Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ВЛАГИ ИЗ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для интенсификации процесса удаления влаги и повышения качества готового сухого продукта.

Известен способ удаления влаги из молочных продуктов методом выпаривания. Способ основан на том, что при охлаждении водных растворов образуются кристаллы льда, после удаления которых остается сгущенная жидкость - концентрат. Процесс проводиться при сравнительно низких (0 - минус 15°С) температурах [1].

Недостатками данного способа являются: достаточно большие потери сухих веществ со льдом (до 20%), высокая стоимость оборудования, продолжительность процесса.

Известен способ получения сухого молочно-растительного концентрата, предусматривающий сгущение молочного компонента, смешивание его с растительным компонентом и распылительную сушку. Полученную смесь молочно-растительного компонента подвергают сушке распылением, при этом температура входящего в сушильную башню воздуха 160-170°С, а выходящего 80-85°С. В результате получают сухой молочный продукт влажностью 3-5% [2].

Данный способ характеризуется высокой энергоемкостью. Сухой молочный продукт имеет пониженные органолептические и физико-химические показатели из-за высокой температуры сушильного агента.

Известен способ получения сухой молочной сыворотки, предусматривающий очистку сыворотки, нагрев, сгущение, нанесение на греющую поверхность, сушку, снятие сухого продукта с поверхности и охлаждение. Нагрев сыворотки осуществляют до 90-97°С с выдержкой в течение 10-20 минут и сгущают до содержания сухих веществ 45-55%, причем сушку сгущенного продукта ведут в пенном слое с последующим охлаждением сухого продукта перед снятием с поверхности до 18-20°С [3].

Недостатками данного способа производства сухой молочной сыворотки является низкая степень сгущения, что увеличивает затраты на сушку, и плохая растворимость сухого продукта.

Известен способ сгущения молока, предусматривающий концентрирование молока под вакуумом при обогреве рабочим паром, конденсацию смеси рабочего и вторичного пара и подачу образованного таким образом конденсата после контроля загрязнения его молоком и очистки на питание парового котла. С целью сокращения потерь молока и снижения энергозатрат контроль потерь загрязнения конденсата молоком осуществляют путем измерения его оптической плотности, а очистку проводят при значении плотности ниже 0,2 единиц путем последовательного проведения сорбции, умягчения и деаэрации при 102-104°С с доведением рН до 8,5-9, а при значении оптической плотности выше 0,2 единиц конденсат направляют на стадию концентрирования молока [4].

Недостатками данного способа сгущения молока являются: достаточно большие потери молока - до 15-20%, высокие энергетические затраты.

Технической задачей является сокращение энергетических затрат на процесс обезвоживания молочных продуктов, увеличение скорости удаления влаги и получение сухого продукта повышенной растворимости.

Поставленная задача достигается тем, что удаление влаги из молока или сыворотки проводят в условиях вакуума. Удаление влаги осуществляют в две стадии - на первой стадии осуществляют нагрев продукта до 15-20°С, при остаточном давлении 5-10 кПа сгущают до содержания сухих веществ 40-50%; на второй стадии температуру продукта повышают до 25-30°С, а остаточное давление понижают до 2-3 кПа и удаление влаги ведут до массовой доли влаги сухого продукта не более 4-5%.

Проведение процесса удаления в две стадии вызвано необходимостью уменьшения пенообразующей способности жидкого молочного продукта. На первой стадии при остаточном давлении 5-10 кПа температура продукта ниже температуры насыщения водяных паров при данном остаточном давлении, то есть вскипания и потерь продукта происходить не будет. На первой стадии происходит интенсивное испарение влаги и сгущение жидкого молочного продукта до содержания сухих веществ 40-50%.

При повышении содержания сухих веществ наступает вторая стадия. Температуру продукта повышают до 25-30°С, а остаточное давление понижают до 2-3 кПа с целью интенсификации процесса. На второй стадии при остаточном давлении 2-3 кПа температура продукта выше температуры насыщения водяных паров. Однако удаление влаги из продукта происходит в «спокойных» условиях, так как концентрация сухих веществ составляет 40-50%.

Массовая доля влаги сухого продукта составляет не более 4-5%. Общая продолжительность удаления влаги из молочных продуктов равна 2-3 часа.

Предлагаемый способ удаления влаги из жидких молочных продуктов является рациональным с точки зрения качественных показателей сухого продукта и энергетических затрат на удаление влаги.

На первой стадии происходит сгущение продукта при низкой температуре и средней величине остаточного давления, что приводит к сокращению энергетических затрат на удаление влаги. На второй стадии для интенсификации процесса удаления влаги температуру продукта повышают, а остаточное давление понижают.

