RU2803546C1 - Method of production of dry dairy products - Google Patents

Method of production of dry dairy products Download PDF

Info

Publication number
RU2803546C1
RU2803546C1 RU2023110669A RU2023110669A RU2803546C1 RU 2803546 C1 RU2803546 C1 RU 2803546C1 RU 2023110669 A RU2023110669 A RU 2023110669A RU 2023110669 A RU2023110669 A RU 2023110669A RU 2803546 C1 RU2803546 C1 RU 2803546C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
drying
raw materials
milk
sent
Prior art date
Application number
RU2023110669A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Михайлович Гуща
Владимир Игоревич Байков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Протемол"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Протемол" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Протемол"
Application granted granted Critical
Publication of RU2803546C1 publication Critical patent/RU2803546C1/en

Links

Abstract

FIELD: food industry.
SUBSTANCE: invention relates to the food industry, namely to the production of dry dairy products of increased solubility. A method for the production of dry dairy products is proposed. Thermization of dairy raw materials is carried out at a temperature 63-68°C with aged from 15 to 30 seconds, cooled to a temperature of 4±2°C; then carry out the concentration of raw milk on film vacuum evaporation plant, where the raw milk is heated in a first series heaters to 46±2°C, 52±2°C, 57±2°C, 61±2°C; 65±2°C, respectively, and then sent to the plate heat exchanger, where it is heated to a temperature of 82±2°C and then to the pasteurizer where carry out heat treatment of raw materials at a temperature 76-97°C with an exposure of 5-7 seconds; then the flow from the pasteurizer is recirculated into a plate heat exchanger, in which the dairy raw materials are cooled to a temperature of 68±2°C, respectively, the raw materials coming from the last heater are heated; then the dairy raw materials are subjected to thickening in sequentially arranged four buildings of the evaporation plant. The dairy raw materials are first fed into the first body of the evaporation plant, where they are condensed at a pressure of 0.0685 MPa and a temperature of 68±2°C, then sent to the second body, where they are condensed at a pressure of 0.026 MPa and a temperature of 64±2°C, after which the dairy raw materials are sent to the fourth body, in which condensation is carried out at a pressure of 0.015 MPa and a temperature of 56±2°C, is then returned to the third body of the evaporation plant, in which condensation is carried out at a pressure of 0.020 MPa and a temperature of 60±2°C; from the third body, the condensed product is sent to a tubular heater, where it is heated to a temperature of 75±2°C, after which it is fed into the drying tower to the first stage of drying, which is carried out by spraying the condensed product in a hot air stream with a temperature of 170-190°C, and fed to the second stage, at which the particles are dried in a fluidized bed with hot air at a temperature of 80-110°C, after that, they are sent to dry and cool the dry product, which is carried out in a fluidized bed with air at first at a temperature of 45-60°C, then at a temperature of 8-10°C to a final humidity of 3-5% and to a dry product temperature no higher than 30°C. A fine fraction of dry product particles separated at the outlet of the drying tower is fed to the first stage of drying.
EFFECT: proposed method makes it possible to increase the solubility of milk powder with the preservation in the native state of the amount of whey proteins of milk more than 4 mg/g with a simultaneous increase in microbiological parameters.
9 cl, 1 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу производства сухих молочных продуктов повышенной растворимости.The invention relates to the food industry, namely to a method for the production of dry dairy products of increased solubility.

В настоящее время известно много технологий производства сухих молочных продуктов. Больше всего себя зарекомендовала технология, основанная на предварительном сгущении под вакуумом и сушке молочного сырья в потоке горячего воздуха (Липатов Н. Н., Харитонов В. Д. Сухое молоко: теория и практика пр-ва. М. : Легкая и пищевая пром-сть, 1981. 264 с).Currently, many technologies for the production of dry dairy products are known. The most proven technology is based on preliminary condensation under vacuum and drying of milk raw materials in a stream of hot air (Lipatov N.N., Kharitonov V.D. Powdered milk: theory and practice of production. M.: Light and food industry st, 1981. 264 p.).

Для сгущения обычно используются циркуляционные и пленочные вакуум-выпарные установки. Циркуляционные установки в настоящее время используются в основном для производства сгущенных молочных консервов с сахаром, однако до начала широкого применения в молочной промышленности пленочных вакуум-выпарных аппаратов в линиях по производству сухих молочных продуктов применялись циркуляционные установки. Время сгущения в циркуляционных установках несколько больше, чем время сгущения в пленочных выпарных аппаратах из-за особенностей кипения, которое протекает в циркуляционных аппаратах в объеме продукта под воздействием гидростатической депрессии и поэтому менее эффективно чем в пленочных, в которых кипение идет в тонкой распределенной по поверхности греющих трубок пленке.For thickening, circulation and film vacuum evaporation units are usually used. Circulating units are currently used mainly for the production of canned condensed milk with sugar, but before the widespread use of film vacuum evaporators in the dairy industry, circulating units were used in lines for the production of dry milk products. The thickening time in circulation units is slightly longer than the thickening time in film evaporators due to the nature of boiling, which occurs in circulating units in the volume of the product under the influence of hydrostatic depression and is therefore less efficient than in film evaporators, in which boiling occurs in a thin distribution over the surface heating tubes film.

Общее устройство и принцип работы вакуум-выпарных установок примерно одинаков: комплект трубчатых подогревателей, пастеризатор и корпуса, представляющие из себя так же трубчатые теплообменники, для кипения и сгущения продукта за счет выпаривания. Обычно после подогрева в подогревателях сырье поступает на тепловую обработку (пастеризацию), которая осуществляется при достаточно высоких температурах от 95 до 107 °С, для максимального снижения количества микроорганизмов и разрушения липолитических ферментов, которые могли накопиться в результате долгого хранения сырья до высушивания при развитии психрофильных микроорганизмов (развивающихся при низких температурах). Также при таких высоких температурах пастеризации происходит разрушение большого количества сывороточных белков и других микронутриентов молока.The general structure and operating principle of vacuum evaporation units are approximately the same: a set of tubular heaters, a pasteurizer and housings, which are also tubular heat exchangers, for boiling and thickening the product due to evaporation. Usually, after heating in heaters, the raw materials are sent for heat treatment (pasteurization), which is carried out at fairly high temperatures from 95 to 107 ° C, to minimize the number of microorganisms and destroy lipolytic enzymes that could accumulate as a result of long-term storage of raw materials before drying during the development of psychrophilic microorganisms (developing at low temperatures). Also, at such high pasteurization temperatures, a large amount of whey proteins and other micronutrients in milk are destroyed.

После тепловой обработки сырье поступает в корпуса для сгущения, где, попадая в зону разрежения, моментально и интенсивно вскипает за счет самоиспарения. При этом происходит дополнительное воздействие на составные части молока, а также образование пены. Пена частично может уноситься за счет разрежения, что приводит к потерям, а также к нарушению процесса кипения из-за неполного покрытия греющих трубок и перегрева тонкой пленки пены, в результате чего разрушается еще большее количество белков и микроэлементов. After heat treatment, the raw material enters the thickening chamber, where, entering the vacuum zone, it instantly and intensively boils due to self-evaporation. In this case, there is an additional effect on the components of the milk, as well as the formation of foam. The foam can be partially carried away due to rarefaction, which leads to losses, as well as disruption of the boiling process due to incomplete coverage of the heating tubes and overheating of the thin film of foam, as a result of which even more proteins and trace elements are destroyed.

В молочной промышленности используют в основном двух-, трех-, четырех- и пятикорпусные установки, разрежение и температура кипения от первого к последнему корпусу в которых снижаются. Сгущаемое сырье проходит последовательно все корпуса и на выходе имеет температуру 45-55°С. Снижение температуры с одновременным повышением концентрации сухих веществ приводит к значительному повышению вязкости сгущенной смеси, поэтому обычно рекомендуемая концентрация сухих веществ в смеси составляет 43-48%. Концентрация смеси влияет на размер частиц сухого продукта – чем выше концентрация смеси, тем больше размер высушенных частиц (Липатов Н. Н., Харитонов В. Д. Сухое молоко: теория и практика пр-ва. М. : Легкая и пищевая пром-сть, 1981. 264 с.; Вагн Вестергаард/ Технология производства сухого молока. Выпаривание и распылительная сушка/ Вагн Вестергаард// Niro A/S, Копенгаген, Дания, октябрь 2003 г.).In the dairy industry, they mainly use two-, three-, four- and five-body plants, in which the vacuum and boiling point decrease from the first to the last body. The condensed raw material passes sequentially through all the housings and at the outlet has a temperature of 45-55°C. A decrease in temperature with a simultaneous increase in the concentration of dry substances leads to a significant increase in the viscosity of the thickened mixture, so the usually recommended concentration of dry substances in the mixture is 43-48%. The concentration of the mixture affects the particle size of the dry product - the higher the concentration of the mixture, the larger the size of the dried particles (Lipatov N.N., Kharitonov V.D. Powdered milk: theory and practice of production. M.: Light and food industry , 1981. 264 pp.; Vagn Vestergaard/ Technology for the production of milk powder. Evaporation and spray drying/ Vagn Vestergaard// Niro A/S, Copenhagen, Denmark, October 2003).

Известен способ снижения температуры молока перед поступлением на сгущение в корпуса с помощью вакуумной камеры охлаждения в вакуум-выпарных установках SSP. Однако принципиально этот способ проблему не решает, так как охлаждение происходит также за счет самоиспарения, в результате которого происходит резкое вскипание и пенообразование, и часть пены также поступает в корпуса вместе с подохлажденным сырьем на сгущение (Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. - М.:Химия, 1991. — 496 с.).There is a known method of reducing the temperature of milk before entering the housing for condensation using a vacuum cooling chamber in SSP vacuum evaporation units. However, this method does not fundamentally solve the problem, since cooling also occurs due to self-evaporation, as a result of which sudden boiling and foaming occurs, and part of the foam also enters the housing along with the cooled raw material for thickening (Dytnersky Yu.I. Basic processes and apparatus of chemical technology: Design manual / G. S. Borisov, V. P. Brykov, Yu. I. Dytnersky, etc. Edited by Yu. I. Dytnersky, 2nd ed., revised and supplemented - M.: Chemistry, 1991. - 496 pp.).

Размер частиц сухого продукта находится обычно в диапазоне 10-120 мкм. Установлено, что растворимость сухих молочных продуктов значительно ухудшают фракции размером до 30 мкм, а с увеличением размеров частиц выше 100 мкм растворимость пропорционально улучшается (Липатов Н. Н., Харитонов В. Д. Сухое молоко: теория и практика пр-ва. М. : Легкая и пищевая пром-сть, 1981. 264 с.). В связи с этим возрастает интерес к быстрорастворимому агломерированному молоку, процесс получения которого не связан непосредственно с процессом сушки и представляет собой отдельный процесс обработки готового сухого продукта на специальных установках. Однако предпринимаются попытки обеспечить более крупные размеры частиц повышенной растворимости непосредственно во время процесса сушки.The particle size of the dry product is usually in the range of 10-120 microns. It has been established that the solubility of dry milk products is significantly worsened by fractions up to 30 microns in size, and with an increase in particle sizes above 100 microns, the solubility improves proportionally (Lipatov N. N., Kharitonov V. D. Powdered milk: theory and practice of production. M. : Light and food industry, 1981. 264 p.). In this regard, there is increasing interest in instant agglomerated milk, the production process of which is not directly related to the drying process and is a separate process for processing the finished dry product in special installations. However, attempts are being made to provide larger particle sizes with increased solubility directly during the drying process.

Первый способ – это повышение массовой доли сухих веществ в сгущенной смеси перед высушиванием. Второй – обеспечение агломерации частиц во время их высушивания и досушивания.The first method is to increase the mass fraction of dry substances in the thickened mixture before drying. The second is to ensure the agglomeration of particles during their drying and post-drying.

Известен способ, применяемый компанией Vzduhotorg, когда мелкие частицы сухого продукта возвращаются в распылительный диск специальной конструкции, где смешиваются со сгущенной смесью (Оборудование для сушки молока и сыворотки фирмы «ВЗДУХОТОРГ». Автор: Мертин П., Кузнецов П.В. Журнал «Молочная промышленность», 2014, №3). There is a known method used by the Vzduhotorg company, when small particles of the dry product are returned to a specially designed spray disk, where they are mixed with the condensed mixture (Equipment for drying milk and whey from the company "VZDUKHOTORG". Author: Mertin P., Kuznetsov P.V. Dairy Magazine industry", 2014, No. 3).

Согласно производственному опыту, такой способ имеет ряд недостатков и сложностей, связанных с мойкой распылительных дисков и их эксплуатацией.According to production experience, this method has a number of disadvantages and difficulties associated with washing spray discs and their operation.

Известен способ компании GEA, когда во время досушивания в псевдоожиженном слое сухой продукт увлажняется подготовленным кулинарным паром, за счет чего его способность к агломерации улучшается, и частицы слипаются и увеличиваются в размерах (Вагн Вестергаард/ Технология производства сухого молока. Выпаривание и распылительная сушка/ Вагн Вестергаард/ Niro A/S, Копенгаген, Дания, октябрь 2003 г.).The GEA company’s method is known, when during drying in a fluidized bed the dry product is moistened with prepared cooking steam, due to which its ability to agglomerate improves, and the particles stick together and increase in size (Vagn Vestergaard / Technology for the production of milk powder. Evaporation and spray drying / Vagn Vestergaard/Niro A/S, Copenhagen, Denmark, October 2003).

Такой способ имеет ряд недостатков, связанных с необходимостью подготовки пара высокого качества, не содержащего примесей, а также с нестабильностью процесса, в результате которого возможно образование крупных и излишне увлажненных комочков продукта, что приводит как к потерям продукта, так и образованию слипшихся комочков с худшей растворимостью. This method has a number of disadvantages associated with the need to prepare high-quality steam that does not contain impurities, as well as with the instability of the process, which may result in the formation of large and overly moistened lumps of the product, which leads to both product losses and the formation of sticky lumps with worse solubility.

Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является способ получения сухого молока, который заключается в предварительной стандартизации молока, термообработке, выпаривании, сушке распылением и сушке в псевдоожиженном слое с целью повышения растворимости сухого порошка (патент РФ №2267274, опубликовано 10.01.2006).The closest analogue to the patented solution is a method for producing powdered milk, which consists of preliminary standardization of milk, heat treatment, evaporation, spray drying and fluidized bed drying in order to increase the solubility of the dry powder (RF patent No. 2267274, published 01/10/2006).

Данный способ производства относится к производству только жиросодержащих видов сухих молочных продуктов (сухое цельное молоко и молочные смеси, содержащие немолочный жир) и решает проблему гомогенизации высоковязких сгущенных смесей. Данный способ производства не решает проблемы сохранности составных частей молока в результате долговременного температурного воздействия, вторичного микробиологического обсеменения в процессе производства.This production method refers to the production of only fat-containing types of dry milk products (whole milk powder and milk mixtures containing non-dairy fat) and solves the problem of homogenization of highly viscous condensed mixtures. This production method does not solve the problem of preserving the components of milk as a result of long-term temperature exposure and secondary microbiological contamination during the production process.

Также недостатками известного способа являются нестабильные и невысокие микробиологические показатели готового продукта, невысокая растворимость, увеличенные потери сухих веществ, особенно биологически активных и ценных компонентов молока, а также повышенное энергопотребление производства. Also, the disadvantages of the known method are unstable and low microbiological indicators of the finished product, low solubility, increased losses of dry substances, especially biologically active and valuable components of milk, as well as increased energy consumption in production.

Для сухих молочных продуктов, используемых в качестве сырья в пищевой промышленности, главным образом для производства продуктов детского питания, кондитерской промышленности, получаемых путем сухого смешивания компонентов и предназначенных для непосредственного потребления человеком в пищу без предварительной тепловой обработки, из всех прочих являются важными две группы показателей, улучшение которых путем изменения технологических режимов процессов, их последовательности или техническими решениями технологического оборудования и производственных линий находится в противоречии.For dry dairy products used as raw materials in the food industry, mainly for the production of baby food, the confectionery industry, obtained by dry mixing of components and intended for direct human consumption without preliminary heat treatment, of all others, two groups of indicators are important , the improvement of which by changing the technological modes of processes, their sequence or technical solutions of technological equipment and production lines is in conflict.

Первая группа показателей – показатели растворимости сухого молочного продукта, первой косвенной характеристикой которой является сохранность в нативном состоянии (природном, не денатурированном, не измененном относительно исходного) как можно большего количества сывороточных белков молока. Сывороточные белки молока обладают невысокой термической устойчивостью и при нагревании молока некоторые его фракции начинают денатурировать и выпадать в осадок при 62 °С. Остаточное содержание сывороточных белков определяется поляриметрическим методом и выражается показателем индекс азота сывороточных белков (WPNI, whey protein nitrogen index) в миллиграммах азота сывороточного белка в осветленном растворе пробы продукта весом в 1 грамм. Для сухого молочного продукта, обладающего высокой растворимостью, этот показатель должен превышать 4 мг/г, что в основном может быть достигнуто снижением температуры обязательной тепловой обработки сырья (пастеризации).The first group of indicators are indicators of the solubility of a dry milk product, the first indirect characteristic of which is the preservation in the native state (natural, not denatured, not changed relative to the original) of as much whey milk proteins as possible. Whey proteins of milk have low thermal stability and when milk is heated, some of its fractions begin to denature and precipitate at 62 °C. The residual content of whey proteins is determined by the polarimetric method and is expressed by the whey protein nitrogen index (WPNI, whey protein nitrogen index) in milligrams of whey protein nitrogen in a clarified solution of a product sample weighing 1 gram. For a dry milk product with high solubility, this figure should exceed 4 mg/g, which can mainly be achieved by reducing the temperature of the mandatory heat treatment of raw materials (pasteurization).

Второй характеристикой растворимости служит размер частиц сухого продукта, который обычно (при известных технологиях сушки) находится в диапазоне от 10 до 120 мкм. Согласно теоретическим и практическим данным, исключение мелкой фракции частиц до 30 мкм и увеличение размера частиц сухого продукта до диапазона от 30 до 240 мкм значительно улучшают растворимость (Липатов Н. Н., Харитонов В. Д. Сухое молоко: теория и практика пр-ва. М. : Легкая и пищевая пром-сть, 1981. 264 с.). The second characteristic of solubility is the particle size of the dry product, which usually (with known drying technologies) is in the range from 10 to 120 microns. According to theoretical and practical data, excluding the fine fraction of particles up to 30 microns and increasing the particle size of the dry product to the range from 30 to 240 microns significantly improves solubility (Lipatov N. N., Kharitonov V. D. Powdered milk: theory and practice of production M.: Light and food industry, 1981. 264 p.).

Вторая группа показателей – микробиологические показатели, к которым главным образом относятся количество колонии образующих единиц (КОЕ) анаэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) в 1 грамме сухого продукта и отсутствие бактерий группы кишечной палочки (БГКП) в определенном его количестве. The second group of indicators are microbiological indicators, which mainly include the number of colony forming units (CFU) of anaerobic and facultative anaerobic microorganisms (CMAFAnM) in 1 gram of dry product and the absence of coliform bacteria (coliforms) in a certain amount.

Относительно первой группы показателей, микробиологические показатели возможно улучшить комплексом мероприятий, включающим повышение температур тепловой обработки, что и является противоречием между первой и второй группой показателей.Regarding the first group of indicators, microbiological indicators can be improved by a set of measures, including increasing heat treatment temperatures, which is the contradiction between the first and second groups of indicators.

Технической проблемой, решаемой предложенным изобретением, является устранение недостатков известных способов, а также получение сухих молочных продуктов с высокими характеристиками как растворимости (индекс WPNI и линейный размер частиц), так и микробиологических показателей (КМАФАнМ и БГКП). The technical problem solved by the proposed invention is to eliminate the shortcomings of known methods, as well as to obtain dry dairy products with high characteristics of both solubility (WPNI index and linear particle size) and microbiological indicators (QMAFAnM and coliforms).

Технический результат при использовании заявляемого способа производства выражается в повышении растворимости сухого молочного продукта (индекс WPNI и линейный размер частиц) с сохранностью в нативном состоянии количества сывороточных белков молока более 4 мг/г с одновременным повышением микробиологических показателей (КМАФАнМ и БГКП), улучшении описанных показателей относительно нормируемых в действующей нормативно-технической документации или относительно приведенных в источниках эмпирических данных, и представлен в таблице 1.The technical result when using the proposed production method is expressed in increasing the solubility of the dry milk product (WPNI index and linear particle size) with preservation in the native state of the amount of whey proteins of milk more than 4 mg/g with a simultaneous increase in microbiological indicators (QMAFAnM and coliforms), improvement of the described indicators relative to those standardized in the current regulatory and technical documentation or relative to the empirical data given in sources, and is presented in Table 1.

Таблица 1Table 1

№ п\пNo. ПоказательIndex Эмпирические значения или показатели НТДEmpirical values or NTD indicators Значения показателей в результате использования заявляемого способа производстваIndicator values as a result of using the proposed production method 11 Индекс азота сывороточных белков (WPNI, whey protein nitrogen index), мг/гWhey protein nitrogen index (WPNI, whey protein nitrogen index), mg/g 1,4 – 71.4 – 7 Гарантированно обеспечивает
>4
Guaranteed to provide
>4
22 Линейный размер частиц, мкмLinear particle size, microns 10 - 12010 - 120 30 - 24030 - 240 33 КМАФАнМ, КОЕ/г, не болееKMAFAnM, CFU/g, no more 1*104 1*10 4 1*103 1*10 3 44 БГКП, отсутствуют в г продуктаcoliforms, absent in g of product 0,10.1 11

Указанный технический результат достигается за счет осуществления способа производства сухих молочных продуктов, заключающегося в том, что:The specified technical result is achieved by implementing a method for the production of dry dairy products, which consists in the following:

предварительно подготовленное (очищенное, стандартизированное и гомогенизированное) молочное сырье подвергают термизации при температуре 63-68 °С с выдержкой от 15 до 30 секунд, охлаждают до температуры (4±2) °С; pre-prepared (purified, standardized and homogenized) dairy raw materials are subjected to thermization at a temperature of 63-68 ° C with a holding time of 15 to 30 seconds, cooled to a temperature of (4 ± 2) ° C;

осуществляют сгущение молочного сырья на пленочной вакуум-выпарной установке, в которой молочное сырье сначала последовательно нагревают в подогревателях до 46±2°С, 52±2°С; 57±2°С; 61±2°С; 65±2°С, соответственно, после чего направляют в пластинчатый рекуператор тепла, где подогревают до температуры 82±2°С и затем в пастеризатор, где осуществляют тепловую обработку сырья при температуре 76-97°С с выдержкой 5-7 секунд, поток из пастеризатора рециркулируют в пластинчатый рекуператор, в котором происходит охлаждение молочного сырья до температуры 68±2°С и, соответственно, нагрев сырья, поступающего из последнего подогревателя;the milk raw materials are thickened in a film vacuum evaporation unit, in which the milk raw materials are first sequentially heated in heaters to 46±2°C, 52±2°C; 57±2°С; 61±2°С; 65±2°C, respectively, after which it is sent to a plate heat recuperator, where it is heated to a temperature of 82±2°C and then to a pasteurizer, where the raw materials are heat treated at a temperature of 76-97°C with a holding time of 5-7 seconds, flow from the pasteurizer they are recirculated into a plate recuperator, in which the milk raw materials are cooled to a temperature of 68±2°C and, accordingly, the raw materials coming from the last heater are heated;

далее молочное сырье подвергают сгущению в последовательно расположенных четырех корпусах выпарной установки, при этом молочное сырье сначала подают в первый корпус выпарной установки, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,0685 МПа и температуре 68±2°С, затем направляют во второй корпус, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,026 МПа и температуре 64±2 °С, после чего молочное сырье направляют в четвертый корпус, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,015 МПа и температуре 56±2°С, далее возвращают в третий корпус выпарной установки, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,020 МПа и температуре 60±2°С;Next, the milk raw materials are subjected to condensation in four sequentially located housings of the evaporation unit, while the milk raw materials are first fed into the first housing of the evaporation unit, in which condensation is carried out at a pressure of 0.0685 MPa and a temperature of 68±2°C, then sent to the second housing, to in which thickening is carried out at a pressure of 0.026 MPa and a temperature of 64±2°C, after which the milk raw materials are sent to the fourth housing, in which thickening is carried out at a pressure of 0.015 MPa and a temperature of 56±2°C, then returned to the third housing of the evaporation unit, in which thickening is carried out at a pressure of 0.020 MPa and a temperature of 60±2°C;

из третьего корпуса сгущенный продукт направляют в трубчатый подогреватель, где осуществляют его подогрев до температуры 75±2°С, после чего подают в сушильную башню на первую стадию сушки, которую осуществляют распылением сгущенного продукта в потоке горячего воздуха с температурой 170-190°С и подают на вторую стадию, на которой осуществляют сушку частиц в кипящем слое горячим воздухом с температурой 80-110°С, после чего направляют на досушивание и охлаждение сухого продукта, которую осуществляют воздухом сначала с температурой 45-60°С, затем - с температурой 8-10°С до конечной влажности 3-5% и до температуры сухого продукта не выше 30°С, при этом на первую стадию сушки подают мелкую фракцию частиц сухого продукта, отделенную на выходе из сушильной башни.from the third body, the condensed product is sent to a tubular heater, where it is heated to a temperature of 75±2°C, after which it is fed into the drying tower for the first stage of drying, which is carried out by spraying the condensed product in a stream of hot air with a temperature of 170-190°C and fed to the second stage, at which the particles are dried in a fluidized bed with hot air at a temperature of 80-110°C, after which they are sent for drying and cooling of the dry product, which is carried out with air, first at a temperature of 45-60°C, then at a temperature of 8 -10°C to a final humidity of 3-5% and to a temperature of the dry product not higher than 30°C, while the fine fraction of dry product particles separated at the outlet of the drying tower is fed to the first stage of drying.

В предлагаемом способе молочное сырье проходит через пять подогревателей, где последовательно нагревается и затем направляется в пастеризатор для проведения тепловой обработки, которую, предпочтительно осуществлять при температуре (95±2) °С для цельного молока, (84±2) °С для обезжиренного молока и (78±2) °С для сыворотки с выдержкой 5-7 секунд. Такая обработка обеспечивает наименьшую степень денатурации сывороточных белков и высокие микробиологические показатели.In the proposed method, raw milk passes through five heaters, where it is sequentially heated and then sent to a pasteurizer for heat treatment, which is preferably carried out at a temperature of (95±2) °C for whole milk, (84±2) °C for skim milk and (78±2) °C for whey with a holding time of 5-7 seconds. This treatment ensures the lowest degree of denaturation of whey proteins and high microbiological parameters.

Прежде чем поступить в пастеризатор молочное сырье проходит пластинчатый рекуператор тепла, где подогревается уже прошедшим тепловую обработку сырьем. Таким образом, осуществляется рекуперация тепла - подогрев молочного сырья перед тепловой обработкой за счет тепла сырья после тепловой обработки. Благодаря рекуперации молочное сырье поступает на сгущение при заданной температуре, в результате чего не происходит резкого вскипания за счет самоиспарения и образование пены, поскольку резкое вскипание и наличие пены ухудшают условия кипения и приводит к излишней денатурации сывороточных белков и потере других микронутриентов.Before entering the pasteurizer, raw milk passes through a plate heat recuperator, where it is heated by raw materials that have already undergone heat treatment. Thus, heat recovery is carried out - heating of raw milk before heat treatment due to the heat of the raw material after heat treatment. Thanks to recovery, milk raw materials are supplied for condensation at a given temperature, as a result of which there is no sudden boiling due to self-evaporation and the formation of foam, since sudden boiling and the presence of foam worsen boiling conditions and lead to excessive denaturation of whey proteins and the loss of other micronutrients.

Таким образом, использование в комплекте вакуум-выпарной установки пластинчатого рекуператора для предлагаемого способа производства позволяет не только экономить энергию на проведение тепловой обработки, но и обеспечить оптимальную температуру и условия для начала кипения, благодаря чему достигается максимальная сохранность компонентов молочного сырья, в частности сывороточных белков молока.Thus, the use of a plate recuperator in the vacuum evaporation installation for the proposed production method allows not only to save energy for heat treatment, but also to provide optimal temperature and conditions for the start of boiling, thereby achieving maximum preservation of the components of raw milk materials, in particular whey proteins milk.

Сгущение молочного сырья на пленочной вакуум-выпарной установке, время теплового воздействия в которой на сывороточные белки меньше, чем при сгущении на циркуляционной, обеспечивает наибольшую сохранность сывороточных белков.Condensation of milk raw materials in a film vacuum evaporation unit, the time of thermal exposure of whey proteins in which is less than when condensing in a circulation unit, ensures the greatest preservation of whey proteins.

Особенностью предлагаемого способа является то, что молочное сырье проходит корпуса не по порядку, а в последовательности 1, 2, 4 и 3 корпус. Таким образом, поступая со второго корпуса в четвертый, сгущенный продукт сначала остывает до температуры (56±2) °С, соответствующей температуре кипения при разрежении 0,015 МПа, а поступая после четвертого корпуса в третий, продукт перед началом кипения и сгущения сначала подогревается, и температура на выходе из вакуум-выпарной установки после окончания сгущения составляет (60±2) °С.A feature of the proposed method is that the milk raw materials pass through the buildings not in order, but in the sequence 1, 2, 4 and 3 buildings. Thus, entering from the second body into the fourth, the condensed product first cools to a temperature of (56±2) °C, corresponding to the boiling point at a vacuum of 0.015 MPa, and entering after the fourth body into the third, the product is first heated before boiling and condensation begins, and the temperature at the outlet of the vacuum evaporation unit after the end of thickening is (60±2) °C.

Такая температура выше, чем при известных способах производства, когда сгущенный продукт выходит из четвертого корпуса при температурах порядка (56±2) °С, что позволяет сгущать молочное сырье до большей концентрации сухих веществ, так как смесь с большей температурой имеет более высокую текучесть вследствие пониженной вязкости. Сгущение цельного молока в предлагаемом способе производства осуществляется до концентрации сухих веществ (52±2) %, обезжиренного молока - (50±2) %, сыворотки (55±2) %, что выше, чем для известных способов производства. Более высокое содержание сухих веществ в сгущенном продукте позволяет получить более крупные частицы сухого продукта в процессе сушки, так как массовое содержание сухих веществ в «высыхающей» капле равного объема больше. This temperature is higher than with known production methods, when the condensed product leaves the fourth housing at temperatures of the order of (56 ± 2) ° C, which makes it possible to condense milk raw materials to a higher concentration of dry substances, since a mixture with a higher temperature has a higher fluidity due to reduced viscosity. Condensation of whole milk in the proposed production method is carried out to a concentration of dry substances (52±2)%, skim milk - (50±2)%, whey (55±2)%, which is higher than for known production methods. A higher content of dry substances in the condensed product makes it possible to obtain larger particles of the dry product during the drying process, since the mass content of dry substances in a “drying” drop of equal volume is greater.

Повышенная температура сгущенной смеси позволяет также предотвратить развитие термофильной микрофлоры во время промежуточного хранения смеси перед сушкой, что так же обеспечивает высокие микробиологические показатели готового продукта. При этом температура сгущенной смеси не превышает нижнего предела начала коагуляции сывороточных белков 62 °С, поэтому снижения содержания сывороточных белков во время хранения практически не происходит.The increased temperature of the condensed mixture also makes it possible to prevent the development of thermophilic microflora during intermediate storage of the mixture before drying, which also ensures high microbiological characteristics of the finished product. At the same time, the temperature of the condensed mixture does not exceed the lower limit for the beginning of whey protein coagulation of 62 ° C, therefore, there is practically no decrease in the content of whey proteins during storage.

Подогрев сгущенного продукта перед сушкой до температуры (75±2)°С можно считать дополнительной термической обработкой, в результате которой предотвращается увеличение содержания микроорганизмов, которое могло возникнуть по причине вторичного обсеменения с поверхностей оборудования после термической обработки в пастеризаторе – корпусов вакуум-выпарной установки, резервуаров и трубопроводов, или во время кратковременного хранения смеси перед сушкой.Heating the condensed product before drying to a temperature of (75±2)°C can be considered an additional heat treatment, which prevents an increase in the content of microorganisms that could arise due to secondary contamination from the surfaces of the equipment after heat treatment in the pasteurizer - the housings of the vacuum evaporation unit, tanks and pipelines, or during short-term storage of the mixture before drying.

Также подогрев сгущенного продукта снижает его вязкость, что улучшает условия распыления с помощью распыливающего устройства, особенно, если в качестве распыливающего устройства используются форсунки. Also, heating the condensed product reduces its viscosity, which improves spray conditions using a spray device, especially if nozzles are used as a spray device.

Кроме этого, осуществление подогрева сгущенного продукта перед первой стадией сушки в трубчатом теплообменнике горячей водой или вакуумированным паром обеспечивают оптимальные условия нагрева, что позволяет сэкономить энергию и время на подогрев сгущенной смеси в башне горячим воздухом, так как теплоотдача от горячего воздуха до 10 раз хуже, чем от поверхности стенки греющих трубок, и начать процесс высушивания практически сразу после поступления смеси в башню. Это способствует как наиболее равномерному высушиванию распыленных капель сгущенной смеси, так и лучшим техническим и экономическим показателям процесса – более высокой эффективностью затрат тепла, и более высокой производительностью сушильной установки. In addition, heating the condensed product before the first stage of drying in a tubular heat exchanger with hot water or evacuated steam provides optimal heating conditions, which saves energy and time for heating the condensed mixture in the tower with hot air, since heat transfer from hot air is up to 10 times worse, than from the wall surface of the heating tubes, and begin the drying process almost immediately after the mixture enters the tower. This contributes to both the most uniform drying of sprayed droplets of the condensed mixture, and better technical and economic indicators of the process - higher efficiency of heat input, and higher productivity of the drying unit.

После подогрева до оптимальной температуры высушивания сгущенная смесь поступает на первую стадию высушивания – на распылительную сушку в сушильной башне горячим воздухом, который подают в верхнюю часть сушильной башни по касательной для создания вращающегося потока сушильной среды. After heating to the optimal drying temperature, the condensed mixture enters the first stage of drying - spray drying in a drying tower with hot air, which is supplied tangentially to the upper part of the drying tower to create a rotating flow of the drying medium.

Температура воздуха выбирается в зависимости от требуемой производительности сушильной установки, вида готового продукта и содержания массовой доли влаги в нем. Для цельного и обезжиренного молока чаще всего выбирается более высокая температура (180-190) °С, а для сыворотки – более низкая (170-180) °С для сушки в более мягких условиях из-за свойства термопластичности кислой творожной сыворотки. The air temperature is selected depending on the required performance of the drying unit, the type of finished product and the moisture content in it. For whole and skim milk, a higher temperature (180-190) °C is most often selected, and for whey, a lower temperature (170-180) °C is selected for drying under milder conditions due to the thermoplastic property of acidic curd whey.

В частности, сгущенный продукт распыляют в виде мелких капель в потоке горячего воздуха с помощью роторного распылителя с распылительным диском, вращающимся с частотой 8000-10000 оборотов в минуту, либо с помощью форсуночных распылителей, укомплектованных насосами высокого давления.In particular, the condensed product is sprayed in the form of small drops in a stream of hot air using a rotary sprayer with a spray disk rotating at a frequency of 8000-10000 rpm, or using nozzle sprayers equipped with high-pressure pumps.

В предлагаемом способе производства мелкая фракция частиц сухого продукта, улавливаемая на выходе из сушильной башни посредством циклонов, которые могут работать в комплекте с фильтрами тонкой очистки, подается по воздуховодам на первую стадию сушки в зону распыления сгущенной смеси, где происходит слипание с распыляемыми недосушенными каплями сгущенного продукта за счет чего происходит агломерация частиц. При этом не требуется никакого дополнительного оборудования и усложнения конструкции распылителей. Воздуховоды легко промываются во время стандартной процедуры мойки.In the proposed production method, a small fraction of dry product particles, collected at the outlet of the drying tower by means of cyclones, which can operate in conjunction with fine filters, is supplied through air ducts to the first stage of drying into the zone of spraying of the condensed mixture, where adhesion occurs with the sprayed under-dried drops of the condensed mixture. product due to which agglomeration of particles occurs. In this case, no additional equipment or complication of the sprayer design is required. Air ducts are easily cleaned during standard cleaning procedures.

Таким образом, за счет повышенной массовой доли сухих веществ в сгущенном продукте и возврата мелкой фракции сухого продукта на агломерацию в зону высушивания первой стадии сушки, обеспечивается освобождение сухого продукта от содержания мелкой фракции сухих частиц до 30 мкм и увеличенный размер частиц сухого продукта до 240 мкм.Thus, due to the increased mass fraction of dry substances in the condensed product and the return of the fine fraction of the dry product to agglomeration in the drying zone of the first drying stage, the dry product is freed from the content of the fine fraction of dry particles up to 30 microns and the particle size of the dry product is increased up to 240 microns .

Поскольку сухие частицы продукта на первой стадии сушки не достигают конечной требуемой массовой доли влаги, которая на данном этапе составляет (6-8) %, то они направляются на досушивание в псевдоожиженном («кипящем») слое в нижнюю коническую часть сушильной башни, которая имеет перфорированное дно (интегрированное флюидное дно), на которое оседают частицы продукта. Через перфорации дна сушильной башни подается горячий воздух и аэрирует слой частиц продукта, благодаря чему они продолжают досушиваться. Непосредственный физический контакт частиц в «кипящем» слое и наличие остаточной влажности приводит к частичной агломерации частиц и на данном этапе сушки. Более легкие частицы сухого продукта достигшие влажности (4-6) % переносятся потоком воздуха к шлюзовому затвору, посредством которого покидают сушильную башню и попадают на следующую стадию сушки.Since the dry particles of the product at the first stage of drying do not reach the final required mass fraction of moisture, which at this stage is (6-8)%, they are sent for further drying in a fluidized (“boiling”) bed to the lower conical part of the drying tower, which has perforated bottom (integrated fluid bottom) onto which product particles settle. Hot air is supplied through the perforations in the bottom of the drying tower and aerates the layer of product particles, due to which they continue to dry. Direct physical contact of particles in the “fluidized” bed and the presence of residual moisture leads to partial agglomeration of particles at this stage of drying. Lighter particles of the dry product that have reached a humidity of (4-6)% are transferred by the air flow to the airlock, through which they leave the drying tower and enter the next stage of drying.

Третья стадия сушки, так называемое досушивание, – и охлаждение сухого продукта осуществляются в вибро-флюидной сушилке («желобе»), представляющей собой продольный полый аппарат с перфорированным дном, состоящим из двух секций, установленным на пружинных опорах и укомплектованным вибродвигателями. Через перфорации дна первой секции подается теплый воздух с температурой (45-60) °С для досушивания частиц до конечной влажности (3-5) %, через перфорации второй – холодный воздух с температурой (8-10) °С для охлаждения готового сухого продукта до температуры не выше 30 °С.The third stage of drying, the so-called post-drying, and cooling of the dry product are carried out in a vibro-fluid dryer (“trough”), which is a longitudinal hollow apparatus with a perforated bottom, consisting of two sections, mounted on spring supports and equipped with vibration motors. Through the perforations in the bottom of the first section, warm air with a temperature of (45-60) °C is supplied to dry the particles to the final humidity (3-5)%, through the perforations of the second section, cold air with a temperature of (8-10) °C is supplied to cool the finished dry product. to a temperature not exceeding 30 °C.

Точные значения температуры воздуха на второй и третьей стадии охлаждения определяются исходя из требуемой конечной влажности готового продукта, актуальной производительности сушильной установки, времени года и влагосодержания атмосферного воздуха.The exact values of the air temperature at the second and third stages of cooling are determined based on the required final humidity of the finished product, the current performance of the drying unit, the time of year and the moisture content of the atmospheric air.

В качестве молочного сырья возможно использовать, в частности, цельное молоко, обезжиренное молоко, подсырную или творожную сыворотку.As dairy raw materials, it is possible to use, in particular, whole milk, skim milk, cheese or curd whey.

Перед сгущением осуществляют предварительную подготовку молочного сырья, которая должна быть осуществлена в течение не более 36 часов с момента получения и охлаждения молока до (4±2) °С. Молочная сыворотка, полученная при производстве сыра и творога, должна быть подвергнута предварительной подготовке немедленно.Before condensation, preliminary preparation of milk raw materials is carried out, which must be carried out within no more than 36 hours from the moment the milk is received and cooled to (4±2) °C. Whey obtained during the production of cheese and cottage cheese must be subjected to preliminary preparation immediately.

В ходе предварительной подготовки цельное молоко подвергается очистке, нормализации по жиру и белку (стандартизации) и гомогенизации; обезжиренное молоко получается путем сепарирования цельного молока от сливок; сыворотка подлежит фильтрованию и сепарированию с целью отделения частиц белка и жира, а также может быть подвергнута предварительному концентрированию на мембранных установках. Данные операции могут быть выполнены на любом технологическом оборудовании и производственных линиях доступных производителю.During preliminary preparation, whole milk is subjected to purification, normalization for fat and protein (standardization) and homogenization; skim milk is obtained by separating whole milk from cream; whey is subject to filtration and separation in order to separate protein and fat particles, and can also be subjected to pre-concentration in membrane units. These operations can be performed on any technological equipment and production lines available to the manufacturer.

Далее подготовленное молочное сырье подвергается термизации. Термизация – это тепловая обработка молока при температуре (63-68) °С с выдержкой от 15 до 30 секунд. Такая обработка позволяет значительно снизить количество микроорганизмов при минимальном разрушении составных частей молока, главным образом сывороточных белков, витаминов и других микронутриентов. Термизация инактивирует в основном психрофильные микроорганизмы, способные развиваться в молоке при низких температурах, поэтому молочное сырье, подвергнутое термизации, может храниться без заметного изменения кислотности и термоустойчивости при температурах ниже 8°С до трех суток, а при температуре (0-1) °С - до семи. По этой причине термизация особенно важна при производстве сухих молочных продуктов, так как в связи с большими объемами переработки и относительно не большими производительностями линий время хранения сырья может достигать нескольких суток. Next, the prepared milk raw materials are subjected to thermization. Thermization is the heat treatment of milk at a temperature of (63-68) °C with a holding time of 15 to 30 seconds. This treatment can significantly reduce the number of microorganisms with minimal destruction of milk components, mainly whey proteins, vitamins and other micronutrients. Thermization inactivates mainly psychrophilic microorganisms that can develop in milk at low temperatures, so milk raw materials subjected to thermization can be stored without a noticeable change in acidity and heat stability at temperatures below 8 ° C for up to three days, and at a temperature of (0-1) ° C - until seven. For this reason, thermization is especially important in the production of dry dairy products, since due to large volumes of processing and relatively low production lines, the storage time of raw materials can reach several days.

Термизация молочного сырья осуществляется на пластинчатых установках, состоящих из секций нагрева и охлаждения таким образом, чтобы после нагрева до температуры термизации сырье было охлаждено до температуры хранения (4±2) °С. Пластинчатые установки могут быть укомплектованы сепараторами-очистителями, сливкоотделителями и нормализаторами, а также гомогенизаторами, поэтому операция термизации может быть проведена в одном цикле с процессами подготовки молочного сырья в зависимости от технологического оборудования и производственных линий, которые доступны производителю.Thermization of dairy raw materials is carried out on plate installations consisting of heating and cooling sections in such a way that after heating to the thermization temperature, the raw materials are cooled to the storage temperature (4±2) °C. Plate installations can be equipped with separators-cleaners, cream separators and normalizers, as well as homogenizers, so the thermization operation can be carried out in one cycle with the processes for preparing milk raw materials, depending on the technological equipment and production lines that are available to the manufacturer.

Далее подготовленное, термизированное и охлажденное до температуры (4±2) °С молочное сырье направляется в резервуары для хранения до начала и во время технологического процесса. Время хранения сырья до окончания переработки должно составлять не более двух суток, температура не должна превышать 6 °С.Next, prepared, thermalized and cooled to a temperature of (4±2) °C, raw milk is sent to storage tanks before and during the technological process. The storage time of raw materials until the end of processing should be no more than two days, the temperature should not exceed 6 °C.

В частности, после сгущения продукт направляют в резервуары на хранение перед сушкой, которое обыкновенно кратковременно. Считается, что при температурах 45-55°С уже возможно развитие термофильных микроорганизмов, на самом деле, установлено, что после 14-16 часов непрерывного процесса общее содержание микробных клеток в сухих молочных продуктах начинает возрастать. Таким образом, повышенная температура сгущенного продукта в предлагаемом способе производства помогает предотвратить развитие микроорганизмов и исключить повышение их количества в готовом продукте.In particular, after thickening, the product is sent to tanks for storage before drying, which is usually short-term. It is believed that at temperatures of 45-55°C the development of thermophilic microorganisms is already possible; in fact, it has been established that after 14-16 hours of continuous process, the total content of microbial cells in dry milk products begins to increase. Thus, the increased temperature of the condensed product in the proposed production method helps prevent the development of microorganisms and prevent an increase in their number in the finished product.

В частности, пленочная вакуум-выпарная установка включает пять трубчатых подогревателей, пластинчатый рекуператор тепла, трубчатый пастеризатор и четыре корпуса выпарной установки.In particular, the film vacuum evaporation unit includes five tubular heaters, a plate heat recuperator, a tubular pasteurizer and four evaporation unit housings.

Молочное сырье, подлежащее сушке, перед направлением в резервуары для хранения до начала и во время технологического процесса, поступает на оборудование приемного отделения, аппаратного и производственных цехов, где проходит предварительную подготовку, которая должна быть осуществлена в течение не более 36 часов с момента получения и охлаждения молока до (4±2) °С. Молочная сыворотка, полученная при производстве сыра и творога должна быть подвергнута предварительной подготовке немедленно.Dairy raw materials to be dried, before being sent to storage tanks before and during the technological process, are supplied to the equipment of the receiving department, hardware and production shops, where they undergo preliminary preparation, which must be carried out within no more than 36 hours from the date of receipt and cooling the milk to (4±2) °C. Whey obtained during the production of cheese and cottage cheese must be subjected to preliminary preparation immediately.

Технологический процесс переработки молочного сырья в сухие молочные продукты принципиально состоит из двух основных этапов – сгущение молочного сырья и сушка подсгущенной смеси до получения сухого порошка с установленной массовой долей остаточной влаги.The technological process of processing raw milk into dry milk products fundamentally consists of two main stages - thickening the milk raw materials and drying the thickened mixture to obtain a dry powder with a specified mass fraction of residual moisture.

Сгущение молочного сырья осуществляется на вакуум-выпарных установках.Condensation of milk raw materials is carried out in vacuum evaporation units.

Вакуум-выпарные установки состоят из подогревателей, пастеризатора (подогревателя для температурной обработки) и корпусов, предназначенных непосредственно для сгущения молочного сырья в результате кипения и испарения влаги.Vacuum evaporation units consist of heaters, a pasteurizer (heater for temperature treatment) and housings designed directly for thickening milk raw materials as a result of boiling and evaporation of moisture.

В зависимости от конструкции корпусов и особенностей процесса кипения различают циркуляционные и пленочные вакуум-выпарные установки. Процесс кипения в пленочных вакуум-выпарных установках характеризуется более высокой интенсивностью при тех же температурах, что и в циркуляционных, а значит меньшей продолжительностью процесса. Время сгущения в циркуляционных вакуум-выпарных установках составляет порядка 40 минут, а пленочных не превышает 15 минут.Depending on the design of the housings and the characteristics of the boiling process, circulation and film vacuum evaporation plants are distinguished. The boiling process in film vacuum evaporation units is characterized by a higher intensity at the same temperatures as in circulation ones, and therefore a shorter duration of the process. The condensation time in circulating vacuum evaporation units is about 40 minutes, and in film evaporators it does not exceed 15 minutes.

Предлагаемый способ производства предполагает сгущение молочного сырья на пленочной вакуум-выпарной установке, время теплового воздействия в которой на сывороточные белки меньше, чем при сгущении на циркуляционной, что обеспечивает наибольшую сохранность сывороточных белков.The proposed production method involves thickening milk raw materials in a film vacuum evaporation unit, the time of thermal exposure of whey proteins in which is less than when thickening in a circulation unit, which ensures the greatest preservation of whey proteins.

Сгущение осуществляется на пленочной вакуум-выпарной установке, состоящей из пяти трубчатых подогревателей, пластинчатого рекуператора тепла, трубчатого пастеризатора и четырех корпусов для сгущения молочного сырья.Thickening is carried out on a film vacuum evaporation unit, consisting of five tubular heaters, a plate heat recuperator, a tubular pasteurizer and four buildings for thickening milk raw materials.

Молочное сырье проходит через пять подогревателей, где последовательно нагревается до (46±2) °С; (52±2) °С; (57±2) °С; (61±2) °С; (65±2) °С и затем направляется в пастеризатор для проведения тепловой обработки. Raw milk passes through five heaters, where it is sequentially heated to (46±2) °C; (52±2) °С; (57±2) °С; (61±2) °С; (65±2) °C and then sent to the pasteurizer for heat treatment.

Предлагаемый способ производства предполагает осуществление тепловой обработки при температуре (95±2) °С для цельного молока, (84±2) °С для обезжиренного молока и (78±2) °С для сыворотки в течение 5-7 секунд, которая в совокупности с термизацией, охлаждением и хранением молочного сырья до переработки при указанных режимах обеспечивает наименьшую степень денатурации сывороточных белков и высокие микробиологические показатели. The proposed production method involves heat treatment at a temperature of (95±2) °C for whole milk, (84±2) °C for skim milk and (78±2) °C for whey for 5-7 seconds, which in total with thermization, cooling and storage of dairy raw materials before processing under the specified conditions ensures the lowest degree of denaturation of whey proteins and high microbiological indicators .

Прежде чем поступить в пастеризатор молочное сырье проходит пластинчатый рекуператор тепла, где подогревается до температуры (82±2) °С уже прошедшим тепловую обработку сырьем. Теплообмен происходит через поверхность теплообменных пластин и благодаря конструкции рекуператора смешивание потоков прошедшего тепловую обработку сырья и не прошедшего тепловую обработку не происходит. Таким образом, осуществляется рекуперация тепла - подогрев молочного сырья перед тепловой обработкой за счет тепла сырья после тепловой обработки.Before entering the pasteurizer, raw milk passes through a plate heat recuperator, where it is heated to a temperature of (82±2) °C by raw materials that have already undergone heat treatment. Heat exchange occurs through the surface of the heat exchange plates and, due to the design of the recuperator, mixing of the flows of raw materials that have undergone heat treatment and those that have not undergone heat treatment does not occur. Thus, heat recovery is carried out - heating of raw milk before heat treatment due to the heat of the raw material after heat treatment.

Молочное сырье, прошедшее тепловую обработку в пастеризаторе при температуре при температуре 76-97°С с выдержкой 5-7 секунд подохлаждается в рекуператоре до температуры (68±2) °С и направляется в первый корпус для начала его сгущения. Сгущение осуществляется до массовой доли сухих веществ (12±2) % за счет кипения и испарения влаги при пониженном давлении (разряжении). Давление в первом корпусе составляет 0,0685 МПа, что соответствует температуре кипения (68±2) °С, таким образом молочное сырье благодаря рекуперации поступает на сгущение при заданной температуре, в результате чего не происходит резкого вскипания за счет самоиспарения и образование пены. Резкое вскипание и наличие пены ухудшает условия кипения и приводит к излишней денатурации сывороточных белков и потере других микронутриентов. Dairy raw materials that have undergone heat treatment in a pasteurizer at a temperature of 76-97 ° C with a holding time of 5-7 seconds are cooled in the recuperator to a temperature of (68 ± 2) ° C and sent to the first housing to begin its thickening. Thickening is carried out to a mass fraction of dry substances (12±2)% due to boiling and evaporation of moisture under reduced pressure (vacuum). The pressure in the first housing is 0.0685 MPa, which corresponds to the boiling point (68±2) °C, so the milk raw material, thanks to recovery, is supplied to condensation at a given temperature, as a result of which there is no sudden boiling due to self-evaporation and the formation of foam. Rapid boiling and the presence of foam worsens boiling conditions and leads to excessive denaturation of whey proteins and loss of other micronutrients.

Таким образом, использование в комплекте вакуум-выпарной установки пластинчатого рекуператора для предлагаемого способа производства позволяет не только экономить энергию на проведение тепловой обработки, но и обеспечить оптимальную температуру и условия для начала кипения, благодаря чему достигается максимальная сохранность компонентов молочного сырья, в частности сывороточных белков молока.Thus, the use of a plate recuperator in the vacuum evaporation installation for the proposed production method allows not only to save energy for heat treatment, but also to provide optimal temperature and conditions for the start of boiling, thereby achieving maximum preservation of the components of raw milk materials, in particular whey proteins milk.

Далее молочное сырье подвергается сгущению во втором, четвертом и третьем корпусах при следующих режимах: 2 корпус - давление 0,026 МПа, температура (64±2) °С; 4 корпус - 0,015 МПа, (56±2) °С; 3 корпус - 0,020 МПа, (60±2) °С. Сгущение осуществляется до массовой доли сухих веществ (21±2) % во втором корпусе, (29±2) % в четвертом, (52±2) % для цельного молока, (50±2) % для обезжиренного молока и (55±2) % для сыворотки в третьем. Next, the milk raw material is subjected to condensation in the second, fourth and third buildings under the following conditions: 2 case - pressure 0.026 MPa, temperature (64±2) °C; 4 body - 0.015 MPa, (56±2) °C; 3 body - 0.020 MPa, (60±2) °C. Condensation is carried out to a mass fraction of dry substances of (21±2)% in the second body, (29±2)% in the fourth, (52±2)% for whole milk, (50±2)% for skim milk and (55±2 ) % for whey in the third.

После сгущения до достижения требуемой концентрации сгущенная смесь направляется в резервуар для кратковременного хранения перед сушкой. Фактически хранение смеси не осуществляется, так как резервуар работает как балансировочная емкость для поддержания небольшого запаса сгущенной смеси перед сушкой. Таким образом после сгущения смесь поступает в резервуар, откуда насосом объемного типа непрерывно подается на подогрев и сушку.After thickening until the required concentration is reached, the thickened mixture is sent to a tank for short-term storage before drying. In fact, there is no storage of the mixture, since the tank acts as a balancing tank to maintain a small supply of the thickened mixture before drying. Thus, after thickening, the mixture enters the tank, from where it is continuously supplied for heating and drying by a positive displacement pump.

Сушка осуществляется на сушильной установке, состоящей из сушильной башни с интегрированным флюидным дном, внешней вибро-флюидной сушилки («желоба»), комплекта оборудования для нагрева, охлаждения и нагнетания технологического воздуха, вытяжки «отработанного» воздуха, а также комплекта для очистки уходящего воздуха от мелких частиц сухого продукта – циклонов и фильтра тонкой очистки.Drying is carried out in a drying installation, consisting of a drying tower with an integrated fluid bottom, an external vibration-fluid dryer (“trough”), a set of equipment for heating, cooling and pumping process air, extracting “exhaust” air, as well as a set for cleaning exhaust air from small particles of dry product - cyclones and fine filters.

Сушка сгущенной смеси состоит из трех стадий с последующим охлаждением сухого продукта. Предлагаемый способ производства перед первой стадией сушки включает операцию подогрева смеси до оптимальной температуры в зоне высушивания сушильной башни (75±2) °С на трубчатом теплообменнике горячей водой или вакуумированным паром, которые обеспечивают оптимальные условия нагрева. Это позволяет сэкономить энергию и время на подогрев сгущенной смеси в башне горячим воздухом, так как теплоотдача от горячего воздуха до 10 раз хуже, чем от поверхности стенки греющих трубок, и начать процесс высушивания практически сразу после поступления смеси в башню. Это способствует как наиболее равномерному высушиванию распыленных капель сгущенной смеси, так и лучшим техническим и экономическим показателям процесса – более высокой эффективностью затрат тепла, и более высокой производительностью сушильной установки. Drying the condensed mixture consists of three stages, followed by cooling of the dry product. The proposed production method before the first stage of drying includes the operation of heating the mixture to the optimal temperature in the drying zone of the drying tower (75±2) °C on a tubular heat exchanger with hot water or evacuated steam, which provide optimal heating conditions. This allows you to save energy and time for heating the condensed mixture in the tower with hot air, since heat transfer from hot air is up to 10 times worse than from the wall surface of the heating tubes, and to begin the drying process almost immediately after the mixture enters the tower. This contributes to both the most uniform drying of sprayed droplets of the condensed mixture, and better technical and economic indicators of the process - higher efficiency of heat input, and higher productivity of the drying unit.

Подогревание сгущенной смеси перед высушиванием можно считать дополнительной термической обработкой, в результате которой предотвращается увеличение содержания микроорганизмов, которое могло возникнуть по причине вторичного обсеменения с поверхностей оборудования после термической обработки в пастеризаторе – корпусов вакуум-выпарной установки, резервуаров и трубопроводов, или во время кратковременного хранения смеси перед сушкой.Heating the condensed mixture before drying can be considered an additional heat treatment, which prevents an increase in the content of microorganisms that could arise due to secondary contamination from the surfaces of equipment after heat treatment in a pasteurizer - vacuum evaporator housings, tanks and pipelines, or during short-term storage mixtures before drying.

Также подогрев сгущенной смеси снижает ее вязкость, что улучшает условия ее распыления с помощью распыливающего устройства, особенно если в качестве распыливающего устройства используются форсунки.Also, heating the thickened mixture reduces its viscosity, which improves the conditions for its spraying using a spray device, especially if nozzles are used as a spray device.

После подогрева до оптимальной температуры высушивания сгущенная смесь поступает на первую стадию высушивания – на распылительную сушку в сушильной башне горячим воздухом с температурой (170-190) °С. Температура воздуха выбирается в зависимости от требуемой производительности сушильной установки, вида готового продукта и содержания массовой доли влаги в нем. Для цельного и обезжиренного молока чаще всего выбирается более высокая температура (180-190) °С, а для сыворотки – более низкая (170-180) °С для сушки в более мягких условиях из-за свойства термопластичности кислой творожной сыворотки.After heating to the optimal drying temperature, the condensed mixture enters the first stage of drying - spray drying in a drying tower with hot air at a temperature of (170-190) °C. The air temperature is selected depending on the required performance of the drying unit, the type of finished product and the moisture content in it. For whole and skim milk, a higher temperature (180-190) °C is most often selected, and for whey, a lower temperature (170-180) °C is selected for drying under milder conditions due to the thermoplastic property of acidic curd whey.

Горячий воздух подается в верхнюю цилиндрическую часть сушильной башни по касательной с целью создать вращающийся поток сушильной среды. Сгущенная смесь распыляется в виде мелких капель в потоке горячего воздуха с помощью роторного распылителя со специальным распыливающим устройством – распылительным диском, вращающимся с частотой 8000-10000 оборотов в минуту. Попадая в поток горячей среды, с поверхности капель начинает испаряться влага, частицы высыхают. Благодаря расходу тепла на испарение температура воздуха в зоне сушки резко понижается и на выходе из сушильной башни составляет (80-90) °С, температура сухого продукта при этом не превышает (75±2) °С.Hot air is supplied tangentially to the upper cylindrical part of the drying tower to create a rotating flow of the drying medium. The condensed mixture is sprayed in the form of small drops in a stream of hot air using a rotary sprayer with a special spraying device - a spray disk rotating at a frequency of 8000-10000 rpm. Once in the flow of a hot medium, moisture begins to evaporate from the surface of the droplets and the particles dry out. Due to the heat consumption for evaporation, the air temperature in the drying zone drops sharply and at the exit from the drying tower is (80-90) °C, while the temperature of the dry product does not exceed (75±2) °C.

Для распыления сгущенной смеси можно также использовать форсуночные распылители, укомплектованные насосами высокого давления, подогрев сгущенной смеси улучшает условия распыления с помощью форсунок, однако в случае производства сухой молочной сыворотки, особенно если проводиться дополнительная операция кристаллизации лактозы, форсунки могут часто забиваться в процессе работы.To spray the condensed mixture, you can also use nozzle sprayers equipped with high-pressure pumps; heating the condensed mixture improves the spraying conditions using nozzles, however, in the case of whey powder production, especially if an additional operation of lactose crystallization is carried out, the nozzles can often become clogged during operation.

Чем выше содержание сухих веществ в сгущенной смеси, тем более крупные частицы сухого продукта после высушивания образуются. Кроме того, в предлагаемом способе производства на первой стадии сушки в зону распыления сгущенной смеси по воздуховодам подается мелкая фракция частиц сухого продукта, отделенная с помощью циклонов от «отработанного» воздуха после выхода из сушилки. Для повышения эффективности отделения мелкой фракции в комплекте с циклонами часто используют фильтры тонкой очистки воздуха. Здесь непосредственно на уровне распылительного диска воздуховоды открываются и мелкие частицы слипаются с еще недосушенными каплями распыляемой сгущенной смеси, то есть происходит их укрупнение - агломерация.The higher the content of dry substances in the condensed mixture, the larger the particles of the dry product formed after drying. In addition, in the proposed production method, at the first stage of drying, a fine fraction of dry product particles, separated by cyclones from the “exhaust” air after leaving the dryer, is supplied to the spray zone of the condensed mixture through air ducts. To increase the efficiency of fine fraction separation, fine air filters are often used in combination with cyclones. Here, directly at the level of the spray disk, the air ducts open and small particles stick together with the still undried drops of the sprayed condensed mixture, that is, their enlargement occurs - agglomeration.

Таким образом, за счет повышенной массовой доли сухих веществ в сгущенной смеси и возврата мелкой фракции сухого продукта на агломерацию в зону высушивания первой стадии сушки обеспечивается освобождение сухого продукта от содержания мелкой фракции сухих частиц до 30 мкм и увеличенный размер частиц сухого продукта до 30-240 мкм.Thus, due to the increased mass fraction of dry substances in the condensed mixture and the return of the fine fraction of the dry product to agglomeration in the drying zone of the first drying stage, the dry product is freed from the content of the fine fraction of dry particles up to 30 microns and the particle size of the dry product is increased to 30-240 µm.

Сухие частицы продукта на первой стадии сушки не достигают конечной требуемой массовой доли влаги, которая на данном этапе составляет (6-8) %. Нижняя коническая часть сушильной башни представляет собой сушилку в так называемом псевдоожиженном, или «кипящем», слое, и имеет перфорированное дно (интегрированное флюидное дно), на которое оседают частицы продукта. Через перфорации дна сушильной башни, выполненные направленно к выходу из сушилки, подается горячий воздух с температурой (80-110) °С и аэрирует слой частиц продукта, благодаря чему они продолжают досушиваться, витая и перемещаясь во взвешенном состоянии в потоке воздуха. Непосредственный физический контакт частиц в «кипящем» слое и наличие остаточной влажности приводит к частичной агломерации частиц и на данном этапе сушки. Более легкие частицы сухого продукта достигшие влажности (4-6) % постепенно переносятся потоком воздуха к шлюзовому затвору на выходе из сушилки, посредством которого покидают сушильную башню и попадают на следующую стадию сушки.Dry particles of the product at the first stage of drying do not reach the final required mass fraction of moisture, which at this stage is (6-8)%. The lower conical part of the drying tower is a so-called fluidized or "fluidized" bed dryer, and has a perforated bottom (integrated fluid bottom) onto which product particles settle. Through the perforations in the bottom of the drying tower, made towards the exit from the dryer, hot air with a temperature of (80-110) °C is supplied and aerates the layer of product particles, due to which they continue to dry, twisting and moving in suspension in the air flow. Direct physical contact of particles in the “fluidized” bed and the presence of residual moisture leads to partial agglomeration of particles at this stage of drying. Lighter particles of the dry product that have reached a humidity of (4-6)% are gradually transferred by the air flow to the airlock at the outlet of the dryer, through which they leave the drying tower and enter the next stage of drying.

Третья стадия сушки, так называемое досушивание, – и охлаждение сухого продукта осуществляются в вибро-флюидной сушилке («желобе»), представляющей собой продольный полый аппарат с перфорированным дном, состоящим из двух секций, установленным на пружинных опорах и укомплектованным вибродвигателями. Через перфорации дна первой секции подается теплый воздух с температурой (45-60) °С для досушивания частиц до конечной влажности (3-5) %, через перфорации второй – холодный воздух с температурой (8-10) °С для охлаждения готового сухого продукта до температуры не выше 30 °С.The third stage of drying, the so-called post-drying, and cooling of the dry product are carried out in a vibro-fluid dryer (“trough”), which is a longitudinal hollow apparatus with a perforated bottom, consisting of two sections, mounted on spring supports and equipped with vibration motors. Through the perforations in the bottom of the first section, warm air with a temperature of (45-60) °C is supplied to dry the particles to the final humidity (3-5)%, through the perforations of the second section, cold air with a temperature of (8-10) °C is supplied to cool the finished dry product. to a temperature not exceeding 30 °C.

Точные значения температуры воздуха на второй и третьей стадии охлаждения определяются исходя из требуемой конечной влажности готового продукта, актуальной производительности сушильной установки, времени года и влагосодержания атмосферного воздуха.The exact values of the air temperature at the second and third stages of cooling are determined based on the required final humidity of the finished product, the current performance of the drying unit, the time of year and the moisture content of the atmospheric air.

Охлажденный сухой продукт направляется на промежуточное хранение или непосредственно на упаковывание с помощью пневмотранспорта холодным воздухом (8-10) °С, где и осуществляется его окончательное охлаждение до температуры не выше 20 °С. В случае если требуемая температура продукта не достигнута, то до момента его отгрузки потребителю упакованный продукт доохлаждается в холодильной камере.The cooled dry product is sent for intermediate storage or directly for packaging using pneumatic transport with cold air (8-10) °C, where it is finally cooled to a temperature not exceeding 20 °C. If the required temperature of the product is not reached, then until it is shipped to the consumer, the packaged product is cooled in the refrigeration chamber.

Перед подачей на дозирующее устройство линии упаковывания готовый продукт просеивается с помощью вибросита с ячейкой сетки 2х2 мм для отделения крупных комочков продукта.Before being fed to the dosing device of the packaging line, the finished product is sieved using a vibrating sieve with a 2x2 mm mesh to separate large lumps of product.

Хранение готового продукта осуществляется при температуре не выше 20 °С и относительной влажности воздуха не выше 85 %. Срок годности продуктов устанавливает производитель.The finished product is stored at a temperature not exceeding 20 °C and a relative air humidity not exceeding 85%. The shelf life of products is set by the manufacturer.

Далее приведены примеры производства сухих молочных продуктов согласно предлагаемому способу.The following are examples of the production of dry milk products according to the proposed method.

Пример 1.Example 1.

Цельное коровье молоко после оценки качества и приемки направляется на пастеризационно-охладительную установку, укомплектованную сепаратором-нормализатором, где происходит стандартизация цельного молока по содержанию жира и термизация стандартизированного цельного молока при температуре (66±2) °С с выдержкой 20 секунд, после чего молоко охлаждается и направляется на хранение до начала сгущения и сушки.After quality assessment and acceptance, whole cow's milk is sent to a pasteurization-cooling unit equipped with a separator-normalizer, where whole milk is standardized by fat content and the standardized whole milk is thermized at a temperature of (66±2) °C with a holding time of 20 seconds, after which the milk cooled and sent for storage before thickening and drying begins.

При подаче в четырехкорпусную пленочную вакуум-выпарную установку стандартизированное цельное молоко последовательно подогревается в пяти подогревателях и пластинчатом рекуператоре до I - (46±2) °С; II - (52±2) °С; III - (57±2) °С; IV - (61±2) °С; V - (65±2) °С и (82±2) °С в рекуператоре соответственно и поступает в пастеризатор, где проходит тепловую обработку при температуре (95±2) °С без выдержки.When fed into a four-body film vacuum evaporation unit, standardized whole milk is sequentially heated in five heaters and a plate recuperator to I - (46±2) °C; II - (52±2) °С; III - (57±2) °С; IV - (61±2) °C; V - (65±2) °C and (82±2) °C in the recuperator, respectively, and enters the pasteurizer, where it undergoes heat treatment at a temperature of (95±2) °C without holding.

Далее цельное молоко поступает последовательно в первый, второй, четвертый и затем третий корпуса на выпаривание, где кипит при разряжении и температурах I - 0,0685 МПа, (68±2) °С; II - 0,026 МПа, (64±2) °С; IV - 0,015 МПа, (56±2) °С и III - 0,020 МПа, (60±2) °С соответственно, после чего достигает требуемой концентрации сухих веществ молока (52±2) %, и с температурой (60±2) °С направляется на кратковременное хранение перед сушкой.Next, whole milk enters sequentially into the first, second, fourth and then third buildings for evaporation, where it boils at a vacuum and temperatures I - 0.0685 MPa, (68 ± 2) ° C; II - 0.026 MPa, (64±2) °C; IV - 0.015 MPa, (56±2) °C and III - 0.020 MPa, (60±2) °C, respectively, after which it reaches the required concentration of milk solids (52±2)%, and with temperature (60±2) °C is sent for short-term storage before drying.

Сгущенное цельное молоко далее подогревается до (75±2) °С и распыляется в сушильной башне дисковым центробежным распылителем в потоке горячего воздуха с температурой (182±2) °С для высушивания. Досушивание и охлаждение сухого цельного молока осуществляется при щадящих режимах в виде псевдоожиженного слоя воздухом с температурами (105±2) °С, (55±2) °С и (8-10) °С. Мелкая фракция сухого продукта, отделенная от отработанного воздуха в системе очистки воздуха, возвращается пневмотранспортом в зону распыления для агломерации.Condensed whole milk is then heated to (75±2) °C and sprayed into the drying tower with a disk centrifugal sprayer in a stream of hot air at a temperature of (182±2) °C for drying. Drying and cooling of whole milk powder is carried out under gentle conditions in the form of a fluidized layer with air at temperatures of (105±2) °C, (55±2) °C and (8-10) °C. The fine fraction of the dry product, separated from the exhaust air in the air purification system, is returned by pneumatic transport to the spray zone for agglomeration.

Сухое цельное молоко с температурой (26±2) °С и влажностью (3,6±0,2) % направляется на промежуточное хранение, фасование и доохлаждение в камере до температуры не выше (18±2) °С.Whole milk powder with a temperature of (26±2) °C and a humidity of (3.6±0.2)% is sent for intermediate storage, packaging and additional cooling in a chamber to a temperature not higher than (18±2) °C.

Пример 2.Example 2.

Творожная сыворотка с участка производства творога направляется на промежуточное хранение и далее подается на пастеризационно-охладительную установку, укомплектованную сепаратором-очистителем и сепаратором сливкоотделителем, где освобождается от белковой пыли и молочного жира. Сыворотка далее подвергается термизации при температуре (65±2) °С с выдержкой 20 секунд, после чего охлаждается и направляется на хранение до начала сгущения и сушки.Curd whey from the cottage cheese production site is sent to intermediate storage and then supplied to a pasteurization and cooling unit equipped with a separator-cleaner and a cream separator, where it is freed from protein dust and milk fat. The whey is then thermalized at a temperature of (65±2) °C for 20 seconds, after which it is cooled and sent for storage until condensation and drying begin.

При подаче в четырехкорпусную пленочную вакуум-выпарную установку сыворотка последовательно подогревается в пяти подогревателях и пластинчатом рекуператоре до I - (46±2) °С; II - (52±2) °С; III - (57±2) °С; IV - (61±2) °С; V - (65±2) °С и (82±2) °С в рекуператоре соответственно и поступает в пастеризатор, где проходит тепловую обработку при температуре (78±2) °С без выдержки.When fed into a four-body film vacuum evaporation unit, the whey is sequentially heated in five heaters and a plate recuperator to I - (46±2) °C; II - (52±2) °С; III - (57±2) °С; IV - (61±2) °C; V - (65±2) °C and (82±2) °C in the recuperator, respectively, and enters the pasteurizer, where it undergoes heat treatment at a temperature of (78±2) °C without holding.

Далее сыворотка поступает последовательно в первый, второй, четвертый и затем третий корпуса на выпаривание, где кипит при разряжении и температурах I - 0,0685 МПа, (68±2) °С; II - 0,026 МПа, (64±2) °С; IV - 0,015 МПа, (56±2) °С и III - 0,020 МПа, (60±2) °С соответственно, после чего достигает требуемой концентрации сухих веществ молока (55±2) %, и с температурой (60±2) °С направляется на кратковременное хранение перед сушкой.Next, the whey enters sequentially into the first, second, fourth and then third buildings for evaporation, where it boils at a vacuum and temperatures I - 0.0685 MPa, (68±2) °C; II - 0.026 MPa, (64±2) °C; IV - 0.015 MPa, (56±2) °C and III - 0.020 MPa, (60±2) °C, respectively, after which it reaches the required concentration of milk solids (55±2)%, and with temperature (60±2) °C is sent for short-term storage before drying.

Сгущенная сыворотка далее подогревается до (75±2) °С и распыляется в сушильной башне дисковым центробежным распылителем в потоке горячего воздуха с температурой (175±2) °С для высушивания. Досушивание и охлаждение сухой сыворотки осуществляется при щадящих режимах в виде псевдоожиженного слоя воздухом с температурами (85±2) °С, (55±2) °С и (8-10) °С. Мелкая фракция сухого продукта отделенная от отработанного воздуха в системе очистки воздуха возвращается пневмотранспортом в зону распыления для агломерации.The condensed whey is then heated to (75±2) °C and sprayed into the drying tower with a disk centrifugal sprayer in a stream of hot air at a temperature of (175±2) °C for drying. Dry whey is dried and cooled under gentle conditions in the form of a fluidized layer with air at temperatures of (85±2) °C, (55±2) °C and (8-10) °C. The fine fraction of the dry product, separated from the exhaust air in the air purification system, is returned by pneumatic transport to the spray zone for agglomeration.

Сухая сыворотка с температурой (26±2) °С и влажностью (3,2±0,2) % направляется на промежуточное хранение, фасование и доохлаждение в камере до температуры не выше (18±2) °С.Dry whey with a temperature of (26±2) °C and a humidity of (3.2±0.2)% is sent for intermediate storage, packaging and further cooling in a chamber to a temperature not higher than (18±2) °C.

Пример 3.Example 3.

Цельное коровье молоко после оценки качества и приемки направляется на пастеризационно-охладительную установку, укомплектованную сепаратором-сливкоотделителем, где происходит разделение цельного молока на обезжиренное молоко и сливки, после чего обезжиренное молоко подвергается термизации при температуре (66±2) °С с выдержкой 20 секунд, после чего оно охлаждается и направляется на хранение до начала сгущения и сушки.After quality assessment and acceptance, whole cow's milk is sent to a pasteurization and cooling unit equipped with a cream separator, where whole milk is separated into skim milk and cream, after which the skim milk is thermized at a temperature of (66±2) °C with a holding time of 20 seconds , after which it is cooled and sent for storage until thickening and drying begins.

При подаче в четырехкорпусную пленочную вакуум-выпарную установку обезжиренное молоко последовательно подогревается в пяти подогревателях и пластинчатом рекуператоре до I - (46±2) °С; II - (52±2) °С; III - (57±2) °С; IV - (61±2) °С; V - (65±2) °С и (82±2) °С в рекуператоре соответственно и поступает в пастеризатор, где проходит тепловую обработку при температуре (84±2) °С без выдержки.When fed into a four-body film vacuum evaporation unit, skim milk is sequentially heated in five heaters and a plate recuperator to I - (46±2) °C; II - (52±2) °С; III - (57±2) °С; IV - (61±2) °C; V - (65±2) °C and (82±2) °C in the recuperator, respectively, and enters the pasteurizer, where it undergoes heat treatment at a temperature of (84±2) °C without holding.

Далее обезжиренное молоко поступает последовательно в первый, второй, четвертый и затем третий корпуса на выпаривание, где кипит при разряжении и температурах I - 0,0685 МПа, (68±2) °С; II - 0,026 МПа, (64±2) °С; IV - 0,015 МПа, (56±2) °С и III - 0,020 МПа, (60±2) °С соответственно, после чего достигает требуемой концентрации сухих веществ молока (50±2) %, и с температурой (60±2) °С направляется на кратковременное хранение перед сушкой.Next, the skim milk enters sequentially into the first, second, fourth and then third buildings for evaporation, where it boils at a vacuum and temperatures I - 0.0685 MPa, (68±2) °C; II - 0.026 MPa, (64±2) °C; IV - 0.015 MPa, (56±2) °C and III - 0.020 MPa, (60±2) °C, respectively, after which it reaches the required concentration of milk solids (50±2)%, and with temperature (60±2) °C is sent for short-term storage before drying.

Сгущенное обезжиренное молоко далее подогревается до (75±2) °С и распыляется в сушильной башне дисковым центробежным распылителем в потоке горячего воздуха с температурой (188±2) °С для высушивания. Досушивание и охлаждение сухого обезжиренного молока осуществляется при щадящих режимах в виде псевдоожиженного слоя воздухом с температурами (95±2) °С, (50±2) °С и (8-10) °С. Мелкая фракция сухого продукта отделенная от отработанного воздуха в системе очистки воздуха возвращается пневмотранспортом в зону распыления для агломерации.The condensed skim milk is then heated to (75±2) °C and sprayed into the drying tower by a disk centrifugal sprayer in a stream of hot air at a temperature of (188±2) °C for drying. Drying and cooling of skim milk powder is carried out under gentle conditions in the form of a fluidized layer with air at temperatures of (95±2) °C, (50±2) °C and (8-10) °C. The fine fraction of the dry product, separated from the exhaust air in the air purification system, is returned by pneumatic transport to the spray zone for agglomeration.

Сухое обезжиренное молоко с температурой (26±2) °С и влажностью (4,8±0,2) % направляется на промежуточное хранение, фасование и доохлаждение в камере до температуры не выше (18±2) °С.Powdered skim milk with a temperature of (26±2) °C and a humidity of (4.8±0.2)% is sent for intermediate storage, packaging and additional cooling in a chamber to a temperature not higher than (18±2) °C.

Пример 4 и 5.Example 4 and 5.

Производство сухого обезжиренного молока выполнено по технологии, соответствующей Примеру 3 в другие дни и на сырье, полученном от других хозяйств отличающемся по качеству.The production of skimmed milk powder was carried out using technology corresponding to Example 3 on other days and using raw materials obtained from other farms of different quality.

Характеристики полученных продуктов, подтверждающие достижение технического результата приведены в таблице 2.The characteristics of the obtained products, confirming the achievement of the technical result, are given in Table 2.

Таблица 2table 2

№п/пNo. ПродуктProduct Индекс азота сывороточных белков (WPNI, whey protein nitrogen index), мг/гWhey protein nitrogen index (WPNI, whey protein nitrogen index), mg/g Линейный размер частиц, мкмLinear particle size, microns КМАФАнМ, КОЕ/г, не болееKMAFAnM, CFU/g, no more БГКП, отсутствуют в г продуктаcoliforms, absent in g of product Значение подтверждающее технический результатValue confirming the technical result >4>4 30 - 24030 - 240 1*103 1*10 3 11 11 Молоко сухое цельноеWhole milk powder -*-* 42 - 21042 - 210 5*102 5*10 2 11 22 Сыворотка молочная сухаяWhey powder -*-* 30 - 18430 - 184 7*102 7*10 2 11 33 Молоко сухое обезжиренноеSkimmed milk powder 5,55.5 44 - 19444 - 194 2*102 2*10 2 11 44 Молоко сухое обезжиренноеSkimmed milk powder 4,74.7 40 - 20540 - 205 8*102 8*10 2 11 55 Молоко сухое обезжиренноеSkimmed milk powder 5,25.2 36 - 21436 - 214 3*102 3*10 2 11

* показатель индекса азота сывороточного протеина (WPNI) в сухом цельном молоке и сухой сыворотке не определяется.*Whey Protein Nitrogen Index (WPNI) is not determined in whole milk powder and whey powder.

Далее оценивались физико-химические и микробиологические показатели полученных продуктов.Next, the physicochemical and microbiological parameters of the resulting products were assessed.

Содержание неденатурированных сывороточных белков в СОМ, характеризуемое индексом WPNI, осуществляли методом спектрофотометрии на фотометре Uvi Light XS5. Согласно методике анализа выполняли два параллельных измерения светопропускания осветленного раствора после осаждения казеина, сходимость которых должна быть не менее 2 %. Среднее значение светопропускания между параллельными измерениями использовали для получения значения индекса WPNI по калибровочной кривой (рис.1). The content of undenatured whey proteins in COM, characterized by the WPNI index, was carried out by spectrophotometry using a Uvi Light XS5 photometer. According to the analysis procedure, two parallel measurements of the light transmission of the clarified solution after casein precipitation were performed, the convergence of which should be at least 2%. The average transmittance between parallel measurements was used to obtain the WPNI value from the calibration curve (Fig. 1).

Размер частиц сухих продуктов определяли путем микроскопирования препарата на монокулярном оптическом микроскопе Celestron Advanced 500x оснащенном окуляром микрометром.The particle size of dry products was determined by microscopying the preparation on a Celestron Advanced 500x monocular optical microscope equipped with an eyepiece micrometer.

Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) определяли по ГОСТ 10444.15; определение содержания бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий) — по ГОСТ 31747.The number of mesophilic aerobic and facultative anaerobic microorganisms (KMAFAnM) was determined according to GOST 10444.15; determination of the content of coliform bacteria (coliform bacteria) - according to GOST 31747.

Claims (13)

1. Способ производства сухих молочных продуктов, заключающийся в том, что1. A method for producing dry dairy products, which consists in the fact that предварительно подготовленное молочное сырье подвергают термизации при температуре (63-68)°С с выдержкой от 15 до 30 секунд, охлаждают до температуры (4±2)°С; pre-prepared dairy raw materials are subjected to thermization at a temperature of (63-68) ° C with a holding time of 15 to 30 seconds, cooled to a temperature of (4 ± 2) ° C; осуществляют сгущение молочного сырья на пленочной вакуум-выпарной установке, в которой молочное сырье сначала последовательно нагревают в подогревателях до 46±2°С, 52±2°С, 57±2°С, 61±2°С; 65±2°С соответственно, после чего направляют в пластинчатый рекуператор тепла, где подогревают до температуры 82±2°С, и затем в пастеризатор, где осуществляют тепловую обработку сырья в пластинчатом рекуператоре, в котором происходит охлаждение молочного сырья до температуры 68±2°С и соответственно нагрев сырья, поступающего из последнего подогревателя;the milk raw materials are thickened in a film vacuum evaporation unit, in which the milk raw materials are first sequentially heated in heaters to 46±2°C, 52±2°C, 57±2°C, 61±2°C; 65±2°C, respectively, after which it is sent to a plate heat recuperator, where it is heated to a temperature of 82±2°C, and then to a pasteurizer, where the raw materials are heat treated in a plate recuperator, in which the milk raw materials are cooled to a temperature of 68±2 °C and, accordingly, heating of the raw materials coming from the last heater; далее молочное сырье подвергают сгущению в последовательно расположенных четырех корпусах выпарной установки, при этом молочное сырье сначала подают в первый корпус выпарной установки, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,0685 МПа и температуре 68±2°С, затем направляют во второй корпус, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,026 МПа и температуре 64±2°С, после чего молочное сырье направляют в четвертый корпус, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,015 МПа и температуре 56±2°С, далее возвращают в третий корпус выпарной установки, в котором осуществляют сгущение при давлении 0,020 МПа и температуре 60±2°С;Next, the milk raw materials are subjected to condensation in four sequentially located housings of the evaporation unit, while the milk raw materials are first fed into the first housing of the evaporation unit, in which condensation is carried out at a pressure of 0.0685 MPa and a temperature of 68±2°C, then sent to the second housing, to in which thickening is carried out at a pressure of 0.026 MPa and a temperature of 64±2°C, after which the milk raw materials are sent to the fourth housing, in which thickening is carried out at a pressure of 0.015 MPa and a temperature of 56±2°C, then returned to the third housing of the evaporation unit, in which thickening is carried out at a pressure of 0.020 MPa and a temperature of 60±2°C; из третьего корпуса сгущенный продукт направляют в трубчатый подогреватель, где осуществляют его подогрев до температуры 75±2°С, после чего подают в сушильную башню на первую стадию сушки, которую осуществляют распылением сгущенного продукта в потоке горячего воздуха с температурой 170-190°С и подают на вторую стадию, на которой осуществляют сушку частиц в кипящем слое горячим воздухом с температурой 80-110°С, после чего направляют на досушивание и охлаждение сухого продукта, которую осуществляют в кипящем слое воздухом сначала с температурой 45-60°С, затем - с температурой 8-10°С до конечной влажности 3-5% и до температуры сухого продукта не выше 30°С, при этом на первую стадию сушки подают мелкую фракцию частиц сухого продукта, отделенную на выходе из сушильной башни.from the third body, the condensed product is sent to a tubular heater, where it is heated to a temperature of 75±2°C, after which it is fed into the drying tower for the first stage of drying, which is carried out by spraying the condensed product in a stream of hot air with a temperature of 170-190°C and fed to the second stage, at which the particles are dried in a fluidized bed with hot air at a temperature of 80-110°C, after which they are sent for drying and cooling of the dry product, which is carried out in a fluidized bed with air, first at a temperature of 45-60°C, then - with a temperature of 8-10°C to a final humidity of 3-5% and to a temperature of the dry product not higher than 30°C, while the small fraction of dry product particles separated at the outlet of the drying tower is fed to the first stage of drying. 2. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что в качестве молочного сырья используют цельное молоко, обезжиренное молоко, подсырную или творожную сыворотку.2. The method for producing dry dairy products according to claim 1, which consists in using whole milk, skim milk, cheese or curd whey as dairy raw materials. 3. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что после сгущения продукт направляют в резервуары на хранение перед сушкой.3. The method for producing dry dairy products according to claim 1, which consists in the fact that after thickening the product is sent to storage tanks before drying. 4. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что тепловую обработку в трубчатых подогревателях осуществляют при температуре (95±2)°С для цельного молока, (84±2)°С для обезжиренного молока и (78±2)°С для сыворотки без выдержки. 4. The method for producing dry dairy products according to claim 1, which consists in the fact that heat treatment in tubular heaters is carried out at a temperature of (95±2)°C for whole milk, (84±2)°C for skim milk and (78± 2)°C for whey without aging . 5. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что после сгущения сгущенную смесь направляют в резервуар для кратковременного хранения перед сушкой. 5. The method for producing dry dairy products according to claim 1, which consists in the fact that after condensation, the condensed mixture is sent to a tank for short-term storage before drying. 6. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что подогрев сгущенного продукта перед первой стадией сушки осуществляют в трубчатом теплообменнике горячей водой или вакуумированным паром. 6. The method for producing dry dairy products according to claim 1, which consists in heating the condensed product before the first stage of drying in a tubular heat exchanger with hot water or evacuated steam. 7. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что горячий воздух на первую стадию сушки подают в верхнюю часть сушильной башни по касательной для создания вращающегося потока сушильной среды. 7. The method for producing dry dairy products according to claim 1, which consists in the fact that hot air at the first stage of drying is supplied to the upper part of the drying tower tangentially to create a rotating flow of the drying medium. 8. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что сгущенную смесь распыляют в виде мелких капель в потоке горячего воздуха с помощью роторного распылителя с распылительным диском, вращающимся с частотой 8000-10000 оборотов в минуту, либо с помощью форсуночных распылителей, укомплектованных насосами высокого давления.8. A method for producing dry dairy products according to claim 1, which consists in the fact that the condensed mixture is sprayed in the form of small drops in a stream of hot air using a rotary sprayer with a spray disk rotating at a frequency of 8000-10000 rpm, or using nozzles sprayers equipped with high pressure pumps. 9. Способ производства сухих молочных продуктов по п.1, заключающийся в том, что охлажденный сухой продукт направляют на промежуточное хранение или на упаковывание с помощью пневмотранспорта холодным воздухом с температурой 8-10°С, где осуществляют его окончательное охлаждение до температуры не выше 20°С. 9. The method for producing dry dairy products according to claim 1, which consists in the fact that the cooled dry product is sent for intermediate storage or packaging using pneumatic transport with cold air at a temperature of 8-10 ° C, where it is finally cooled to a temperature not exceeding 20 °C.
RU2023110669A 2023-04-25 Method of production of dry dairy products RU2803546C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803546C1 true RU2803546C1 (en) 2023-09-15

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2038021C1 (en) * 1992-12-24 1995-06-27 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Молочной Промышленности Method for preparation of dry milk product
RU2267274C2 (en) * 2000-02-22 2006-01-10 Сосьете Де Продюи Нестле С.А. Method for producing of powdered milk
RU2289258C2 (en) * 2004-04-02 2006-12-20 Наиль Тимерзянович Сулейманов Method for production of desiccated mare's milk
RU2671107C2 (en) * 2016-12-26 2018-10-29 Общество с ограниченной ответственностью "Институт интеллектуальной собственности и сертификации" Method for production of dry mare's milk

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2038021C1 (en) * 1992-12-24 1995-06-27 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Молочной Промышленности Method for preparation of dry milk product
RU2267274C2 (en) * 2000-02-22 2006-01-10 Сосьете Де Продюи Нестле С.А. Method for producing of powdered milk
RU2289258C2 (en) * 2004-04-02 2006-12-20 Наиль Тимерзянович Сулейманов Method for production of desiccated mare's milk
RU2671107C2 (en) * 2016-12-26 2018-10-29 Общество с ограниченной ответственностью "Институт интеллектуальной собственности и сертификации" Method for production of dry mare's milk

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Pierre SCHUCK, Spray drying of dairy products: state of the art, Review, Lait 82 (2002), 375-382, DOI: 10.1051/lait:2002017. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2028057C1 (en) Method of production of condensed dairy produce
EP0617897B1 (en) Method and arrangement for continuous sterilization of a liquid milk based product
CA2067629C (en) Process for the production of an evaporated milk product
RU2267274C2 (en) Method for producing of powdered milk
US3615664A (en) Treatment of whey
Goff Dairy product processing equipment
RU2803546C1 (en) Method of production of dry dairy products
Turovskaya et al. Safety of canned milk as an integrated criterion of their technology effectiveness. Russian experience
CN101292682A (en) Liquid state milk concentration method
CN109169924A (en) A kind of milk powder and preparation method thereof
CN107969500A (en) Possesses the low bacterium milk powder of high whey protein index(IV)
Pearce Whey processing
US4550028A (en) Method of re-suspending flocculated milk casein to obtain protein enriched dairy raw material
US4448795A (en) Process of concentrating acid whey
CN112136899A (en) High-quality milk powder and preparation method thereof
US860929A (en) Process of separating the moisture from the constituent solids of liquids.
PL245028B1 (en) Method of producing high-protein lactose permeate, high-protein lactose permeate obtained thereby and a product containing high-protein lactose permeate
US1882637A (en) Powdered protein milk and process of preparing same
Tamime et al. Microstructure of concentrated and dried milk products
CN113444129A (en) Method for extracting crystallized lactose for processing edible lactose
JP7461125B2 (en) Method for producing skim milk powder
RU2814720C1 (en) Vacuum evaporator for milk raw material condensation
Carić Dairy: milk powders
RU2805962C2 (en) Method of producing milk powder or whey, using separator to remove microbes
Sachdeva et al. Production of chhana by ultrafiltration