Сахар вносят непосредственно в смесь - в сухом виде; - в виде водного раствора.

Первый способ более экономичный, т.к. при этом уменьшаются затраты тепла и сокращается продолжительность выпарки. Однако при внесении сахара непосредственно в пастеризованное молоко может быть вторичное бактериальное обсеменение молока микрофлорой сахара, наблюдается побурение молока, увеличение вязкости готового продукта в процессе хранения.

При втором способе внесения сахара можно нагревать сироп до точки кипения. А это важно! Поэтому несмотря на дополнительные затраты тепла на выпаривание воды из сиропа почти на всех заводах вносят сахар по второму способу (особенно при выработке продукта, предназначенного для резервирования).

Подача сахарного сиропа в смесильные ванны или танки проводится на принципе нагнетания, а в вакуум выпарной аппарат на принципе всасывания при концентрации

сиропа 70-75 %.

Количество воды для приготовления сиропа рассчитывают по формуле:

Кв = Ксах * (Ссах - Ссир)/Ссир

Где Кв - количество воды в кг; Ксах - количество сахара в кг; Ссах - содержание сухих веществ в сахаре в %; Сс - требуемое содержание сухих веществ в сиропе в %.

Или:

Кв = (100 - Yсах) * α, %

Где Кв- количество воды в %; Yсах - растворимость сахара в %; α - поправочный коэффициент на кристаллизацию при фильтрации (1,48 - 1,65).

Yсах = 64,185 + 0,13477t + 0,0005307t

при t сиропа =95°С растворимость сахара 81,77 %, т.е. 81,77 частей сахара растворяются в 18,23 частях воды.

Сироп готовят в сироповарочных котлах с паровой рубашкой и мешалками, установленными в центре их. Сахар просеивают перед тепловой обработкой, а затем растворяют в воде и нагревают до 90-95°С или кипятят. В первом случае сокращается расход пара, уменьшается время приготовления сиропа, сироп не буреет. Но при этом не гарантируется уничтожение споровой и термофильной микрофлоры. Во втором случае повышается эффективность уничтожения микробов в растворе, но увеличивается длительность процесса приготовления сиропа и повышается расход тепла.

В случае сильной бактериальной обсемененности сахара и воды приходится кипятить в течение 5-10 мин.

Температуру кипения сиропа в зависимости от концентрации сахара рассчитывают по формуле:

t_К = 100 + 2,ЗЗСах/В

Где t_К- температура кипения; Сах - концентрация сахара в % (в сиропе); В - количество воды в %.

При приготовлении сиропа пар можно вводить непосредственно в раствор (барботирование). В этом случае для растворения сахара берется 15% воды от веса сахара. Остальная вода компенсируется конденсатом. При барботировании ускоряется приготовление сиропа и сокращается расход пара.

Для приготовления сахарного сиропа применяют также сироповарочные станции непрерывного действия и емкостные тепловые аппараты ВНИИКП-2.

Чтобы получить стерильный сироп, раствор сахара в воде доводят до кипения (102- 105°С). Очистка проводится через тканевые фильтры (лавсан, марля), с помощью сепараторов-молокоочистителей или фильтрацией на фильтрах "Коллоид" при 85-90° и концентрации сиропа 70-72 %.

3.4 Сгущение молока с сахаром

При работе на выпарных аппаратах периодического действия сироп наиболее целесообразно вносить с последней третью или второй половиной молока, предназначенного для сгущения. Это предотвращает повышение вязкости смеси, снижение интенсивности циркуляции смеси и уменьшение производительности вакуум-аппарата, что наблюдается при раннем внесении сиропа в смесь (перед вакуум- аппаратом или в начале процесса сгущения). Вносить сироп в самом конце процесса сгущения (или после вакуум-аппарата) нецелесообразно, т.к. он полностью не смешивается с молоком, образуются комочки в готовом продукте, а иногда - пустой невыраженный вкус продукта.

Продолжительность сгущения в аппаратах периодического действия не должна превышать 3 час. При более длительном процессе нарушается цикл работы, требуется дополнительное оборудование, может ухудшиться качество продукта (вкус, цвет, консистенция).

