Что такое гомогенизация молока
Гомогенизация молока
Гомогенизация молока – это механическая обработка молока (сливок), которая заключается в измельчении (диспергировании) жировых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий. Диспергирование жировых шариков, т.е. уменьшение их размеров и равномерное распределение в молоке, достигается воздействием на молоко значительн ых внешн их усили й (давление, ультразвук, высокочастотная электрическая обработка и др.) на специальном оборудовании – гомогенизаторах.
Известно, что при хранении свежего молока и сливок из-за наличия разницы в плотности молочного жира и плазмы происходит всплытие жировой фракции или ее отстаивания. Скорость отстаивания жира зависит от размера жировых шариков, вязкости, от возможности соединения жировых шариков друг с другом. Размеры жировых шариков колеблются в широких пределах от 0,5 до 0,18 мкм. В процессе гомогенизации молока размеры жировых шариков уменьшаются примерно в 10 раз. В процессе дробления жирового шарика перераспределяется вещество его оболочки. 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 молоко практически не отстаивается.
Г омогенизация сырья способствует:
Эффективность гомогенизации молока определяется рабочим давлением, температурой, скоростью движения продукта при прохождении через гомогенизирующую головку, конструктивными особенностями последней, составом и свойствами компонентов, образующих оболочку жировых шариков, кислотностью, а также последовательностью технологических операций.
Увеличение давления гомогенизации приводит к уменьшению среднего диаметра и диапазона распределения по размерам жировых шариков молока. По данным Н. В. Барановского, средний диаметр жировых шариков при давлении до 12—14 МПа уменьшается более интенсивно, чем при давлении от 14 до 20 МПа, а при давлении более 20 МПа практически не уменьшается.
Температура молока при гомогенизации является важным параметром, влияющим на эффективность процесса. Понижение температуры гомогенизации приводит к повышению вязкости молока и, как следствие, к образованию скоплений молочного жира и их отстаиванию. Отстаивание сливок возрастает при температуре (30—40)°С. При высокой температуре в гомогенизирующей головке могут образовываться белковые отложения, что отрицательно сказывается на работе гомогенизатора. В нормативной документации температура гомогенизации при выработке большинства молочных продуктов определена в диапазоне (60— 65)°С. При гомогенизации допускается увеличение температуры молока на (5—8)°С, которое необходимо учитывать при его дальнейшей технологической обработке.
При повышении кислотности молока снижается эффективность гомогенизации. Это объясняется тем, что уменьшается стабильность белков и образуются белковые агломераты, затрудняющие диспергирование жировых шариков.
Последовательность технологических операций с использованием гомогенизации молока может быть различной:
При выработке молочных продуктов можно использовать полную или раздельную гомогенизацию: при полной — гомогенизируют весь объем перерабатываемого молока; при раздельной — молоко сепарируют, полученные сливки гомогенизируют, смешивают с обезжиренным молоком и направляют на дальнейшую обработку. Раздельную гомогенизацию целесообразно применять при выработке молочных продуктов (питьевого молока, кисломолочных и др.), где требуется составление нормализованной молочной смеси.
Гомогенизация молока: мифы и правда
Мы все чаще сталкиваемся с мнением, что гомогенизация молока негативно влияет на его структуру и пользу продукта. Решили разобраться – откуда взялся этот миф и зачем на самом деле нужна гомогенизация молока.
Что такое гомогенизация?
Гомогенизация – это механическая обработка молока, которая позволяет диспергировать (уменьшить в размерах и равномерно распределить) жировые шарики. Обработка проходит в гомогенизаторах – молоко пропускается через маленькие отверстия под большим давлением.
Гомогенизированное молоко получается однородным и с приятной текстурой. При этом по составу и свойствам гомогенизированное молоко не отличается от молока, не прошедшего подобную обработку.
Гомогенизация молока нужна для производства сметаны, кефира, йогуртов и других кисломолочных продуктов. Она помогает добиться стабильной консистенции продукта, а также избежать расслоения и отстоя сыворотки без добавления стабилизаторов.
После гомогенизации в молоке не отстаиваются сливки. На качество молока это не влияет – сливки не отстаиваются, потому что после гомогенизации жир распределяется равномерно, и это препятствует расслоению продукта. Сегодня большинство крупных производителей молочной продукции выпускают именно гомогенизированное молоко. Это требует дополнительных затрат, но помогает сохранить качество натурального продукта и гарантировать заявленные сроки годности, не используя консервантов.
