2. Фізико-хімічні основи виробництва сухих молочних продуктів.

Виробництво сухих молочних продуктів засновано на принципі придушення мікробіологічних процесів шляхом видалення з молока максимальної кількості вологи.

Якість сухих молочних продуктів (розчинність, змочуваність і т.д. ), як і якість згущених продуктів, визначається складом і властивостями молока, режимами пастеризації і згущення, а також фізико-хімічними змінами компонентів молока під час сушіння. У процесі збереження розчинність, змочуваність, а також колір, смак і запах сухих молочних продуктів можуть мінятися. Стійкість продуктів при збереженні залежить від вмісту вологи, вільного жиру й умов збереження: виду упакування, температури і вологості навколишнього повітря і т.д.

Зміна компонентів молока в процесі сушіння. У процесі сушіння міняються властивості і структура основних компонентів молока (жиру, білків, солей, молочного цукру). Характер і ступінь цих змін залежать від температури і тривалості теплового впливу на молоко під час сушіння, а також визначаються режимами попередніх технологічних операцій (пастеризації, згущення і гомогенізації).

Зміна жиру. Під час розпилення і сушіння згущеного молока відбувається, як правило, подрібнення жирових кульок. Однак дисперсність жиру залежить від тривалості попереднього згущення молока: при збільшенні тривалості згущення дисперсність зменшується. Впливає на розмір жирових кульок і температура повітря, яке подається в сушильну камеру (вежу): при 160—170°С він зменшується, а при більш високій температурі збільшується.

Поряд зі змінами розміру жирових кульок у процесі сушіння спостерігається збільшення кількості вільного (дестабілізованого) жиру. Особливо вона підвищується при наявності в згущеному молоці великої кількості великих (діаметром більш 8 мкм) жирових кульок, що утворюються при його тривалому збереженні перед сушінням. Збільшенню вмісту вільного жиру також сприяють порушення режимів розпилення згущеного молока (надмірне підвищення тиску розпилення, зменшення перетину форсунок і т.д.) і підвищена (більш 180°С) температура сушіння.

Вільний жир негативно впливає на якість сухих молочних продуктів: погіршується змочуваність сухого порошку, знижується швидкість його розчинення і т.д. При збереженні сухе молоко й інші сухі молочні продукти здобувають салистий смак і злежується (у ньому утворюються грудки). Відновлені продукти, приготовлені з такого порошку, мають на поверхні жирові краплі.

З метою зменшення кількості вільного жиру, тобто підвищення якості сухих молочних продуктів, особливо сухих дитячих молочних продуктів («Крихітка», «Маля» і ін. ), рекомендується перед сушінням проводити гомогенізацію згущеного молока.

Зміна білків і солей. При сушінні відбуваються денатурація сироваточних білків і випадання фосфату кальцію. У результаті трохи знижується розчинність сухих молочних продуктів. Особливо значні фізико-хімічні зміни білків і солей молока спостерігаються при плівковому способі сушіння. Тому для зниження теплового впливу на компоненти молока при даному способі виробництва сухих продуктів застосовують більш низьку температуру пастеризації вихідної сировини. При розпилювальному сушінню на розчинність продукту негативно впливають висока температура гарячого повітря на вході в сушильну вежу і тривалий її вплив у процесі сушіння і після неї (упакування сухого продукту без охолодження).

Максимальному збереженню розчинності білків сприяє метод сублімаційного сушіння. Метод включає заморожування продукту (температура -15-18°С), сублімацію льоду (перехід молекул води зі стану льоду в пару, минаючи стадію рідини) і досушування продукту при порівняно низьких температурах (50—60°С). При сублімаційному сушінні структура продукту змінюється незначно, воно зберігає первісні властивості своїх компонентів і добре відновлюється. Методом сублімації сушать кисломолочні продукти: кисляк, йогурт, сир і ін.

