Параметры процесса
При выпаривании исходной молочной смеси вместе с сахарным сиропом с самого начала процесса сгущения обработка молока, молочной смеси, предшествующая концентрированию, не отличается от обработки предварительно сгущенной молочной смеси с сахарным сиропом.
В настоящее время при производстве сгущенного молока с сахаром наибольшее распространение получило выпаривание в двухкорпусном циркуляционном вакуум-выпарном аппарате.
Процесс сгущения в этих аппаратах имеет свои отличительные особенности: необходимость быстрого и единовременного заполнения рабочих объемов корпусов общей выпариваемой смесью или ее компонентами в самом начале процесса, возможность пастеризации молочной смеси в подогревателях установки, возможность перепуска сгущенного продукта в вакуум-охладители одновременно из обоих корпусов или всей партии (варки) только из второго корпуса.
Смесь в количестве, соответствующем рабочему объему циркуляционного вакуум-выпарного аппарата, подают в него за 5-7 мин до начала сгущения.
Из компонентов смеси, предназначенных для производства продуктов с добавками, рабочие объемы вакуум-выпарных аппаратов можно заполнять пастеризованной молочной смесью, пастеризованной молочной смесью вместе с сахарным сиропом и одним сахарным сиропом. Компоненты смеси для начального заполнения рабочих объемов корпусов аппарата выбирают в зависимости от принятых режимов тепловой обработки перед выпариванием.
Исходя из требований технологии к режимам тепловой обработки перед выпариванием и выпаривания, эксплуатация двухкорпусных циркуляционных вакуум-выпарных аппаратов при производстве молочных консервов с сахаром теоретически возможна в нескольких вариантах.
Первый вариант включает последовательное нагревание молочной смеси до 90-95 °С в подогревателях аппарата, выпаривание согласно паспортным режимам, перепуск продукта в вакуум-охладитель одновременно из обоих корпусов. Пастеризованную молочную смесь при высокой температуре перед выпариванием не выдерживают. Это объясняется тем, что для начального заполнения рабочего объема корпусов аппарата используют часть сахарного сиропа, предназначенного для варки. Оставшуюся порцию сахарного сиропа подают в корпус аппарата по завершении подачи всей молочной смеси, смесь всех компонентов досгущают до заданного содержания сухих веществ.
При втором варианте режимы пастеризации и выпаривания те же, что и в первом, но с перепуском сгущенного продукта на охлаждение из одного второго корпуса аппарата после поступления в него всей партии продукта.
Третий вариант включает пастеризацию части молочной смеси, необходимой для начального заполнения рабочих объемов обоих корпусов вакуум-выпарных аппаратов, в пастеризаторе, не входящем в комплект вакуум-выпарного аппарата, при 90-95 °С с последующим охлаждением ее до 80-75 °С, накоплением перед выпариванием в промежуточной емкости и подачей в корпуса аппарата за 5-7 мин. Оставшуюся молочную смесь пастеризуют в подогревателях аппарата при 90-95 °С без выдержки, сахарный сироп подают по завершении подачи всей пастеризованной молочной смеси. Режим выпаривания согласно паспорту, досгущение в обоих корпусах аппаратов, перепуск сгущенного продукта на охлаждение из одного второго корпуса.
Тепловую обработку всей молочной смеси производят в дополнительно установленном пастеризаторе при температуре выше 100 °С с последующим охлаждением ее перед подачей на выпаривание до 80-75 °С. Сахарный сироп в корпуса аппарата подают вместе с пастеризованной молочной смесью или после нее. Режимы выпаривания согласно паспорту, перепуск на охлаждение только из одного второго корпуса.
На основе таких показателей, как число операций в технологической линии, тепловые схемы выпаривания и пастеризации, изменение свойств молока при пастеризации и сгущаемой смеси при выпаривании, порядок перепуска сгущенного продукта на охлаждение, сделаны следующие обобщения.
Для технологической линии производства сгущенного молока с сахаром при эксплуатации установки по третьему и четвертому вариантам соответственно неизбежны дополнительные затраты на приобретение пастеризатора, насоса, промежуточной емкости, их установку и обслуживание; при работе по первому и второму вариантам эти затраты исключены, технологический процесс характеризуется меньшим числом операций.
Подогреватели в различных вариантах используют неодинаково. В первом и втором вариантах пастеризацию производят за счет теплоты, остающейся от выпаривания, благодаря чему исключается потребность в паре на выполнение этой операции, поступающем из котельной.
В третьем варианте на пастеризацию массы молочной смеси, требующейся для начального заполнения рабочих объемов корпусов аппарата, неизбежен расход соответствующего количества пара из котельной. После заполнения рабочих объемов корпусов вакуум-выпарных аппаратов пастеризованной молочной смесью оставшуюся часть ее пастеризуют в подогревателях по условиям первого и второго вариантов. В третьем варианте согласно расчетам потребность в паре из котельной на выпаривание и пастеризацию на 6-7 % больше, чем в первом и втором вариантах.
При работе по четвертому варианту остающаяся от выпаривания теплота не используется для пастеризации молочной смеси.
Ее направляют в конденсатор, а пастеризация молочной смеси перед выпариванием производится полностью за счет пара, поступающего из котельной. При этом согласно расчетам общий расход пара из котельной на пастеризацию и выпаривание оказывается больше, чем в первом и втором вариантах, на 26-29 % для условий работы циркуляционного вакуум-выпарного аппарата с пароструйными насосами.
В третьем и четвертом вариантах выдержка пастеризованной молочной смеси сопровождается снижением тепловой стойкости казеина, денатурацией сывороточных белков, потемнением и ухудшением качества продукта в целом. Перечисленные изменения не имеют места при работе по первому и второму вариантам.
Рациональность и целесообразность использования сахарного сиропа для начального рабочего заполнения корпусов аппарата и совместное сгущение исходной молочной смеси с сахарным сиропом от начала до конца процесса подтверждаются также ранее выполненными исследованиями, в которых изучалось изменение вязкости сгущаемого продукта в зависимости от его концентрации и состава. При совместном сгущении молочной смеси и сахарного сиропа показатели вязкости ниже, следовательно, интенсивность выпаривания выше, чем при смешивании предварительно сгущенной молочной смеси в вакуум-выпарном аппарате с сахарным сиропом и совместном сгущении их.
Таким образом, выпаривание с использованием первого варианта по параметрам процесса и технико-экономическим показателям наиболее оптимально.