Молочноконсервными предприятиями страны выпускается широкий ассортимент молочных консервов: молоко цельное сгущенное с сахаром, сливки сгущенные с сахаром, молоко нежирное сгущенное с сахаром, сгущенное молоко и сливки с различными наполнителями (кофе, какао), сгущенное молоко и сливки стерилизованные и т. д.

Физические свойства сгущенного молока с сахаром при температуре 15–20° С приведены ниже.

_______________________________________________

Плотность, кг/м³     1280–1290
Теплоемкость, кДж/кг°С     2.26–2,43
Теплопроводность, Вт/м К     0,27–0,29
Температуропроводность, 10^е м²/с     333
Вязкость, Па. с     2–2,5
Кислотность, °Т     38–42
Электропроводность, Ом     6,7 • 10^-4
_______________________________________________

Сгущенное стерилизованное молоко должно содержать не более 74,5% влаги и не менее 25,5% сухих веществ (в том числе не менее 7,2% жира).

Допускается добавление стабилизирующих веществ (динатрийфосфат и др.).

Технологические процессы производства сгущенного молока с сахаром и стерилизованного сгущенного молока включают в себя операции, как общие для производства всех молочных консервов (приемка, очистка, охлаждение, стандартизация, сгущение), так и присущие только этим процессам (приготовление сахарного сиропа, внесение сиропа в молоко, внесение стабилизаторов, охлаждение).

При производстве всех видов сгущенных молочных консервов основным процессом является сгущение молока, осуществляемое в основном в вакуум-выпарных установках, использующих водяной пар (рис. VI–20).

Рис. VI–20. Технологические схемы производства сгущенного молока с сахаром:
1 – резервуары для хранения нормализованного молока: 2 – насос центробежный для молока;
3 – пастеризационная установка; 4 – дозатор; 5 – бак смесительный; 6 – насос для смеси; 7 – фильтр для смеси;
8 – резервуар промежуточный для смеси молока с сахарным сиропом;
9 – сироповарочнаястанция; 10 – вакуум-выпарная установка;
11 – вакуум-охладитель; – расфасовочно-упаковочная линия; 12 – автопогрузчик.

Однако в целях экономии воды, необходимой для конденсации вторичных паров, за последние годы начинают приобретать все большее промышленное значение вакуум-выпарные установки, работающие на использовании холодильного цикла на основе применения в качестве греющих агентов аммиака и фреона (рис. VI–21).

Рис. VI–21. Схема вакуум-выпарнои установки с аммиачным обогревом:
1 – насос для подачи молока; 2– калоризатор; 3 – пароотделитель-сепаратор;
4 – насос для циркуляции продукта; 5 – ресивер для газообразного аммиака;
6 – ресивер для жидкого аммиака; 7 –аммиачный компрессор; 8 – пароаммиачный отделитель;
9 – конденсатор; 10 – двигатель компрессора; 11 – насос для отвода сгущенного молока;
12 – двухступенчатая эжекторная установка; 13 – насос для отвода конденсата вторичных паров.

При производстве сгущенных молочных продуктов с сахаром применение холода имеет большое значение для осуществления процесса кристаллизации лактозы. В этом случае сгущенное молоко с сахаром охлаждают до температуры кристаллизации лактозы. При этом решаются две технологические задачи – охлаждение продукта и кристаллизация молочного сахара.

Охлаждение следует вести так, чтобы образовывалось большое количество очень мелких кристаллов лактозы (6–10 мкм). При недостаточно полной кристаллизации лактозы хранение продукта, как правило, сопровождается произвольной кристаллизацией с образованием крупных кристаллов (20–25 мкм). Это обусловливает появление пороков – мучнистости и песчанистости.

Для увеличения центров кристаллообразования вносят затравку в виде тонкоизмельченной лактозы (размер частиц 3–4 мкм) в количестве 0,02% от массы охлаждаемого молока. Иногда в качестве затравки используют сгущенное молоко с сахаром предыдущих выработок, отличающееся мягкой, бархатистой консистенцией. В этом случае количество вносимой затравки составляет не менее 1 % от количества охлаждаемого продукта.

При производстве сгущенного молока применяют одноступенчатый режим охлаждения, реже – трехступенчатый.

Одноступенчатый режим применяют при непрерывном охлаждении, при котором сгущенное молоко охлаждается в закрытых вакуум-охладителях без выдержки с 65 до 15– 18° С.

Трехступенчатый режим охлаждения характерен для вакуум-охладителей периодического действия. В этом случае охлаждение ведут в три ступени с двукратной выдержкой по 45 мин каждая в пределах температур массовой кристаллизации лактозы.

Для кристаллизации применяют аппараты главным образом периодического действия.

Простейшим аппаратом является ванна для охлаждения и кристаллизации сгущенного молока П-453 (рис. VI–22), которая предназначена для охлаждения сгущенного молока при непрерывном перемешивании, что способствует образованию мелких кристаллов лактозы. Она представляет собой двустенный резервуар с рубашкой. В жестком наружном корпусе размещена рабочая ванна из нержавеющей стали, в коническом днище которой имеется сливной патрубок.

Рис. VI–22. Ванна-кристаллизатор П-453:
1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – промежуточная опора; 4 – несущая конструкция;
5 – термометр; 6 – корпус ванны; 7 – рабочая ванна; 8 – мешалка;
9 – барботер; 10 – штуцер с краном для выпуска молока;
11 – ножка; 12 – крышка; 13 – кран.

