WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

Pages:   || 2 | 3 |

«Шуваев ижев КЯМ) Кун иже в С.М., Шуваев В.А. Новые технологии в производстве молочных продукто в М осква Д еЛ и принт У Д К 6 3 7.1 3 + 6 6 5 в 3 ББК ...»

-- [ Страница 1 ] --

Шуваев

ижев

КЯМ)

Кун иже в С.М., Шуваев В.А.

Новые технологии

в производстве молочных

продукто в

М осква

Д еЛ и принт

У Д К 6 3 7.1 3 + 6 6 5 в 3 ББК 36.95+36.81

К91

Рецензент

Академик Российской Академии сельскохозяйственных наук,

доктор технических наук, профессор А. Г. Хромцов

Кунижев С. М., Ш уваев В. А.

К91 Новые технологии в производстве молочных продуктов. - М.:

ДеЛи принт, 2004. - 203 с.

производства

[КИХ

хих молочных и молочно-растительных проду!гтов, в том числе для детского и специального питания.

Монография предназначена для технологов молочных произ­ водств, студентов, аспирантов и научных сотрудников, занимаю­ щихся биотехнологическими проблемами молочного производст­ ва, и может быть использована при проектировании и внедрении новых технологий в молочной промышленности.

С. Торап*ыров | атындз? ы. МУ-дщ академик С Бейсембаев атындагы гылыми К1ТАПХАНАСЫ !

УДК 637.13+665.33 ББК 36.95+36.81 © Кунижев С. М., Шуваев В. А., 2004 I8ВN 5-94343-073-3 © ООО «ДеЛи принт», 2004 Посвящается 100-летию со дня рож дения заслуженного деятеля науки России, профессора Чеботарева Александра Ивановича, Учителя и Человека Введение Переработка молока знакома человеку с древнейших времен.

Остатки неиспользованного молока оставались в сосуде, створо­ женный сгусток постепенно уплотнялся, шла его ферментация под дей­ ствием собственных ферментов и ферментов микроорганизмов.

Так зарождалось сыроделие. Если нужно было заготовить молоко впрок, приготовить молочные консервы, тогда снимали сливки на масло (один вид консервов), обезжиренное молоко створаживали и сушили на солнце (второй вид консервов), сыворотку уваривали, лепешки или ша­ рики тоже сушили на воздухе (третий вид консервов).

В ряде стран Востока такие технологии в своей примитивной первозданности сохранились до сих пор. Так осуществлялась комплексная биотехнологическая переработка молока.

Все процессы, связанные с получением, промежуточным хранением и переработкой молока, а также хранением готовой молочной продук­ ции, являются биотехнологическими, поскольку молоко —биологическая жидкость, в которой при современных технологиях доения всегда будет содержаться микрофлора и в которой присутствуют клеточные фермен­ ты молочной железы.

Задача технолога на всех этайах обработки молока сводится к кон­ тролю и управлению микробиологическими и ферментативными про­ цессами: при хранении необходимо затормозить или полностью исклю­ чить активность ферментов, при переработке - вписать их в общую схему технологического процесса. Оптимизация биохимических, хими­ ческих и физико-химических процессов при хранении и переработке молока должна гарантированно привести к получению конечного про­ дукта высокого качества.

В предлагаемой монографии «Новые технологии в производстве молочных продуктов» рассматриваются ключевые этапы производства различных жидких, пастообразных и сухих продуктов, в том числе для детского и специального питания (на молочной основе и комбиниро­ ванных). Авторы монографии обобщили свой более чем двадцатилет­ ний опыт исследований в области биотехнологии обработки молока и растительных белков: освещены новые подходы к технологиям произ­ водства сухих молочных продуктов (глава 1) и безлактозных питатель­ ных смесей (глава 2), молочно-белковых и молочно-растительных бел­ ковых продуктов (главы 3, 4), безлактозной творожной сыворотки для продуктов специального питания (глава 5) и безнитратных^молочных и молочно-растительных продуктов (глава 6).

Монография отличается от других подобных изданий нетради­ ционными подходами к решению технологических задач, в частности, фракционирования компонентов сухого молока при получении безлактозного молока для детского питания, повторного использования (регенерации) полисахарида метилцеллюлозы для концентрирования белков молока методом безмембранного обратного осмоса, оптимиза­ ции процессов сушки биологического материала, смачивания и рас­ творения сухого продукта, причем все процессы проектируются та­ ким образом, чтобы технология переработки была малоотходной и малозатратной с энергетической точки зрения. Исследование нетра­ диционных процессов и способов обработки позволило не только по­ лучать целевые продукты высокого качества, но также существенно снизить энергозатраты, себестоимость продуктов и организовать ма­ лоотходную технологию переработки сырья.

Монография предназначена для технологов молочных производств и может быть использована при проектировании и внедрении новых технологий производства традиционных и специальных молочных и молочно-растительных продуктов. Монография имеет четкую структу­ ру, большое число иллюстраций, написана доступным языком, что де­ лает ее полезной для широкой аудитории студентов, аспирантов и науч­ ных сотрудников, занимающихся биотехнологическими проблемами молочного производства.

Авторы выражают искреннюю благодарность за помощь и добрые советы академику РАСХН, директору ВНИМИ Владимиру Дмитриеви­ чу Харитонову.

ГЛАВА 1

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА

СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

1.1. Производство сухих молочных продуктов м етодом двустадийной суш ки Для получения сухого молока применяют распылительную суш­ ку [51]. Сушка происходит практически мгновенно, поэтому можно использовать воздух, нагретый до высокой температуры, без ухудше­ ния качества продукта.

В первом периоде сушки, когда влагосодержание частиц выше критического, происходит интенсивное испарение. В зоне факела рас­ пыла испаряется основное количество влаги [91]. Второй период сушки (удаление остаточной влаги из материала) определяется скоростью диффузии влаги из объема частицы. Скорость диффузии влаги при этом лимитирует скорость сушки. Диффузия влаги в частицах продукта сравнительно продолжительный процесс, практически не поддающийся интенсификации, помимо этого во втором периоде сушки продукт кон­ тактирует с влажным воздухом, имеющим более низкую температуру.

Относительная скорость сушки частиц резко падает, что требует ис­ пользования значительного объема сушильной камеры [52].

Процесс сушки можно существенно интенсифицировать, если раз­ бить его на две стадии, при этом молочный порошок с содержанием влаги, близким к критическому, выгружается из сушильной башни и досушивается в другом аппарате. Вторую стадию сушки целесообразно осуществлять в вибрационных конвективных сушилках, которые ха­ рактеризуются высокой эффективностью при удалении влаги из сыпу­ чих и пастообразных материалов [82]. В сушилках такого типа псевдоожиженный слой образуется как в результате продувания через опор­ ную решетку теплоносителя, так и за счет механических вибрационных колебаний [67]. Структура виброаэрокипящего слоя более однородна, чем структура кипящего слоя, а истирание частиц отсутствует, что по­ зволяет осуществлять агломерацию частиц и внесение наполнителей непосредственно в сушильной камере. В виброаэрокипящем слое коле­ бательное движение частиц преобладает над поступательным, поэтому частицы интенсивно движутся относительно друг друга. В то же время

ГЛАВА _

родольное перемещение вибрирующего слоя можно осуществить по принципу полного вытеснения. Это позволяет организовать сушильный процесс при перекрестном токе, причем возможны меньшие скорости газа, чем в обычном кипящем слое [67].

Впервые конвективные вибрационные сушилки для досушки мо­ лока применила фирма «№го Аюпигег». В настоящее время комбиниро­ ванные сушильные установки для сушки молока и молочных продуктов, работающие по двухстадийной схеме ведения процесса: распылитель­ ная сушка и досушка в виброкипящем слое, выпускают зарубежные фирмы «Мго Аюгшхег», «АпЬуйго», « а& 1 », «В1а\у Кпох», «8югк» и др.

В этих установках досушка молока обычно совмещается с другими опе­ рациями, такими как агломерация, внесение наполнителей, в том числе гидрофильных веществ, охлаждение [36, 83].

Отечественной промышленностью создана комбинированная су­ шильная установка для производства сухого цельного и сухого обезжи­ ренного молока [82, 83]. Принципиальные схемы комбинированных сушильных установок фирмы «№го Аиэпнгег» и отечественной приво­ дятся на рис. 1.1 и 1.2.

Рис. 1.1.

Принципиальная схема комбинированной сушильной установки фирмы «№го Аюпнгег» (Дания):

I - сушилка дисковая распылительная; 2 - инстантайзер (сушилка вибрацион­ ная конвективная); 3 - калорифер; 4 - вентилятор; 5 - фильтр; 6 - циклон; 7 вибросито; 8 —охладитель воздуха се СЗ * «& 3 О оО 0 о о 12 X О^§

–  –  –

Первая установка (она эксплуатируется на ряде молочно-кон­ сервных комбинатов нашей страны) относится к прямоточным комби­ нированным сушильным установкам с центробежным дисковым распы­ лением. Первая стадия сушки продукта, до содержания влаги 5,5-10%, осуществляется в вертикальной сушильной камере, снабженной кониче­ ским днищем; вторая, до стандартной влажности 2-4%, - в аппарате с виброкипящим слоем продукта - инстантайзере. Инстантайзер состоит из двух корпусов и трех секций.

В первых двух секциях происходит досушка продукта. В третьей секции сухое молоко охлаждается.

Вторая установка (рис. 1.2) относится к прямоточным комбиниро­ ванным сушильным установкам горизонтального типа с форсуночным распылением. Распылительная сушка сгущенного молока осуществляет­ ся в распылительной сушилке, состоящей из сушильной камеры и виб­ рационной конвективной сушилки-гранулятора. Полученное в камере влажное порошкообразное молоко осаждается на вибрационной сушилке-грануляторе, где происходит его агломерация, частичная досушка и выгрузка из сушильной камеры. Окончательная досушка и охлаждение гранулированного молока производится в двух последовательно распо­ ложенных вибрационных конвективных сушилках, в которых продукт перемещается по перфорированному днищу и одновременно обдувается нагретым или охлажденным воздухом.

Ведение процесса сушки по двухстадийной схеме на отечествен­ ной комплексной сушильной установке позволяет снизить удельные энергозатраты на сушку на 20% и более [82] и получить продукт с улуч­ шенными качественными показателями.

На базе комбинированных сушильных установок, работающих по двухстадийной схеме ведения процесса, получают агломерированное сухое молоко. При этом сухое молоко влажностью 5-8% выгружают из сушильной башни; за счет остаточной влаги в порошке при его движе­ нии через инстантайзер происходит слипание частиц - частичная агло­ мерация. Одновременно влажные агломераты продукта подсушивают укрепляют и охлаждают.

Сухое агломерированное молоко имеет повышенную скорость рас­ творения.

На двухстадийных сушильных установках получают также, сухое агломерированное молоко с повышенной объемной массой. При этом сухое агломерированное молоко смешивается в вибрационной конвек­ тивной сушилке с фракцией мелких частиц, поступающей из циклонов распылительной сушилки.

ПРОИЗВОДСТВО и с в о й с т в а с у х и х м о л о ч н ы х п р о д у к т о в 9 Объемная масса такого сухого цельного молока составляет 620-700 кг/м3, тогда как молоко обычной сушки имеет объемную массу 450-550 кг/м3, а агломерированное - 320-420 кг/м3 [39].

На Гагаринском молочно-консервном комбинате была проведена реконструкция комбинированной сушилки, работающей по двухстадий­ ной схеме, и вспомогательного оборудования для производства сухого цельного быстрорастворимого молока [36]. Созданное оборудование позволяет получать сухое цельное быстрорастворимое молоко и сухое обезжиренное быстрорастворимое молоко с добавлением поверхностно­ активных веществ (ПАВ).

Принципиальная схема производства сухого обезжиренного быст­ рорастворимого молока и сухого цельного быстрорастворимого молока с добавлением ПАВ показана на рис. 1.3.

Выгружаемое из сушильной башни сухое молоко с влажностью 5-6% повторно увлажняют в специально сконструированной агломера­ ционной камере с псевдоожиженным слоем продукта. Содержание вла­ ги в сухом молоке увеличивают до 7,5-9% распылением жидкости при помощи пневматических форсунок. В качестве смачивающей жидкости используют воду и обезжиренное молоко.

Циклонную фракцию возвращают непосредственно в агломерацион­ ную камеру, что обеспечивает минимальное содержание одиночных час­ тиц в готовом продукте.

Сухое агломерированное молоко высушивают до стандартной влажности и охлаждают в трехсекционном инстантайзере. Средний ли­ нейный размер агломерированных частиц продукта (0,25-0,4)-10~3 м является оптимальным - обеспечивает максимальную скорость раство­ рения готового продукта [7, 51].

При производстве сухого цельного быстрорастворимого молока на поверхность частиц сухого молока в специальной камере с псевдоожи­ женным слоем продукта, установленной между первым и вторым корпу­ сами инстантайзера, при помощи пневматических форсунок напыляют смесь ПАВ с молочным жиром (в соотношении примерно 1 : 1 по весу).

В качестве поверхностно-активных веществ используются фосфатидный концентрат соевый (ФКС) и препарат «Метарин» (производство фирмы «Ьиказ Меуег», ФРГ), представляющий очищенные природные фосфо­ липиды. Количество вносимого ПАВ составляет 0,3-0,5% от общей мас­ сы продукта.

Относительная скорость растворения сухого цельного быстрорас­ творимого молока после 6 месяцев хранения составляет 65-80%, смачи­ ваемость по методике ФАО - менее 60 с.

о (о X •• о. со | &Я ав а. X на о *:= со юю га оо и е* 0О X X аЩ га <

–  –  –

Таким образом, получение сухих молочных продуктов методом двухстадийной сушки позволяет снизить удельные энергозатраты и по­ лучать сухие молочные продукты с улучшенными качественными пока­ зателями.

Одним из основных критериев высокого качества сухих молочных продуктов является их быстрая восстанавливаемость [48,51].

Можно выделить следующие основные способы получения сухих быстровосстанавливаемых молочных продуктов:

• агломерация частиц;

• пенная сушка;

• фракционирование молочного жира (смачиваемость сухого цель­ ного молока улучшается, если в нем содержится больше легко­ плавкой фракции жира);

• внесение в продукт гидрофильных веществ (лактозы, сахарозы, глюкозы, поверхностно-активных веществ в сгущенное молоко или сухое смешение молочного порошка с лактозой, сахарозой, леци­ тином и т. д.);

• напыление ПАВ на поверхность частиц сухого молока в псевдоожиженном слое.

Наиболее рациональным путем повышения восстановительных свойств сухих молочных продуктов, нашедшим применение в промыш­ ленности, является дополнительная обработка продукта в процессе его досушки в виброконвективных сушилках.

1.2. Ком поненты сухих молочны х продуктов и их изм енения при нагревании 1:2.1. Молочный жир Молочный жир представляет собой смесь триглицеридов различ­ ного состава (90-96%) с примесью диглицеридов, моноглицеридов, жирных кислот, фосфолипидов, стеринов и других липидов [72]. Темпе­ ратура плавления молочного жира 27-34 °С, температура отвердевания 18-23 °С. Температура плавления отдельных фракций молочного жира доходит до 40-42 °С [15]. В зависимости от скорости и глубины охлаж­ дения молочный жир может кристаллизоваться в виде у, а, р, (3' поли­ морфных модификаций. Соотношение жидкой и твердой фракций жира при этом также будет различным.

ГЛАВА 1 При быстром охлаждении молочного жира и других триглицеридов до 0-5 °С (состояния затвердевания) и последующем медленном нагре­ вании наблюдается явление «двойных» точек плавления: сначала жир начинает плавиться при 19 °С, при дальнейшем нагревании затвердевает и вновь начинает плавиться при 30 °С. Эмульгированный жир способен к большому переохлаждению. Так, при охлаждении эмульсии жира до 20 °С триглицериды продолжительное время остаются в жидком со­ стоянии, и лишь незначительная доля их переходит в твердое состояние.

При медленном охлаждении жира образуются крупные кристаллы туго­ плавкой фракции триглицеридов.