Откуда взялся миф о вреде гомогенизированного молока?
В начале 70–х годов американский ученый Курт Остер сделал заявление о вреде гомогенизированного молока – и выпустил об этом книгу «The XO Factor: Homogenized Milk May Cause Your Heart Attack» в 1983 году. В ней он сделал шокирующее заявление – в процессе гомогенизации в молоке вырабатывается фермент ксантитоксидаза, который через кишечник проникает в кровеносную систему и может становиться причиной повреждения сосудов и атеросклероза. На основании этой теории Остер призвал отказаться от гомогенизированного молока людей, склонных к сердечно–сосудистым заболеваниям.
Однако эта гипотеза не получила поддержки других ученых. Другие исследования не установили связи между употреблением гомогенизированного молока и уровнем ксантиноксидазы в крови. Кроме того они показали, что этот фермент содержится и в сыром молоке. И главное – было доказано, что человеческий организм вырабатывает в тысячи раз больше ксантиноксидазы, чем может попасть в него с молоком (гомогенизированным или сырым). Поэтому гомогенизированное молоко не приносит вреда.
Другая обзорная работа по влиянию гомогенизированного молока на организм была опубликована в 2007 году. Это исследование также показало, что нет доказательств того, что гомогенизированное молоко может становиться причиной аллергии, диабета или сердечно–сосудистых заболеваний. Также ученые не нашли доказательств влияния гомогенизации на качество и положительные свойства молока.
Какое молоко полезнее: обработанное или сырое?
Многие считают, что самое вкусное и натуральное молоко – парное, только из–под коровы. Но сырое молоко можно хранить без термообработки не более 36 часов. Щадящая пастеризация (на Ферме М2 это 90–94 градуса с выдержкой 20 секунд) помогает дольше сохранить пользу натурального молока. Полезные микроэлементы в таком молоке остаются в неизменном виде, а разницы во вкусе практически нет. Гомогенизация помогает улучшить структуру продукта, не влияя на его пользу и вкусовые качества.
Любая обработка делается только с одной целью – улучшить качество финального продукта и помочь ему дольше сохранить полезные свойства. Поэтому мы советуем выбирать молочные продукты, которые прошли обработку – гомогенизацию и щадящую пастеризацию. Именно такие продукты мы выпускаем на Ферме М2. Одновременно с этим мы изучаем вопрос выпуска отдельной партии молока, не прошедшего гомогенизацию – чтобы удовлетворить все запросы наших клиентов.
Гомогенизация молока
Часто при получении на предприятии и обработке молочных продуктов наблюдается их неоднородность. С целью предотвращения этой проблемы проводится гомогенизация молока. Процедура заключается в измельчении жировых комком путем механического воздействия специальными приборами.
Для ее качественного выполнения необходимо детально ознакомиться с процессом и рассмотреть такие вопросы: каково назначение гомогенизации; в каких случаях ее эффективность будет максимальна; какая температура необходима для достижения результата; какие бывают режимы и др.
Суть процесса
На вопрос, что такое гомогенизация молока, можно ответить просто –— это разбивание жировых шариков на мелкие частицы с целью обеспечения однородной жирности. Проводится с помощью специального устройства под названием гомогенизатор.
Суть процедуры заключается в прессовании исходного сырья. Под высоким давлением оно пропускается через решетку с микроскопическими отверстиями, что приводит к дроблению его компонентов.
Основное назначение гомогенизации молока — сделать жидкость однородной и обеспечить её длительную сохранность. Так, после обработки процесс отстаивания сливок происходит намного дольше, а сырье сохраняет одинаковую жирность по всей его массе. Кроме этого, такая подготовка придает насыщенный вкус.
Миссия такой обработки может зависеть от того, какая продукция должна получиться на выходе. Так, при изготовлении обезжиренного молока и сливок, главный акцент делается на однородности изделий. Если сырье перед процедурой поддавалось пастеризации, прессование поможет «закрепить» его долговечность. При изготовлении йогуртов, кефиров, сметаны и прочих кисломолочных товаров повышается и стабилизируется их консистенция (они не растекутся, вода не будет отслаиваться).
