НПО «Альтернатива» — ГОМОГЕНИЗАЦИЯ МОЛОКА

Научно-производственное объединение «АЛЬТЕРНАТИВА»

Гомогенизация — это обработка молока (сливок), заключающаяся в дроблении (диспергировании) жировых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий. Известно, что при хранении свежего молока и сливок из-за разницы в плотности молочного жира и плазмы происходит всплывание жировой фракции, или ее отстаивание. Скорость отстаивания жира зависит от размеров жировых шариков, вязкости, от возможности соединения жировых шариков друг с другом. Как известно, размеры жировых шариков колеблются в широких пределах — от 0,5 до 18 мкм. Согласно формуле Стокса скорость выделения (всплывания) жирового шарика прямо пропорциональна квадрату его радиуса. 

В процессе гомогенизации размеры жировых шариков уменьшаются примерно в 10 раз (размер -1,0 мкм), а скорость всплывания их соответственно становится примерно в 100 раз меньше. В процессе дробления жирового шарика перераспределяется его оболочечное вещество. На построение оболочек образовавшихся мелких шариков мобилизуются плазменные белки, а часть фосфатидов переходит с поверхности жировых шариков в плазму молока. Этот процесс способствует стабилизации высокодисперсной жировой эмульсии гомогенизированного молока. Поэтому при высокой дисперсности жировых шариков гомогенизированное молоко практически не отстаивается.

Механизм дробления жировых шариков заключается в следующем. В гомогенизирующем клапане на границе седла гомогенизатора и клапанной щели имеется порог резкого изменения сечения потока, а следовательно, и изменения скорости движения. При переходе от малых скоростей движения к высоким жировой шарик деформируется: его передняя часть, включаясь в поток в гомогенизирующей щели с большой скоростью, вытягивается в нить и дробится на мелкие капельки. Таким образом, степень раздробленности, или эффективность гомогенизации, зависит прежде всего от скорости потока при входе в гомогенизирующую щель, а следовательно, от давления гомогенизации, которое всегда определяет скорость.  С повышением давления усиливается механическое воздействие на продукт, возрастает дисперсность жира, а средний диаметр жировых шариков уменьшается.При давлении 15МПа средний диаметр жировых шариков составляет 1,43 мкм, а эффективность гомогенизации 74%, при давлении 20 МПа средний диаметр шариков уменьшается до 0,97 мкм, а эффективность возрастает до 80%. 

Повышения давления можно достигнуть, снабдив гомогенизатор двумя или тремя клапанами. Такие гомогенизаторы называют двух- или трехступенчатыми. Однако повышение давления приводит к увеличению расхода электроэнергии, поэтому оптимальное давление составляет 10-20 МПа. Рекомендуемое давление гомогенизации зависит от вида и состава изготовляемого продукта. С повышением содержания жира и сухих веществ в продукте следует применять более низкое давление гомогенизации, что обусловлено необходимостью снижения энергетических затрат.

Интенсивность гомогенизации возрастает с повышением температуры, так как при этом жир переходит полностью в жидкое состояние и уменьшается вязкость продукта. При повышении температуры снижается также отстаивание жира. При температурах ниже 50 °С отстаивание жира усиливается, что приводит к ухудшению качества продукта. Наиболее предпочтительной считают температуру гомогенизации 60-65 °С. При чрезмерно высоких температурах сывороточные белки в гомогенизаторе могут осаждаться.

Кроме того, эффективность гомогенизации зависит от свойств и состава продукта (вязкость, плотность, кислотность, содержание жира и сухих веществ). С повышением кислотности молока эффективность гомогенизации уменьшается, так как в кислом молоке снижается стабильность белков и образуются белковые агломе-раты, затрудняющие дробление жировых шариков. При повышении вязкости и плотности молока эффективность гомогенизации также щшжается.

В настоящее время применяют два вида гомогенизации: одно-и двухступенчатую. При одноступенчатой гомогенизации могут образовываться агрегаты мелких жировых шариков, а при двухступенчатой происходит разрушение этих агрегатов и дальнейшее диспергирование жировых шариков.  

Иногда при производстве молочных напитков и сыров используют раздельную гомогенизацию. Раздельная гомогенизация предназначена для получения гомогенизированного молока с требуемым содержанием жира, повышенной стабильностью жировой дисперсной фазы и белков. Раздельная гомогенизация отличается от полной тем, что при ней механическому воздействию подвергается лишь высококонцентрированная жировая эмульсия (сливки определенной жирности). Сущность раздельной гомогенизации заключается в том, что молоко вначале сепарируют, а полученные сливки гомогенизируют, после гомогенизации их смешивают с обезжиренным молоком, нормализуют, пастеризуют и охлаждают. 