Расслоение триглицеридов в жировых шариках в процессе кристал­ лизации с помощью электронной микроскопии доказал Бухгейм [51], причем внутренняя часть оболочки жирового шарика состоит из слоя ту­ гоплавких, кристаллизующихся в первую очередь триглицеридов [29,73].

Применительно к сухим молочным продуктам молочный жир ис­ следуют в основном по двум показателям: определяют содержание в продукте свободного жира, т. е. жира, доступного для экстракции непо­ лярными растворителями, и степень окислительной порчи жира [24, 38].

1.2.2. Белки молока Белки молока подразделяются на казеин (80-85%; фракции а$, р, % у), и сывороточные белки (р-лактоглобулин, а-лактальбумин, альбумин сы­ воротки крови, иммуноглобулины и протеозопептонная фракция) [72].

Молекулы сывороточных белков сильно гидратированы: нативной кон­ формацией является конформация глобулы. Сывороточные белки денату­ рируют при температуре 65-90 °С [19]. Молекулы казеина, входящие в состав коллоидных частиц (мицелл), в основном находятся в конформа­ ции статистического клубка (==90%), и лишь небольшая доля полипептидных цепей (-10%) представлена участками а-спирали и Р-структуры, чем объясняется относительно высокая устойчивость казеина к нагреванию [19] и его склонность к образованию ассоциированных форм белка (в ре­ зультате гидрофобных взаимодействий). В процессе термической обра­ ботки сухого молока возможна денатурация белка. При этом раствори­ мость продукта резко ухудшается. Растворимость сухого молока оцени­ вают либо по количеству отцентрифугированного осадка (сырого или сухого), либо по процентному содержанию сухих веществ в растворе вос­ становленного молока. Концентрацию раствора восстановленного молока определяют рефрактометрически, колориметрически или весовым мето­ дом после высушивания раствора в сушильном шкафу [24].

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 13

А. В Думанский с сотрудниками исследовал процесс смачивания крахмала, муки, силикагеля и ряда других порошкообразных материалов, измерив величины их теплот смачивания водой и растворами [18]. Было обнаружено, что денатурация белка сопровождается дегидратацией бел­ ковых молекул, при этом уменьшается теплота растворения продукта в воде. Систематических исследований процессов смачивания сухих мо­ лочных продуктов не проводилось, однако известно, что денатурация белка сопутствует процессу кристаллизации лактозы в продуктах с по­ вышенным содержанием влаги [19], при этом резко изменяется плотность сухого молока и содержание свободного жира в сухом цельном молоке, т. е. о денатурации белка можно судить по косвенным показателям.

Денатурация молочного белка ведет к потере его растворимости в воде, резкому ухудшению качества готового продукта. В то же время предденатурационные изменения состояния белка снижают скорость растворения белка в холодной воде (20 °С), но практически не влияют на абсолютную растворимость продукта. Исследований влияния скорости растворения белка на такие показатели сухого молока, как смачивае­ мость и относительная скорость растворения, до сих пор не проводилось.

1.2.3. Лактоза

Кристаллическая лактоза существует в виде двух изомерных форм:

а-лактоза и Р-лактоза, которые обладают различными физическими свой­ ствами. Каждая из этих форм лактозы в свою очередь может быть в гидратном или ангидридном состоянии [72, 89]. Существует также аморфная, или стекловидная форма лактозы. Она образуется в зависимости от тем­ пературы и условий процесса сушки при быстром удалении влаги из рас­ творов лактозы [89]. Аморфная лактоза очень гигроскопична.

В сухих молочных продуктах, полученных на комбинированных сушильных установках, лактоза находится частично в аморфном, частич­ но в кристаллическом состоянии [26]. Соотношение этих двух форм зави­ сит от режима сушки на 2-й стадии процесса: содержание кристаллизо­ ванной формы лактозы увеличивается с ростом влажности порошка или продолжительности его пребывания в зоне агломерации. В процессе кри­ сталлизации лактозы сухого молока в инстантайзере возможно снижение растворимости белка и появление на поверхности частиц продукта неза­ щищенного жира, а также изменение его восстановительных свойств [26].

Содержание кристаллизованной лактозы в сухом молоке можно определить поляриметрическим методом [70], однако с точки зрения оценки влияния режимов термообработки на качество готового продук­ та целесообразно нежелательные изменения продукта при кристаллиза­ 14 ГЛАВА 1 ции лактозы оценивать косвенным путем —по изменению растворимо­ сти белка и содержания свободного жира. При температуре сушки мо­ лока выше 90-95 °С начинается побурение продукта в результате реак­ ции между лактозой, белками и аминокислотами с образованием неус­ тойчивых соединений, называемых меланоидинами [72]. В реакцию с лактозой вовлекается, главным образом, незаменимая аминокислота лизин, а также аргинин и гистидин. Снижается биологическая ценность продукта, продукт приобретает специфический вкус и запах.

Интенсивность реакций меланоидинообразования в сухом молоке при его тепловой обработке в инстантайзере можно определить химиче­ скими методами анализа, например, по ферроцианидному числу [60], колориметрически - по интенсивности окраски специально- приготов­ ленного раствора продукта, либо (в отраженном свете) по степени по­ темнения самого порошкообразного молока [24].

При температуре нагревания сухого молока выше 90 °С интенсив­ ность меланоидинообразования хорошо коррелирует с ухудшением рас­ творимости [24].

Для исследования структуры частиц обычного и агломерированно­ го сухого молока Д. С. Корнелл и Н. И. Паланч проводили избиратель­ ное растворение (выщелачивание) лактозы из частиц сухого молока рас­ творами сульфата аммония. Эта методика может быть использована для определения количества лактозы, прореагировавшей с белком в процес­ се термообработки и недоступной для выщелачивания, исследования структуры частиц агломерированных продуктов, изучения распределе­ ния на поверхности частиц жира и липофильных добавок, например, поверхностно-активных веществ.

1.3. Методы исследования сухих молочных продуктов 1.3.1. Методы определения скорости растворения (диспергируемости) Методы определения диспергируемости сухого молока применя­ ются в ряде стран. Различие между методами заключается в количест­ ве порошка и воды, используемых для приготовления раствора, конст­ рукции мешалки и сосуда для перемешивания, числе оборотов мешал­ ки и способе определения сухих веществ, перешедших в раствор. На­ пример, в США используется метод определения диспергирования сухого порошка в воде, разработанный Американским институтом сухого молока, - метод АДМ.

ПРОИЗВОДСТВО и с в о й с т в а с у х и х м о л о ч н ы х п р о д у к т о в 15 Согласно этому методу перемешивание пробы сухого молока с во­ дой производится в миксере. Затем восстановленное молоко фильтрует­ ся, фильтрат высушивается в сушильном шкафу. Диспергируемость оп­ ределяется в процентах перешедшего в раствор сухого вещества.

Фирма «№го АКэппгег» определяет диспергируемость сухого быстро­ растворимого молока следующим образом [119]: навеску сухого молока размешивают ложечкой в 100 мл воды. Температура воды для сухого обез­ жиренного молока и сухого цельного быстрорастворимого молока состав­ ляет (20 ± 2) °С, для необработанного сухого цельного молока (40 ± 2) °С.

Полученную смесь фильтруют через сито с размером ячеек 210 мкм.

В фильтрате восстановленного молока высушиванием в сушильном шкафу определяют содержание сухих веществ. Диспергируемость продукта рас­ считывают как процент сухих веществ, перешедших в раствор.

Для определения диспергируемое™ «№го АЮпигег» использует также упрощенную методику, при которой перемешивание проводят до тех пор, пока все комочки сухого молока полностью не диспергируют­ ся; диспергируемость равна времени перемешивания в секундах до пол­ ного растворения комочков.

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте молочной промышленности разработан метод определения относительной скоро­ сти растворения сухого молока (его диспергируемости) и сконструиро­ ван прибор для определения этого показателя [50].

Прибор для определения относительной скорости растворения включает смесительный стакан, мешалку, стеклянный фильтр, вакуумнасос, электропривод и реле времени.

Относительную скорость растворения сухого молока (ОСР) опреде­ ляют следующим образом: в смесительный стакан помещают 5 г сухого молока, через наклонный канал в эксцентрике мешалки по стенке стака­ на приливают 35,2 мл воды для сухого цельного молока или 50,5 мл во­ ды для сухого обезжиренного молока. Температура (2 0 ± 2 )°С. Вклю­ чают электропривод и в течение 5 секунд перемешивают исследуемый образец, затем полученную смесь под вакуумом фильтруют через стек­ лянный фильтр Шотта № 1. В полученном фильтрате с помощью реф­ рактометра устанавливают содержание сухих веществ. Количество сухих веществ продукта, перешедших в раствор, отнесенное к навеске продук­ та, представляет собой относительную скорость растворения, которую выражают в процентах.

Сходимость результатов параллельных определений ОСР состав­ ляет ±1,5%.

16 ГЛАВА 1 Использование специально сконструированного прибора и опреде­ ление содержания сухих веществ в восстановленном молоке рефракто­ метрически (а не высушиванием в сушильном шкафу) позволяет одно­ временно быстро и точно определять относительную скорость раство­ рения сухого молока, в отличие от аналогичных зарубежных методик определения диспергируемости, которые либо просты в исполнении, но обладают низкой воспроизводимостью, либо имеют достаточно высо­ кую точность, но требует значительных затрат времени.

1.3.2. Методы определения смачиваемости Смачивание сухого молока предшествует его диспергированию и растворению. В настоящее время известен целый ряд методик, предна­ значенных для оценки различных сторон этого явления.

На практике широкое распространение получили метод Моора и его модификация, используемая фирмой «№го АЮпигег» и рекомендо­ ванная международной организацией по продовольствию при ООНФАО в качестве стандарта.

Метод Моора [119]: в специальную воронку, закрытую снизу стек­ лянной пластинкой, насыпают 1,7 г сухого молока. Под воронкой нахо­ дится химический стакан, заполненный 25 мл дистиллированной воды, имеющей температуру (20 ± 2) °С. Затем пластинка убирается, сухое молоко высыпается в воду и фиксируется время его полного погружения.

По методу ФАО [119] в специальную воронку из антистатической пластмассы (высота воронки 100 мм, диаметр 40 мм) насыпают 10 г сухо­ го обезжиренного молока или 13 г сухого цельного молока, дно воронки при этом закрыто стеклянным пестиком длиной приблизительно 130 мм.

В химический стакан на 400 мл диаметром 70 мм и высотой 135 мм нали­ вают 100 мл дистиллированной воды с температурой (20 ± 2) °С для сухо­ го обезжиренного молока и сухого цельного быстрорастворимого молока с добавками ПАВ или с температурой (40 ± 2) °С для сухого цельного молока. Стакан с водой размещают под воронкой, поднимают пестик и одновременно включают секундомер. Секундомер выключают, когда весь порошок смочится водой (погрузится под ее поверхность).

Смачиваемость оценивается по времени, необходимому для полно­ го смачивания сухого молока. Сухое молоко считается быстрораство­ римым, если оно смачивается в течение 15 с. При времени смачивания более 15 с результаты рассматриваются только как приблизительные, а при времени смачивания больше 1 мин результаты становятся невос­ производимыми. В силу этого, несмотря на простоту, методы Моора и ФАО в основном пригодны лишь для дифференцирования обычного продукта от быстрорастворимого.

В соответствии с методом определения смачиваемости по М. Мюру и М. Хаусу [57] 1 г сухого молока равномерно распределяют в радиусе 5 см по куску материи (сатин) в виде круга, сквозь который легко может проходить вода. Материю приводят в контакт с неподвижной поверхно­ стью воды и определяют время, необходимое для полного смачивания пробы. При помощи аналогичного приспособления (вместо куска материи использовалась стальная решетка) А. ван Кревелд определял смачивае­ мость сухого молока по весу воды, связанной порошком в течение 15 с.

Поскольку высота капиллярного поднятия воды даже в слое сухо­ го агломерированного обезжиренного молока весьма невелика, что свя­ зано с растворением продукта, сопутствующим процессу пропитки по­ рошка водой, для изучения процесса смачивания в чистом виде ряд исследователей использовал жидкости, не растворяющие или мало рас­ творяющие компоненты сухого молока, такие как этиловый спирт, ок­ тиловый спирт, ацетон и др.

| X. Хеге для оценки смачиваемости различных порошкообразных пиа щевых продуктов, в том числе сухого молока, сконструировал специальный прибор, регистрирующий процесс покрытия пробы порошка жидкостью. В качестве смачивающей жидкости использовался октиловый спирт.

^0 Высота подъема смачивающей жидкости в слой порошка была пропорциональна размеру частиц порошка и времени его контакта с жидкостью.

Г. Б. Дворецким в качестве смачивающей жидкости использовались предварительно подкрашенные эозином этиловый спирт и дистилI лированная вода [16]. В экспериментах стеклянные трубки, снабженные сетчатым дном, засыпали продуктом и погружали в смачивающую жид­ кость на глубину 2— мм. В ходе опытов определялась высота подъема смачивающей жидкости в слое продукта в зависимости от времени.

Смачивание сухого молока протекает в две стадии. Первая из них ха­ рактеризуется постоянной условной скоростью смачивания, вторая — падающей скоростью смачивания.

Во ВНИМИ был разработан прибор для определения линейной скорости смачивания порошкообразных продуктов, в том числе сухого молока [53]. За счет наличия датчика и стабилизатора уровня в подпи­ тывающем сосуде уровень смачивающей жидкости остается все время постоянным. По мере проникновения жидкости (этилового спирта с добавкой ИаС! д ш8Ы -5яектропро5одности) в слой порошка по­ следовательно заЖыкакпбя дфШ ЦШ Ш ?упенчатого датчика, и сигна­ лы поступают на йамозямуццв? ьм й ^^л й Ш етр. Перо ампервольтметра }] академик С.Бейсембаев I атындзгы гылыми I К1ТАПХАНАСЫ вычерчивает кривую, по которой рассчитывается линейная скорость смачивания слоя порошкообразного продукта.

Методы оценки смачиваемости сухого молока, основанные на оп­ ределении скорости пропитки исследуемого продукта не растворяю­ щими его компоненты жидкостями, позволяют оценить размер межпоровых каналов и характер укладки частиц, а в комплексе с другими данными получить ценные сведения о структуре и свойствах продукта.

Однако сами по себе эти методы не могут использоваться для оценки смачивания, так как свойства нерастворяющей жидкости и воды, в ко­ торой в действительности производится восстановление сухого молока, сильно отличаются.

Для оценки смачиваемости различных веществ часто используют краевой угол смачивания, т. е. угол между касательной к поверхности жидкости и смоченной поверхностью твердого тела. Наиболее про­ стым методом измерения краевого угла является метод «лежащей»

капли (рис. 1.4) [8, 20, 651. * ; пг 1 осветитель; 2 - зеркала; 3 - конденсор; 4 - увеличитель; 5 - матовый экран со шкалой; 6 - подвижная рама; 7 - термостатируемый предметный столик Метод заключается в том, что каплю воды при помощи пипетки с капиллярным кончиком или шприца наносят на твердую поверхность, по отношению к которой нужно определить краевой угол.

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА с у х и х МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 19 I Каплю освещают сильным (по возможности точечным) источни­ ком света и проецируют на экран, добиваясь максимальной резкости в I изображении контура капли. Если капля достаточно мала, то профиль ее | представляет шаровой сегмент, и краевой угол смачивания, помимо неI посредственного измерения, можно определить по основным размерам капли: по высоте сегмента к и его радиусу г.

Зная эти размеры, рассчитывают тангенс угла (в/2) по следующей I формуле:

(0/2) = Л / г.

Ошибка при измерении краевого угла обычно составляет 3-5°.

Достаточное число параллельных измерений (5-10 замеров) позво­ ляет уменьшить разброс данных до приемлемого уровня.

Для сухого обезжиренного молока краевой угол смачивания равен 0-60°, для сухого молока с добавками «Метарина» (поверхностно-активное вещество) 0-30°, для сухого цельного молока без добавок 65-90°.

