Как делают сухое молоко, его состав, польза и вред. Оборудование для производства сухого молока Технология изготовления сухого цельного молока

Указанное оборудование для производства сухого молока позволяет получать частички овальной формы. При смачивании на них создается пленка, которая предотвращает быстрое растворение продукта. Помимо этого, существует технология изготовления быстрорастворимого молока. Она подразумевает дополнительные производственные этапы. После высушивания сырье поступает в агломерационную камеру для увлажнения обезжиренным молоком. Затем продукт поступает в инстантайзер, где снова досушивается до нужной консистенции. Получаемый порошок имеет крупные пористые частицы, в которые быстро просачивается влага.

Преимущества оборудования для производства сухого молока от компании «РоссМаш»

• Высокое качество и надежность. Оно обеспечивает бесперебойность работы и быструю окупаемость.
• Собственная производственная база. Мы можем как изготовить серийное оборудование, так и разработать индивидуальные решения на заказ.
• Высокая степень автоматизации.
• Широкий спектр дополнительных услуг: проектирование, технический сервис, информационная поддержка.

На протяжении многих веков люди употребляли свежее молоко, молочная отрасль активно развивалась, увеличивались объемы производимого молока. Возникла необходимость делать запасы молока на длительное время и возможностью его транспортировки на дальние расстояния.

Впервые о сухом молоке упоминает Иван Ерих в «Трудах Вольного Экономического общества», датированных 1792 годом. Он написал, что жители восточных регионов, вымораживая молоко, получали «запасы млечных глыб».

В 1802 году штаб-врачом Осипом Кричевским в первые был получен продукт, который в настоящее время известен как сухое молоко. Коммерческое производство сухого молока впервые имело место в 1832 году, его запустил российский химик М. Дирчов. А в 1885 году Гримвэйду Т. С. был выдан патент на производство этого продукта.

Консервирование сушкой широко применяют в молочной промышленности:

• сушат цельное и обезжиренное молоко;
• пахту;
• молочную сыворотку;
• смеси цельного молока с обезжиренным молоком, пахтой или сливками, с добавками и без .

Ассортимент сухих молочных продуктов довольно обширный:

• сухое цельное молоко 20%-ной и 25%-ной жирности;
• сухие сливки;
• сухое обезжиренное молоко;
• сухая сыворотка;
• сухие молочные продукты повышенной растворимости;
• сухие многокомпонентные смеси (сухие смеси для мороженого, п удинга).

Эти продукты получают методом распылительной сушки.

Сухое молоко используется:

• в кондитерской промышленности;
• на хлебобулочных предприятиях;
• на молокозаводах для производства сгущенного молока, плавленого сыра, йогурта, творога;
• для производства спредов;
• в мясной промышленности;
• при производстве алкоголя;
• при производстве полуфабрикатов;
• при производстве кормов для животных.

Сухое молоко делится на два вида :

• сухое цельное молоко с м.д.ж не менее 20% - в качестве сырья используется цельное молоко ;
• сухое обезжиренное молоко (СОМ) с м.д.ж. не более 1,5%- для его производства используют обезжиренное молоко (обрат) .

Сыпучесть сухих молочных продуктов зависит от силы трения и сцепления частиц между собой. Высокая массовая доля сухих веществ обеспечивает высокую транспортабельность и хранимость сухих молочных продуктов. Массовая доля влаги в сухом молоке зависит от вида продукта и колеблется от 1,5 до 7%. Форма частиц и, как следствие, их растворимость зависит от способа и технологии сушки.

Одиночные частицы имеют полость и пронизаны сетью трещин и капилляров, часть которых сообщается с внутренними полостями. Предполагается, что ввиду высокой массовой доли молочного белка в сухом молоке, его мицеллы в частице контактируют друг с другом и тоже образуют пространственный каркас.

Лактоза в частице может находиться в кристаллическом состоянии. При этом кристаллы лактозы могут располагаться как на поверхности, так и внутри частиц. К ристаллизованная лактоза оказывает непосредственное влияние на пористость частиц.