Під час сушіння продовжується реакція взаємодії білків з лактозою. Однак швидкість її невелика, вона збільшується лише при зволоженні і підвищенні температури збереження продукту після сушіння. При цьому утвориться велика кількість меланоїдінів, що знижують розчинність продукту і викликають вади кольору і смаку.

Зміна молочного цукру і вітамінів. У процесі сушіння основна маса молочного цукру переходить в аморфний стан і тільки невелика частина його встигає закристалізуватися. Аморфний стан лактози обумовлює високу гігроскопічність сухих молочних продуктів. Тому збереження продукту в негерметичній тарі, при високій відносній вологості повітря (вище 75%) приводить до зволоження сухого порошку й активної кристалізації молочного цукру. Кристалізація лактози під час збереження змінює структуру часток сухих молочних продуктів. У результаті знижується якість продукту — він гірше змочується і повільніше розчиняється при відновленні.

Під час сушіння спостерігається руйнування частини вітамінів. Особливо різко знижується кількість аскорбінової кислоти і вітамінів В₁, В₆ і Β_12.

Фізико-хімічні показники сухих молочних продуктів.

Основними фізико-хімічними показниками якості сухих молочних продуктів, від яких залежать їхня здатність до відновлення і стійкість при збереженні, є розчинність і змочуваність. Вони, у свою чергу, визначаються способами сушіння, а також в'язкістю згущеного молока, поданого на сушіння, рівномірністю його розпилення, температурою сушіння й інших технологічних факторів.

Розчинність (повнота розчинення) сухих молочних продуктів, отриманих способом розпилювального сушіння, вище розчинності продуктів плівкового сушіння. Так, сухе незбиране молоко, вироблене першим способом, має індекс розчинності (кількість мілілітрів сухого осаду, що не розчинився, відокремлюваного центрифугуванням після розчинення в градуйованій пробірці визначеної кількості сухого продукту) 0, 2—0, 8 у залежності від сорту і виду упакування, а другим способом — 2—2, 5.

Різна розчинність сухих продуктів, вироблених двома способами, пояснюється в першу чергу неоднаковою інтенсивністю теплового впливу на білки і солі молока під час сушіння, а також різницею у формі і розмірах їх часток. Так, сухе незбиране молоко, отримане плівковим способом, складається з кутастих великих часток розміром 250—470 мкм, а молоко розпилювального сушіння — із круглих часток діаметром 10—200 мкм. Невелика частина часток порошку сухого молока розпилювального сушіння об'єднана в скупчення, або агломерати. З'ясовано, що гірше розчиняються частки неправильної форми, а також дрібні (розміром 50 мкм і менше) і дуже великі (150—200 мкм) круглі частки. Погано розчиняються й агломерати розміром менше 0,25 мм і більше 1 мм. Тому при виробленні швидкорозчинного сухого молока формують агломерати розміром від 0, 25 до 1 мм.

Змочуваність і швидкість розчинення сухих молочних продуктів обумовлюються крім форми і розміру часток змістом на їхній поверхні вільного жиру. Велика кількість вільного жиру погіршує змочуваність продукту і знижує швидкість його розчинення. Також воно знижує стійкість продукту до окислювання в процесі тривалого збереження.

Вміст вільного жиру в сухих молочних продуктах коливається у великих межах. Воно залежить від кількості вільного жиру в сировині, режимів пастеризації, згущення, гомогенізації, сушіння молока, охолодження й обробки сухого порошку і т.д.

Збільшенню кількості вільного жиру в сухих молочних продуктах (сухе молоко) сприяє підвищений зміст вологи — більш 7%. Волога прискорює кристалізацію молочного цукру, що супроводжується утворенням тріщин у частках сухого молока і виходом вільного жиру на їхню поверхню. У результаті не тільки погіршується змочуваність сухого молока, але і з'являються вади смаку і запаху. Підвищена вологість також приводить до зниження розчинності і вадам кольору сухих молочних продуктів унаслідок денатурації сироваткових білків і утворення меланоїдінів.