Методика оценки смачиваемости сухого молока по величине крае­ вого угла смачивания проста, позволяет получить большой статистиче­ ский материал при небольших затратах времени и дает более диффе­ ренцированную оценку смачиваемости сухого молока по сравнению с перечисленными выше методиками.

В отдельных случаях для получения более полной информации о процессе смачивания сухих молочных продуктов необходимо сочетать измерение краевого угла смачивания с другими рассмотренными выше методиками определения смачиваемости, модифицированными приме­ нительно к целям исследования.

1.3.3. Методы определения плотности Важными характеристиками порошкообразных материалов явля­ ются плотность и объемная масса.

Плотность равна отношению массы порошка к объему, занимае­ мому его частицами, тогда как объемная масса представляет собой от­ ношение массы порошка к его объему, включая и объем свободного пространства между частицами.

Частицы большинства сухих молочных продуктов содержат внут­ ренние пустоты. Для продуктов, высушенных распылительной сушкой, объем этих внутренних пустот составляет 4—60% от объема частиц.

По величине плотности и объему свободного пространства (объему воздуха в продукте) сухие молочные продукты могут быть охарактериГЛАВА 1 зованы пятью показателями, причем три показателя являются независи­ мыми друг от друга:

т - объемная масса;

е - порозность;

р - плотность;

рТ - плотность продукта, частицы которого не содержат пустот (максимально возможная плотность продукта);

V- удельный объем пустот, включенных в частицы сухого молока.

Перечисленные показатели связаны между собой простыми зави­ симостями:

8 = р —т\ рТ = р / ( 1 - р у ).

Экспериментальным путем чаще определяют объемную массу, плот­ ность и содержание воздуха, включенного в частицы, в то время как по­ розность и предельную плотность продукта находят расчетным путем [34].

Плотность сухих молочных продуктов определяют при помощи жидкостного пикнометра [13, 34].

Сущность метода заключается в определении объема жидкости, вытесненной порошком, масса которого известна.

Частное от деления массы материала на вытесненный им объем жидкости представляет собой плотность материала.

В качестве дисперсионной жидкости для сухого молока использу­ ют органические жидкости, не растворяющие компоненты молока (ок­ тиловый спирт, гексан).

С большей точностью позволяет определить плотность воздуш­ ный пикнометр, собранный по компенсационной схеме (так называе­ мый пикнометр Бекмана), который использовал в своих исследованиях Т. И. Бума [119].

Применительно к сухим молочным продуктам метод вытеснения воздуха следует использовать при определении плотности сухих высоко­ жирных молочных продуктов: сухих сливок, сухих высокожирных сливок.

Плотность частиц сухих молочных продуктов распылительной сушки связана с их дисперсностью. Полидисперсность распыления при­ водит к появлению в сухом молочном порошке фракций частиц, имею­ щих различную плотность.

Различный размер капель распыляемой жидкости предопределяет различную продолжительность их сушки, различную максимальную

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 21

температуру нагрева, а следовательно, и разные свойства этих фракций в готовом продукте [45]. Наличие в сухом молоке фракций частиц, раз­ личных по размеру и плотности, неизбежно влияет на качественные показатели сухого молока, такие как растворимость, смачиваемость, количество свободного жира, содержание воздуха, включенного в час­ тицы продукта, стойкость в хранении, адгезионные свойства и т. д. По­ этому наряду с методами определения средней плотности сухих молоч­ ных продуктов необходим метод, позволяющий оценить относительное распределение массы молочного порошка по плотности.

1.3.4. Специальные методы исследования сухих молочных продуктов Помимо физико-химических показателей для исследования сухих молочных продуктов может быть использован микроструктурный анализ.

Микрорельеф и топография поверхности частиц позволяют судить о со­ ставе продукта и способе, каким он был высушен. Традиционные методы исследования микроструктуры сухого молока с применением оптическо­ го микроскопа при увеличении в 50-100 раз позволяют охарактеризовать форму частиц, измерить их размер (микроскопическое определение гра­ нулометрического состава продукта), а также оценить наличие контакта между частицами - степень агломерации продукта [73].

Значительный объем информации о микроструктуре сухих молоч­ ных продуктов может быть получен с помощью сканирующей электрон­ ной микроскопии. К сожалению, исследования в этом направлении не­ многочисленны и не позволяют судить об особенностях микроструктуры отдельных продуктов и ее взаимосвязи с режимами сушки.

1.4. Влияние реж им ов суш ки и хранения на качественны е показател и сухого молока При получении сухих молочных продуктов методом двухстадийной сушки параметрами, определяющими изменение свойств продукта на вто­ рой с’ адии процесса сушки (в виброконвективной сушилке), являются его г температура, длительность нагревания и начальная влажность продукта.

Содержание влаги в сухом молоке является одним из главных фак­ торов, определяющих микроструктуру частиц и физическое состояние лактозы, белка и жира. Влага в сухих молочных продуктах находится в связанном состоянии и, по классификации академика П. А. Ребиндера, относится к адсорбционно-связанной влаге.

Вся или подавляющая часть влаги (в зависимости от общего содержа­ ния влаги в продукте), содержащейся в сухих молочных продуктах, отно­ ГЛАВА 1 сится к влаге мономолекулярной адсорбции [63]. Частично в сухих молоч­ ных продуктах с повышенной влажностью содержится влага полимолекулярной адсорбции. Составные компоненты молочных продуктов имеют различную водосвязывающую способность, причем на долю белка прихо­ дится 80-85% от общего количества связанной влаги [63].

В сухих молоч­ ных продуктах влага сосредоточена, главным образом, на поверхности бел­ ковых молекул в районе полярных функциональных групп:

-СООН,

-ОН, -ИНг, -СО, -N11 и т. д., образуя гидратную оболочку [19].

Белок в сухих молочных продуктах является наиболее лабильным компонентом. Именно изменение свойств белка накладывает в первую очередь ограничения на режимы тепловой обработки сухого молока.

Белковая молекула в нативном состоянии обладает характерной для нее пространственной структурой, которую часто называют кон­ формацией [47].

При определенных значениях температуры (обычно выше 50-60 °С), рН, концентрации солей в растворе происходит переход компактной гло­ булярной структуры молекулы белка в хаотический клубок, при этом рез­ ко уменьшается растворимость белка, меняется спектр поглощения, вяз­ кость, устойчивость к протеолизу, т. е. происходит денатурация белка [47].

Снижение растворимости белка при денатурации объясняется тем, что в нативном состоянии белок наиболее гидратирован [47], при этом гидрофобные углеводородные радикалы сосредоточены во внутренней части глобулы, тогда как на ее поверхности преимущественно располага­ ются полярные функциональные группы, облегчающие смачивание и рас­ творение белка. Исходя из этого, при прочих равных условиях гидратация обезвоженного белка в нативном состоянии сопровождается большим те­ пловым эффектом в результате присоединения к молекуле большего коли­ чества молекул воды, чем при гидратации денатурированного белка.

Повышенное содержание влаги в сухом молоке (более 4-5% ) вы­ зывает в процессе хранения постепенную денатурацию белка.

Процесс денатурации резко ускоряется при дополнительном воз­ действии на продукт достаточно высокой температуры [12].

При повышенном содержании влаги в сухом молоке в инстантайзере происходит частичная кристаллизация лактозы (обычно в сухом молоке лактоза находится в аморфном состоянии), что в свою *чередь способствует денатурации белка и дестабилизации жира [60].

Р. Кинг предполагает, что при кристаллизации лактозы благодаря поглощению влаги образуется тонкая сеть расщелин в кристаллах, рас­ пределенных в частицах порошка [29]. Другие компоненты молока, та­ кие как глобулы казеина и частицы жира, удаляются из этих расщелин.

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 23

Это создает благоприятные условия для дестабилизации белка и ин­ фильтрации жирорастворителя.

Сухое обезжиренное молоко с предварительно кристаллизованной лактозой лучше смачивается, но хуже диспергируется и имеет меньшую растворимость, чем сухое молоко с аморфной лактозой [26]. При повтор­ ном увлажнении в сухом цельном молоке образующиеся кристаллы лакто­ зы прокалывают оболочки жировых шариков, что приводит к увеличению содержания свободного жира, резкому ухудшению смачиваемости и ско­ рости растворения [26]. Поэтому при агломерации сухого цельного молока необходимо свести до минимума процесс кристаллизации лактозы.

При исследовании сорбции влаги сухими молочными продуктами было установлено [33], что с повышением содержания влаги количество свободного жира сначала снижается, а при достижении критической рав­ новесной относительной влажности 40-45% у сухого цельного и сухого полужирного молока и 35— 40% у сухих сливок из-за начинающейся кри­ сталлизации лактозы количество свободного жира резко повышается поч­ ти до 100%. Снижение доли свободного жира на первом этапе, повидимому, происходит вследствие адсорбции влаги гидрофильными функциональными группами молочного белка в микропорах частиц и закрытия этих микропор для гидрофобного растворителя, причем, чем частицы пористее (циклонная фракция продукта), тем это заметнее.

Таким образом, при содержании влаги в сухом молоке свыше 6-7% происходит резкое скачкообразное изменение состояния компонентов и микроструктуры частиц сухого молока: лактоза переходит из аморфного состояния в кристаллическое, белок денатурируется и становится нерас­ творимым, практически весь жир, содержащийся в продукте, становится доступным для экстракции неполярными органическими растворителя­ ми. Если при относительно низких температурах хранения (10— °С) 30 повышенная влажность сухого молока приводит к денатурации белка за время от нескольких дней до нескольких месяцев, то действие высокой температуры (70-100 °С) на последней стадии процесса сушки в соче­ тании с большим содержанием влаги в продукте вызывает денатурацию белка за время, измеряемое секундами и минутами.

Н. С. Райт и Г. С. Гоуат [12] провели подробное изучение факто­ ров, влияющих на растворимость сухого молока, в частности, они уста­ новили влияние концентрации сухих веществ молока на растворимость готового продукта: если температура нагревания молока поддерживает­ ся на постоянном уровне, то повышение концентрации сухих веществ молока резко сокращает время, которое вызывает определенную стеГЛАВА 1 24 _______________ ___________________________ ___________ пень нерастворимости белков. Так, при 100 °С для раствора восстанов­ ленного молока, содержащего 8% сухих веществ, необходимо нагрева­ ние в течение 7,5 ч, чтобы 50% белка стали нерастворимыми; для рас­ твора, содержащего 30% сухих веществ, длительность нагрева снижает­ ся примерно до 30 мин, 60% сухих веществ - до 30 с, а 88% сухих ве­ ществ - до 0,5 с. Дальнейшее увеличение концентрации сухих веществ повышает стабильность белка, и влияние высоких температур сказы­ вается в меньшей степени. Так, в процессе испарения влаги из молока на вальцовых сушилках продукт остается на поверхности нагретого ба­ рабана 3-4 с, однако нагрев до высокой температуры неизбежно делает нерастворимой большую часть белков молока. Аналогичные температурно-влажностные режимы возможны при повторном увлажнении (или без него) и досушке сухого молока в инстантайзере.

В. Н. Фавстова установила зависимость растворимости сухого мо лока, содержащего 3,5% влаги, от продолжительности нагрева при раз­ личных температурах нагревания [78]. С ростом температуры нагрева продукта время выдержки его при этой температуре, вызывающее опре­ деленный процент потери растворимости, резко уменьшается. Так, при 110 °С выдержка сухого молока в течение 3,5 ч вызывает 50%-ную по­ терю растворимости, тогда как выдержка при 170 °С дает такой же эф­ фект всего за 7 мин.

Дж. Писецки с сотр. исследовал влияние режимов инстантизации сухого молока (при повторном увлажнении и последующей досушке) на величину восстанавливающей способности молочного белка в реакции с ферроцианидом калия [60]. Результаты исследований показали, что при | температуре сушки 60 °С и в какой-то мере при температуре 80 С ферроцианидное число почти не изменяется, а при более высоких темпера­ турах это число сильно повышается.

Авторы рекомендуют соблюдать следующие условия при увлаж­ нении и сушке: температура при повторной сушке не должна превы­ шать 80 °С, а содержание воды в сухом молоке - 4%. Таким образом, существует зависимость критической температуры нагревания сухого молока от содержания влаги в продукте, при которой начинается резкое ухудшение качественных показателей продукта: снижение растворимо­ сти белка, увеличение содержания свободного жира, рост ферроцианидного числа, ухудшение органолептических показателей.

Нами исследовано влияние воздействия повышенной температуры и влажности на качественные показатели сухого цельного и сухого обезжи­ ренного молока. Исследования проводились в лабораторных условиях на модельной системе. Тонкий слой высококачественного сухого молока

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОННЫХ ПРОДУКТОВ 25

(толщиной 2-3 мм), высушенного в мягких температурных условиях на распылительных сушилках, вторично увлажняли в эксикаторе при 20 °С влажным воздухом (ф = 100%) и термостатировали увлажненное сухое молоко при заданной температуре и времени выдержки в ультратермо­ стате Гепплера. Исследования проводили также на промышленных су­ шильных установках Истринского и Гагаринского МКК, снабженных прямо проходным и инстантайзерами, при этом содержание влаги в про­ дукте варьировали изменением температуры воздуха на выходе из су­ шилки, а температуру нагрева продукта регулировали температурой воз­ духа, поступающего в отдельные секции инстантайзера. Время движения порошка через каждый корпус инстантайзера, определяемое частотой вибрации, во всех опытах было постоянным, равным 6 мин.

Сухое молоко, подвергнутое термической обработке, оценивали по следующим показателям:

• растворимость по стандарту (в мл сырого осадка);

• растворимость рефрактометрически;

• растворимость белка продукта по мутности фильтрата раствора вос­ становленного молока, определяемой на фотоэлектроколориметре;

• относительная скорость растворения сухого молока;

• краевой угол смачивания воды по сухому молоку;

• свободный жир по методике Фавстовой-Бойко [24];

• органолептическая оценка (цвет, вкус, запах).

Растворимость сухого молока определяли при растворении про­ дукта в воде, имеющей температуру 20-22 °С и 65-70 °С.

Все перечисленные показатели определяли у свежевыработанного продукта и через 1, 3,6 месяцев хранения при температуре 15-20 °С.

В результате проведенных экспериментальных исследований уста­ новлена зависимость между растворимостью сухого молока, температу­ рой термической обработки и содержанием влаги в продукте при вре­ мени термообработки г = 10 мин [110, 113].

Эта зависимость при растворении сухого молока в воде (темпера­ турой 20-22 °С) имеет вид:

Р = (0,417 + 32,92 • е Г ^ 2'и'" ”:?; г+б1)_1, если X 120 —4,75•V/; (Р = сопзХ, если X120 - 4,75* где Р — растворимость сухого молока, мл сырого осадка; X- температура на­ гревания продукта, °С; V/ - содержание влаги в сухом молоке, %.

Изменения растворимости сухого цельного молока и сухого обез­ жиренного молока в зависимости от х и V/ практически совпадают, поГЛАВА 1 ПК I... _____ -— ! " этому они представлены одной и той же приведенной выше аналитиче­ ской зависимостью, наглядно показанной на рис. 1.5.

Рис. 1.5.

Изменение растворимости сухого молока в зависимости от его влажности и температуры нагревания:

Р - растворимость сухого молока, мл сырого осадка; I — температура нагрева­ ния продукта, °С; IV- содержание влаги в сухом молоке, % Допустимые режимы термической обработки сухого молока, гаран­ тирующие сохранение высокого качества готового продукта, показаны на рис. 1.6. Допустимые режимы термической обработки лежат ниже каждой из прямых на графике для данного постоянного времени термообработки.

Результаты исследований влияния воздействия повышенной тем­ пературы и влажности на качественные показатели сухого цельного и сухого обезжиренного молока позволили разработать рекомендации по рациональным режимам сушки молока на вибрационных конвективных сушилках для предприятия, проектирующего комплексные форсуноч­ ные сушильные установки [110].

Максимально допустимые параметры термической обработки су­ хого молока в конвективных вибрационных сушилках применительно к комплексной форсуночной сушильной установке Истринского МКК приводятся в табл. 1.1.

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ________ 27 Предлагаемые режимы термообработки гарантируют высокое ка­ чество готового продукта при различных параметрах ведения техноло­ гического процесса.