При производстве раздельно гомогенизированного молока с использованием двухступенчатой гомогенизации массовая доля жира в сливках не должна превышать 25%, а при одноступенчатой гомогенизации 16%. Раздельную гомогенизацию применяют для того, чтобы увеличить производительность гомогенизации и ограничить нежелательное механическое воздействие на молочный белок при выработке питьевого молока, кисломолочных продуктов и сыров. Полученное при раздельной гомогенизации молоко по своим физико-химическим и органолептическим свойствам не отличается от обычного гомогенизированного молока при условии, если массовая доля жира в сливках, используемых при гомогенизации, не превышает 12%. В молоке, полученном из сливок с повышенным содержанием жира и гомогенизированном раздельным способом, наблюдается усиленное отстаивание жира.

• Назад

• Вперед

Документация Основные документы для всех продуктов НПО «Альтернатива»

Пресс-центр Статьи и публикации, фото и видеоматериалы

Технологу на заметку Справочники для технологов по всем отраслям пищевой промышленности

Пароль

Запомнить меня

• Забыли логин?

• Забыли пароль?

Гомогенизаторы от производителя описание и характеристики

Дата публикации: 27. 10.2010 02:05

В процессе хранения молочной продукции, на ее поверхности появляется слой сливок или жира, а при получении мороженного – жировые шарики, что, в свою очередь, существенно изменяет консистенцию и понижает качества молочной продукции. Соответственно реализуются такие продукты хуже.

Крупный шарик молочного жира существенно менее плотный, чем плазма и через некоторое время поднимается вверх, образуя жировой слой. Сталкиваясь с другими шариками, между ними происходит агглютинация, из-за того, что в молоке есть иммуноглобулины. При этом появляются склейки молочного жира, из-за которых он отстаивается. Но если жировые шарики разбить на более мелкие, то жировая пленка появляться не будет, так как они не будут склеиваться.

Для того, чтобы получилась гомогенная (однородная) дисперсия жировой фракции, которая не будет отстаиваться, применяют процесс гомогенизации, который представляет собой дробление шариков молочного жира до величины не более одного микрометра.

Процесс проводят гомогенизаторами, которые являются плунжерными насосами высокого давления. Проходя, плунжер создает повышенное давление, продавливающее молочную продукцию через отверстие из камер установки. При выходе молочной продукции сквозь отверстие, за счет резкого изменения скорости потока, происходит дробление жировых шариков. При этом крупные жировые шарики распадаются на мелкие и быстро покрываются белковыми составляющими плазмы.

В наше время наиболее часто для гомогенизации производители молочной продукции используют устройства, имеющий клапанный тип, но также используются установки, работающие за счет специальных камер с гомогенизирующими дисками, расположенными неподвижно. Такие гомогенизаторы обеспечивают и очистку, и гомогенизацию продукции.

• Роторно-кавитационные установки молтех
• Агрегаты клапанного типа ультразвуковые
• Оборудование нашего производства и его преимущества
• Использование в молочной промышленности
• Принцип работы гомогенизатора молочного
• Подготовка и эксплуатация
• Плунжерные установки
• Для сливочного масла модель lite 600
• Виды установок 5 А1 ОГМ-5
• А1 ОГ2М для масла и молока нашей компании и их преимущества
• Пластификатор для масла
• Роторно-кавитационный аппарат
• Гомогенизатор молока

Процесс гомогенизации увеличивает вязкость продукции, так как увеличивается количество шариков молочного жира, а на них оседает белковая фракция. После этого происходит значительное повышение стабильности жировой фракции.

Температурный режим и давление в процессе обработки молочка в гомогенизаторе зависит от количества жира в нем. Если сырьё имеет высокую жирность, то необходимо более низкое давление. Это необходимо, так как при большом количестве жировых шариков в молоке, при обработке при высоком давлении такого продукта происходит увеличение в нем скоплений жировых шариков, что изменяет однородность продукции.

Для того чтобы получилась стабильная дисперсия жировой фракции необходимо наличие в молочной продукции, которая подвергается гомогенизации достаточного количества белков для того, чтобы они быстро образовывали оболочки новых, более мелких, жировых шариков. Это происходит лишь при правильных соотношениях СОМО и жира более шести десятых.

