель, а от второго — однородность продукта и простота его обработки для аппарата.
Под воздействием давления внутри гомогенизатора происходит ряд манипуляций. Во время движения поршня в левую сторону молоко через клапан попадает в цилиндр. Когда ползун движется обратно, сырье попадает в камеру-усилитель, в которой сконцентрировано самое мощное давление. Параллельно вторая половина сырья просачивается через кольцевое клапанное отверстие в усиливающую трубу. Управление давлением совершается с помощью специального шурупа. Закрепленный в нужном положении, он способствует усилению давления на заслонку. Снаружи установлен датчик с монитором, с помощью которого совершается контроль.
Для достижения максимально эффективного результата от процедуры гомогенизации молоко предварительно рекомендуется подогреть до 65 градусов. В таком состоянии пептидные связи разрушаются намного легче, что способствует равномерному дроблению жировых капель.
Также на эффективность процедуры влияют такие факторы, как быстрота движения сырья в гомогенизирующей головке, особенности и технология сборки аппарата, природные характеристики жировых мембран, уровень кислотности в массе, и, главное, правильность выполнения процедуры и соблюдение всех правил на каждом этапе обработки.
Существует основной критерий, по которому достоверно можно определить, насколько гомогенизация была эффективной. Он имеет название «рабочее давление», и представляет собой разницу в давлении до и после его прохождения через клапан в измельчающей головке. Смысл процедуры заключается в том, чтобы добиться минимального отстоя молока и отделения от него таких субпродуктов, как сливки.
Эффективность определяется следующим фактором: чем дольше продукция будет отстаиваться после данного вида переработки, тем качественнее выполнена процедура. Если же отделение жира произошло в достаточно краткий период времени – это свидетельствует о том, что во время следующей операции необходимо еще больше повысить давление внутри гомогенизатора.