Рис. 1.6.

Допустимая температура нагревания сухого молока в зависимости от содержания в нем влаги:

И - содержание влаги в сухом молоке, %; / - температура нагревания продук­ та, °С; 1 - длительность термообработки 5 мин; 2 - длительность термооб­ работки 10 мин; 3 — длительность термообработки 20 мин В процессе досушки сухого молока в инстантайзере его восстанови­ тельные свойства улучшаются, главным образом, в результате агломера­ ции частиц, либо за счет выгрузки из сушильной башни продукта с повышенной влажностью, либо при его повторном увлажнении.

Во ВНИМИ было установлено [51, 81], что наибольшую относительную скорость растворения (ОСР) имеет фракция сухого агломерированного молока с размером частиц 0,25 й 0,5 мм; фракции сухого молока с размером частиц больше 0,5 мм хорошо смачиваются, но сами частицы такой фракции из-за своего большого размера медленнее растворяются.

Циклонные фракции сухого молока имеют пониженную скорость рас­ творения (в 1,5-2,5 раза) по сравнению с основной массой сухого молоГЛАВА 1 ка, выгружаемого из сушильной камеры. Это объясняется в основном меньшим размером частиц сухого молока циклонных фракций. Добавле­ ние (в экспериментальных целях) порошка из циклона к камерной фрак­ ции сухого молока также ведет к снижению ОСР [81].

Образцы сухого молока, содержащие больше свободного жира, имеют обычно меньшую скорость растворения [81]. В целях более точ­ ной оценки влияния свободного жира, находящегося на поверхности частиц, на скорость растворения сухого молока свободный жир удаляли экстрагированием петролейным эфиром и затем определяли ОСР проэкстрагированных образцов.

1.1. Максимально допустимые параметры термической обработки сухого молока в конвективных вибрационных сушилках Конвективные вибрационные сушилки Г ранулятор Параметр II секция I секция 1 Максимально допустимая 7 влажность продукта, % Максимально допустимая 100 температура досушки, °С Даже кратковременное (0,5 мин) экстрагирование сухого цельного молока ведет к увеличению скорости его растворения в 1,5-3 раза, тогда как ОСР сухого обезжиренного молока которое было взято для контро­ ля, практически не меняется [81]. Гомогенизация сгущенного молока перед сушкой оказывает благоприятное влияние на относительную ско­ рость растворения сухого молока (ОСР возрастает на 10-50%) [81].

При хранении сухого цельного молока относительная скорость рас­ творения его уменьшается [80, 81, 84].

Большой интерес представляет изменение качественных показате­ лей сухого молока при различных режимах хранения. Хранение в герме­ тичной упаковке при температуре 12-20 °С сухого молока, содержащего не более 4% влаги - для сухого цельного молока, и не более 5% влаги — для сухого обезжиренного молока, практически не вызывает снижения его растворимости в течение гарантийного срока хранения (8 месяцев), реакции меланоидинообразования также протекают очень медленно.

Содержание свободного жира в сухом молоке в процессе хранения по сравнению со свежевыработанным сухим молоком практически не уве­ личивается. Содержание свободного жира на поверхности частиц повы­ шается незначительно [81]. Колебания в содержании свободного жира ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ________ 20 (4-10%) при содержании влаги менее 4% не алиякгг на залах и вкус су­ хого молока. Небольшое количество свободного жира не влияет на стой­ кость сухого молока при его хранении.

В то же время в процессе хранения восстановительные свойства сухого цельного молока и других сухих жиросодержащих молочных продуктов резко ухудшаются [65, 81, 84].

1.5. Смачиваемость и растворение сухих молочных продуктов Процесс растворения слоя сухого молока можно разделить на не­ сколько характерных стадий, основными из которых являются стадия смачивания частиц порошка и стадия растворения одиночных частиц [112, 114]. Эти стадии частично перекрывают друг друга - они протека­ ют не только последовательно одна за другой, но отчасти и параллельно.

Для разных сухих молочных продуктов лимитирующими, т. с. наиболее продолжительными, в основном определяющими скорость процесса рас­ творения, являются разные стадии. Для сухих молочных продуктов рас­ пылительной сушки, представляющих собой тонкодисперсные порошки, лимитирующей стадией обычно является стадия смачивания. Поэтому хорошо смачивающиеся сухие молочные продукты обычно и хорошо растворяются. Комплексное изучение факторов, влияющих на процесс растворения сухих молочных продуктов, желательно проводить только после того, как в достаточной степени будут выяснены закономерности отдельных стадий процесса растворения, в особенности важнейшей ста­ дии —стадии смачивания. Показатели смачиваемости сухих молочных продуктов водой приведены в табл. 1.2.

Как следует из табл. 1.2, различные способы оценки смачиваемо­ сти сухих молочных продуктов достаточно хорошо коррелируют между собой: большим краевым углам смачивания соответствуют меньшая весовая скорость смачивания и большая продолжительность погруже­ ния порошка в воду (смачиваемость по ФАО).

Краевой угол смачивания позволяет наиболее дифференцированно (при малых затратах времени и простоте выполнения анализа) оценить смачиваемость сухих молочных продуктов.

ГЛАВА 1

–  –  –

1.5.1. Смачивание сухих обезжиренных молочных продуктов Основными компонентами сухих обезжиренных молочных про­ дуктов являются лактоза и белок. Авторами исследована смачиваемость различных сухих обезжиренных молочных продуктов в зависимости от состава продукта, растворимости белка и среднего линейного размера частиц продукта. Результаты приведены в табл. 1.3.

Тонкодисперсный порошок химически чистой лактозы практиче­ ски мгновенно впитывает воду (краевой угол смачивания в = 0°, время впитывания в порошок капли воды г 0,5 с).

В то же время сухое обезжиренное молоко распылительной сушки в зависимости от режима сушки и дисперсности продукта имеет крае­ вые углы смачивания от в = 0° до в = 48°.

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 31

Казеинат натрия и низкокальциевый копреципитат распылитель­ ной сушки (размер частиц 20-40 мкм), состоящие преимущественно из белка (78-86% от веса продукта), имеют краевые углы смачивания в = 109—116° (табл. 1.3), т. е. очень плохо смачиваются водой.

–  –  –

тов при использовании любой жидкости, краевой угол смачивания ока­ зался равным нулю.

Сопоставляя эти данные с данными табл. 1.3, можно сделать вывод о том, что именно растворение белка при смачивании сухих обезжиренных молочных продуктов водой, ведущее к образованию вязкого концентриро­ ванного раствора восстановленного продукта в поровых каналах между частицами, вызывает их закупорку. В самом деле, как показывает исследо­ вание растворения сухого молока под микроскопом, одиночные частицы сухого молока с неденатурированным белком растворяются очень быстро.

Известно также, что концентрированные растворы восстановленного мо­ лока и в еще большей степени растворы казеината натрия и ко преципита­ тов имеют высокую вязкость, причем вязкость этих растворов стреми­ тельно возрастает с ростом концентрации сухих веществ в растворе.

Помимо приведенных выше данных для оценки влияния растворе­ ния белка сухого молока на процесс смачивания продукта водой, белок денатурировали, увлажняя сухое обезжиренное молоко насыщенным водяным паром при температуре 100-105 °С в течение 1— мин до 2 влажности 8-10% с последующей досушкой продукта в сушильном шкафу при температуре 100-102 °С до влажности 4%.

Белок сухого молока также денатурировали, выдерживая продукт с повышенным содержанием влаги (6,5-8,5%; образцы продукта отбирали на выходе из распылительной сушилки) в течение 3-5 недель при тем­ пературе 15-20 °С, а затем досушивали его в сушильном шкафу до стан­ дартной влажности.

Кроме того, белок сухого обезжиренного молока денатурировали, смешивая исследуемый продукт с теплой смесью ацетона и воды, взя­ тых в соотношении 95 : 5 частей по объему, с последующим отделением влажного порошка от жидкости и его досушкой в сушильном шкафу до стандартной влажности.

Степень денатурации белка оценивали фотоколориметрически по растворимости сухого молока в тонком слое. Глубокой денатурации соответствует полностью нерастворимый белок (фильтрат раствора та­ кого сухого молока визуально совершенно прозрачный).

Все образцы сухого обезжиренного молока с нерастворимым бел­ ком независимо от дисперсности (размер частиц различных образцов колебался от 15 до 250 мкм) имеют краевой угол смачивания, равный нулю, и тв 0,5 с, т. е. практически мгновенно впитывают воду.

Таким образом, при контакте сухих обезжиренных молочных про­ дуктов с водой в поровых каналах между частицами образуется концен­ трированный раствор белка высокой вязкости, являющийся причиной и сво йства 33 ПРОИЗВОДСТВО с ухи х м о ло чны х про дукто в низкой смачиваемости сухого обезжиренного молока и других сухих обезжиренных белковых молочных продуктов.

Для количественной оценки влияния растворения сухого молока, сопровождающего смачивание его водой, на величину краевого угла смачивания имитировали процесс растворения (образования раствора восстановленного молока в поровых каналах) продукта в процессе его пропитки водой. Это позволило установить зависимость краевого угла смачивания в от концентрации раствора восстановленного молока С для растворов восстановленного цельного молока по сухому цельному мо­ локу - кривая I, восстановленного обезжиренного молока по сухому обезжиренному молоку - кривая II и по сухому обезжиренному молоку с нерастворимым белком (камерная фракция - кривая IV и циклонная фракция - кривая III) (рис. 1.7).

Сухое обезжиренное молоко с нерастворимым белком (кривые III и IV) практически мгновенно смачивается водой (в = 0°).

С ростом концентрации сухих веществ в восстановленном молоке изза резкого повышения вязкости обусловленной присутствием белка капля раствора восстановленного молока перестает впитываться в порошок.

Для циклонной фракции сухого обезжиренного молока (средний линейный размер частиц 18 мкм) концентрация раствора восстановлен­ ного молока, при которой капля этого раствора перестает впитываться в порошок, составляет С = 25%. Для камерной фракции С = 34% (средний линейный размер частиц - 53 мкм).

При дальнейшем повышении концентрации сухих веществ в рас­ творе восстановленного молока величина в резко возрастает (рис. 1.7, кривые III и IV).

Следует отметить, что при высоких концентрациях сухих веществ в растворе восстановленного молока все четыре кривые на рис. 1.7 сближаются, и характер их изменения становится очень сходным.

Таким образом, оценивая смачиваемость сухого обезжиренного мо­ лока с нерастворимым белком (по величине 9) растворами восстановлен­ ного молока различных концентраций и сравнивая ее со смачиваемостью сухого обезжиренного молока водой, можно ориентировочно определить «закупорочную» концентрацию раствора восстановленного молока, об­ разующегося в поровых каналах при смачивании сухого молока водой и препятствующего проникновению жидкости вглубь порошка.

Сравнение кривых зависимости краевого угла смачивания от кон­ центрации раствора восстановленного молока для камерной и циклон­ ной фракций продукта (кривые III и IV рис. 1.7) показывает, что дис­ персность порошка также влияет на его смачиваемость.

ГЛАВА 1 Рис. 1.7.

Зависимость краевого угла смачивания от концентрации раствора восстановленного молока:

С— концентрация раствора восстановленного молока, % в — ; краевой угол сма­ чивания, град; / - сухое цельное молоко; II — сухое обезжиренное молоко;

III - сухое обезжиренное молоко с нерастворимым белком (циклонная фракция);

IV -сухое обезжиренное молоко с нерастворимым белком (камерная фракция) С увеличением размера частиц сухого молока влияние растворения продукта на его смачиваемость вследствие уменьшения удельной по­ верхности порошка и роста размера поровых каналов между частицами уменьшается.

Для экспериментальной оценки влияния размера частиц сухого мо­ лока на величину краевого угла смачивания сухое цельное и сухое обез­ жиренное агломерированное молоко разделили путем ситового анализа на различные размерные фракции и построили графики зависимости в от среднего линейного размера частиц данной фракции 3 (рис. 1.8).

Анализируя кривые на рис. 1.8, с учетом изложенного выше, мож­ но сделать вывод: смачиваемость сухого обезжиренного молока связана с его растворением, сопутствующим процессу смачивания.

Поэтому с увеличением размера частиц сухого обезжиренного мо­ лока из-за резкого уменьшения скорости растворения отдельных частиц краевой угол смачивания падает до нуля (при размере частиц продукта более 100-150 мкм).

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 35

Для сухого цельного молока уменьшение в с ростом (I сравнительно невелико, поскольку смачиванию продукта преатгствует жир, покрываю­ щий значительную часть поверхности частиц сухого цельного молока.

Сухое обезжиренное молоко распылительной сушки с размером частиц больше 100 мкм имеет краевой угол смачивания близкий к нулю (рис. 1.8, кривая II). Относительная скорость растворения такого сухого молока больше 70%, т. е. оно может быть отнесено к сухому быстрорас­ творимому молоку.

Рис. 1.8.

Зависимость краевого угла смачивания от среднего линейного размера частиц сухого молока:

4 - средний линейный размер частиц, мкм; в - краевой угол смачивания, град; I сухое цельное молоко; II - сухое обезжиренное молоко Как было показано ранее в данном разделе, нерастворимый белок (например, в сухом обезжиренном молоке) смачивается практически мгновенно (в = 0, т 0,5 с).

Смачиваемость нативного белка маскируется эффектом растворе­ ния. Как известно, белок - это природный гетерополимер. Для оценки смачиваемости отдельных аминокислот, входящих в состав белка, нами были проведены модельные опыты по определению краевого угла сма­ чивания порошкообразных аминокислот.

ГЛАВА Результаты исследований смачиваемости аминокислот (краевой угол смачивания в, °) приводятся ниже:

Глицин

А ланин...............

Валин

Лейцин

Изолейцин

Серин

Треонин..............

Цистеин

Метионин

Цистин

Аспарагиновая кислота

Глутаминовая кислота

Лизин

-I * Аргинин

Тирозин

Гистидин...............Г....»

Г./ Пролин

Фенилаланин

Триптофан

Гидрофобными (имеющими краевой угол смачивания в 90°) ока­ зались 5 аминокислот: валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин и трипдлинные индольное Остальные 15 аминокислот хорошо смачиваются (в = 0°).

нужно дополнительно учесть внутренней белковой молекулы, тогда как непосредственно в контакт с водой вхо­ дят полярные функциональные группы, расположенные снаружи белко­ вой глобулы, облегчающие смачивание продукта.

Таким образом, смачиваемость сухих обезжиренных молочных про­ дуктов зависит от размера частиц продукта и от скорости растворения белка.

Следовательно, существует два принципиально разных пути улуч­ шения смачиваемости сухих обезжиренных молочных продуктов [114]:

• укрупнение размера частиц - их агломерация;

I

• понижение скорости растворения белка продукта ПРОИЗВОДСТВО и с в о й с т в а с у х и х м о л о ч н ы х п р о д у к т о в 37 Первый путь связан с уменьшением удельной поверхности по­ рошка, второй - с уменьшением коэффициента массоотдачи в процессе растворения.

1.5.2. Особенности смачивания жиросодержащих сухих молочных продуктов Известно, что сухие жиросодержащие молочные продукты смачи­ ваются водой гораздо хуже, чем сухие обезжиренные молочные продук­ ты. Для уяснения механизма смачивания таких продуктов исследовали смачиваемость отдельных фракций молочного жира, нефракционированного молочного жира, чистых глицеридов и жирных кислот. Молоч­ ный жир разделяли на тугоплавкую и легкоплавкую фракции при 18 °С фильтрованием под вакуумом.

Смачиваемость липидов оценивали по величине краевого угла смачивания. Для измерения в твердых (при комнатной температуре) липидов предварительно расплавленный липид пипеткой наносили на предметное стекло, выдерживали препарат при комнатной температуре (20-22 °С) до полного отвердения слоя, после чего измеряли краевые углы смачивания дистиллированной воды по липиду.

Краевые углы смачивания жидких (при 20-22 °С) липидов определя­ ли следующим образом: небольшую каплю липида (2,5-0,5 мм) аккуратно пипеткой наносили на поверхность дистиллированной воды, помещенной в прямоугольную прозрачную кювету из оргстекла; чечевицеобразное изображение капли проецировали на экран и по размерам капли (высоте и радиусу смоченного периметра) рассчитывали краевой угол смачивания.