В процессе производства мороженного используются смеси, СОМО которых повышено, поэтому при этом используется гомогенизация в несколько ступеней. Первоначально происходит гомогенизация при высоком давлении, а затем при низком. Это позволяет получить наиболее однородную массу с высокими органолептическими показателями.

Если температура в процессе гомогенизации ниже пятидесяти пяти градусов по Цельсию, то смесь не получается однородной. Нормальной температурой является температура не ниже семидесяти градусов.

Целесообразно гомогенизировать продукцию после того, как она прошла пастеризацию, так как после обработки понижается термическая устойчивость молочной эмульсии. В процессе гомогенизации изменяются физико-химические свойства белков и некоторых других соединений молочной продукции, а также ее технологические свойства, что обеспечивает увеличение выхода творожной и сырной продукции, улучшает консистенцию, снижает усушку сыра и норму расхода сырьевой массы.

Гомогенизация молока и молочных продуктов – Молочная наука и технология электронная книга

Молочная промышленность

В этом разделе будут рассмотрены следующие темы:

• Введение
• Механизмы гомогенизации
  • турбулентность
  • кавитация
• Эффект гомогенизации
  • свойства жировых шариков
  • поверхностные слои

Молоко масло в воде эмульсия , с шариками жира, диспергированными в непрерывной фазе обезжиренного молока. Однако, если сырое молоко оставить стоять, жир поднимется и образует слой сливок. Гомогенизация представляет собой механическую обработку жировых шариков в молоке путем пропускания молока под высоким давлением через крошечное отверстие, что приводит к уменьшению среднего диаметра и увеличению количества и площади поверхности жировых шариков. Конечным результатом, с практической точки зрения, является значительно сниженная склонность к расслаиванию жировых шариков. Этой повышенной стабильности гомогенизированного молока способствуют три фактора: уменьшение среднего диаметра жировых шариков (фактор закона Стокса), уменьшение распределения жировых шариков по размерам (приводящее к тому, что скорость большая часть глобул, так что они не склонны к скоплению во время взбивания), и увеличение плотности глобул (приближение их к непрерывной фазе) за счет адсорбции белковой мембраны. Кроме того, термическая пастеризация разрушает криоглобулиновый комплекс, который имеет тенденцию к скоплению жировых шариков, заставляя их подниматься.

Схема сырого молока, холодного сырого молока через 1 час и гомогенизированного молока во время хранения

Патент Огюста Голена в 1899 году состоял из 3-поршневого насоса, в котором продукт под давлением нагнетался через одну или несколько волосовидных трубок. Было обнаружено, что размер образующихся жировых шариков в 500-600 раз меньше, чем у трубочек. С тех пор было получено более 100 патентов, и все они предназначены для получения частиц меньшего среднего размера с минимальными затратами энергии. Гомогенизатор состоит из 3-цилиндрового поршневого насоса (работает аналогично автомобильному двигателю) и гомогенизирующего клапана. Насос приводится в действие электродвигателем через шатуны и коленчатый вал.

Чтобы понять механизм, рассмотрим обычный гомогенизирующий клапан, обрабатывающий эмульсию, такую ​​как молоко, со скоростью потока 20 000 л/час. при 14 МПа (2100 фунтов на кв. дюйм). При первом входе в клапан скорость жидкости составляет от 4 до 6 м/с. Затем он перемещается в зазор (см. ниже) между клапаном и седлом клапана, и его скорость увеличивается до 120 м/с примерно за 0,2 миллисекунды. Затем жидкость перемещается по поверхности седла клапана (земли) и выходит примерно через 50 мкс. Явление гомогенизации завершается до того, как жидкость покинет область между клапаном и седлом, поэтому эмульгирование инициируется и завершается менее чем за 50 мкс. Весь процесс происходит между двумя стальными деталями в стальном клапанном узле. Затем продукт может проходить через клапан второй ступени, аналогичный первой ступени. Хотя большая часть уменьшения жировых шариков происходит на первом этапе, существует тенденция к комкованию или скоплению уменьшенных жировых шариков. Клапан второй ступени позволяет разделить эти скопления на отдельные жировые шарики.

Схема влияния двухэтапной гомогенизации на распределение жировых шариков по размерам, наблюдаемое под световым микроскопом уменьшение размера шариков жира в процессе гомогенизации.

Турбулентность

Энергия, рассеиваясь в жидкости, проходящей через клапан гомогенизатора, создает интенсивные турбулентные вихри того же размера, что и средний диаметр глобулы. Таким образом, эти вихревые потоки разрывают глобулы на части, уменьшая их средний размер.