При непрерывном способе сгущения сахарный сироп приходится подсасывать одновременно со стандартизованной смесью, причем для увеличения интенсивности выпаривания применяют принудительную циркуляцию.

Непрерывно-поточная выпарка, увеличивает пропускную способность оборудования, повышается производительность труда, уменьшаются энергетические затраты. При непрерывно-поточном процессе сгущения установка работает длительное время без остановки, и процесс ведется при постоянной конечной концентрации сухих веществ. В аппарат непрерывно подается сгущаемая смесь и непрерывно удаляется готовый продукт. В течение всего рабочего цикла поддерживается постоянное соотношение между количеством сгущаемой смеси и удаляемого готового продукта. При этом внесение сахара перед сгущением улучшает эффективность выпаривания, позволяет довести содержание сухих веществ до 70% и выше. Повышение содержания сухих веществ с 69-71,5% до стандартного -73,5% достигается последующим вакуумным охлаждением.

В настоящее время при использовании непрерывнопоточных линий производства сгущенного молока с сахаром практикуют непосредственное внесение сахара в молоко в сухом виде до составления нормализованной смеси. Сначала сахар проходит через магнитный улавливатель металлических включений и вихревое сито, затем по пневмопроводу подается в приемный бункер вместимостью ЗОмЗ для создания оперативного запаса сахара на 6 часов работы линии.

Рассчитанную массу сахара подают по пневмопроводу для взвешивания в дозаторы, откуда, пройдя через шлюзовые затворы, он поступает в емкости для растворения в молоке, подогретом до 65°С. Для более интенсивного растворения сахара, часть молока направляют на рециркуляцию. Молоко с растворенным сахаром охлаждают в регенеративной секции теплообменника до 15 °С, фильтруют, подогревают до 56°С и очищают на центробежном молокоочистителе. После очистки молоко с растворенным сахаром пастеризуют при 74°С в течение 15 секунд, охлаждают ледяной водой до 5°С и направляют в емкость вместимостью 50м³ для нормализации и хранения до переработки. Перед сгущением молоко с растворенным сахаром нормализуют в емкости путем добавления рассчитанной массы обезжиренного молока, пахты или сливок. Обезжиренное молоко и пахту предварительно пастеризуют при 74°С в течение 15 е., сливки при 85°С в течение 10 с и хранят до переработки при 5°С не более 12ч.

Затем нормализованная смесь с сахаром подвергается тепловой обработке в

трубчатых подогревателях, находящихся в пароотделителях Ш-го, П-го и 1-го корпусов выпарной установки при 41, 57 и 75°С. Затем в деаэраторе смесь охлаждается до 58- 62°С и освобождается от воздуха и газов. Далее смесь подогревают в четвертом подогревателе до 83-87°С, направляют на тепловую обработку в двухсекционный трубчатый пастеризатор, где смесь подогревается в I секции до 100-110 °С, во второй до 115-125°С, затем направляется в испарительный бак, где температура снижается до 95°С за счет самоиспарения влаги.

Сгущение смеси на этой линии ("Альфа-Лаваль") проводится в I, И, Ш-м корпусах выпарной установки при 78, 60, 48°С, затем и 1У-м корпусе при 60 и 50°С.

Гомогенизируют готовую смесь при 50°С и давлении 2-2,5 МПа. После этого смесь поступает на охлаждение.

3.5 Определение готовности продукта

Готовность продукта при периодическом сгущении определяют ареометром и рефрактометром с двойной шкалой, непосредственно показывающей содержание сухого вещества в продукте. При поточном способе сгущения целесообразно применять приборы, позволяющие автоматически контролировать содержание влаги в продукте (основаны на измерении электрического сопротивления).

В производственных условиях ориентировочно готовность продукта можно определить по объему сгущенного молока в вакуум-аппарате и времени, затраченному на весь процесс сгущения.

Плотность сгущенного готового молока должна быть при 50°С 1280-1300кг/м³, а концентрация сухих веществ при 20°С должна соответствовать 73,8-74%. Перед началом охлаждения берут пробу молока для определения влаги и жира.

