Молочные продукты и порошки ЧалтаФарм

Регидратация сухого молока

Регидратируемость порошка в воде является важным свойством сухого молока для потребителя. Стадии восстановления порошков обычно можно разделить на смачивание, погружение, диспергирование и полное растворение. Существует четыре параметра, относящихся к восстановлению: смачивание, проникновение жидкости в порошок, погружение частиц порошка в жидкость, диспергирование частиц порошка и растворение частиц в случае растворимых частиц.

Определение смачиваемости порошка – это время, необходимое для достижения полного смачивания определенного количества порошка при его высыпании в воду при определенной температуре. Иногда в эту характеристику включается термин «тонущий», что означает способность порошка погружаться в воду после намокания. Смачиваемость коммерческого сухого молока обычно колеблется от 24 секунд для обезжиренного сухого молока до 120 секунд для цельного сухого молока. Дисперсия коммерческого сухого молока также колеблется от 90% для WMP до 95% для SMP. Смачиваемость порошков указывает на молекулярное взаимодействие между твердой фазой и водой. И это обычно рассматривается как способность частиц порошка преодолевать поверхностное натяжение, вызванное водой.

Диспергируемость представляет собой способность порошка разделяться на отдельные частицы при диспергировании в воде при осторожном перемешивании. Образец порошка с известным содержанием воды равномерно распределяют по поверхности воды с температурой 25°C. Смесь перемешивают вручную в течение короткого времени и часть смеси фильтруют через сито. Определяют общее содержание твердых частиц в собранной жидкости. Диспергируемость рассчитывают по массе пробы и значениям содержания воды и общего содержания твердых веществ.

Индекс растворимости обеспечивает общее измерение способности порошка растворяться в воде. Определяется как объем осадка в мл после центрифугирования. Порошок растворяют в воде определенной температуры и центрифугируют. Супернатант удаляют, заменяют водой и снова центрифугируют перед измерением объема нерастворимого остатка. Схема восстановления порошка показана на рисунке ниже.

Факторы, влияющие на восстановление, включают поверхность частиц, размер и распределение частиц по размерам, плотность, пористость (количество пустого пространства внутри частицы), поверхностно-активное вещество, твердость частиц, истирание, влажность, температуру, содержание жира и белка, гомогенизацию, метод сушки. (валик или распылитель), различные настройки в распылительной сушилке (давление воздуха на сопле, скорость вращения и т. д.), правильный метод просеивания и агломерации, который вкратце объясняется ниже.

Размер частицы:

Общие методы измерения сухого молока включают микроскопию, анализ изображений, просеивание и рассеяние света. Как правило, частицы жидкого молока обычно имеют размер менее 2-3 мкм. Частицы сухого молока примерно в 40-100 раз больше этого размера, при этом средний размер составляет от 100 до 250 микрометров. Согласно тесту, D50 сухого цельного молока находится в диапазоне от 142 мкм до 149 мкм, а D50 сухого обезжиренного молока находится в диапазоне от 121 мкм до 126 мкм. Это определяет, что средний размер частиц цельного сухого молока больше, чем обезжиренного. (Агломераты частиц большего диаметра легко агрегируются на поверхности частиц казеина за счет частиц жира в сухом молоке высокой жирности)

(D50 называется медианным диаметром частиц или медианным размером частиц. Например, для образца порошка с D50 = 5 мкм это означает, что 50% частиц больше 5 мкм, а 50% частиц меньше 5 мкм.)

Крупные частицы и агломераты обычно имеют средний диаметр в диапазоне 200-500 мкм. Мелкие или мелкие частицы связаны с диаметром менее 125 мкм. Если размер частиц составляет от 150 до 200 микрометров, он лучше всего подходит для восстановления. Размер частиц 200 микрон указывает на оптимальную дисперсию и абсорбцию.

Размер частиц означает диаметр (в миллиметрах) частицы, обычно измеряемый методами просеивания. Размер частиц обычно выражается в микрометрах (микронах). Самым передовым методом анализа размера частиц является система лазерной дифракции. Для измерения частиц система стреляет лазером по отдельным частицам, чтобы рассчитать размер частиц. Средний размер частиц (среднее значение кумулятивного распределения) варьировал от 85 мкм для обычных СЧМ до 230-250 мкм для ПФМФ. СМЧ более диспергированы в воздухе (18-20%), чем жиросодержащие порошки (7-11%).

Размер и морфология частиц влияют на дисперсию. Чем меньше размер частиц или выше процент мелких частиц (разумеется, в определенной пропорции), тем хуже и дольше становятся сыпучесть, дисперсность и время смачивания. Обычно предполагается, что порошки с размером частиц более 200 микрон свободно текут, в то время как мелкие порошки подвержены когезии и более трудны для текучести из-за их более высокого сопротивления.

Агломерация:

Целью агломерации является соединение мелких частиц с образованием более крупных частиц. Все агломерированные порошки имели более высокий средний размер частиц по сравнению с неагломерированным (обычным) порошком. Если порошок слишком мелкий, сформируется комок, который замедлит скорость растворения. Агломерация изменяет пористость порошков и ускоряет проникновение воды в гранулы.

Чтобы агломерировать частицы, мы должны увеличить размер мелких частиц размером от 30 до 50 микрон до 150-200, чтобы улучшить все характеристики текучести, дисперсии и смачиваемости, а также уменьшить загрязнение пылью. Грануляция или агломерация увеличивают дисперсию порошка с 41 до 62% в условиях повторного смачивания (грануляция увеличивает дисперсию, сыпучесть и смачиваемость).

