Переработка молока - введены нанотехнологии. Низкотемпературные пастеризаторы с инфракрасным нагревом
Пастеризация продуктов является одним из основных процессов в пищевой промышленности. Проводится она не только с целью уничтожения патогенной микрофлоры, но и с целью инактивации ферментных систем и создания определённых качеств готового продукта. Традиционные высокотемпературные обработки (стерилизация и пастеризация с использованием пара), гарантируют высокую стерильность, но при этом приводят к разрушению полезных компонентов (ферментов, витамин, и пр.), что в конечном итоге не благоприятно сказывается на продукте в целом.
Предприятием ЭКОМАШ разработаны и успешно внедрены в производство автоматизированные проточные низкотемпературные пастеризаторы с инфракрасным (ИК) нагревом серии А1-ОПЭ (рис.1)
Смысл данной технологии заключается в том, что каждая составляющая молока имеет свой, присущий только ей, спектр поглощения. Следовательно, учитывая разрушающее действие ИК-излучения на органические компоненты молока (жиры, белки, углеводы и т. д.), можно проводить целенаправленную обработку молока, селективно воздействуя на определённые составляющие. Разрушая определённые химические связи, можно влиять на качество пастеризованного молока. Например, понижать влагоудерживающую способность белков, что важно при производстве сыров и творога, снижать или повышать сквашиваемость, что важно при производстве питьевого молока или кисломолочных продуктов и т.д., что в свою очередь приводит к повышению качества конечного продукта (сыр, творог и т.д.), сохраняя при этом такие компоненты, как жиры, белки, витамины и микроэлементы.
Рис. 1. Электропастеризатор с инфракрасным нагревом серии А1-ОПЭ.
Однако, использование данных технологий сдерживалось сложностью изготовления ИК-излучателей с заданными параметрами мощности и длины волны излучения. Развитие нанотехнологий и применение новейших материалов, позволило изготовить инфракрасные тепловыделяющие элементы (ИК–ТВЭЛы) с заданными шириной спектра и мощностью излучения. Отличительной особенностью таких пастеризаторов является то, что блоком пастеризации в установках является секция ИК-нагрева, состоящая из кварцевых труб с инфракрасными нагревательными элементами, выполненными из нихромовой проволоки, или войлочнографитового шнура, позволяющих изготавливать нагреватели с узким спектром ИК-излучения, ориентированным на конкретные задачи. Например, оптимальная длина волны для пастеризации питьевого молока составляет от 2500 до 3500 нанометров, а при пастеризации молока для производства сыра или творога – 1200–1500 нанометров. Модельный ряд установок включает в себя пастеризаторы производительностью от 1000 до 3000 л/час.
Основные преимущества пастеризаторов с ИК-нагревом следующие:
● Возможна целенаправленная обработка молока с получением наилучших свойств, требуемых для дальнейшей переработки (хорошая сквашиваемость для производства кисломолочных продуктов, низкая влагоудерживающая способность белков для производства сыра и творога).
● Качество молока по технологическим показателям и питательной ценности превосходит молоко, обработанное традиционным тепловым способом.
● Удельный расход энергии на 20-40% ниже, чем в традиционных установках.
● Обеззараживание возбудителей бруцеллёза и туберкулёза в молоке происходит при более низких температурах (77–79ºС) и без выдержки (в традиционных установках – при 90ºС с обязательной выдержкой в 5 минут).
● Для работы установки не требуются пар, система подготовки горячей воды, выдерживатель.
