Главная » Статьи » Что такое процесс гомогенизации простыми словами? Для чего нужна гомогенизация молока?

Что такое процесс гомогенизации простыми словами? Для чего нужна гомогенизация молока?

Молоко и продукты на его основе имеют сложный состав, они содержат различные белки, ферменты, жиры, лактозу. Со временем более легкий молочный жир всплывает, образуя верхний слой сливок, белки теряют свойства, слипаясь в комки. Это естественный процесс, однако, молочные продукты существенно теряют внешнюю привлекательность и вкусовые качества.

Для сохранения свойств молока применяют специальную обработку – гомогенизацию или химические добавки. Дополнительные ингредиенты также снижают привлекательность продуктов для покупателя, большинство потребителей предпочитает натуральное молоко. Гомогенизация позволяет обойтись без добавок, это чисто физическая обработка. Рассмотрим цели, методы, условия, плюсы и минусы обработки.

Что такое гомогенизация простыми словами

Гомогенизация – вид обработки молока или других продуктов сложного состава для придания однородности, сохранения вкусовых качеств. Это способствует равномерному распределению жира по всему объему и препятствует расслаиванию жидких молочных продуктов. Гомогенизация также несколько изменяет свойства молочного белка, он перестает сворачиваться при подогреве напитка. Другими словами, обработка разбивает шарики молочного жира, крупные белки и равномерно распределяет измельченные частицы.

Самый распространенный метод гомогенизации – пропускание продукта через очень узкую щель под высоким давлением. При этом жировые капли вытягиваются в нити, разрываются белковые оболочки, шарики жира дробятся на более мелкие.

Размер получаемых частиц – до 10 раз меньше включений, содержащихся в необработанном молоке. Такие включения распределяются по объему и всплывают намного медленнее. Продукт приобретает однородность, приятный цвет, улучшается его вкус.

Таким образом, гомогенизация простыми словами – это придание продукту стабильной однородности. То есть, например молоко после обработки не расслаивается делительное время.

Какие продукты подвергаются гомогенизации

Выпадение осадка, расслоение – проблема практически всех продуктов, состоящих из веществ с разными свойствами. Для улучшения свойств гомогенизируют:

  • Натуральные соки;
  • Злаковые и ореховые напитки;
  • Майонезы, кетчупы, различные соусы сложного состава;
  • Паштеты и другие продукты;
  • Маргарин, сливочное масло, мороженное.

Обработка измельчает мякоть, клетчатку, белковые и жировые включения, распределяет их по всему объему, препятствует образованию слоя жира сверху и осадка снизу, существенно замедляет расслаивание.

Гомогенизации также подвергают молоко для питья и изготовления сыров, кисломолочных и молочных напитков с наполнителями и без, сгущенки. Сливки также подвергают обработке.

Гомогенизация используется не только в пищевой промышленности, но и для изготовления:

  • Строительных смесей, растворов;
  • Пороха и ракетного топлива;
  • Красок и пигментов;
  • Кремов и эмульсий в фармацевтике;
  • В химической промышленности для изменения форм и ускорения процессов.

Требования к процессу гомогенизации

Гомогенизация – процесс в ходе подготовки молока к изготовлению конечного продукта, то есть один из технологических этапов производства. Требования к обработке связано с хранением, транспортировкой, пастеризацией, санитарно-гигиеническим нормами.

Специальные условия для гомогенизации молока включают:

  • Первичную фильтрацию и охлаждение.
  • Поддержание температуры молока, согласно требованиям технологии.
  • Поддержание давления 10 МПа (может быть увеличено в зависимости от требований к однородности).

Обработка выполняется перед пастеризацией. Исключение – производство обезжиренного молока или сливок, однако в этих случаях термическое воздействие осуществляется позже. Выдержка продукта до и после переработки определяется технологией производства, обычно оно составляет не более 6 часов.