Краевые углы смачивания воды по отдельным фракциям молочно­ го жира, чистым глицеридам и жирным кислотам, измеренные при 20-22 °С, приводятся в табл. 1.4.

Для оценки влияния агрегатного состояния липидов на их смачи­ ваемость водой молочный жир и его отдельные фракции (условия фрак­ ционирования описаны выше), а также олеиновую кислоту охлаждали до температуры 0-2 °С, выдерживали при этой температуре 4-5 часов, а затем измеряли краевые углы смачивания воды, имеющей температуру 20 °С, по холодному препарату.

При температуре близкой к О °С большая часть компонентов мо­ лочного жира и олеиновая кислота находятся в твердом состоянии.

Краевой угол смачивания легкоплавкой фракции молочного жира и олеиновой кислоты при О °С составил 88°, молочного жира и его туго­ плавкой фракции - 90°.

ГЛАВА 1

–  –  –

В то же время для расплавленного молочного жира и его тугоплав­ кой фракции при I = 45-50 °С величина в = 22-25°.

Отсюда, учитывая данные, приведенные в табл. 1.4, можно заклю­ чить, что определяющую роль в смачивании молочного жира играет его агрегатное состояние. Аналогичный вывод о влиянии агрегатного со­ стояния молочного жира на его смачиваемость водой (исследовалось влияние температуры фракционирования молочного жира на величину краевого угла) сделан в работе [65].

Сопоставляя данные табл. 1.4, можно сделать также вывод о том, что помимо агрегатного состояния смачиваемость липидов в значитель­ ной степени зависит от их химического строения.

Чем больше гидрофобных углеводородных радикалов в молекуле глицерида и чем длиннее сам радикал, тем хуже смачивается глицерид (ср. краевые углы смачивания ацетилмоностеарата, диацетилмоностеарата и тристеарата).

Влияние агрегатного состояния молочного жира на смачиваемость сухих жиросодержащих молочных продуктов можно проиллюстриро­ вать следующим образом: краевой угол смачивания воды по сухому цельному агломерированному молоку при нагревании продукта до тем­ пературы плавления молочного жира (40-45 °С) резко уменьшается до в = 0°, тогда как при г = 20 °С у такого сухого молока в = 55-80°.

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 39

Такой же эффект наблюдается при нагревании до 40-45 °С сухих сливок и сухих высокожирных сливок, а при нагревании сухого обез­ жиренного молока и казеината натрия распылительной сушки до тем­ ператур, превышающих температуру плавления молочного жира, сма­ чиваемость этих продуктов улучшается лишь частично, резкое улуч­ шение смачиваемости порошков при 40-45 °С за счет плавления мо­ лочного жира здесь отсутствует.

Краевой угол смачивания воды по нефракционированному молочному жиру при 20-22 °С (препарат на предметном стекле) резко увеличивался (за счет кристаллизации тугоплавкой фракции) в течение первых суток и затем медленно возрастал в течение всех 8-ми месяцев наблюдения - по-ви­ димому, в результате осаливания жира, сопровождающегося накоплением в жире сухого молока тугоплавких, плохо смачивающихся оксикислот.

Следует отметить, что краевой угол смачивания жира при темпера­ туре 18-25° сильно зависит от температуры измерения - изменение температуры на 2-2,5 °С вызывает изменение в на 5-7°.

С целью изучения особенностей смачивания сухих жиросодержахцих молочных продуктов определяли смачиваемость модельных смесей сухого обезжиренного молока с нерастворимым белком (средний линей­ ный размер частиц - 45 мкм; о растворимости белка судили по скорости растворения частиц в тонком слое), с молочным жиром, фракциями мо­ лочного жира, чистыми глицеридами при 20-22 °С (табл. 1.4).

Исследо­ вали влияние на величину краевого угла смачивания модельных смесей:

• фазового состояния и краевого угла смачивания добавляемого компонента;

• процентного содержания компонента в смеси.

Сопоставляя данные, приводимые в табл.

1.4, можно сделать сле­ дующие выводы:

• при смачивании модельных смесей, так же как и при смачивании глицеридов, решающую роль играет агрегатное (фазовое) состоя­ ние добавляемого компонента;

• при добавлении жидкой фракции молочного жира и олеиновой ки­ слоты высокая смачиваемость (в = 0°) сохраняется даже при значи­ тельном количестве добавляемого компонента: 5-10% (по весу);

• смачиваемость модельной смеси с тугоплавкой (твердой) фракцией молочного жира резко ухудшается при содержании добавляемого компонента в смеси более 1% (по весу);

ГЛАВА

• меньшим краевым углам смачивания добавляемых к сухому моло­ ку компонентов соответствуют меньшие краевые углы смачивания приготовленных на их основе модельных смесей;

при примерно одном и том же в жидкого жира, олеиновой кислоты и • ацетилмоностеарата, который находится в твердом состоянии, смачи­ ваемость порошков, покрытых слоем жидкости, заметно лучше, чем порошков, покрытых слоем твердого вещества, что, по-видимому, связано с «гидрофобным эффектом ребра» (по П. А. Ребиндеру).

Форма поровых каналов между частицами порошка также сущест­ венно влияет на смачиваемость продукта. Как известно, критическии краевой угол смачивания для цилиндрического капилляра, т. е. такой угол, при котором жидкость перестает подниматься по капилляру, равен 90°.

В то же время для модельных смесей сухого обезжиренного молока с нерастворимым белком и глицеридами, критический краевой угол смачи­ вания поверхности частиц (краевой угол смачивания добавляемого компо­ нента, который вносится в модельную смесь в значительном количестве — более 5% от веса смеси), при котором капля воды перестает впитываться в порошок, лежит в интервале 21— 50,5° и, по-видимому, равен 25—30°.

В целом смачиваемость смесей сухого обезжиренного молока с не­ растворимым белком и нефракционированного молочного жира позволяет установить важный теоретический предел смачиваемости для сухих жиро­ содержащих молочных продуктов с растворимым белком, когда влиянием растворения белка при его контакте с водой на величину в можно пренеб­ речь. Для сухого цельного агломерированного молока предельно дости­ жимой смачиваемостью являются: в = 0°, время впитывания капли воды в слой порошка 6-8 с. Для исследования совместного влияния двух фак­ торов —растворения белка и наличия жира на поверхности частиц продук­ та - определяли смачиваемость модельных смесей сухого обезжиренного агломерированного молока (средний линейный размер частиц 180 мкм) с молочным жиром, его отдельными фракциями и глицеридами.

Исследовали влияние четырех факторов на величину краевого угла смачивания модельных смесей:

• фазового состояния и краевого угла смачивания добавляемого компонента;

• процентного содержания добавляемого компонента в смеси;

• размера частиц порошка;

• скорости растворения белка продукта, о которой судили по скоро­ сти растворения тонкого слоя порошка (после обработки паром и

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 41

последующей досушки порошка до влажности 4% скорость раство­ рения сухого молока в тонком слое уменьшилась с 53% до 28%).

Измерение краевых углов смачивания производили через сутки по­ сле приготовления модельных смесей. Смеси хранились при 20-22 °С.

Результаты анализа приводятся в табл. 1.5.

–  –  –

Для модельных смесей сухого обезжиренного молока с глицеридами (табл. 1.5) справедливы выводы о смачиваемости модельных смесей сухо­ го обезжиренного молока с нерастворимым белком с глицеридами (табл. 1.4). Однако в данном случае (табл. 1.5) (при прочих равных усло­ виях) значения краевых углов смачивания по исследуемому продукту всю­ ду (из-за растворения белка в процессе смачивания) значительно больше.

Модельные смеси с сухим обезжиренным молоком, обработанным паром, и, в меньшей степени, с фракцией крупных частиц сухого обез­ жиренного молока, смачиваются гораздо лучше (при таком же содержа­ нии в смеси добавляемого компонента), чем смесь с исходным сухим обезжиренным молоком.

Аналогичное исследование по оценке влияния добавок к продукту жидкой и твердой фракций молочного жира на величину краевого угла смачивания получаемой смеси было проведено с сухим цельным молоком.

При этом нанесение на поверхность частиц сухого цельного молока жидкой фракции молочного жира всегда улучшало, а твердой фракции ГЛАВА 1 молочного жира - ухудшало смачиваемость модельного продукта. Эф­ фект изменения смачиваемости отчетливо наблюдался при добавлении более 1% жира и был резче выражен у агломерированного продукта.

Таким образом, суммируя изложенное выше, смачиваемость сухих жиросодержащих молочных продуктов зависит от.

• размера и формы поровых каналов между частицами порошка, ко­ торые определяются дисперсностью и порозностью порошка,

• вязкости раствора восстановленного молока, образующегося в по­ ровых каналах при контакте продукта с водой, которая зависит от размера поровых каналов, скорости растворения белка продукта (скорости растворения одиночных частиц), состава продукта,

• фазового состояния жира на поверхности частиц (соотношения твердой и жидкой фракций) —краевого угла смачивания поверхно­ стного жира;

• доли поверхности частиц, покрытой жиром.

Влияние перечисленных факторов на смачиваемость сухого цель­ ного молока и других сухих молочных продуктов представлено на схе­ ме (рис. 1.9).

Рис, 1.9. Факторы, обусловливающие смачиваемость сухих молочных I продуктов

СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 43

Для того чтобы целенаправленно изменять смачиваемость сухого молока, необходимо выделить из общей величины смачиваемости вклад, обусловленный наличием на поверхности частиц жира, и вклад, связанный с растворением белка в процессе смачивания, которые в об­ щем случае имеют разную природу и связаны с разными технологиче­ скими режимами обработки молока.

Для подобной цели можно использовать показатель скорости рас­ творения сухого молока в тонком слое, однако при этом можно сравни­ вать только продукты одинакового состава и дисперсности. Кроме того, желательно выразить вклад каждого из факторов в общую величину смачиваемости продукта непосредственно в единицах смачиваемости.

С целью определения вклада растворения белка в общую величину смачиваемости (в) сухого цельного молока водой, сухое молоко нагрева­ ли до температуры 45-50 °С. При этом жир, содержащийся в продукте, в том числе и на поверхности частиц, переходил в жидкое состояние, а жидкий молочный жир, как было показано выше на модельных смесях, в широком диапазоне концентраций не влияет на смачиваемость продукта (она остается такой же высокой, как у сухого обезжиренного молока).

Поскольку капля воды практически мгновенно впитывается в сухое молоко с жидким жиром, для дифференцированной оценки смачиваемо­ сти продукта на поверхность порошка наносили каплю раствора восста­ новленного обезжиренного молока, содержащего 24-38% сухих веществ, и измеряли краевой угол смачивания раствора по порошку при 3-х раз­ личных концентрациях раствора восстановленного молока (например, при С = 30%, 34% и 38%), по которым строили зависимость в от концен­ трации С (рис. 1.10).

Для оценки вклада растворения белка в смачиваемость сухого цельного молока сравнивали построенную кривую с эталонной кривой, в качестве которой была взята зависимость в = { (О раствора восста­ новленного обезжиренного молока по сухому обезжиренному молоку с нерастворимым белком (см. рис 1.7) при одинаковом среднем размере частиц сравниваемых порошков.

Вклад растворения белка в смачиваемость продукта оценивали по разности концентраций растворов восстановленного молока (Д О по сухому цельному молоку и сухому обезжиренному молоку с нераство­ римым белком (эталону) при величине в = 50°. Иными словами, опреде­ ляли, насколько сдвинута влево (в сторону меньших концентраций) по оси С кривая зависимости 0 = Г (О исследуемого сухого молока относи­ тельно кривой эталона при значении в = 50° за счет частичного раство­ рения белка в поровых каналах в процессе смачивания. Величина ДС ГЛАВА 1 сухого молока (рис. 1.10) хорошо коррелирует со скоростью растворе­ ния того же продукта в тонком слое. Величина АС сухого цельного мо­ лока колеблется от 12-13% у сухого молока, которое подвергалось ми­ нимальной тепловой обработке, до 5,6-7,5% у сухого цельного молока с пониженной скоростью растворения белка.

Рис. 1.10.

Определение вклада растворения белка в общую величину смачиваемости сухого цельного молока:

С - концентрация раствора восстановленного молока, %; в - краевой угол сма­ чивания, град; I и II - сухое цельное молоко с жидким жиром; III и IV —сухое обезжиренное молоко с нерастворимым белком (эталонные кривые) 1.5.3. Особенности растворения сухих молочных продуктов Скорость растворения слоя сухого молока, которую оценивали по показателю относительной скорости растворения ОСР, зависит от мно­ гих факторов; основными из них являются смачиваемость продукта и скорость растворения отдельных частиц, зависящая от размера частиц и способности белка сухого молока к растворению.

Поскольку растворение слоя сухого молока (а на практике потре­ бителю придется иметь дело с растворением именно слоя сухого быст­ рорастворимого молока) в качестве первой стадии процесса включает смачивание продукта водой, все факторы, влияющие на его смачивае­ мость, будут влиять и на его скорость растворения.

Второй стадией процесса растворения является растворение одиноч­ ных частиц. Все стадии процесса растворения сухого молока протекают не только последовательно, но отчасти и параллельно, перекрывая друг друга.

Процесс растворения одиночных частиц сухих молочных продук­ тов в воде исследовали под микроскопом.

При растворении частица деформировалась, и в разные стороны от нее начинали расползаться диффузные облака (тяжи), бурые в проходя­ щем свете или белые в отраженном свете. Непрозрачность этих тяжей при наблюдении в проходящем свете или белый цвет при наблюдении в отраженном свете обусловлены рассеянием света коллоидными части­ цами белка. При полном растворении на месте частицы образовывалось диффузное бурое облако; при частичном, но достаточно глубоком рас­ творении от частицы оставался один или несколько полупрозрачных выщербленных осколков причудливой формы, окруженных бурым шлейфом образовавшегося раствора; и, наконец, при незначительном растворении частица оставалась такой же темной, непрозрачной и прак­ тически не изменяла своей формы, как и до контакта с водой: бурый рас­ твор белка, окружающий частицу при ее растворении, почти незаметен.

Следует отметить, что подобный микроскопический метод иссле­ дования процесса растворения позволяет судить о растворении белка, который, очевидно, является каркасом частицы, но не о растворении лактозы. Растворение, вернее, выщелачивание лактозы и минеральных солей из частиц сухих молочных продуктов с нерастворимым белком внешне практически не отражается на облике частицы при микроскопи­ ческом наблюдении. Частица сохраняет свою форму и размер, а окру­ жающий ее прозрачный раствор лактозы не позволяет судить о проте­ кающем растворении.

Рассмотрим особенности растворения одиночных частиц сухих мо­ лочных продуктов и различные факторы (состав продукта, состояние бел­ ка, дисперсность и т. д.), влияющие на скорость растворения частиц, ис­ пользуя метод микроскопирования. При этом для большей статистиче­ ской достоверности в поле зрения возьмем не 2-3, а десятки (50-150) час­ тиц исследуемого продукта.

1. Сухое обезжиренное молоко распылительной сушки, средний размер частиц 20-25 мкм. Частицы растворяются очень быстро. Уже через одну-две секунды от момента контакта с водой в разные стороны интенсивно расползаются бурые тяжи, а через 20 с поле зрения покрыто сплошным равномерно окрашенным бурым пятном.

ГЛАВА 1 То же сухое обезжиренное молоко (содержание влаги 3,7%), но подвергнутое нагреванию (высушиванию) в сушильном шкафу при температуре 110 °С в течение 30 мин. При растворении частиц такого молока количество бурых тяжей и интенсивность их окраски намного меньше, чем у исходного продукта; видно много прозрачных изъеден­ ных, выщербленных осколков частиц. Бурые тяжи (потоки частиц рас­ творяющегося белка) видны в начале растворения только первые 5-10 с.

Таким образом, сравнивая растворение этих двух образцов сухого мо­ лока, можно заключить, что тепловая обработка (нагревание) сухого молока ведет к денатурационным изменениям белка, резко снижающим его склонность к растворению.