Для сгущенной консервной продукции такое измельчение играет роль механического консерванта, то есть путем аппаратного воздействия устанавливает внутри изделия долговечные пептидные связи. В сухой заготовке разрушает лишний жир путем окисления. В молочных порошках с наполнителями (какао, порошковые смеси) обработка способствует насыщенности вкуса и хорошей растворимости.
Существует два основных вида гомогенизации: полная и раздельная. Первый вариант подразумевает переработку сырья без выделения из него субпродуктов. Является самым популярным и широко используемым способом на большинстве предприятий. Отличается сравнительной простотой, так как предварительно не требует проведения сложных манипуляций. Также считается экономным вариантом, который позволяет минимизировать отходы при переработке. В ходе дробления образуется сухой нежирный шлак, который часто используется при изготовлении йогуртов.
При втором способе сырье сначала разделяют с помощью сепаратора, затем гомогенизируют только полученные сливки. После этого они вновь соединяются с молоком и отправляются на дальнейшую обработку. Этот метод считается более сложным и используется в основном на предприятиях, специализированных на изготовлении конкретного вида продукции (сырки, йогурты).
Устройство гомогенизации
Процедура обработки молочных товаров данным способом производится в специальной машине под названием гомогенизатор. С помощью сильного давления, высоких температур, а также воздействия ультразвуковых волн и электрического напряжения, продукт приобретает свойства, нужные фермеру в тех или иных ситуациях.
Чертеж гомогенизирующего аппарата
Главным компонентом гомогенизатора с клапанами является головка. В зависимости от модели аппарата и его целевого предназначения, она может иметь одну или две ступени, что позволяет использовать разные режимы гомогенизации молока.
Первая ступень обычно используется для переработки сырья с невысоким процентом жирности. Для производства сливок, заготовок мороженного и йогурта применяются две ступени одновременно. Двойная обработка позволяет разрушить скопления нескольких жировых шаров.
При переходе во вторую ступень основной шар вытягивается, и от него отпадают мелкие прикрепленные частицы. Чем быстрее жир движется в гомогенизаторе, тем мельче частицы от него отрываются. На данный момент зафиксирован только один рекорд, при которой удалось уменьшить жировые капли в десять раз. Этот показатель после пока не удалось превзойти ни одному устройству.
Схема дробления капли жира в клапанном отверстии гомогенизатора
В зависимости от устройства, скорость жировой капли может достигать 200 метров в секунду.
Критика процесса
На практике, негативные последствия от употребления гомогенизированной продукции случаются редко. Но все же некоторые ученые-химики считают процедуру вредной, так как в ходе обработки молочного сырья под прессом возникает большая вероятность образования фермента под названием ксантиноксидаза. Он является катализатором окисления гипоксантина в ксантин, который в свою очередь превращается в мочевую кислоту.
Фермент считается видоизмененной мутировавшей версией ксантиндегидрогеназы. В процессе его мутации кислород внутри соединений превращается в углекислый газ, что приводит к окислительному процессу после употребления такой продукции в пищу.
В человеческом организме избыточное количество данного фермента может привести к развитию подагры. Основное лечение в таком случае направлено на выведение вещества с помощью капельниц и инъекций ликвидирующими препаратами. Также нарушение обмена мочевой кислоты в организме может вызвать почечную недостаточность. Большое количество фермента в кровеносной системе приводит к разрушению клеток печени.
Следует обратить внимание на то, что гомогенизация никаким образом не влияет на структуру и свойства лактозы — основного природного компонента, содержащегося в молоке и производных. Поэтому людям, у которых это вещество вызывает аллергию, не рекомендуется употреблять данного рода продукцию независимо от степени и способа ее изготовления.
В процессе фермент в основном появляется в случае неисправности аппарата и перебоях в его работе. Поэтому рекомендуется регулярно проводить плановые проверки гомогенизатора в обусловленный срок, исходя из интенсивности его работы.
Организация процесса
С целью уменьшения клейкости жировых капель и вязкости сырья, проводится его предварительная тепловая обработка. Температура гомогенизации молока составляет приблизительно 65 градусов.
Одним из основных требований к процессу является чистота и стерильность — аппарат должен регулярно проходить санитарную обработку во избежание попадания в продукцию бактерий и вредоносных микроэлементов. Помещения, в которых проводится процедура, тоже обязаны содержаться в чистоте.
С технической стороны данного вопроса, необходимо соблюдать следующие нормы: в среднем, давление должно составлять 10 Мпа. Раздел фаз при таких условиях необходимо увеличить до 500 тысяч квадратных метров на каждую тонну исходного материала.