Процесс гомогенизации

Гомогенизация молока выполняется в несколько стадий. Предварительная обработка включает фильтрацию и температурное воздействие. Это необходимо для снижения вязкости молока и разрушения ферментов, которые способствуют образованию сгустков. Далее продукт:

  • Обрабатывают на диспергаторе. Это установка служит для перемешивания молока, в процессе измельчаются наиболее крупные включения, жировые шарики распределяются по объему.
  • Прокачивают через гомогенизатор. Молоко поступает в головку установки под высоким давлением. Обработка разрушает жировые шарики диаметром 10-15 мкм, образуются частицы 1-2 мкм. Свободные жиры, содержащиеся в продукте, также дробятся на мелкие включения, которые связываются с молочными белками, образуя шарики, идентичные естественным.
  • Пастеризуют. Продукт подвергается высокой температуре в специальной установке, обработка необходима для уничтожения микроорганизмов и грибков.

Завершает операцию охлаждение, сбор продукта в резервуары, отправка на следующий технологический этап или хранение. В процессе молоко может дополнительно подогреваться, охлаждаться и стерилизоваться в зависимости от требований технологии производства продукта.

Погружной диспергатор

Гомогенизатор высокого давления

Цель гомогенизации: как меняется продукт

Измельчение жировых включений, распределение их по всему объему, устойчивость к расслоению и образованию сгустков – все это изменяет физико-химические свойства продукта. Прежде всего, сильно увеличивается общая площадь жировых частиц, которые связываются с белками плазмы молока. Таким образом, кроме перечисленных изменений, меняется белковая составляющая молока. Обработка также активирует некоторые ферменты, повышает вязкость и снижает поверхностное натяжение. Гомогенизация также увеличивает содержание кальция в сыворотке, способствует переходу цитратов и фосфатов на поверхность оболочек жировых включений.

Гомогенизация обеспечивает:

  • Однородную жирность, улучшение вкуса и цвета молока.
  • Существенное увеличение срока хранения стерилизованного молока, сливок и продуктов на их основе.
  • Улучшение консистенции и отсутствие жировой пленки на поверхности кисломолочных продуктов.
  • Уменьшение содержания свободного жира в сухом цельном молоке.
  • Повышение вязкости, однородности, замедление образования осадка, улучшение вкуса продуктов с наполнителями на основе молока.
  • Снижение отделения жировой фазы (расслоения) сгущённых молочных продуктов при длительном хранении.
  • Повышение пластичности и исключение образования крупных ледяных кристаллов мороженого.
  • Увеличение способности удерживать жир для снижения его содержания в сыворотке для производства обезжиренного творога.

Таким образом, обработка молока улучшает потребительские свойства продуктов: вкус, цвет, консистенцию, увеличивает срок хранения. Гомогенизация также упрощает технологию изготовления некоторых продуктов. В этих случаях такая обработка – обязательный этап технологического процесса.

Факторы, влияющие на эффективность гомогенизации

Один из основных факторов, влияющих на эффективность гомогенизации – это температура протекания процесса. Наблюдается следующая зависимость: чем выше температура продукта при обработке – тем ниже скорость отслаивания жировой фракции, однако, при излишнем нагреве молока возможна денатурация и осаждение белка, содержащегося в сыворотке. Оптимальная температура гомогенизации – около 60° С. В зависимости от технологических требований она может составлять 37-65° С и выше.

Еще один ключевой фактор, влияющий на качество обработки – давление в гомогенизаторе. Опытным путем установлено, что при 10-15 МПа жировые включения измельчаются до размера 1,4-1,5 мкм, при 20 МПА – до диаметра 1-0,9 мкм. Однако, при этом площадь жировых капель возрастает слишком сильно, молочных белков не хватает для образования оболочек для них. Это приводит к увеличению количества свободного жира, склонного к окислению и ухудшению свойств продукта. Кроме того, такие включения могут снова слипаться в гораздо более крупные частицы. Оптимальное давление гомогенизации – 10-20 МПа, причем, чем выше жирность продукта, тем ниже величина давления. Это связано с увеличением вероятности образования крупных частиц молочного жира.

На эффективность обработки также влияют кислотность, плотность и вязкость. Чем выше величины этих характеристик, тем ниже эффективность гомогенизации молока.

Для оценки эффективности применяют различные методы исследования. При этом измеряют массовую долю жира в продукте, определяют % содержание измельченных жировых частиц заданного размера.