2. Сухое цельное молоко распылительной сушки с размером частиц 30— мкм. Картина растворения одиночных частиц такая же, как и при растворении сухого обезжиренного молока.

3. Сухое цельное агломерированное молоко с размером частиц 100-500 мкм. Сухое молоко агломерировалось при повторном увлажне­ нии водой, а затем досушивалось до стандартной влажности в инстантаизере. При растворении значительные бурые тяжи появляются только через 20-30 с после начала контакта частиц с водой, а полное растворение про­ исходит только через 2 мин (равномерно окрашенное бурое поле зрения).

4. Сухое цельное агломерированное молоко с добавлением поверх­ ностно-активных веществ (соевого фосфатидного концентрата), кото­ рые в смеси с молочным жиром напылялись на поверхность частиц.

Картина растворения сходна с растворением сухого цельного агломери­ рованного молока без ПАВ, но растворение протекает еще медленнее.

5. Казеинат натрия распылительной сушки (размер частиц 20-25 мкм). При контакте частиц с водой мгновенно появляются бу­ рые тяжи, образуется большое число пузырьков воздуха, который, вероятно, до растворения находился внутри частиц.

6. Сухое альбуминное молоко распылительной сушки. Перед пода­ чей на сушку отваренное альбуминное молоко гомогенизировали на лабораторном гомогенизаторе. До контакта с водой сухого препарата (но, что каждая частица порошка состоит из гроздьев шарообразных..с гиц денатурированного (при отваривании) белка размером 7-10 мкм.

При контакте с водой гроздья распадаются на единичные частицы; бу­ рые тяжи, характерные для коллоидного раствора белка, отсутствуют.

7. Сухое обезжиренное молоко вальцовой сушки. При контакте с водой внешний вид частиц не меняется, бурые тяжи растворяющегося белка отсутствуют; от крупных частиц отщепляется некоторое количе­ ство (по-видимому, прилипших) мелких частиц.

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

8. Модельная смесь: сухое обезжиренное молоко, смешанное с мо­ лочным жиром. Молочный жир добавляли в количестве 5% от веса сухо­ го молока. Картина растворения одиночных частиц практически та же (частицы растворяются немного медленнее), что и при растворении су­ хого обезжиренного молока без добавления жира, т. е. наличие неболь­ ших количеств свободного жира на поверхности мало сказывается на скорости растворения отдельных частиц. В то же время смачиваемость подобной модельной смеси и относительная скорость растворения зна­ чительно ниже, чем у чистого сухого обезжиренного молока.

Суммируя экспериментальные данные по определению скорости растворения одиночных частиц сухих молочных продуктов методом микроскопирования, можно сделать вывод, что скорость растворения отдельных частиц зависит от их размера (чем крупнее частица - при прочих равных условиях, - тем медленнее она растворяется) и от глуби­ ны денатурационных изменений белка. Нативный белок имеет наивыс­ шую скорость растворения.

Нужно отметить, что растворение проводилось в условиях, харак­ терных для восстановления сухих быстрорастворимых молочных про­ дуктов - отсутствовало перемешивание, температура воды, взятой для восстановления, была комнатной (20 °С).

Скорость растворения отдельных частиц одного и того же продукта, даже у быстро растворяющихся порошков, колебалась в широких преде­ лах: от нескольких секунд (порой долей секунды для мелких частиц) до десятков секунд - нескольких минут для грубодисперсных порошков и даже до полной нерастворимости, по-видимому, из-за того, что разные частицы в разной степени подвергались тепловому воздействию в су­ шильной камере. Среди частиц молочного порошка встречаются как со­ держащие белок в нативном состоянии и поэтому растворяющиеся очень быстро, так и малорастворимые частицы с денатурированным белком.

Помимо метода исследования скорости растворения одиночных частиц сухих молочных продуктов под микроскопом, не позволяющего дать точной количественной оценки скорости растворения отдельных частиц порошка, скорость растворения тонкого слоя частиц порошка (толщиной 0,1-0,5 мм) определяли по мутности образовавшегося рас­ твора, оптическую плотность которого измеряли на фотоэлектроколо­ риметре. Зависимость полноты (скорости) растворения тонкого слоя частиц сухого молока распылительной сушки от длительности контакта частиц с водой представлена на рис. 1.11.

ГЛАВА 1 Рис. 1.11.

Зависимость полноты растворения сухого молока от длительности растворения (в тонком слое без перемешивания):

г —длительность растворения, с; — полнота растворения, %; I —сухое обез­ жиренное молоко, 1—23 мкм; II — сухое цельное молоко, (1 — 78 мкм; III —сухое цельное молоко с ПАВ (ФКС), 1 - 7 8 мкм; IV - судсое цельное молоко с ПАВ (диацетилстеарат), й - 78 мкм; V - сухое обезжиренное молоко, обра­ ботанное паром (1 мин, 100 °С), —86 мкм Как следует из рис. 1.11, с течением времени полнота растворения взятых образцов сухого молока увеличивается. Образцы сухого молока, состоящие из меньших по размеру частиц (кривая I на рис. 1.11), рас­ творяются быстрее (или полнее). Частицы же сухого агломерированного молока растворяются медленнее, чем неагломерированного.

Обработка сухого обезжиренного молока паром вследствие дена­ турации белка резко снижает скорость (полноту) растворения отдель­ ных частиц. Напыление липофильных ПАВ на поверхность частиц су­ хого цельного молока мало влияет на скорость растворения продукта в тонком слое (скорости растворения сухого цельного молока без до­ бавления ПАВ - контрольный образец, сухого цельного молока с добав­ лением фосфатидного концентрата и сухого цельного молока с добавле­ нием диацетилстеарата имеют близкие значения).

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 49

Таким образом, скорость растворения сухого молока в тонком слое (толщиной в одну или несколько частиц) зависит от размера частиц и склонности белка к растворению.

Чем крупнее частицы и чем больше глубина денатурационных из­ менений белка в процессе тепловой обработки, тем медленнее раство­ ряются частицы (или тонкий слой частиц) исследуемого продукта. Этот вывод полностью совпадает с результатами микроскопических наблю­ дений растворения одиночных частиц.

Для представленных на рис. 1.11 образцов сухого молока помимо скорости растворения в тонком слое определялись также относитель­ ная скорость растворения и краевой угол смачивания. Результаты при­ водятся в табл. 1.6.

–  –  –

шим значениям ОСР всегда соответствуют меньшие значения в. В то же время скорость растворения в тонком слое, т. е. практически скорость растворения отдельных частиц порошка, не связана с двумя предыдущи­ ми показателями. Можно только отметить, что как высокая скорость рас­ творения одиночных частиц ( 60%), так и низкая ( 35%), соответству­ ют меньшей относительной скорости растворения продукта. Указанные особенности растворения сухого молока можно объяснить исходя из представлении о стадийном характере процесса растворения. Для сухих молочных продуктов распылительной сушки лимитирующей стадией обычно является стадия смачивания. Поэтому хорошо смачивающиеся сухие молочные продукты обычно и хорошо растворяются, чем объяс­ няется зависимость между ОСР и в для образцов сухого молока, приве­ денных в табл. 1.6. Высокая скорость растворения одиночных частиц су­ хого молока (частицы имеют небольшой размер - меньше 40 мкм, белок находится в нативном состоянии и легко растворяется) ведет к образова­ нию концентрированного вязкого раствора восстановленного молока в поровых каналах между частицами при контакте порошка с водой, что ухудшает смачиваемость сухого молока и, соответственно, снижает отно­ сительную скорость растворения продукта. Примерами могут служить сухое неагломерированное обезжиренное молоко (V = 66%, табл. 1.6), а также казеинат натрия и копреципитаты распылительной сушки.

Низкая скорость растворения одиночных частиц (V 35%) (частицы агломерированных продуктов размером более 500 мкм, либо белок вслед­ ствие денатурации растворяется медленно и неполностью) может явиться причиной того, что скорость растворения самих частиц станет лимити­ рующей стадией, определяющей скорость растворения продукта.

Пример:

сухое обезжиренное, обработанное паром (У = 29,5%, табл. 1.6), сухое цельное молоко с нерастворимым белком.

Нужно отметить, что указанный интервал скорости растворения продукта в тонком слое 35% V 60%, для которого относительная скорость растворения имеет максимальные значения, относится только к сухому цельному и сухому обезжиренному молоку; для других сухих молочных продуктов - сухой сыворотки, казеината натрия и т. д. - этот интервал, видимо, будет другим.

Как установлено в работах, выполненных во ВНИМИ, максималь­ ную относительную скорость растворения имеет сухое молоко а разме­ ром частиц 250-500 мкм. Понижая скорость растворения белка молока, например, путем обработки сухого молока паром или путем теплового воздействия на молоко в процессах пастеризации, сгущения и досушки

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 51

сухого молока в инстантайзере, можно за счет улучшения смачиваемо­ сти, но ь ущерб скорости растворения одиночных частиц, добиться по­ вышения относительной скорости растворения продукта; при этом оп­ тимальный размер частиц продукта будет уменьшаться.

Выяснение тепловых режимов воздействия на белок с целью повыше­ ния смачиваемости и скорости растворения сухого молока, без потери его растворимости и ухудшения органолептических показателей, потребует дополнительных обширных исследований. При этом нужно руководство­ ваться двумя основными моментами: смачиваемость сухого молока (крае­ вой угол смачивания) монотонно возрастает с ростом размера частиц про­ дукта (вплоть до размера частиц 1-2 мм) и уменьшением скорости раство­ рения белка (вплоть до полной потери растворимости), тогда как относи­ тельная скорость растворения сухого молока в зависимости от размера час­ тиц продукта и скорости растворения белка имеет экстремум (максимум).

Как показали специальные исследования, при высокой смачиваемо­ сти сухого цельного молока существенное влияние на величину ОСР мо­ жет оказывать адгезия частиц, т. е. сила, которую нужно приложить, что­ бы диспергировать смоченный порошок на отдельные частицы. Сухое цельное агломерированное молоко подвергали термообработке, нагревая до температуры 55-60 °С, а затем один образец этого молока быстро ох­ лаждали до температуры 3-5 °С, а другой - до температуры 25-27 °С.

Время охлаждения составляло 15 мин. У подготовленных таким образом образцов, а также у исходного сухого молока (контрольный образец) оп­ ределяли краевой угол смачивания и относительную скорость растворе­ ния. Результаты анализа приведены в табл. 1.7. Влияние температуры охлаждения на величину относительной скорости растворения показано в табл. 1.7. Все анализируемые образцы имели температуру 20-22 °С.

Из данных, приводимых в табл. 1.7, следует, что при приблизитель­ но одинаковой смачиваемости сухого молока, охлажденного до 3-5 °С и 25-27 °С, относительная скорость растворения сухого цельного и сухого смоленского молока, которое быстро охлаждали до 3-5 °С, вызывая тем самым почти полную кристаллизацию жира в продукте, значительно больше (на 20-35%), чем ОСР сухого молока, быстро охлажденного до 25-27 °С, так как второй образец содержит значительное количество жидкого жира, в том числе на поверхности частиц, препятствующего диспергированию порошка и вследствие этого существенно снижающего ОСР. Молочный жир в жидком состоянии создает значительно большую силу адгезии между частицами, чем в твердом состоянии.

52 ГЛАВА 1

–  –  –

Рис. 1.12.

Изменение относительной скорости растворения и краевого угла смачивания сухого цельного молока в зависимости от температуры его нагревания:

I - температура сухого цельного молока, °С; в - краевой угол смачивания, град;

ОСР - относительная скорость растворения продукта, % Краевой угол смачивания уменьшается, а относительная скорость растворения сухого цельного молока возрастает при увеличении темпе­ ратуры до 42-45 °С, после чего при дальнейшем росте температуры они остаются практически неизменными, т. е. для максимального повыше­ ния смачиваемости и скорости растворения сухого цельного молока необходимо нагреть его до температуры, превышающей температуру полного плавления молочного жира.

Скорость охлаждения и температура, до которой охлаждается продукт, также влияют на его смачиваемость и скорость растворения [ 102,103].

При быстром охлаждении (менее чем за 30 мин) сухого цельного молока до температуры 5 °С и ниже продукт имеет наивысшую смачи­ ваемость. Влияние нагрева сухого цельного и сухого смоленского моло­ ка до температуры 50— °С и последующего быстрого охлаждения до 54 ГЛАВА 1 температуры 3-5 °С и 25-27 °С на величину относительной скорости растворения и краевого угла смачивания показано в табл. 1.7.

Напротив, медленное охлаждение сухого цельного молока до тем­ пературы 26-30 °С и последующее хранение его при этой температуре ухудшает смачиваемость сухого молока (краевой угол смачивания воз­ растает на 2-10°).

Хранение сухого цельного молока, подвергнутого нагреву, при тем­ пературе 12-20 °С ведет к постепенному ухудшению его смачиваемости, сходному с ухудшением смачиваемости свежевыработанного цельного сухого молока, хранившегося в подобных температурных условиях.

Зависимость краевого угла смачивания сухого цельного молока, сухого смоленского молока и сухих высокожирных сливок, подвергнуС, затем быстро охлаж температуры 12-14 V и хранившихся при этой температуре тельности хранения показана на рис. 1.13.

Рис. 1.13.

Изменение величины краевого угла смачивания воды по сухим молочным продуктам, подвергнутым термообработке нагреванием, при хранении (температура хранения 12-14 °С):

г - длительность хранения, сут; в - краевой угол смачивания, град; I - сухое молоко смоленское; II - сухое цельное молоко; III - сухие высокожирные сливки

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 55

В то же время краевой угол смачивания по сухому цельному моло­ ку и сухим высокожирным сливкам, подвергнутым нагреву до темпера­ туры 55-60 °С, затем быстро охлажденным до температуры 3-5 °С и хранившимся при этих температурах, несколько увеличивался в течение первых пяти - десяти дней хранения после термообработки и далее ос­ тавался постоянным, имеющим небольшую величину (в = 28-50°) в те­ чение 8-ми месяцев наблюдения.

Зависимость краевого угла смачивания сухого цельного молока, подвергнутого нагреванию до температуры 50-60 °С, затем быстро ох­ лажденного (менее чем за 20 мин) до температуры 3-5 °С, 12-14 °С и 25-28 °С и хранившегося при этой температуре, от длительности хране­ ния показана на рис. 1.14 [102, 103]. Определение краевых углов смачи­ вания производили при температуре исследуемого образца 20-22 °С.

Рис. 1.14.

Изменение величины краевого угла смачивания воды по сухому цельному молоку, подвергнутому термообработке нагреванием, в хранении:

г - длительность хранения, мес. ; в - краевой угол смачивания, град; I - темпе­ ратура хранения, 3— °С; 11 — 5 температура хранения 12— °С; III —темпера­ тура хранения 25-28 °С Для выяснения механизма описываемого явления термоооработке нагреванием были подвергнуты модельные смеси сухого обезжиренного агломерированного молока с молочным жиром. Смеси хранились при температурах 20-22 °С и 3-5 °С.

Нагревание до температуры 50-60 °С и быстрое охлаждение до 5 °С модельных порошков также приводило к существенному улучше­ нию их смачиваемости.

Сопоставляя экспериментальные данные по влиянию нагревания и последующего охлаждения на смачиваемость сухих жиросодержащих молочных продуктов, можно предположить, что медленное охлаждение сухого молока, содержащего жидкий жир, и хранение его при относи­ тельно высокой температуре, равной 26-30 °С, ведет к образованию в молочном жире крупных кристаллов тугоплавкой фракции жира и обособлению (расслоению) жидкого жира и твердого жира (кристаллы).

На поверхности частиц (незащищенный оболочкой свободный жир) и внутри жировых шариков быстрое охлаждение сухого молока до низких температур (меньше 5 °С) вызывает в подавляющей части жира образование мелких кристалликов. При низких температурах простран­ ственное расслоение жира как на поверхности частиц, так и внутри жи­ ровых шариков не происходит.

