شركة چالتافارم لمنتجات الألبان والألبان (قسم التصدير)

معالجة الحليب المجفف

إعادة ترطيب المسحوق في الماء هي خاصية أساسية لمساحيق الحليب للمستهلك. يمكن تصنيف مراحل إعادة تكوين المساحيق عمومًا إلى ترطيب وغرق وتشتيت وانحلال كامل. هناك أربعة معايير تتعلق بإعادة التكوين: الترطيب ، اختراق السائل في المسحوق ، غرق جزيئات المسحوق في السائل ، تشتت جزيئات المسحوق ، إذابة الجسيمات في حالة الجسيمات القابلة للذوبان.

تعريف قابلية المسحوق للبلل هو الوقت اللازم لتحقيق ترطيب كامل لكمية محددة من المسحوق عند سكبها في الماء عند درجة حرارة محددة. في بعض الأحيان يتم تضمين مصطلح الغرق في هذه الميزة ، مما يعني قدرة المسحوق على الغمر في الماء بعد البلل. تتراوح قابلية التبلل في مساحيق الحليب التجارية عادةً ما بين 24 ثانية للحليب المجفف منزوع الدسم و 120 ثانية لمسحوق الحليب كامل الدسم. يختلف تشتت مسحوق الحليب التجاري أيضًا بين 90٪ لـ WMP و 95٪ لـ SMP. تشير قابلية التبلل للمساحيق إلى وجود تفاعل جزيئي بين المرحلة الصلبة والماء. وتعتبر بشكل عام قدرة جزيئات المسحوق على التغلب على التوتر السطحي الناتج عن الماء.

يمثل التشتت قدرة المسحوق على الانفصال إلى جزيئات فردية عند تشتيته في الماء بخلط لطيف. تنتشر عينة مسحوق بها محتوى مائي معروف بالتساوي على سطح 25 درجة مئوية من الماء. يتم تقليب الخليط يدويًا لفترة قصيرة ويتم ترشيح جزء من الخليط من خلال غربال. يتم تحديد إجمالي محتوى المواد الصلبة للسائل الذي تم جمعه. يتم حساب التشتت من كتلة جزء الاختبار وقيم محتوى الماء والمواد الصلبة الكلية.

يوفر مؤشر الذوبان قياسًا شاملاً لقدرة المسحوق على الذوبان في الماء. يتم تعريفه على أنه حجم الرواسب بالمل بعد الطرد المركزي. يذوب المسحوق في الماء عند درجة حرارة معينة ويتم طرده بالطرد المركزي. تتم إزالة المادة الطافية واستبدالها بالماء ، وطردها مرة أخرى قبل قراءة حجم البقايا غير القابلة للذوبان. يظهر الرسم التخطيطي لإعادة تشكيل المسحوق في الشكل أدناه.

تشمل العوامل التي تؤثر على إعادة التكوين سطح الجسيمات ، وحجم الجسيمات وتوزيع الحجم ، والكثافة ، والمسامية (مقدار المساحة الفارغة داخل الجسيم) ، والعامل النشط السطحي ، وصلابة الجسيمات ، والتآكل ، والرطوبة ، ودرجة الحرارة ، ومحتوى الدهون والبروتين ، والتجانس ، وطريقة التجفيف (بكرة أو رذاذ) ، إعدادات مختلفة في مجفف الرذاذ (ضغط هواء الفوهة ، سرعة الدوران ، ...) ، طريقة الغربلة والتكتل المناسبة الموضحة بإيجاز أدناه.

حجم الجسيمات:

تشمل الطرق العامة لقياس مسحوق الحليب المجهر وتحليل الصور والغربال وتشتت الضوء. بشكل عام ، جزيئات الحليب السائل عادة ما يكون حجمها أقل من 2-3 ميكرومتر. تبلغ جزيئات الحليب المجفف حوالي 40 إلى 100 مرة أكثر من هذا الحجم ، بمتوسط حجم يتراوح من 100 ميكرومتر إلى 250 ميكرومتر. وفقًا للاختبار ، تتراوح D50 من مسحوق الحليب كامل الدسم من 142 ميكرومتر إلى 149 ميكرومتر ، و D50 من مسحوق الحليب منزوع الدسم في النطاق من 121 ميكرومتر إلى 126 ميكرومتر.

يحدد هذا أن متوسط حجم حبيبات مسحوق الحليب كامل الدسم أكبر من الحجم المنزوع الدسم. (كتل الجسيمات ذات الأقطار الأكبر تتجمع بسهولة على سطح جزيئات الكازين بسبب جزيئات الدهون في مساحيق الحليب عالية الدسم) (يشار إلى D50 بمتوسط قطر الجسيمات أو متوسط حجم الجسيمات. على سبيل المثال ، بالنسبة لعينة مسحوق مع D50 = 5 ميكرومتر ، فهذا يعني أن 50٪ من الجسيمات أكبر من 5 ميكرومتر و 50٪ من الجسيمات أصغر من 5 ميكرومتر.) عادة ما يكون للجسيمات الكبيرة والتكتلات متوسط قطرها في حدود 200-500 ميكرومتر. ترتبط الجسيمات الدقيقة أو الصغيرة بقطر أقل من 125 ميكرومتر.