Кавитация

Значительное падение давления при изменении скорости жидкости. Жидкость кавитирует, потому что достигается давление пара. Кавитация создает дополнительные завихрения, которые могут привести к разрушению жировых шариков. Высокая скорость придает жидкости большую кинетическую энергию, которая разрушается за очень короткий промежуток времени. Повышенное давление увеличивает скорость. Рассеивание этой энергии приводит к высокой плотности энергии (энергии на единицу объема и времени). Результирующий диаметр является функцией плотности энергии.

Таким образом, переменными гомогенизации являются:

• тип клапана
• давление
• одноступенчатый или двухступенчатый
• содержание жира
• тип и содержание поверхностно-активного вещества

вязкость

• температура

Также следует учитывать диаметр капли (чем меньше, тем труднее разрушить) и диаметр логарифма, который линейно уменьшается с логарифмом P и выравнивается при высоких давлениях.

Поверхностные слои Капсула молочного жира имеет нативную мембрану, захваченную во время секреции, состоящую из амфифильных молекул с гидрофильными и гидрофобными участками. Эта мембрана снижает поверхностное натяжение, что приводит к более стабильной эмульсии. Во время гомогенизации происходит значительное увеличение площади поверхности и утрата нативной мембраны шариков молочного жира (MFGM). Однако из плазмы молока присутствует много амфифильных молекул, которые легко адсорбируются: мицеллы казеина (частично распределенные) и белки молочной сыворотки. Межфазное натяжение сырого молока составляет 1-2 мН/м, сразу после гомогенизации оно нестабильно при 15 мН/м и вскоре становится стабильным (3-4 мН/м) в результате адсорбции белка. Транспорт белков осуществляется не путем диффузии, а в основном путем конвекции. Быстрое покрытие достигается менее чем за 10 секунд, но может быть изменено.

Избыток поверхности  является мерой того, сколько белка адсорбировано; например, 10 мг/м2 соответствует толщине адсорбированного слоя примерно 15 нм.

Гомогенизация молочных продуктов: от начала до конца

Молочная промышленность в настоящее время сталкивается с проблемами, связанными с приготовлением молока; следует ли его гомогенизировать или он полезнее без этой обработки? Некоторые критики гомогенизации молока утверждают, что маленькие частицы жира, образующиеся в процессе, действуют как капсулы для вредных веществ, которые в противном случае не обошли бы пищеварительную систему, а также могут способствовать сердечным заболеваниям. Тем не менее, сторонники гомогенизации продемонстрировали с помощью многочисленных исследований, что нет никакой разницы в результатах для здоровья между людьми, которые потребляли гомогенизированное и негомогенизированное молоко. (1) Имея в виду это противоречие, здесь мы разбираем процесс гомогенизации молока, чтобы каждый потребитель имел четкое представление о том, что он на самом деле пьет.

Уменьшение размера частиц, один из основных этапов процесса гомогенизации молока, приводит к образованию мелких капель жира, равномерно распределенных по всей смеси. Обычно это достигается с помощью гомогенизатора высокого давления, который проталкивает сырое молоко через узкую трубку, в то время как частицы принудительно срезаются до желаемого размера.

Простое центрифугирование разделяет смесь на две отдельные фазы сливок и молока, которые затем можно использовать по отдельности или вместе. Например, сливки можно использовать отдельно как вкусовую добавку в разнообразной выпечке и десертах, а обезжиренное молоко можно использовать для производства творога, йогурта и пюре или просто в качестве корма для домашних питомцев. животные. (2)

• Ремикс

Если вы не заинтересованы в отдельных компонентах сливок и обезжиренного молока, последний этап гомогенизации молока требует повторного смешивания двух фаз. Жирность желаемого продукта (например, обезжиренного, нежирного или цельного) будет определять количество сливок, добавляемых обратно в смесь. В то время как обезжиренное молоко содержит всего 0,05% жира, цельное молоко содержит гораздо больше сливок, чтобы довести содержание жира до 3,25%. (3)

BEE International: Оборудование для производства молочных продуктов

Когда вы начинаете или продолжаете процесс производства молока и/или других молочных продуктов, успех вашего продукта может зависеть от оборудования, используемого для его производства. От производства эмульсий до использования пастеризации под высоким давлением в качестве метода приготовления молока — гомогенизаторы высокого давления удовлетворят ваши потребности.