Молочный жир, имеющий форму близкую к шарообразной, в основном равномерно распределён в частицах, располагаясь как на поверхности, так и внутри, в том числе на поверхности полостей и стенок капилляров. Условно жир подразделяют на три основные группы: поверхностно свободный жир, жир содержащийся во внутренних областях полостей и защищённый жир, который не экстрагируется жирорастворителем при отсутствии механического воздействия на частицы сухого молока. Массовая доля свободного поверхностного жира колеблется от 0,5 до 20,0%.

Теоретические основы сушки

Сушка – это процесс удаления влаги. При производстве всех видов сухих молочных продуктов процесс удаления свободной влаги проводят в две ступени – сгущение и сушка сгущенного продукта. Сгущение выпариванием производится до такой величины общей массовой доли сухих веществ, при которой массовая доля ККФК в воде не превышает 18-20% и продукт не утрачивает текучесть.

Сгущенные смеси высушивают до конечной влажности, устанавливаемой в зависимости от форм связи воды с составными частями сухого вещества сухого вещества . Конечная влажность сухого молочного продукта, представляющая собой связанную воду, составляет не более 15% массовой доли белка в нем. На этом основано нормирование массовой доли влаги в сухих молочных продуктах, по достижении которой заканчивается процесс сушки.

В молоке цельном наряду со свободной содержится связанная влага . Связанная вода недоступна микроорганизмам, не является растворителем, не участвует в микробиологических и биохимических процессах, не замерзает при 0°С. Она, прочно связана с составными частями молока. Удаление её сопровождается необратимыми изменениями сухих веществ перерабатываемого молока-сырья. Исходя из вышесказанного, связанная вода должна быть оставлена в сухих молочных продуктах.

При сушке в потоке горячего воздуха или контактным способом нельзя допускать перегрева, пересыхания и пригарания сухого порошка.

Сухое цельное молоко

Все технологические операции получения сухого молока можно подразделить на две группы:

• процессы обработки исходного сырья до сушки;
• сушка и все последующие операции.

Технологические операции первой группы являются общими для производства молочных консервов:

• приёмка, оценка качества, сортировка, очистка, охлаждение и резервирование;
• нормализация состава молока, тепловая обработка, сгущение;
• гомогенизация сгущенного молока.

Вторая группа операций составляет:

• сушка, охлаждение сухого продукта;
• фасовка, упаковка, хранение.

При производстве сухого молока нормализованное по жиру и сухому веществу молоко пастеризуют при температуре не менее 90°С. Для сгущения нормализованного молока используют многокорпусные вакуум-выпарные установки, работающие по принципу падающей пленки или циркуляционные установки. Технические параметры сгущения поддерживают в пределах, указанных в инструкции по эксплуатации применяемых вакуум-выпарных установок.

Необходимость гомогенизации сгущенного молока обусловлена тем, что при механической, тепловой обработке и сгущении происходит дестабилизация жировой фракции молока (выделение свободного жира), способствующая окислению жира и порче продукта при хранении. Поэтому для повышения стабильности и снижения содержания свободного жира молоко гомогенизируют. Гомогенизация осуществляется при температуре 50–60°С и давлении 10–15 МПа для одноступенчатого гомогенизатора; для двухступенчатого гомогенизатора при давлении 11,5–12,5 МПа на первой ступени и 2,5–3,0 МПа на второй ступени. После гомогенизации сгущенное молоко поступает в промежуточную емкость и затем на сушку.

В сухом цельном молоке массовая доля жира составляет 20–25% и влаги не более 4–7%. Исходя из состава сухого молока можно заключить, что оно не является абсолютно сухим, в нем содержится так называемая неудаляемая влага. По мере высушивания оставшаяся в продукте влага все прочнее удерживается в нем вследствие увеличения сил сцепления и возрастания сопротивления движению воды. Поэтому продукт можно высушить только до равновесной влажности, соответствующей относительной влажности и температуре сушильною агента.

В зависимости от метода удаления влаги применяют разные способы сушки: пленочный (контактный) , распылительный (воздушный) и сублимационный .

Сушильные установки перед подачей сгущенного продукта подготавливают. Для этого камеру распылительных сушилок прогревают 15-20 мин и распыляют горячую воду в течение 5-7 мин. Контактные сушилки прогревают, пропуская горячую воду.