При нагревании быстроохлажденного и хранившегося при низких температурах сухого цельного молока до температуры 20-22 °С часть жира в сухом молоке переходит в жидкое состояние, но пространствен­ ного расслоения жира в первые часы после нагрева до 20 °С не проис­ ходит, в каждой точке участка поверхности частицы, покрытой жиром, находятся как жидкая, так и погруженная в нее твердая фракция жира.

Наличие в сухом цельном молоке, хранившемся при повышенных температурах, участков поверхности, покрытых крупными кристаллами твердой фракции молочного жира, которые плохо смачиваются (в = 90°) и независимо от отслоившегося жидкого жира контактируют с водой, по-видимому, и является причиной низкой смачиваемости такого сухого молока.

Напротив, в сухом цельном молоке, быстро охлажденном до темпе­ ратуры менее 5 °С и нагретом перед восстановлением до 20 °С, каждая точка поверхности участка частицы, покрытого жиром, содержит одно­ временно как жидкую, так и твердую фракции жира, которые совместно контактируют с водой (пленка жидкого жира покрывает мелкие кристал­ лики твердого жира), что облегчает смачивание сухого молока водой.

По-видимому, смесь крупных кристаллов жира и жидкого жира термодинамически более устойчива - имеет меньшую удельную поверх­

ПРОИЗВОДСТВО и СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 57

ность, в результате чего согласно формуле Томпсона происходит пере­ кристаллизация жира.

Низкая температура хранения, при которой подавляющая часть жира находится в твердом состоянии, резко замедляет этот процесс.

Нагревание до температуры 55-60 °С и быстрое охлаждение сухо­ го молока до 0-5 °С для различных образцов даже при одинаковой дис­ персности взятых порошков дает различное изменение смачиваемости (уменьшение краевого угла смачивания продукта).

Сопоставляя экспериментальные данные, можно допустить, что ве­ личина изменения в сухого цельного молока в процессе термообработки зависит при одной и той же дисперсности порошка от вклада растворе­ ния белка в величину в в процессе смачивания сухого молока водой.

С понижением скорости растворения белка, вклад которой в общую ве­ личину смачиваемости продукта оценивали по величине С, влияние тер­ мообработки сухого цельного молока на его смачиваемость усиливается.

На рис. 1.15 представлены зависимости краевых углов смачивания сухого цельного молока от среднего линейного размера частиц продукта при разных значениях АС на каждом из рисунков, т. е. вклада растворе­ ния белка в общую величину краевого угла смачивания продукта.

АС = (12 +12,5)%

–  –  –

Рис. 1.15.

Влияние режимов охлаждения сухого цельного молока на величину краевого угла смачивания:

сI —средний линейный размер частиц, мкм; в - краевой угол смачивания, град.

–  –  –

хранения продукта при низкой температуре). Заштрихованные участки между верхней и нижней кривыми отображают области допустимых значений, которые может принимать краевой угол смачивания продукта.

Пунктирной линией внутри области допустимых значений показа­ на зависимость в от (размера частиц), которую имел продукт до тер­ мообработки.

Таким образом, на рис. 1.15 представлена комплексная зависимость краевого угла смачивания сухого цельного молока от основных показате­ лей, определяющих его смачиваемость: среднего линейного размера час­ тиц продукта и растворения белка сухого молока при смачивании водой.

Сухое цельное молоко, характеризующееся показателями ДСопт, с1от ОСРопт, 0 1 Т будет наилучшим образом отвечать требованиям, О1, предъявляемым к сухим быстрорастворимым молочным продуктам.

–  –  –

Для улучшения смачиваемости и повышения скорости восстанов­ ления в сухое молоко вносят синтетические и природные поверхностно­ активные вещества (ПАВ) [85].

Во Всероссийском научно-исследовательском институте молочной промышленности (ВНИМИ) разработана технология и осуществлено внедрение производства сухого цельного быстрорастворимого молока с добавками поверхностно-активных веществ.

Во ВНИМИ при получении сухого быстрорастворимого молока был испытан ряд пищевых поверхностно-активных веществ.

Лучшими (в отно­ шении повышения скорости восстановления готового продукта) оказались:

• отечественный фосфатидный концентрат соевый;

• препарат «Метарин» западногерманской фирмы «Ьиса5 Меуег», представляющий собой очищенные природные фосфолипиды.

1.6.1. Фракционный состав ПАВ, вносимых в сухое цельное быстрорастворимое молоко Методом тонкослойной хроматографии исследовали фракционный состав «Метарина» и соевого фосфатидного концентрата. Для анализа использовали 1%-ный и 10%-ный отфильтрованные растворы «Метари­ на» и фосфатидного концентрата в гексане. Исследовали также экстракт сухого цельного молока с добавками ПАВ: «Метарина» и фосфатидного концентрата. Экстракцию сухого молока проводили гексаном.

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 59

Тонкослойную хроматографию проводили на покрытых слоем си­ ликагеля пластинках. В качестве растворителя была использована смесь хлороформ-метанол-вода при соотношении объемов 65 : 25 : 4.

Окрашивание пятен проводили, опрыскивая пластинки 20%-ным раствором фосфорно-молибденовой кислоты в этаноле.

Для проявления окрашенных пятен обработанные пластинки по­ мешали в сушильный шкаф и выдерживали при 70 °С до полного разви­ тия окраски пятен (10-15 мин).

Отдельные вещества на хроматограммах идентифицировали по ве­ личине /?г для принятого растворителя.

На хроматограммах «Метарина» было обнаружено 10, а на хрома­ тограммах фосфатидного концентрата - 12 фракций фосфолипидов.

По величине К? были идентифицированы: фосфатидилхолин (лецитин);

фосфатидилэтаноламин (кефалин); фосфатидилинозит; фосфатидилсерин; лизофосфатиды, а для фосфатидного концентрата также фракция триглицеридов.

В экстрактах сухого цельного молока с добавками ПАВ были об­ наружены те же фосфолипиды, что и в чистых ПАВ, но в меньших кон­ центрациях. В экстракте сухого цельного молока без ПАВ (контрольные образцы) фосфолипиды обнаружены не были.

Методом денситометрии в отраженном свете по хроматограммам был определен количественный состав фосфолипидов «Метарина», %:

Лизофосфатиды

Фосфатидилинозит

Фосфатидилсерин

Фосфатидилхолин

Фосфатидилэтаноламин...............29,4 ± 1 Прочие фосфолипиды..................3,3 ± 1 Количественный состав фосфатидного концентрата не определялся из-за сильного фона фракции триглицеридов на пластинках.

1.6.2. Метод определения ПАВ, вносимых в сухое цельное быстрорастворимое молоко по ходу технологического процесса В связи с началом производства сухого цельного быстрораствори­ мого молока с добавками ПАВ на основе природных фосфолипидов на­ ми был разработан метод определения фосфолипидов, пригодный для использования в производственных условиях. Такой метод необходим 60 ГЛАВА 1 для определения состава готового продукта, контроля процесса внесения ПАВ в сухое молоко и контроля изменения содержания ПАВ в продукте по ходу технологического процесса. Сущность метода заключается в экстракции фосфолипидов из сухого цельного молока неполярным рас­ творителем - гексаном, осаждении фосфолипидов из раствора ацетоном и взвешивании полученного осадка. При разработке метода особое вни­ мание было уделено подбору оптимальных режимов экстракции и осаж­ дения, обеспечивающих максимальное извлечение внесенных в продукт фосфолипидов и не влияющих на нативные фосфолипиды молока.

Полнота извлечения (экстракции) фосфолипидов из сухого цельно­ го молока зависит от способа их внесения.

Согласно технологической схеме производства сухого цельного быстрорастворимого молока с добавками поверхностно-активных ве­ ществ, разработанной во ВНИМИ, липофильные поверхностно-активные вещества (соевый фосфатидный концентрат или препарат «Метарин») напыляются на поверхность молочного порошка, находящегося в псевдоожиженном состоянии.

Напыление ПАВ производится пневматическими форсунками в специально сконструированной переходной камере между первой и второй секциями инстантайзера (рис. 1.3). Для повышения текучести фосфатидный концентрат или «Метарин» смешивают с молочным жи­ ром в соотношении 1 : 1. Температура напыляемого ПАВ 70-80 °С.

Таким образом, необходимы такой растворитель и такой режим экстракции, чтобы, полностью растворив пленку ПАВ на поверхности частиц молочного порошка, не затронуть нативных фосфолипидов мо­ лока и минимально извлечь молочный жир.

Поскольку фосфатидный концентрат и «Метарин» —липофильные вещества и в воде не растворимы, извлечение фосфолипидов проводи­ лось органическими растворителями.

Полярные растворители непригодны для извлечения внесенных в сухое молоко фосфолипидов, поскольку не все фосфолипиды раство­ римы в полярных растворителях (все фосфолипиды плохо растворимы в ацетоне, а кефалиновая фракция фосфолипидов не растворима в спир­ тах). Кроме того, полярные растворители оказывают денатурирующее действие на белок, разрушая тем самым связь белка с нативными фос­ фолипидами молока (в молоке практически все фосфолипиды связаны в комплексы с белком), что может привести к извлечению растворите­ лем фосфолипидов молока и искажению результатов анализа. Поэтому в качестве растворителей для извлечения фосфолипидов были исцытаны

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 61

только неполярные и слабо полярные органические растворители: гек­ сан. петролейный эфир, четыреххлористый углерод, диэтиловый эфир, хлороформ, бензол.

юнкослойная хроматография и метод осаждения в ацетоне показа­ ли, что все испытанные растворители при указанных режимах экстракции практически полностью извлекают внесенные в порошок фосфолипиды.

В контрольных образцах сухого молока той же выработки, но не обработанных ПАБ, при тех же режимах экстракции фосфолипиды об­ наружены не были. Это свидетельствует о том, что испытанные раство­ рители не извлекают нативных фосфолипидов молока. В качестве рас­ творителя для экстракции был выбран гексан (с возможной заменой петролейным эфиром), так как гексан, а также петролейный эфир мини­ мально извлекают свободный жир из сухого молока.

После завершения экстракции смесь сухого молока и растворителя фильтруют. Для разделения смеси были испытаны бумажные и стек­ лянные фильтры.

Испытания показали, что в бумажном фильтре остается и не удаляет­ ся при повторных многократных промываниях растворителем значитель­ ное количество определяемых фосфолипидов (34% от общего количества фосфолипидов, внесенных в продукт), что дает систематическую ошибку результатов анализа.

Поэтому было решено отказаться от бумажного фильтра, заменив его фильтром из материала, обладающего минимальной способностью адсорбировать фосфолипиды. В качестве такого фильтра был выбран стеклянный фильтр - тигель фильтрующий: ТФ 40-ПОР.

Растворитель отгоняют из фильтрата на ротационном испарителе или в фарфоровом тигле на песочной бане при 70-80 °С в вытяжном шкафу.

После удаления растворителя (гексана) из экстракта сухого цель­ ного молока с добавкой ПАВ на дне тигля (колбы) остается смесь фос­ фолипидов и жира в соотношении от 1 : 1,5 до 1 : 5 (по весу). Величина этого соотношения зависит от того, какое поверхностно-активное веще­ ство было взято, и от содержания свободного жира в сухом молоке.

Скорость осаждения фосфолипидов ацетоном в их смесях с жиром за­ висит от содержания жира. С увеличением содержания жира в исследуе­ мом продукте скорость осаждения фосфолипидов ацетоном уменьшается.

В результате исследований было установлено, что для полного оса­ ждения фосфолипидов из 50 г проэкстрагированного продукта следует брать 25 мл ацетона, а время выдержки смеси исследуемого образца ГЛАВА 1 с ацетоном следует взять: для сухого цельного молока с «Метарином» — 5 мин; для сухого цельного молока с фосфатидным концентратом мин. Для полного обезжиривания осадка его иромывают ацетоном.

Результаты исследований показали, что для практически полного обезжиривания осадка достаточно 2-х промываний порциями ацетона по 25 мл каждая.

Колбу или стеклянный фильтр с влажным осадком помещали в сушильный шкаф, сушили осадок при температуре 100-110 °С до по­ стоянного веса, охлаждали до 20 °С в эксикаторе и взвешивали на ана­ литических весах.

Содержание фосфолипидов в сухом цельном быстрорастворимом молоке рассчитывали по формуле:

С = 2 Р « 2 2- а, ) / К, где С - содержание фосфолипидов в продукте; %; 0 ; - масса тигля после про­ каливания, г; ($2 —масса тигля с осадком фосфолипидов, г; К —коэффициент, показывающий долю веществ. не растворимых в ацетоне, от общей массы фосфатидного концентрата или «Метарина» (К = 0,85 для «Метарина» и К = 0,55-0,6 для фосфатидного концентрата. Коэффициент К определяют для каждой новой партии фосфатидного концентрата или «Метарина»); Р — коэф­ фициент, учитывающий потери фосфолипидов в процессе анализа. Р = 1,04—1,05.

Последовательность стадий определения фосфолипидов, вноси­ мых в сухое цельное быстрорастворимое молоко, показана на схеме (рис. 1.16).

Разработанный метод был испытан, одобрен ведомственной комис­ сией и включен в технические условия на молоко сухое цельное быст­ рорастворимое (ТУ 49-595-79). Разработанный метод анализа запатен­ тован [117]. ; шШ 1.6.3. Изменение содержания ПАВ в сухом цельном быстрорастворимом молоке по ходу технологического процесса На Гагаринском молочно-консервном комбинате была установлена разработанная во ВНИМИ линия по производству сухого цельного бы­ строрастворимого молока с добавками ПАВ на основе природных фос­ фолипидов (соевого фосфатидного концентрата и «Метарина»). С це­ лью контроля определяли содержание ПАВ в продукте во время опыт­ ных выработок сухого цельного быстрорастворимого молока с добавкой «Метарина» по ходу технологического процесса от камеры внесения ПАВ до расфасовочного автомата (рис. 1.3). Результаты анализа пред­ ставлены в табл. 1.8.

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ вз

–  –  –

Колебания содержания ПАВ в продукте в точках 4, 5 и 6, ио-видимому, связаны с наличием емкостей в тракте движения продукта (бункер под виброситом, контейнер), в которых может происходить накопление и смешение порций продукта, содержащего различные количества ПАВ.

–  –  –

1.7. О собенности структуры и ф изические свойства сухих молочных продуктов 1.7.1. Некоторые особенности структуры частиц сухих молочных продуктов Для детального установления структуры частиц сухих молочных продуктов нами было проведено исследование выщелачивания (избира­ тельного растворения) лактозы и солей из различных сухих молочных продуктов. В результате жесткой тепловой обработки (при пастериза­ ции, сгущении или сушке) белок сухого молока —разные его фракции в разной степени [19] - становится нерастворимым вследствие денатура­ ции. Для имитации денатурационных изменений белка, вызванных теп­ ловой обработкой продукта, сухое молоко смешивали с концентрироПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 65 ванным раствором сульфата аммония, обладающего сильным высали­ вающим действием.

Растворение одиночных частиц сухого молока распылительной сушки (обезжиренного и цельного молока) в концентрированном рас­ творе сульфата аммония исследовали под микроскопом. Техника подго­ товки препарата и условия наблюдения были такими, как и при иссле­ довании растворения одиночных частиц сухих молочных продуктов в дистиллированной воде (раздел 1.5.4).

Внешний вид частиц неагломерированных продуктов (их форма и размер), помещенных в каплю раствора сульфата аммония, с течением времени не менялся. Измерения размера частиц с помощью окулярмикрометра до контакта с раствором (ГЩ^ЗО.*, через 1 мин и через 5 мин пребывания частиц в растворе показали, что в пределах погрешности измерения ±2% размер частиц сухого молока не изменялся.

При наблюдении препарата сухого, агломерированного при по­ вторном увлажнении молока в растворе сульфата аммония многие аг­ ломераты распадались на одиночные частицы, что можно объяснить растворением «мостиков» из лактозы, которыми отдельные частицы соединялись между собой.

Отсутствие бурых тяжей в поле зрения вокруг частиц свидетельст­ вует о том, что белок в концентрированном растворе сульфата аммония не растворяется. Фильтрат взвеси частиц сухого молока в растворе сульфата аммония был абсолютно прозрачным, что также указывает на отсутствие растворения белка. В то же время показатель преломления смеси сухого молока и раствора сульфата аммония был значительно больше, чем у чистого раствора сульфата аммония, что, по-видимому, вызывается растворением лактозы и минеральных солей.