Пористость:

Мелкозернистые материалы обладают большей пористостью, чем аналогичные мелкозернистые материалы. Согласно приведенному ниже рисунку, мелкие частицы в слабозернистых материалах заполняют пространство между крупными частицами. Эта проблема вызывает резкое снижение пористости и гидравлической проводимости. (Черный цвет представляет собой твердые материалы, а белый цвет представляет собой пустое пространство)

Крупный размер пор и повышенная пористость улучшают смачиваемость, а поверхностный свободный жир и уменьшение объема промежуточного воздуха (пористости) ограничивают и замедляют процесс регенерации сухого молока в воде.

Белок:

Белковые порошки обычно обладают плохими регидратационными и диспергирующими свойствами по сравнению с другими сухими молочными продуктами.

Сухие молочные продукты с высоким содержанием белка, такие как изоляты, обычно имеют плохую сыпучесть из-за своей когезивной природы, что затрудняет дальнейшую обработку этих порошков для производителей и конечных потребителей.

углевод:

Продукты с более высоким содержанием углеводов лучше смачиваются, а значит, им требуется меньше времени для замачивания в воде.

Температура:

С повышением температуры дисперсия улучшалась. Было замечено, что температура воды 60°C по сравнению с 40°C и 24°C дает лучшие результаты диспергирования. Кроме того, растворимость белков в сухом молоке может варьироваться в зависимости от температуры, при которой порошок восстанавливается. Более высокие температуры обеспечивают большую растворимость.

Толстый:

Серия испытаний показала, что растворимость сухого обезжиренного молока лучше, чем жирного, за счет меньшего диспергирования жира в воде. Конечно, это также зависит от таких условий, как тип сухого молока, параметры распылительной сушилки, температура, влажность и другие факторы.

Плотность:

Чем мельче частицы, тем выше насыпная плотность в свободном состоянии и насыпная плотность в насыпном состоянии. Насыпная плотность полножирного сухого молока ниже обезжиренного. Видно, что все образцы крупных частиц имеют наименьшую объемную плотность, а все образцы мелкодисперсных частиц имеют наибольшую объемную плотность. Основная причина заключается в том, что крупные частицы имеют более неправильную форму, чем средние и мелкие частицы, в то время как мелкие частицы являются наиболее сферическими, а сферические частицы приводят к более высокой объемной плотности из-за низкого содержания воздуха в порах, в то время как неправильные частицы вызывают снижение объемной плотности. Сделан вывод, что максимальную растворимость диспергированием можно получить только для сухих молочных смесей с насыпной плотностью менее 0,4 г/мл. Более высокая насыпная плотность приводит к меньшей дисперсии.

Влажность:

Содержание влаги также является общим фактором, влияющим на текучесть, хранение и качество. Уровень влажности контролируется на протяжении всего процесса (сухие вещества молока быстро теряют свою растворимость, если их влажность составляет от 15 до 38 процентов). Содержание влаги в цельном сухом молоке ниже, чем в обезжиренном. Если влажность высокая, липкость частиц будет увеличиваться, что приведет к тому, что они будут плотно слипаться и создадут комковатое состояние, в результате чего растворимость уменьшится. Высокая влажность делает форму грозди компактной, а меньшая влажность приводит к рыхлости ягод. Уровень влажности следует поддерживать таким образом, чтобы форма порошков была зернистой.

Метод сушки:

Растворимость сухого обезжиренного молока распылительной сушки (SMP), цельного сухого молока (WMP) и частично обезжиренного сухого молока (PSMP) обычно составляет более 99%, в то время как для сухого молока, полученного вальцовой сушкой, обычно меньше (около 85%). . Форма и размер частиц зависят от системы сушки и операции измельчения. Частицы порошка, высушенные распылительной сушкой, имеют сферическую форму с диаметром от 10 до 250 микрон и в основном зависят от свойств сопла. С другой стороны, порошки, полученные вальцовой сушкой, имеют плотную структуру, неправильную форму и отсутствие засорения воздуха, а окончательные размеры частиц в большей степени зависят от операции измельчения. Размер и распределение капель продукта, высушенного распылением, сильно зависят от типа насадки, используемой для распыления молока. Порошок, высушенный на вальцах, обычно имеет больший средний размер частиц, составляющий около 150 микрон, и низкий объем вакуолей, в то время как порошок, высушенный распылением, имеет меньший размер частиц, составляющий около 70 микрон, и большой объем вакуолей.

Гомогенизация:

Правильная гомогенизация необходима для разрушения крупных частиц жира в процессе производства. С одной стороны, значительное количество жировых частиц связывается с наружными слоями белковых частиц и образует более крупные агрегаты. Если частицы жира недостаточно однородны, стабильность и сыпучесть сухого молока ограничены. Напротив, чрезмерная гомогенизация приводит к значительному увеличению удельной поверхности частиц жира, что приводит к образованию хлопьев сухого молока или ускоряет окисление жира, что снижает вкусовые качества и стабильность продукта. Поэтому непрерывный мониторинг изменения размера частиц сухого молока является важной частью производственного процесса.

Потертость:

Вероятность истирания зависит от химического состава материала, а также от прочности и формы его частиц. Круглые частицы имеют меньшую истираемость, чем зазубренные частицы неправильной формы, края которых склонны к поломке.