После заготовку необходимо хранить при температуре 4-6 градусов выше ноля. Такие показатели способствуют максимальной сохранности товаров.
Процесс гомогенизации проходит в несколько этапов:
Чтобы эффективность гомогенизации молока была максимально высокой, необходимо выполнять процедуру с четким соблюдением всех инструкций и требований.
Изменение структуры молочных продуктов
Гомогенизация оказывает много положительных эффектов на конечный товар. Так, после данного измельчения молоко и сливки становятся однородными, приобретают желтоватый оттенок и специфический запах. Вкус становится более насыщенный.
Энергетическая ценность жиров позволяет использовать такую полученную жидкость как в самостоятельном употреблении, так и в качестве кулинарных добавок (ингредиентов для выпечки и т. д).
После обработки стерилизованных сливочных и молочных продуктов данным способом повышается их термоустойчивость, то есть увеличивается диапазон температур, при которых изделие может храниться без риска быть испорченным. Также почти в два раза продлевается срок годности.
При производстве цельного сухого молока гомогенизация помогает убрать максимальное количество открытого жира, не имеющего белковых мембран. В процессе он быстро окисляется и растворяется под действием кислородного давления.
При обработке йогуртов, кефиров, сметаны повышается упругость и улучшается густота соединений белка. Также процедура уменьшает вероятность образования пленки из жира на поверхности данных изделий.
Для сгущенных молочных лакомств данный способ измельчения жира тоже имеет свою ценность. Он способствует улучшению стойкости консервов перед различными внешними факторами (тепло, перепады температур). Также предотвращает отстаивание и интенсивное отслоение жира в случае хранения на протяжении длительного периода времени.
Для молочных продуктов с наполнителями (какао, сухие смеси и т. д.) такая обработка обеспечивает сразу несколько положительных факторов.
Вопреки критике и предостережениям ученых, процедура пользуется большой популярностью благодаря целому комплексу положительных факторов. На крупных предприятиях без гомогенизации не обходится приготовление ни одного молочного товара.
Оценка качества
На добротность и полезность процесса переработки сырья влияют такие факторы, как: давление и температура перерабатываемого сырья. От первого из них напрямую зависит степень дробления жировых капель, а от второго — однородность продукта и простота его обработки для аппарата.
Под воздействием давления внутри гомогенизатора происходит ряд манипуляций. Во время движения поршня в левую сторону молоко через клапан попадает в цилиндр. Когда ползун движется обратно, сырье попадает в камеру-усилитель, в которой сконцентрировано самое мощное давление. Параллельно вторая половина сырья просачивается через кольцевое клапанное отверстие в усиливающую трубу. Управление давлением совершается с помощью специального шурупа. Закрепленный в нужном положении, он способствует усилению давления на заслонку. Снаружи установлен датчик с монитором, с помощью которого совершается контроль.
Для достижения максимально эффективного результата от процедуры гомогенизации молоко предварительно рекомендуется подогреть до 65 градусов. В таком состоянии пептидные связи разрушаются намного легче, что способствует равномерному дроблению жировых капель.
Также на эффективность процедуры влияют такие факторы, как быстрота движения сырья в гомогенизирующей головке, особенности и технология сборки аппарата, природные характеристики жировых мембран, уровень кислотности в массе, и, главное, правильность выполнения процедуры и соблюдение всех правил на каждом этапе обработки.
Существует основной критерий, по которому достоверно можно определить, насколько гомогенизация была эффективной. Он имеет название «рабочее давление», и представляет собой разницу в давлении до и после его прохождения через клапан в измельчающей головке. Смысл процедуры заключается в том, чтобы добиться минимального отстоя молока и отделения от него таких субпродуктов, как сливки.
Эффективность определяется следующим фактором: чем дольше продукция будет отстаиваться после данного вида переработки, тем качественнее выполнена процедура. Если же отделение жира произошло в достаточно краткий период времени – это свидетельствует о том, что во время следующей операции необходимо еще больше повысить давление внутри гомогенизатора.
ГК «Униконс»
Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.
«Антисептики Септоцил»
Септоцил. Бытовая химия, антисептики.
«Петритест»
Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.
«АльтерСтарт»
Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.
ГОМОГЕНИЗАЦИЯ МОЛОКА
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.
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.