Сухой продукт имеет высокие качественные показатели, так как температура продукта в процессе удаления влаги не превышает 25-30°С. Данная температура не вызывает деструкции белка и снижения органолептических показателей.

Способ удаления влаги из молочных продуктов осуществляется при помощи установки, схема которой представлена на чертеже (патент №2357421) [5].

Схема установки для осуществления способа включает: насос вакуумный 1, камеру 2, компрессор холодильной машины 3, конденсатор 4, отделитель жидкости 5, десублиматор 6, ресивер 7, вакуумметр 8, терморегулирующий вентиль 9.

Способ реализуется следующим образом: в камеру 2 помещается молочный продукт, после чего камера герметично закрывается.

В нижней части камеры расположен трубопровод, соединяющий камеру 2 с десублиматором 6. Десублиматор представляет собой кожухозмеевиковый теплообменный аппарат с внутритрубным кипением хладагента. Змеевик, расположенный внутри десублиматора, является испарителем холодильной машины. Десублиматор предназначен для удаления паров воды из камеры. Наличие холодной поверхности змеевика позволяет сконденсировать влагу, удаленную из молочного продукта, что интенсифицирует процесс в результате установления разности парциальных давлений в конденсаторе и камере. Разность парциальных давлений заставляет пар перемещаться от продукта к поверхности испарителя. В течение всего процесса удаления влаги на поверхности змеевика происходит намораживание влаги, испарившейся из продукта. В нижней части десублиматора расположен вентиль для разгерметизации системы и удаления намерзшей на испарителе влаги по завершению процесса.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Проводят удаление влаги из молока с массовой долей жира 2,7% в две стадии. На первой стадии осуществляют нагрев молока от начальной температуры 4±2°С до 15°С при остаточном давлении 5 кПа, сгущают до содержания сухих веществ 40%; на второй стадии температуру молока повышают до 25°С, а остаточное давление понижают до 2 кПа.

Продолжительность удаления влаги составляет 2,2 часа, массовая доля влаги в сухом молоке 4,7%.

Пример 2. Проводят удаление влаги из подсырной сыворотки в две стадии. На первой стадии осуществляют нагрев сыворотки от начальной температуры 4±2°С до 20°С при остаточном давлении 10 кПа, сгущают до содержания сухих веществ 50%; на второй стадии температуру сыворотки повышают до 30°С, а остаточное давление понижают до 3 кПа.

Продолжительность удаления влаги составила 2,8 часа, массовая доля влаги в сухой сыворотке 4,3%.

Использование предлагаемого способа удаления влаги из молочных продуктов обеспечит сокращение энергетических затрат на процесс обезвоживания на 20-25%, за счет проведения всего процесса в одном аппарате, увеличение в 2-3 раза скорости удаления влаги и получение сухого продукта с повышенной растворимостью.

Источники информации

1. Бражников A.M. Концентрирование жидких продуктов методом вымораживания: Обзорная информация. / A.M.Бражников, В.В.Шевельков, В.В.Ломакин, Г.Т.Репина. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1976. - 24 с.

2. Авт.св. №1351561 СССР, А23С 23 / 00. Способ получения сухого молочно-растительного концентрата. / Беляева Н.А., Горохов В.И., Харитонов В.Д., Устинов М.Н. - Всесоюзный научно-исследовательский институт молочной промышленности и Белгородский молочный комбинат. - №4067504/30 - 13; заявл. 31.01.86; опубл. 15.11.87, бюл.42.

3. Авт.св. №706051 СССР, А23С 23 / 00. Способ производства сухой молочной сыворотки. / Кузнецов B.C., Сурков В.Д., Космодемьянский Ю.В., Миргородский Б.Г. - Ставропольский политехнический институт. - №2649045/28 - 13; заявл.24.07.78; опубл.30.12.79, бюл.48.

4. Авт.св. №1409194 СССР, А23С 1/12. Способ сгущения молока. / Свинарева Г.А., Солодянкина Н.Г., Отраднова А.Б. - Сибирский филиал научно-исследовательского института молочной промышленности. - №4160844/30 - 13; заявл. 12.12.86; опубл. 15.07.88, бюл.26.

5. Патент №2357421 Российская Федерация, МПК А23С 1/00. Способ вакуумной сушки творога. / О.Н.Буянов, А.Н.Расщепкин, В.А.Ермолаев, С.А.Захаров, Л.М.Архипова; Заявитель ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - №2007142048/13; Заявл.13.11.2007; опубл.10.06.2009, Бюл. №16.