Ванна снабжена мешалкой лопастного типа. Четыре крайние лопасти закреплены на крестовинах неподвижно, и их деревянные скребки прижимаются пружинами к стенке ванны. Две средние лопасти связаны между собой шарнирно так, что поворот одной вызывает поворот другой. Эти лопасти снабжены роликами, движущимися при вращении мешалки по направляющим под крышкой ванны. При вращении мешалки происходит взаимное изменение угла поворота лопастей, что исключает образование воронки во время перемешивания продукта. При этом нижние две лопасти скользят по коническому днищу ванны.

После наполнения ванны сгущенным молоком температурой до 52° С включают мешалку и подают охлаждающую воду. Охлаждают молоко до температуры кристаллизации 30–32° С. Затем в охлажденное молоко вносят затравку (тонкоизмельченную лактозу) и выдерживают в течение 40–50 мин при этой температуре. За этот период происходит образование кристаллов молочного сахара размером до 10 мкм (кристаллизация).

После этого сгущенное молоко охлаждают до 18° С и готовый продукт выпускают из ванны.

Весь процесс охлаждения и кристаллизации (1,5–2 ч) ведут при непрерывном перемешивании. При этом способе обработки коэффициент теплопередачи незначителен и равен 120–175 Вт/(м² • К), что объясняется высокой вязкостью продукта.

Техническая характеристика ванны приведена ниже.

_____________________________________________________

Техническая характеристика ванны П-453

Вместимость, м³
полная     0,7
рабочая     0,5
Температура, ° С
поступающего сгущенного молока     52
охлажденного          18
охлаждающей воды     10
Продолжительность охлаждения, ч     1,5–2
Частота вращения мешалки, мин-1     10
Мощность электродвигателя, кВт     1,1
Габаритные размеры, мм
длина     1380
ширина     1270
высота     2163
Масса, кг     630

_____________________________________________________

Для охлаждения и кристаллизации сгущенного молока применяют также горизонтальный вакуум-кристаллизатор (рис. VI–23). представляющий собой цилиндр, в котором вращается мешалка, состоящая из полого вала и приваренных к нему двенадцати трубок. На корпусе кристаллизатора имеются люки, смотровые стекла и патрубки.

Рис. VI–23. Горизонтальный вакуум-кристаллизатор:
1 – корпус; 2 – полый вал мешалки; 3 – трубка мешалки; 4 – люк; 5 – смотровое окно;
6 – электродвигатель; 7 – редуктор; 8 – муфта; 9 – вакуумметр; 10, 11 – дистанционные термометры.

При работе вакуум-кристаллизатора при помощи пароструйных насосов создается вакуум и вводится сгущенное молоко. Охлаждение происходит при непрерывном перемешивании мешалкой, через которую циркулирует охлаждающая вода. Охлаждение ведут около 45 мин до 30–32° С с последующей выдержкой 45 мин. Затем сгущенное молоко доохлаждают сначала до 27,5° С с повторением экспозиции и затем до 20–21° С. Техническая характеристика вакуум-охладителя приведена ниже.

_____________________________________________________________________

Техническая характеристика вакуум-кристаллизатора

Вместимость, м³                    6,5
Мощность электродвигателя, кВт     5,8
Частота вращения мешалки, мин-1     13–16
Коэффициент теплопередачи       175–190 Вт/ (м² • К)
Расход холодной воды на 1 кг охлаждаемого продукта, л/кг     4,5–5,0
_____________________________________________________________________

В молочной промышленности применяют вакуум-охладитель вертикального типа (рис. VI–24), который состоит из двух корпусов, связанных с единой системой вакуумирования, и предназначен для кристаллизации сгущенного молока. Каждый корпус представляет собой сосуд, снабженный системой коммуникаций для подачи и выпуска продукта, мешалкой с приводным механизмом, смотровым окном, люком и воздушным краном.

Рис. VI–24. Вертикальный вакуум-кристаллизатор:
1 – главный эжектор; 2, 3, 4 – эжекторный агрегат; 5 – пусковой эжектор;
6 – главный конденсатор; 7 – сдвоенный конденсатор; 8 – вакуум-охладитель; 9, 10 – водоотделители;
11 – водомерное стекло; 12 – барометрическая сливная труба; 13 – воздушный кран;
14 – привод мешалки; 15 – мешалка; 16 – лаз; 17 – смотровое окно;
18 – сливной бак; 19 – световое окно.

В корпусах вакуум-кристаллизатора с помощью пароструйного эжекторного блока создается и поддерживается при работе разрежение 700 мм рт. ст. Корпус наполняют продуктом. Мешалку включают сразу после подачи продукта, и перемешивание не прекращается в течение всего процесса охлаждения. По достижении температуры массовой кристаллизации в корпус через воздушный кран вносят затравку, при этом задвижка между корпусом и эжекторным блоком перекрывается для предупреждения уноса порошка лактозы соковыми парами. Задвижку открывают вновь через 2–3 мин после внесения затравки. Охлаждение продукта продолжается за счет испарения влаги при кипении. После охлаждения продукта, до заданной конечной температуры перекрывают подачу охлаждающей воды и пара из пароструйных насосов. При выпуске продукта из корпуса открывают воздушный и выпускной краны. В установке использован четырехступенчатый эжекторный блок.

Известны также непрерывно действующие кристаллизаторы для сгущенного молока с сахаром. Эти кристаллизаторы представляют собой горизонтально расположенные трехцилиндровые аппараты. Каждый из цилиндров снабжен рубашкой. Внутри них расположены вращающиеся барабаны. Между внутренней поверхностью цилиндров и барабанами имеется зазор размером до 1 см.

В первом цилиндре продукт охлаждается до температуры кристаллизации, во втором выдерживается при температуре кристаллизации, третий предназначен для окончательного охлаждения продукта с целью завершения кристаллизации.