إذا كان حجم الجسيم يتراوح بين 150 و 200 ميكرومتر ، فيظهر أنه الأفضل لإعادة التكوين. يشير حجم الجسيمات البالغ 200 ميكرون إلى التشتت والامتصاص الأمثل. حجم الجسيمات يعني قطر الجسيم (بالميليمترات) ، ويقاس عادةً بطرق الغربلة. عادة ما يتم التعبير عن حجم الجسيمات بالميكرومتر (ميكرون). يعد نظام حيود الليزر هو الأسلوب الأكثر تقدمًا لتحليل حجم الجسيمات. لقياس الجسيمات ، يقوم النظام بإطلاق الليزر على الجسيمات الفردية لحساب حجم الجسيمات. متوسط حجم الجسيمات (متوسط قيمة التوزيع التراكمي) يختلف من 85 ميكرومتر ل SMPs العادية إلى 230-250 ميكرومتر ل FFMPs. تنتشر SMPs في الهواء (18-20٪) أكثر من المساحيق المحتوية على الدهون (7-11٪).

يؤثر حجم الجسيمات ومورفولوجيا الجسيمات على التشتت. كلما كان حجم الجسيمات أصغر أو زادت نسبة الجسيمات الدقيقة (بالطبع ، بنسبة معينة) ، تصبح قابلية التدفق والتشتت ووقت الترطيب أسوأ وأطول. يُفترض عمومًا أن المساحيق التي يزيد حجم جسيماتها عن 200 ميكرون تتدفق بحرية ، بينما تخضع المساحيق الدقيقة للتماسك ويصعب تدفقها نظرًا لمقاومتها العالية.

تكتل:

الغرض من التكتل هو انضمام جزيئات صغيرة لتكوين جزيئات أكبر. قدمت جميع المساحيق المتكتلة متوسط حجم جسيم أعلى مقارنة بالمسحوق غير المتكتل (العادي). إذا كان المسحوق ناعمًا جدًا ، فسوف تتكون كتلة مما يؤدي إلى إبطاء معدل الذوبان. يغير التكتل مسامية المساحيق ويسرع تغلغل الماء في الحبيبات. من أجل تكتل الجزيئات ، يتعين علينا زيادة الجسيمات الدقيقة ، التي تتراوح بين 30-50 ميكرون ، إلى 150-200 لتحسين جميع خصائص قابلية التدفق والتشتت والبلل وتقليل تلوث الغبار. يزيد التحبيب أو التكتل من تشتت المسحوق من 41 إلى 62٪ في ظروف إعادة الترطيب (يزيد التحبيب من التشتت وقابلية التدفق والبلل).

المسامية:

تتميز المواد ذات الحبيبات الدقيقة بمسامية أكبر من المواد المماثلة ضعيفة الحبيبات. وفقًا للصورة أدناه ، تملأ الجزيئات الصغيرة في المواد ذات الحبيبات الرديئة الفراغ بين الجزيئات الكبيرة. تسبب هذه المشكلة انخفاضًا حادًا في المسامية والتوصيل الهيدروليكي. (اللون الأسود يمثل المواد الصلبة واللون الأبيض يمثل المساحة الفارغة)

يعمل حجم المسام الكبير والمسامية المتزايدة على تحسين قابلية البلل ، بالإضافة إلى الدهون الخالية من السطح وتقليل حجم الهواء الخلالي (المسامية) مما يحد من عملية تجديد مسحوق الحليب في الماء ويبطئها.

بروتين:

مساحيق البروتين عادة ما يكون لها خصائص إعادة ترطيب وتشتيت ضعيفة مقارنة بمساحيق الحليب الأخرى. تتميز مساحيق الألبان عالية البروتين، مثل العزلات ، بضعف تدفقها بشكل عام بسبب طبيعتها المتماسكة ، مما يجعل معالجة هذه المساحيق أكثر صعوبة للمصنعين والمستهلكين النهائيين.

في "تأثير الدهن والبروتين على تشتت مسحوق الحليب" تعرف على المزيد عن تأثير البروتين على تشتت الحليب المجفف وكيف يعمل.

كربوهيدرات:

المنتجات التي تحتوي على نسبة عالية من الكربوهيدرات تكون مبللة بشكل أفضل ، مما يعني أنها تحتاج إلى وقت أقل للنقع في الماء.

درجة حرارة:

كلما زادت درجة الحرارة ، تحسن التشتت. لوحظ أن درجة حرارة الماء عند 60 درجة مئوية مقارنة بـ 40 درجة مئوية و 24 درجة مئوية تعطي نتائج تشتت أفضل. أيضًا ، قد تختلف قابلية ذوبان البروتينات في مسحوق الحليب اعتمادًا على درجة الحرارة التي يتم فيها إعادة تكوين المسحوق.