Режим сушки контролируют по основному показателю — температуре входящего в сушилку горячего воздуха и выходящего из него.

Пленочный способ

При пленочном способе сушка осуществляется в вальцовых сушилках. Сгущенное молоко наносят распылением или тонким слоем на вращающиеся вальцы, поверхность которых нагревается паром до температуры 105–130°С. В результате контакта высушиваемого продукта с горячей поверхностью вальцов молоко высушивается в виде тонкой пленки. Эта пленка снимается специальными ножами и поступает к элеватору мельницы для размельчения. Процесс сушки на вальцовых сушилках не должен превышать 2с, так как высокая температура поверхности нагрева вызывает существенные изменения в высушиваемом молоке. В результате контакта с нагретой поверхностью значительная часть жира оказывается не защищенной оболочкой. В связи с этим и вследствие низкой растворимости готового продукта пленочный способ применяют при производстве сухого обезжиренного молока и сыворотки.

Сублимационная сушка

При сублимационной сушке удаление влаги происходит из замороженных продуктов с содержанием сухих веществ до 40%. Процесс сублимационной сушки осуществляется при температуре замороженного продукта — 25°С и остаточном давлении в сублиматоре 0,0133–0,133 кПа. Продукты, полученные при сублимационной сушке, легко восстанавливаются, сохраняют вкус, химический состав и структуру. Сублимационной сушкой получают сухие кисломолочные продукты, закваски, смеси для мороженого.

Распылительная сушка

При распылительном способе сушка осуществляется в результате контакта распыляемого сгущенного продукта с горячим воздухом. Сгущенное молоко распыляется в сушильной камере с помощью дисковых и форсуночных распылителей. В дисковых распылителях сгущенное молоко распыляется под действием центробежной силы вращающегося диска, из сопла которого молоко выходит со скоростью 150–160 м/с и раздробляется на мельчайшие капли из-за сопротивления воздуха. В форсуночные распылители сгущенное молоко подается под высоким давлением (до 24,5 МПа).

При сушке на распылительных сушилках сгущенное молоко распыляется в верхней части сушилки, куда подается горячий воздух. Горячий воздух, смешиваясь с мельчайшими каплями молока, отдает им часть тепла, под действием которого влага испаряется, и частицы молока быстро высушиваются. Высокая скорость сушки (испарения) обусловлена большой поверхностью соприкосновения мелкодисперсного молока с горячим воздухом. При быстром испарении влаги воздух охлаждается до 75–95°С, поэтому тепловое воздействие на продукт незначительно и растворимость его высокая. Высушенное молоко в виде порошка оседает на дно сушильной башни.

Распылительные сушилки в зависимости от движения воздуха и частиц молока разделяют на три вида: прямоточные, в которых движение воздуха и молока параллельно; противоточные, в которых движение частиц молока и воздуха противоположно; смешанные – со смешанным движением воздуха и частиц молока.

Наиболее рациональными и прогрессивными являются высокопроизводительные прямоточные распылительные сушилки, в которых степень растворимости сухого молока достигает 96–98%.

Подготовленное молоко очищают на центробежном молокоочистителе, затем нормализуют и пастеризуют при режимах, описанных выше. После пастеризации молоко поступает на сгущение в трехступенчатую вакуум-выпарную установку, работающую по принципу падающей пленки. Сгущенное до массовой доли сухих веществ 43–52% молоко гомогенизируют, направляют в промежуточную емкость, снабженную мешалкой и нагревательной рубашкой. Из промежуточной емкости сгущенное молоко насосом подают в сушильную камеру. При этом оно должно иметь температуру не менее 40°С.

В соответствии с техническими характеристиками распылительных сушилок необходимо соблюдать следующие режимы сушки:

• температура воздуха, поступающего в сушильную установку прямоточного типа, должна быть 165–180°С, а на выходе из сушильной башни - 65–85°С;
• для сушильных установок со смешанным движением воздуха и продукта температура воздуха, поступающего в сушильную башню, должна быть 140–170°С, а на выходе из башни - 65–80°С.

На выходе из сушильной башни сухое цельное молоко просеивают на встряхивающем сите и направляют на охлаждение.

