Наличие в молоке или сливках газов, особенно кислорода, а также летучих веществ может оказать влияние на технологические процессы производства молочных продуктов и могут способствовать изменению их органолептических показателей, а именно появлению нежелательных вкуса и запаха.
Кислород, присутствующий в молоке, при хранении способствует окислению жировой фракции и разрушению витаминов.
Ароматические вещества, обуславливающие дефекты вкуса и запаха, как правило, имеют низкую температуру кипения и могут быть достаточно полно удалены в процессе вакуумной дезодорации и деаэрации.
Рассмотрим основные понятия: аэрация, деаэрация и дезодорация.
Аэрация - продувание воздуха через нагретый слой сливок (молока), посредством «проветривания» при стекании горячих сливок (молока) по открытой поверхности. Этот метод способствует удалению (или ослаблению) из них посторонних запахов и привкусов. Однако после появления современного оборудования (дезодораторов и вакреаторов) он применяется весьма редко.
Деаэрация (дегазация) - удаление из жидкости растворенных в ней газов (кислорода, углекислоты и др.).
Дезодорация - процесс удаления из жидкости посторонних запахов, вкусов и газов.
Для улучшения органолептических показателей молока и сливок одновременно с процессом пастеризации проводится дезодорация и деаэрация. Сущность процесса дезодорации заключается в паровой дистилляции из молочного сырья пахнущих веществ, образующих с водяным паром азеотропные смеси, кипящие ниже температуры кипения воды. При разрежении 0,04-0,06 МПа молоко или сливки вскипают при температуре 65-70 °С. Режимы дезодорации устанавливают в зависимости от качества сырья, массовой доли жира, вида вырабатываемого продукта.
При необходимости более полного удаления из сливок или молока нежелательных пахнущих веществ - летучих (в случае использования исходного сырья пониженного качества) интенсифицируют процесс парообразования посредством повышения температуры нагревания либо снижением остаточного давления в системе. Для осенне-зимнего периода года применяют температуру 92-95 °С при разрежении 0,02-0,04 МПа, для весенне-летнего - 0,01-0,03 МПа.
Вакуумная дезодорация молока и сливок позволяет существенно повысить качество продукции. Удаление нежелательных кормовых запахов, снижение кислотности продуктов, повышение стойкости при хранении, улучшение вкусовых показателей - вот те преимущества, которые дает вакуумная обработка.
При пастеризации молока, предварительно прошедшего дезодорацию, на теплообменных поверхностях пастеризатора образуется гораздо меньшее количество осадков и пригара, благодаря чему увеличивается продолжительность рабочего цикла теплообменника между мойками.
Вакуум-кондиционирование проводят непосредственно перед сычужным свертыванием при температуре рекуперации на стадии охлаждения 45-50 оС и давлении 0,05-0,06 МПА. При вакуумировании частично или полностью удаляются привкусы или запахи, а также воздушная фаза, составной частью которой является кислород. Благодаря этому ускоряется сычужное свертывание молока, сгусток получается более прочным и при его обработке образуется меньше сырной пыли. Уменьшение кислорода в молоке способствует также активации развития молочнокислых бактерий, что благоприятно сказывается на качестве готового продукта. После вакуум-кондиционирования молоко охлаждается до температуры свертывания.
Для удаления из жидких продуктов (молока, сливок и др.) посторонних запахов, вкусов и газов применяются аппараты дезодораторы, для удаления только газовой фракции с сохранением вкусовой аромы продукта - деаэраторы (дегазаторы).
Отметим ряд положительных факторов применения вакуумной деаэрации (дегазации) жидких продуктов.
Важную роль деаэрация играет при восстановлении сухого молока. Непосредственно после растворения сухого продукта в восстановленном молоке содержится много воздуха (кислорода), что связано со значительным его содержанием в исходном продукте. Этот воздух переходит в воду, в которой растворяют продукт. Кроме того, при интенсивном и продолжительном перемешивании происходит его диспергирование из окружающей среды в жидкость. Наличие воздуха приводит к образованию в восстановленном молоке обильной и устойчивой пены, затрудняющей нормальную работу теплообменных аппаратов.
При производстве кисломолочных напитков рекомендуется использование дезодорации (деаэрации) молока с целью уменьшения содержания кислорода, так как в процессе сквашивания продукта излишнее его количество угнетающе действует на развитие микроорганизмов закваски, что в итоге сказывается на вязкости и стабильности потребительских свойств напитка.
В производстве масла используют повторную пастеризацию сливок после их дезодорации, так как в процессе дезодорации частично теряются вещества, придающие им вкус пастеризации.
Повторная пастеризация сливок предупреждает появление таких пороков, как «пустой» и «невыраженный» вкус и запах в масле.
Принцип действия аппаратов для вакуумной обработки заключается в следующем. При снижении давления над жидкостью растворенные газы за счет уменьшения барьерных сил в поверхностном слое непрерывно выделяются до тех пор, пока не будет достигнуто состояние равновесия при минимальном давлении. Эффективность газоотделения (дезодорации) - степень насыщения пара летучими примесями - должна быть высокая. Это может быть достигнуто только при определенном соотношении степени разрежения и температуры продукта, потому что при высоких степенях разрежения или температуры массообмен возрастает настолько, что испаряется часть влаги из продукта, и, кроме того, он может приобрести привкус «пустого».
Установка состоит из дезодорационной емкости, продуктового насоса, системы создания вакуума и пульта управления. Продукт поступает в емкость через клапанно-поплавковый механизм, который автоматически поддерживает заданный уровень продукта, на распылитель, где осуществляется мелкодисперсное распыление жидкости. В дезодорационной емкости постоянно поддерживается определенная степень разрежения по мановакууметру с помощью водокольцевого вакуумного насоса. Газ с посторонними запахами откачивается вакуумным насосом, проходит через выносной водяной теплообменник-конденсатор, где происходит его охлаждение, и далее выбрасывается вакуумным насосом наружу. Подача воды на вакуумный насос осуществляется автоматически при его включении с помощью пневмоклапана. Обратный клапан предотвращает потерю вакуума при отключении вакуумного насоса. Продуктовый насос предназначен для выкачки продукта из дезодоратора, дальнейшей подачи его на другие участки. В емкости имеются окна-иллюминаторы для визуализации процессов, датчики наличия продукта и моющая головка для подключения к СIP-мойке.
В вакуумно-дезодорационных установках в дезодорационной емкости дополнительно устанавливается специальный внутренний теплообменник-кон-денсатор, охлаждаемый водой, на поверхности которого происходит охлаждение откачиваемых паров. При этом легкокипящая ароматическая фракция конденсируется и возвращается обратно в продукт, а неконденсирующая часть (воздух) засасывается вакуумным насосом и выбрасывается наружу.
Вакуумные дезодорационные установки имеют небольшую стоимость и эксплуатационные расходы. Все существующие установки автоматизированы, не требуют дополнительных затрат в рабочей силе на обслуживание.