В отличие от тепловой денатурации молочного белка, которая но­ сит необратимый характер, денатурация белка в растворе сульфата ам­ мония обратима: разбавив раствор водой, можно вызвать растворение частиц сухого молока.

Помимо наблюдения под микроскопом поведения частиц сухого молока в концентрированном растворе сульфата аммония, дающего ка­ чественную оценку явлению, интенсивность выщелачивания лактозы и солей определяли рефрактометрически, сравнивая показатели прелом­ ления фильтрата смеси сухого молока в растворе (ИН^ЗС^ и чистого раствора сульфата аммония.

Значения степени выщелачивания (количество сухих веществ (СВ) молока, перешедших в раствор, по отношению к их общему содержа­ 66 ______________ ГЛАВА 1 нию в продукте) для различных образцов сухого цельного и сухого обезжиренного молока приводятся в табл. 1.9.

–  –  –

лактозой и аминогруппами белка, в результате чего количество сво­ ду бодной (доступной для растворения) лактозы уменьшается.

Напыление на поверхность частиц сухого цельного молока по­ верхностно-активных веществ («Метарина» и соевого фосфатидного концентрата), обладающих экранирующим действием для растворителя (поверхностно-активные вещества не растворимы в воде и в растворе сульфата аммония), мало влияет на степень выщелачивания сухих ве­ ществ, а это означает, что ПАВ не обволакивает частицу полностью, что на поверхности частиц сухого молока капли ПАВ покрывают лишь от­ дельные локальные участки. Этот вывод совпадает с результатами мик­ роскопических наблюдений частиц сухого молока, на поверхность ко­ торых напыляли поверхностно-активные вещества [6]. В целом, из-за большой скорости выщелачивания сухих веществ для более дифферен­ цированной оценки влияния на степень выщелачивания структуры и свойств сухого молока и других сухих молочных продуктов желательно определять степень выщелачивания после непродолжительного контак­ та порошка с раствором сульфата аммония (в течение 5-10 с), то есть за время, когда из частиц сухого молока удаляется не более 5-10 процен­ тов сухих веществ. Определение показателя преломления раствора сле­ дует в этом случае производить не на рефрактометре, а на более чувст­ вительном интерферометре.

Таким образом, частица сухого молока геометрически представляет собой как бы два взаимопроникающих каркаса (две решетки). Один каркас состоит из аморфной лактозы, другой - из белка. При растворении сухого молока в воде для видимого разрушения частицы необходимо растворение белка. Если сухое молоко содержит нерастворимый белок, то частицы та­ кого молока сохраняют свой первоначальный вид даже при полном удале­ нии из них (в процессе избирательного растворения) лактозы.

1.7.2. Микроструктура сухих молочных продуктов Несколько десятков образцов сухих молочных продуктов распыли­ тельной и вальцовой сушки, пеносушки, сухих пищевых, кормовых про­ дуктов, а также препараты капель растворов, высушенных на покровном стекле, были исследованы методом сканирующей микроскопии.

Ниже приводится список наиболее характерных сухих молочных продуктов (с кратким описанием), микроструктура которых была иссле­ дована на сканирующем электронном микроскопе «Кембридж Стерео­ скан-84» (Англия), увеличение от 70х до 7000х.

ГЛАВА 1

–  –  –

Рис. 1.25. Микрофотография су­ Рис. 1.24. Микрофотография су­ хого цельного молока распыли­ хого цельного молока распыли­ тельной сушки с высоким со­ тельной сушки с высоким содер­ держанием влаги после экстрак­ жанием влаги ции гексаном В результате экстракции сухих жиросодержащих молочных про­ дуктов распылительной сушки неполярным растворителем (гексаном) с последующим подсушиванием проэкстрагированного продукта в су­ шильном шкафу изменяется рельеф поверхности частиц (рис. 1.26).

На поверхности частиц проэкстрагированных сухих высокожир­ ных сливок, содержащих значитель­ ное количество незащищенного жи­ ра, появляется множество отвер­ стий, отдельные наиболее разру­ шенные участки напоминают соты.

На поверхности частиц проэкстрагированных сухих сливок также появляются отверстия и характер­ ные губчатые пористые участки, но в целом степень разрушения по­ верхности в результате экстракции значительно меньше, чем у сухих Рис. 26. Микрофотография высокожирных сливок. Рельеф же сухих высокожирных сливок поверхности сухого цельного моло- после экстракции гексаном ГЛАВА 1

–  –  –

вом дефектов на поверхности (рис. 1.27).

Сухая сыворотка ленточной пеносушки имеет характерные отвер­ стия на поверхности частиц, образовавшиеся на месте лопнувших пу­ зырьков пены (рис. 1.28).

Результаты исследований физических свойств и микроструктуры сухих молочных продуктов и разработанные методы анализа позволяют более объективно судить о качестве сухих молочных продуктов и соз­ дают предпосылки для получения новых видов продуктов с заданными свойствами.

Рис. 1.27. Микрофотография ра- Рис. 1.28. Микрофотография сухой финированного молочного сахара сыворотки ленточной пеносушки 1.7.3. Теплота растворения как характеристика физического состояния компонентов сухих молочных продуктов Восстановление сухого молока можно рассматривать не только как гидродинамический и массообменный процесс (смачивание и растворе­ ние продукта), восстановление сухого молока - взаимодействие ЧВ комего понентов с водой - сопровождается определенным тепловым эффектом.

ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 75

В процессе восстановления сухих молочных продуктов происходит рас­ творение низкомолекулярных веществ (в первую очередь лактозы и соколлоидного эмульсии (для сопровождается ным тепловым эффектом (выделением или поглощением тепла).

Так, растворение лактозы сопровождается поглощением тепла, а гидратация белка (адсорбция воды на поверхности белковой молекулы) идет с выделением тепла.

Величина указанных тепловых эффектов, которые сами по себе не­ велики, по-видимому, должна зависеть от состава продукта: содержания в нем жира, белка, лактозы, а для одного и того же вида продукта от содержания в нем воды. Кроме того, величина теплового эффекта при растворении молочного порошка должна зависеть от режимов тепловой обработки молока при его пастеризации, сгущении, сушке и досушке.

Таким образом, по теплоте растворения сухого молока можно судить о физическом состоянии отдельных компонентов: белка и лактозы гото­ вого продукта, о содержании в нем воды.

По разработанной нами методике были определены теплоты рас­ творения сухих молочных продуктов распылительной и вальцовой суш­ ки (табл. 1.10).

–  –  –

Как следует из данных, приводимых в таол. 1 ли, теплота раство­ рения сухих молочных продуктов распылительной сушки возрастает с увеличением содержания белка в продукте.

Продукты вальцовой сушки имеют отрицательные теплоты растворения, что, по-видимому, связано с денатурацией белка в процессе сушки.

Для оценки влияния режима сушки на теплоту растворения продукта исследовали образцы сухого цельного молока (камерной и циклонной фракций), высушенного на распылительных сушилках Гагаринского и Истринского МКК Режимы сушки варьировали изменением температуры воздуха на выходе из сушилки. На рис. 1.29 представлена зависимость теплоты растворения сухого цельного молока от содержания влаги в про­ дукте. С высокой степенью корреляции (линейная корреляция) теплота растворения зависит от содержания влаги в продукте. Это положение вер­ но, если частицы сухого молока каждого из образцов данной кривой нахоподобных температурно-временных 1щ комплексной растворения определяли плотность ободного дукте

–  –  –

Кривые на рис. 1.29 были аппроксимированы тремя прямолиней­ ными участками. С увеличением содержания влаги в сухом молоке его свойства до определенного момента изменяются практически линейно, затем белок денатурирует, лактоза переходит из аморфного состояния в кристаллическое, при этом свойства продукта скачкообразно изменяют­ ся. При дальнейшем увеличении содержания влаги также наблюдается линейная зависимость между указанными параметрами и содержанием влаги в продукте. Как хорошо видно на рис. 1.29, в результате денатутели сухого молока: теплота растворения становится отрицательной (кривая I), резко уменьшается растворимость, скачкообразно, прибли­ жаясь к предельной, возрастает плотность продукта (кривая III), боль­ шая часть жира, содержащегося в сухом цельном молоке (85-95%) ста­ новится доступной для экстракции неполярными органическими рас­ творителями (кривая II). Как показали микроскопические исследования, также резко изменяется микроструктура частиц.

Для оценки влияния физического состояния белка на свойства су­ хого обезжиренного молока были приготовлены следующие образцы.

Сухое обезжиренное молоко подвергали высушиванию в сушиль­ ном шкафу при температуре 130 °С в течение 30 мин.

Сухое обезжиренное молоко смешивали с теплой (50 °С) смесью ацетон - вода (95+5 частей по объему); 30 г продукта смешивали с 200 мл жидкости, после настаивания в течение 5 мин жидкость от­ фильтровывали через бумажный фильтр, а оставшийся на фильтре влажный порошок слегка подсушивали в сушильном шкафу при темпе­ ратуре 110 °С до полного исчезновения запаха ацетона.

Сухое обезжиренное молоко, подвергнутое обработке, согласно предыдущему пункту, сушили в сушильном шкафу при температуре 130 °С в течение 30 мин.

Для трех указанных образцов и контрольного образца (исходное сухое обезжиренное молоко) определяли содержание влаги, теплоту растворения и краевой угол смачивания воды по порошку.

Результаты измерений приведены в табл. 1.11.

Анализ данных показал, что теплота растворения растет с умень­ шением влажности продукта. Этот вывод следует также из рис. 1.29.

Таким образом, можно предположить, что чем меньше содержание во­ ды в продукте, тем большее ее количество присоединяется к обезво­ женному молочному белку, в процессе растворения образуя прочную гидратную оболочку.

78 ГЛАВА 1

–  –  –

Для проведения анализа 20 г сухого молока смешивали с 200 мл жидкости, так же как это делали при определении теплоты растворения сухого молока в воде.

При смешивании сухого обезжиренного молока с концентрирован­ ным раствором сульфата аммония теплота растворения (в пределах ошибки опыта) была такой же, как и при растворении этого же образца в воде. При смешивании сухого обезжиренного молока с чистым бути­ ловым спиртом тепловой эффект отсутствовал.

При смешивании сухого обезжиренного молока с бутиловым спир­ том, содержащим примесь воды (5%), теплота растворения составила 70% от теплоты растворения этого же образца в воде.



Pages:   || 2 | 3 |
Похожие работы:

«Выпуск 2 2015 (499) 755 50 99 http://mir-nauki.com Интернет-журнал «Мир науки» ISSN 2309-4265 http://mir-nauki.com/ Выпуск 2 2015 апрель — июнь http://mir-nauki.com/issue-2-2015.html URL статьи: http://mir-nauki.com/PDF/03EMN215.pdf УДК 33 Тихонов Герман Юрьевич ФГБОУ ВПО «Уфимский государств...»

«Министерство Украины по делам защиты населения от последствий аварии на Чернобыльской АЭС UA9700110 ПЯТАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ЧЕРНОБЫЛЬ 96 ИТОГИ 10 ЛЕТ РАБОТ ПО ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Саратовский государственный технический университет ЛОГИСТИКА, ИННОВАЦИИ, МЕНЕДЖМЕНТ В СОВРЕМЕННОЙ БИЗНЕС-СРЕДЕ Сборник научных трудов Саратов 2011 УДК 338.46:6587 Л 69 Сборник научных трудов подготовлен по ма...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» УТВЕРЖДАЮ Проректор-директор ФТИ _ О.Ю.Долматов « » 2013 г.ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА С ПОМОЩЬЮ МИКРОСКОПА Методические...»

«Методика расчета прогнозируемого срока окупаемости инвестиций, направленных на утепление фасадов жилых и общественных зданий Горшков А.С. кандидат технических наук, директор научно-учебного центра «Мониторинг и реабилитация природных систем» ФГАОУ ВО «СанктПетербургский государственный политехнический...»

«ЦВЕТОЧНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ТЕРРИТОРИИ КАФЕ ДОМИНИОН В СОРМОВСКОМ ПАРКЕ ГОРОДА НИЖНЕГО НОВГОРОДА Лисенкова Е.А. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет Нижний Новгород, Россия FLORAL DECORATION CAFE DOMINION IN SORMOVSKY PARK THE CITY OF NIZHNY NOVGOROD Lisenkova E.A. Nizhny Novgorod State University of Architecture and...»

«166 Мир России. 2002. № 1 Эмпирическое изучение базовых ценностей Л.М. СМИРНОВ В практике эмпирического изучения базовых ценностей при всем разнообразии сложившихся методов исследователи большей частью о...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «СанктПетербургский государственный лесотехниче...»

«Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ) Кафедра автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте М.У. Цыбуля Н. А уч.З N«2115 5стройства железнодорож Утверждено 0 3 -1 1 4 1 4 ной автоматики и ie| 05 ционно-издательским llllliillllllllllll...»

«ПРОМЫШЛЕННЫЕ КРАНЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ – SMART FEATURES КРАНЫ ДЛЯ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ПОРТОВЫЕ КРАНЫ ПОГРУЗЧИКИ ТЯЖЕЛОГО РЕЖИМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СТАНОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Умный кран SMART FEATURES Konecranes Умный кран • SMART FEATURES. И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт – филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С. М. Кирова» Факультет экономики и управления Кафедра менеджмента и маркетин...»

«Федеральное агентство по образованию Сыктывкарский лесной институт – филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная лесотехническа...»

«Строительство уникальных зданий и сооружений. ISSN 2304-6295. 7 (22). 2014. 194-217 journal homepage: www.unistroy.spb.ru Техническое обследование строительных конструкций комплекса производственных зданий А.В. Улыбин, С.В. Зубков, С.Д. Федотов, Г.А. Кукушкина, Е.В. Черненко...»

«ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2014. Вып. 3(34). www.vestnik.vgasu.ru  _ УДК 656: [504.61+614](470.40-21) Е. Ю. Миненко, Д. Ю. Курамшин ВОЗДЕЙСТВИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА ОКРУЖАЮЩУЮ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ Рабочая программа дисциплины «Психология и педагогика» Напра...»

«О.В. Нарбекова (к.ф.н., старший преподаватель) ДЕТСТВО КАК ВРЕМЯ ОТСЧЕТА, СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ В РАССКАЗЕ Т.ТОЛСТОЙ «НА ЗОЛОТОМ КРЫЛЬЦЕ СИДЕЛИ.» г. Тамбов, Тамбовский государс...»

«Соревнования Junior Skills в рамках Финала I Открытого Чемпионата WorldSkills СЗФО, Санкт-Петербург 14-16 окт. 2015 Технический департамент Конкурсное задание Инженерная графика САПР Конкурсное задание Соревнования Junior Skills в рамках финала I Чемпионата WorldSkills СЗФО, Санкт-Петербург по компетенции: Инженерная графика...»

«ИЗВЕЩАТЕЛЬ ПРЕОДОЛЕНИЯ ЗАГРАЖДЕНИЙ ВИБРАЦИОННЫЙ «ЛИАНА» ТУ 4372-082-43071246-2011 Руководство по эксплуатации 4372-082-43071246-2011РЭ Оглавление 1 Описание и работа 1.2 Технические характеристики и параметры 1.3 Комплектность 1.4 Устройство и работа 1.5 Описание кон...»

«Jack K. Hutson Джек К. Хатсон Метод Вайкоффа (Wyckoff) Часть 1 Любой кто покупает или продает акции, облигации или товары ради прибыли спекулянт, но только, если он пользуется интеллектуальным предвидением. Если он этого не делает, он просто играет в азартные игр. Ричард Д. Вайкофф (Wyckoff), американский пионе...»

«Обратная связь в системе обучения с использованием информационно-коммуникационных технологий В. А. Тищенко к. пед. н., заместитель директора по информационным технологиям, Ставропольский строительный техникум, ул. Комсомольская, 73, г. Ставрополь, Россия vlti@mail.r...»





















 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.