Быстрорастворимое молоко

Э то сухой порошок, состоящий из агломерированных частиц, со вкусом и запахом, свойственными пастеризованному молоку; с массовой долей жира – не менее 25- и 15%, влаги – не более 4%, соево-фосфатидных добавок – не более 0,5 %.

Особенности производства быстрорастворимого молока заключаются в двухступенчатой сушке, рециркуляции мелких частиц, участвующих в формировании агломератов, и внесении соево-фосфатидных добавок. При производстве быстрорастворимого молока на первой ступени сушки получают обычное сухое молоко, которое затем увлажняют. При увлажнении сухого продукта происходят укрупнение частиц молока, т. е. его агломерация, и переход лактозы из аморфного состояния в кристаллическое. На второй ступени проводится досушка увлажненного продукта до стандартной влаги. Высушенные на второй ступени частицы молока благодаря агломерированию приобретают пористую структуру. При растворении молока с пористой структурой вода проникает внутрь частицы и способствует ее растворению. Быстрое проникновение воды достигается также повышением смачиваемости за счет внесения соево-фосфатидных добавок.

Схема технологической линии производства быстрорастворимого молока аналогична производству сухого молока от приемки до сушки, однако включает следующие дополнительные стадии: агломерацию частиц сухого молока, возврат циклонной фракции, досушку, приготовление соево-фосфатидных добавок и внесение их в сухое молоко. Сушка сгущенного молока осуществляется до массовой доли влаги в сухом молоке на выходе из башни (3,75±2,25)%. Полученное сухое молоко подают в агломерационную камеру, где оно дополнительно увлажняется пахтой или обезжиренным молоком до массовой доли влаги 7–9% и агломерируется в псевдоожиженном слое. При этом в агломерационную камеру возвращается циклонная фракция на повторное увлажнение и агломерацию. Влажный порошок из агломерационной камеры направляется в первую секцию инстантайзера, где в псевдоожиженном слое происходит досушивание продукта до массовой доли влаги (4,25±0,25)% при температуре воздуха (105±15)°С.

Смесь соево-фосфатидных добавок с топленым маслом, приготовленную согласно рецептуре, расплавляют при температуре (65±5)°С и перемешивают. Затем смесь подают в форсунки и направляют на сухое молоко. После внесения добавок продукт досушивают до стандартной влаги во второй секции инстантайзера при температуре воздуха (75±5)°С. Затем готовый продукт охлаждают до 25 °С в третьей секции инстантайзера.

Охлаждение сухого молока может проводиться либо воздухом в системе пневмотранспорта, либо в псевдоожиженном состоянии продукта. Охлажденный сухой продукт из промежуточного бункера для хранения транспортируется на фасование.

Сухие молочные продукты упаковывают в герметическую потребительскую и транспортную тару. К потребительской таре относятся металлические банки со сплошной или съемной крышкой и массой нетто 250, 500 и 1000 г; комбинированные банки со съемной крышкой, имеющие массу нетто 250, 400 и 500 г с внутренним герметично заделанным пакетом из алюминиевой фольги, бумаги и других материалов; клееные пачки с целлофановыми вкладышами массой нетто 250 г. Быстрорастворимое сухое молоко упаковывают в обычных условиях или в среде азота с предварительным вакуумированием. В качестве транспортной тары применяют бумажные непропитанные четырех- и пятислойные мешки; картонные набивные барабаны; фанерно-штампованные бочки с мешками-вкладышами из полиэтилена массой нетто 20–30 кг.

Сухое цельное молоко в потребительской таре (кроме клееных пачек с целлофановыми вкладышами) и транспортной таре с полиэтиленовыми вкладышами хранят при температуре от 0 до 10°С и относительной влажности воздуха не более 85% не более 8 мес со дня выработки. Сухое молоко в клееных пачках с целлофановыми вкладышами и фанерно-штампованных бочках с вкладышами из целлофана, пергамента хранят при температуре от 0 до 20°С и относительной влажности воздуха не более 75% в течение не более 3 мес со дня выработки. Сухое быстрорастворимое молоко 15 и 25%-ной жирности хранят при температуре от 1 до 10°С, относительной влажности не более 85% и не более 6 мес со дня выработки.