سمين:

أظهرت سلسلة من الاختبارات أن قابلية ذوبان الحليب المجفف منزوع الدسم أفضل من الحليب كامل الدسم بسبب تشتت أقل للدهون في الماء. بالطبع ، يعتمد أيضًا على ظروف مثل نوع مسحوق الحليب ومعلمات مجفف الرش ودرجة الحرارة والرطوبة وعوامل أخرى.

كثافة:

كلما كانت الجسيمات أدق ، زادت الكثافة الظاهرية السائبة والكثافة الظاهرية. الكثافة السائبة للحليب المجفف كامل الدسم أقل من الكثافة الخالية من الدسم. من الواضح أن جميع عينات الجسيمات الخشنة لديها أقل كثافة حجمية ، بينما تظهر جميع عينات الجسيمات الدقيقة أعلى كثافة حجمية. السبب الرئيسي هو أن الجسيمات الخشنة تكون غير منتظمة أكثر من الجسيمات المتوسطة والدقيقة ، في حين أن الجسيمات الدقيقة هي أكثر الجسيمات كروية وكروية تؤدي إلى كثافة أكبر بسبب انخفاض محتوى الهواء الخلالي ، في حين أن الجسيمات غير المنتظمة تتسبب في انخفاض الكثافة الظاهرية. استنتج أن الحد الأقصى للذوبان عن طريق التشتت يمكن الحصول عليه فقط مع مساحيق الحليب ذات الكثافة الظاهرية أقل من 0.4 جم / مل. ينتج عن الكثافة الظاهرية الأعلى تشتت أقل.

رطوبة:

يعد محتوى الرطوبة أيضًا عاملاً مشتركًا في قابلية التدفق والتخزين وقضايا الجودة. يتم التحكم في مستويات الرطوبة طوال العملية (تفقد جوامد الحليب قابليتها للذوبان بسرعة إذا كان محتوى الرطوبة فيها بين 15 و 38 بالمائة). محتوى الرطوبة في الحليب المجفف كامل الدسم أقل من الخالي من الدسم. إذا كانت الرطوبة عالية ، فإن لزوجة الجزيئات ستزيد وستتسبب في التصاقها ببعضها البعض بإحكام وتكوين حالة متكتلة ، ونتيجة لذلك ، ستنخفض قابلية الذوبان. الرطوبة العالية تجعل شكل العنقود مضغوطًا ، لكن الرطوبة الأقل تسبب تفكك العنب. يجب الحفاظ على مستوى الرطوبة بحيث يكون شكل المساحيق حبيبيًا.

طريقة التجفيف:

عادةً ما تكون قابلية ذوبان مسحوق الحليب منزوع الدسم المجفف بالرش (SMP) ، ومسحوق الحليب كامل الدسم (WMP) ، ومسحوق الحليب منزوع الدسم جزئيًا (PSMP) أكثر من 99٪ ، في حين أن مسحوق الحليب المجفف بالأسطوانة عادة ما يكون أقل (حوالي 85٪) . يعتمد شكل وحجم الجزيئات على نظام التجفيف وعملية الطحن. تكون جزيئات المسحوق المجففة عن طريق التجفيف بالرش كروية بأقطار تتراوح بين 10 و 250 ميكرون وتعتمد في الغالب على خصائص الفوهة. من ناحية أخرى ، فإن المساحيق الناتجة عن التجفيف الأسطواني لها هيكل مضغوط وشكل غير منتظم ولا يوجد هواء مسدود ، وتعتمد الأبعاد النهائية للجزيئات بشكل أكبر على عملية الطحن. يعتمد حجم وتوزيع قطرات المنتج المجفف بالرش بشدة على نوع الفوهة المستخدمة في استنشاق الحليب. يميل المسحوق المجفف بالأسطوانة إلى الحصول على متوسط حجم جسيمي أكبر يبلغ حوالي 150 ميكرون وحجم فجوة منخفض ، في حين أن المسحوق المجفف بالرش له حجم جسيم أصغر يبلغ حوالي 70 ميكرون وحجم فجوة مرتفع.

التجانس:

التجانس السليم ضروري لتفكيك جزيئات الدهون الكبيرة أثناء عملية الإنتاج. من ناحية أخرى ، ترتبط كمية كبيرة من جزيئات الدهون بالطبقات الخارجية لجزيئات البروتين وتشكل مجاميع أكبر. إذا لم تكن جزيئات الدهون متجانسة بدرجة كافية ، فإن استقرار الحليب المجفف وقابليته للتدفق محدودان. في المقابل ، يؤدي التجانس المفرط إلى زيادة كبيرة في المساحة السطحية المحددة لجزيئات الدهون ، مما يؤدي إلى تلبد مسحوق الحليب أو تسريع أكسدة الدهون ، وبالتالي تقليل طعم وثبات المنتج. لذلك ، تعد المراقبة المستمرة لتغير حجم جزيئات مسحوق الحليب جزءًا مهمًا من عملية الإنتاج.

الاستنزاف:

تعتمد إمكانية الاستنزاف على التركيب الكيميائي للمادة بالإضافة إلى قوة وشكل جزيئاتها. الجسيمات الدائرية لها تآكل أقل من الجسيمات غير المنتظمة المسننة ، والتي تكون حوافها عرضة للكسر.