3.6 Расчет количества сгущенного молока

Иногда, содержание жира в продукте меньше требуемого или концентрация сухих веществ превышает норму. Проводят стандартизацию готового продукта. Количество воды или сливок, необходимое для нормализации определяют по формулам:

Вст =(Кпр * Спр / Стр) - Кпр

Где Вст - - количество воды, необходимое для стандартизации в кг;

Кпр - кол-во готового продукта в кг;

Спр - сухие вещества в готовом продукте, %;

Стр - сухие вещества, которые должны содержаться в готовом продукте.

Ксл = [(СОВпр*Жтр / СОВтр*Жсл) - Жпр]*Кпр

Где -Ксл - количество сливок требуемое для стандартизации, кг;

СОВпр - содержание сухих обезжиренных веществ в продукте %;

СОВтр - содержание сухих обезжиренных веществ после стандартизации в продукте %;

Жсл, Жпр, Жтр - содержание жира в сливках, продукте и требуемое по стандарту в %

При производстве сгущенного молока с сахаром могут быть потери сырья и припасов. Допустимые общезаводские потери по жиру приняты 0,55%, а при сгущении 0,3%.

С учетом потерь фактический выход продукта находят:

Кп = Ссм*∑Ксм/Сп*П

Где П - коэффициент, учитывающий производственные потери (1,0055);

Кп, ∑Ксм - количество продукта и сгущаемой смеси, кг;

Сcм, Сп - массовая доля сухих веществ в смеси и продукте, %.

Степень сгущения может выражаться разными соотношениями:

Кcм / Кп=3 /1; Кнс / Кп=2,5 / 1; Кнс / (Кп - Ксах) = 4,5 / 1

Ксм=Км+Ко+Ксах

Где Кcм, Кп, Кнс, Ксах, Км, Ко - количество сгущаемой смеси, продукта, нормализованной смеси с сахаром, молока, обезжиренного молока, кг.

Вопрос №10

3.7 Охлаждение сгущенного молока

При охлаждении сгущенного молока с сахаром достигается охлаждение и кристаллизация молочного сахара. В молоке лактоза находится в виде молекулярного раствора (с! =1ммк), в сгущенном молоке - в состоянии насыщенного раствора. Охлаждение продукта ведет к пересыщению раствора и кристаллизации лактозы (α - форма) В процессе охлаждения стараются полностью выкристаллизовать лактозу в виде мелких кристаллов (во избежание появления порока - песчанистости).

В результате поглощения белками влаги количество свободной воды уменьшается. В связанном состоянии вода утрачивает свойства растворителя углеводов сгущенного молока и в силу этого наступает кристаллизация не только лактозы, но и сахарозы.

В молоке лактоза находится в двух структурно-изомерных формах находящихся в равновесии. При определенных условиях одна форма переходит в другую по следующей схеме (Рис.2):

Под гидратной формой подразумевается не структурно-связанная вода, а кристаллизационная.

Взаимный переход α- и β-форм совершается с малой скоростью. В зависимости от температуры между α- и β-формами равновесие наступает при разных соотношениях. Так при 0°С р форма лактозы составляет 62,25%, а -форма 37,75%, что соответствует константе равновесия 1,65:1. При 60°С растворимость лактозы увеличивается, а константа равновесия уменьшается до 1,48:1. Скорость превращения Р-формы лактозы в а -форму уменьшается с понижением температуры. Растворимость а - формы лактозы почти в 1,5 раза меньше растворимости р - формы. Поэтому выкристаллизовывается обычно а - форма. В связи с этим нарушается равновесие между α- и β- формами и β - форма вновь переходит в а - форму.

Во избежание роста крупных кристаллов лактозы в заводских условиях применяют трехступенчатое охлаждение в открытых охладителях:

I стадия - охлаждение продукта до температуры усиленной кристаллизации, зависящей от концентрации лактозы в готовом продукте. При концентрации лактозы 31,2% температура усиленной кристаллизации составляет 30°С.

II стадия - стадия выдержки, перемешивания и внесения затравки, В качестве затравки берут сгущенное молоко предыдущей варки в количестве 1% от веса охлаждаемого продукта, или специально обработанные кристаллы лактозы. (2-6 мк) в количестве 0,02% от веса продукта.

III - стадия - окончательное и быстрое охлаждение продукта до температуры, при которой его расфасовывают (температура близкая к температуре хранения продукта) +16 - +12 °С.