Итак, ключевые факторы эффективности гомогенизации – температура и давление. Величины этих параметров при обработке молока или продуктов на его основе должны оставлять 37-65° С и 10-20 МПа соответственно. Изменение характеристик в большую или меньшую сторону экономически невыгодно или отрицательно сказывается на качестве продукта.

Виды гомогенизации

Различают полную, раздельную, одно- и многоступенчатую гомогенизацию молока. Выбор метода зависит от качества исходного сырья и технологических требований к производству. Рассмотрим каждый способ обработки подробно.

Полная гомогенизация

Полная гомогенизация – обработка молока без предварительного отделения сливок, когда через установку пропускается цельный продукт. Процесс включает:

  • Предварительную обработку.
  • Непосредственно гомогенизацию.
  • Пастеризацию.
  • Сбор и отправку гомогенизированного продукта.

Область применения полной гомогенизации – производство питьевого молока или молочных продуктов, йогуртов и т.д.

Раздельная гомогенизация

Суть обработки заключается в предварительном отделении жировой фракции от обрата на гомогенизаторе. В процессе выполняют следующие операции:

  • Первичная фильтрация.
  • Обработка на сепараторе (отделение сливок от обрата).
  • Гомогенизация сливок.
  • Смешивание обработанных сливок и сыворотки до достижения нужного % жирности.
  • Пастеризация с последующим охлаждением.
  • Сбор и отправка на дальнейшую обработку или хранение.

Раздельную гомогенизацию применяют при высоких требованиях к однородности продукта, а также для исключения изменения свойств белков сыворотки. Таким образом обрабатывают сырье для производства сыров, кисломолочных продуктов.

Различают также одно- и многоступенчатую гомогенизацию. В первом случае молоко или продукт пропускают через гомогенизатор однократно. Во втором – несколько раз, при разных давлениях. Цель многоступенчатой гомогенизации – получение однородного продукта с жировыми включениями диметром менее 1 мкм и низким содержанием свободного жира. При этом необходимо, чтобы отношение содержания сухого белкового остатка к жировой фракции составляло не менее 0,6-0,85. При многоступенчатой обработке общая площадь жировых включений увеличивается в разы, белка для образования оболочек может просто не хватить. В таком случае гомогенизация в несколько ступеней не имеет смысла, так как приведет к выделению свободного жира.

Область применения многоступенчатой обработки – изготовление мороженого и других продуктов с высокими требованиями к стабильности эмульсии жир-плазма.

Критика процесса

Существует мнение о вреде гомогенизированного молока, связанное с высвобождением и активацией фермента ксантиноксидаза в процессе обработки. Он приводит к повышению рисков заболеваний сердца и сосудов, желудочно-кишечного тракта, другим проблемам со здоровьем. Происхождение этого мифа – книга американского ученого Курт Остера под названием «The XO Factor: Homogenized Milk May Cause Your Heart Attack», изданная в 80-е годы.

Чуть позже было проведено исследование, не установившее связи проблем со здоровьем, уровнем ксантиноксидазы и употреблением гомогенизированного молока. Кроме того, было установлено его содержание в необработанном молоке, а также то, что естественный синтез фермента в организме в несколько раз превышает количество, которое попадает с гомогенизированным молоком.

В 2007 году было опубликованное еще одно исследование, не выявившее доказательств заявлений о вреде гомогенизированных молочных продуктов и молока. Также не были найдены подтверждения влияния обработки на качество и свойства.

Таким образом, вред гомогенизированного молока – не более чем миф.

Заключение

Итак, что такое гомогенизация молока и продуктов на его основе? Это обработка, позволяющая улучшить ряд свойств: вкус, цвет, консистенцию, увеличить продолжительность хранения, замедлить расслоение и так далее. Гомогенизация – обязательный этап в производстве мороженого, мягких сыров, напитков с наполнителями, кисломолочных продуктов и ряда другой продукции. Мнения о вреде гомогенизированного молока и молочного сырья также не получило научных подтверждений и оказалось не состоятельным. Обработка изменяет свойства продукта, необходимость гомогенизации определяется требованиями к потребительским характеристикам и технико-экономической целесообразностью.

Другие статьи: