Обеспечение интенсификации технологии восстановления сухого молока на основе методов математического моделирования

Abstract

Современное развитие молочного производства сопровождается многими проблемами. Факторами, сдерживающими расширение ассортимента и объемов производства молочной продукции, является зачастую низкое качество сырого молока, поступающего на переработ- ку, несоответствие его требованиям нормативных документов, крайне низкий уровень белка. Использование в производстве сухих молочных продуктов и вариации по свойствам и каче- ству поступающего на переработку сухого молока предполагает необходимость инноваций на этапе его восстановления. Основными процессами, определяющими качество восстановле- ния, являются растворение лактозы и минеральных веществ, сопровождаемое переходом жи- ра и белка в эмульсионно-коллоидное состояние. В результате образуется дисперсионная среда, при этом дисперсность белков и жира должна соответствовать дисперсности их в на- туральном молоке. Для повышения эффективности восстановления сухого молока немало- важны также свойства используемой воды, в частности жестко регламентируют показатели концентрации водородных ионов и жесткости, также температуру воду. Внедрение ультра- звуковой обработки показало положительное влияние на физико-химические свойства воды: под воздействием ультразвука снижается активная кислотность воды и общая жесткость, повышается температуры воды в среднем на 10…15 °С. Усредненные результаты оценки индекса растворимости свидетельствуют, что ультразвуковая обработка способствует интенсификации процесса восстановления (индекс растворимости снижается в среднем на 37,5…75 %). Кроме того, образцы восстановленных молочных продуктов, полученных по инновационным технологиям, показывают увеличение массовой доли белка (на 3,3…4,8 %), массовой доли лактозы (на 0,9…6,5 % в зависимости от условий ультразвуковой обработки). Методы математического моделирования позволили установить необходимый оптимум ведения технологических режимов восстановления с применением ультразвукового воздействия – мощность 120 Вт, время воздействия – 1…3 минуты (в зависимости от вида вырабатываемого продукта). Указанные параметры позволяют обеспечить высокие потребительские достоинства восстановленных продуктов переработки молока. Modern development of milk production is accompanied by many problems. Factors which limit the expansion of the range and volume of production of dairy products often include low quality of raw milk supplied for processing, its non-conformance with regulatory requirements, and extremely low level of protein. The use of dry milk in the production of dry milk products and variations in properties and quality suggests the need for innovation at the stage of its recombination. The main processes that determine the quality of its recombination are dissolution of lactose and minerals followed by transfer of fat and protein in the emulsion-colloidal state. As the result the dispersion medium is developed wherein the dispersion of protein and fat should conform to their dispersion in natural milk. To improve recombination efficiency of milk powder properties of the water used are also important, in particular values of hydrogen ion concentration and water hardness, as well as the water temperature are strictly regulated. The introduction of ultrasonic treatment showed positive effect on physical and chemical properties of water: under the influence of ultrasound the activity of the water acidity and total hardness is reduced, the water temperature by an average of 10...15 ° C is increased. Averaged results of the evaluation of solubility index indicate that sonication promotes intensification process of recombination (solubility index is reduced by an average of 37.5...75 %). Moreover, recovered samples of dairy products obtained by innovative technologies show an increase in protein mass fraction (3.3...4.8 %) and mass fraction of lactose (0.9...6.5 % depending on conditions of sonication). Mathematical modeling methods have allowed to establish the desired optimum of using technological regimes of recombination with ultrasound exposure – power of 120 W and exposure time – 1...3 minutes (depending on the type of product produced). These settings allow ensuring high consumer advantages of reconstituted products of milk processing.