Для расширения ассортимента сухих молочных продуктов производят продукты с пониженным и повышенным содержанием жира, сухие кисломолочные продукты и смеси для мороженого.

Сухие кисломолочные продукты вырабатывают из нормализованного сгущенного молока, заквашенного чистыми культурами молочнокислых бактерий, путем высушивания в распылительных сушильных установках. Производство сухих кисломолочных продуктов аналогично производству сухого цельного молока с введением дополнительной операции – заквашивания сгущенного молока.

Сухие смеси для мороженого получают путем высушивания на распылительных установках пастеризованных смесей, приготовленных из цельного, обезжиренного молока, сливок, сахара, стабилизатора и наполнителей, или смешиванием сухой молочной основы с сахарной пудрой. Особенности производства сухих смесей для мороженого заключаются в проведении дополнительных операций по подготовке компонентов и составлению смеси.

Распылительная сушка оказалась наиболее подходящей технологией удаления остатков воды из упаренного продукта, так как позволяет превратить концентрат молока в порошок, сохраняя ценные свойства молока.

Принцип действия всех распылительных сушилок состоит в превращении концентрата в мелкие капли, которые подаются в быстрый поток горячего воздуха. В силу очень большой поверхности капель (1 л концентрата распыляется на 1,5×10 10 капель диаметром 50мкм с общей поверхностью 120 м 2 ) испарение воды происходит практически мгновенно, и
капли превращаются в частицы порошка.

Одноступенчатая сушка

Одноступенчатая сушка – это процесс распылительной сушки, при котором продукт высушивается до конечной остаточной влажности в камере распылительной сушилки, см. рисунок 1. Теория образования капель и испарения в первом периоде сушки одинакова и для одноступенчатой и для двухступенчатой сушки и излагается здесь.

Начальная скорость капель, срывающихся с роторного распылителя, приблизительно равна 150 м/с. Основной процесс сушки протекает, пока капля тормозится под действием трения о воздух. Капли диаметром 100 мкм имеют путь торможения 1м, а капли диаметром 10 мкм – только несколько сантиметров. Основное снижение температуры сушильного воздуха, вызванное испарением воды из концентрата, происходит в этот период.

Гигантский тепло- и массообмен происходит между частицами и окружающим воздухом за очень короткое время, поэтому качество продукта может сильно пострадать, если оставить без внимания те факторы, которые способствуют ухудшению продукта.

При удалении воды из капель происходит значительное уменьшение массы, объема и диаметра частицы. При идеальных условиях сушки масса капли из роторного распылителя
уменьшается приблизительно на 50 %, объем – на 40 %, а диаметр – на 75 %. (см. рисунок 2).

Однако идеальная техника создания капель и сушки пока не разработана. Какое-то количество воздуха всегда включается в концентрат при его перекачивании из выпарного аппарата и особенно при подаче концентрата в питающий резервуар из-за разбрызгивания.

Но и при распылении концентрата роторным распылителем в продукт включается много воздуха, так как диск распылителя действует как вентилятор и подсасывает воздух. Включению воздуха в концентрат можно противодействовать, используя диски специальной конструкции. На диске с загнутыми лопатками (так называемом диске высокой насыпной плотности), см. рисунок 3, воздух под действием все той же центробежной силы частично отделяется от концентрата, а в диске, омываемом паром, см. рисунок 4, проблема частично решается тем, что вместо контакта жидкость-воздух здесь существует контакт жидкость-пар. Считается, что при распылении форсунками воздух не включается в концентрат или включается в очень малой степени. Однако оказалось, что некоторое количество воздуха включается в концентрат на ранней стадии распыления вне и внутри факела распыла из-за трения жидкости о воздух еще до образования капель. Чем выше производительность форсунки (кг/ч), тем больше воздуха попадает в концентрат.

Способность концентрата включать в себя воздух (т.е. пенообразующая способность) зависит от его состава, температуры и содержания сухого вещества. Оказалось, что концентрат с низким содержанием сухих веществ имеет значительную пенообразующую способность, которая возрастает с температурой. Концентрат с высоким содержанием сухих веществ пенится значительно слабее, что особенно проявляется с возрастанием температуры, см. рисунок 5. Вообще говоря, концентрат цельного молока пенится слабее, чем концентрат обезжиренного молока.