Более сильное бактерицидное действие ИК-излучения, по сравнению с традиционной тепловой обработкой объясняется тем, что при использовании ИК нагрева, тепло к микроорганизмам подводится не только извне, но и за счёт поглощения, генерируется внутри самих микроорганизмов, вызывая, кроме того, поляризацию их структуры. Под воздействием этих двух факторов (развитие «внутреннего тепла» и поляризации) микроорганизмы погибают гораздо быстрее. Процесс пастеризации в секции ИК нагрева проходит в течение 2-5 секунд при заданной температуре. При этом, температуру пастеризации можно снизить, вследствие чего, жиры, белки, углеводы и витамины разрушаются гораздо в меньшей степени. Ещё одним преимуществом ИК нагрева является то, что воздействие на продукт происходит равномерно, так как излучение проникает вглубь одновременно по всему объёму. Благодаря мгновенному воздействию излучения с высокой плотностью потока энергии, создаются необходимые условия для ликвидации токсичной и балластной микрофлоры, что обеспечивает повышенную, по сравнению с другими методами, сохранность продукта. При этом предохраняются от разрушения полезные биологические структуры. Молоко после ИК-облучения так же приобретает специфический фактор, угнетающий развитие микрофлоры. Это приводит к увеличению сроков хранения молока (!)
Наиболее ценной составляющей частью молока являются белки. Но с увеличением интенсивности теплового воздействия в диапазоне температур 80 – 92ºС, содержание общего и неказеинового белка существенно снижается после пастеризации традиционными тепловыми методами. Содержание белков в молоке после ИК-обработки, практически не меняется. Следовательно, пищевая ценность такого молока выше, чем пастеризованного традиционными способами.
Следует отметить и то, что влогоудерживающая способность белков после ИК-обработки ниже, чем при традиционных способах обработки. Этот эффект имеет большое значение при производстве творога или сыра, поскольку вследствии хорошего отделения сыворотки, проще получить сгусток требуемой влажности, и следовательно, сыр или творог более высокого качества. Иными словами, ИК-обработка молока позволяет получать продукты с улучшенными свойствами.
Качество всех молочных продуктов сильно зависит от состояния жировой фазы и минерального состава молока. Высокое качество молока после пастеризации ИК-нагревом объясняется наличием мягких условий нагревания, отсутствием интенсивного пригара на нагревательных поверхностях. Пищевая ценность молока, в части жирности и минерального состава, после пастеризации ИК-нагревом при температурах до 85ºС не меняется, после 85ºС – снижается меньше, чем при традиционных способах обработки.
Из всех витаминов, содержащихся в молоке, наиболее чувствительный к нагреванию витамин С. Он же является одним из наиболее важных. Содержание данного витамина в молоке при пастеризации ИК-нагревом при температурах до 70ºС не меняется, а в диапазоне температур 70–92ºС снижается на 8%, при этом содержание витаминов В1, В2, В12 и других практически не меняется (при традиционных методах пастеризации содержание витамина С снижается на 11-16%).
Данная технология (ИК-пастеризация), важна также и при производстве кисломолочных продуктов улучшенного качества. Целенаправленно разрушая с помощью ИК-облучения, связи кальция, повышается сквашиваемость молока и обеспечивается более прочный сгусток (при этом, необходимо предусмотреть обязательную гомогенизацию молока перед пастеризацией).
Процесс обработки молока в данных установках полностью автоматизирован, оператор только задает режимы, а система управления, с помощью современных систем, перераспределяет поток продукта, контролирует параметры и архивирует получаемые значения.
Работоспособность и надежность систем управления гарантируется применением современных средств электроавтоматики. Кроме этого, наряду со значительным сокращением времени обработки, с очень короткими периодами нагревания и охлаждения, пастеризаторы с ИК нагревом имеют и такие преимущества, как высокий КПД преобразования электрической энергии в тепловую, снижение трудовых затрат и расхода электроэнергии в среднем на 20-40%, улучшение санитарно-гигиенических условий труда.
РОССИЙСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ — РОССИЙСКОМУ ПРОИЗВОДСТВУ.
Заместитель директора предприятия «ЭКОМАШ»,
Максим Фокин
Т/ф: (496) 515-02-20
(496) 515-03-72,
(496) 577-53-29,
(495) 702-92-47,
(495) 660-50-45.
Цитаты дня