Таким образом, содержание воздуха в каплях (в форме микроскопических пузырьков) в значительной мере определяет уменьшение объема капли при сушке. Другой, еще более важный фактор, это температура окружающего воздуха. Как уже отмечалось, между сушильным воздухом и каплей происходит интенсивный обмен теплом и водяным паром.

Поэтому вокруг частицы создается градиент температуры и концентрации, так что весь процесс становится сложным и не вполне ясным. Капли чистой воды (активность воды 100 %) при контакте с воздухом, имеющим высокую температуру, испаряются, сохраняя до самого конца испарения температуру смоченного термометра. С другой стороны, продукты, содержащие сухое вещество, при предельной сушке (т.е. при приближении активности воды к нулю) нагреваются к концу сушки до температуры окружающего воздуха, что применительно к распылительной сушилке означает температуру воздуха на выходе. (см. рисунок 6).

Поэтому градиент концентрации существует не только от центра к поверхности, но и между точками поверхности, в результате разные участки поверхности имеют разную температуру. Общий градиент тем больше, чем больше диаметр частицы, так как это означает меньшую относительную поверхность. Поэтому мелкие частицы высыхают более
равномерно.

При сушке содержание сухих веществ, естественно, увеличивается из-за удаления воды, при этом увеличивается и вязкость, и поверхностное натяжение. Это означает, что коэффициент диффузии, т.е. время и зона диффузионного переноса воды и пара, становится меньше, и из-за замедления скорости испарения происходит перегрев. В предельных случаях происходит так называемое поверхностное твердение, т.е. образование на поверхности жесткой корки, через которую вода и пар или абсорбированный воздух диффундируют
очень медленно. В случае поверхностного твердения остаточная влажность частицы составляет 10-30 %, на этой стадии белки, особенно казеин, очень чувствительны к нагреву и легко денатурируют, в результате образуется трудно растворимый порошок. Кроме того, аморфная лактоза становится твердой и почти непроницаемой для водяных паров, так что температура частицы возрастает еще больше, когда скорость испарения, т.е. коэффициент диффузии, приближается к нулю.

Поскольку внутри частицы остаются водяной пар и пузырьки воздуха, они перегреваются, и если температура окружающего воздуха достаточно высока, пар и воздух расширяются. Давление в частице возрастает, и она раздувается в шар с гладкой поверхностью, см. рисунок 7. Такая частица содержит множество вакуолей, см. рисунок 8. Если температура окружающего воздуха достаточно высока, частица может даже взорваться, но если этого и не произойдет, частица все равно имеет очень тонкую корку, около 1 мкм, и не выдержит механической обработки в циклоне или в системе транспортировки, так что она покинет сушилку с выбросным воздухом. (см. рисунок 9).

Если в частице мало пузырьков воздуха, то расширение даже при перегреве не будет слишком сильным. Однако перегрев в результате поверхностного твердения ухудшает качество казеина, что снижает растворимость порошка.

Если окружающая температура, т.е. температура на выходе из сушилки, поддерживается низкой, то низкой будет и температура частицы.

Температура на выходе определяется многими факторами, главные из которых:

• содержание влаги в готовом порошке
• температура и влажность сушильного воздуха
• содержание сухих веществ в концентрате
• распыление
• вязкость концентрата

Содержание влаги в готовом порошке

Первый и важнейший фактор – это содержание влаги в готовом порошке. Чем ниже должна быть остаточная влажность, тем меньше требуемая относительная влажность воздуха на выходе, а это означает более высокую температуру воздуха и частиц.

Температура и влажность сушильного воздуха

Содержание влаги в порошке напрямую связано с влажностью воздуха на выходе, и увеличение подачи воздуха в камеру приведет к чуть большему увеличению расхода выходящего воздуха, так как из-за усиленного испарения в воздухе будет присутствовать больше влаги. Большую роль играет также содержание влаги в сушильном воздухе, и если оно велико, необходимо повысить температуру воздуха на выходе, чтобы компенсировать добавочную влагу.

Содержание сухих веществ в концентрате

Увеличение содержания сухих веществ потребует более высокой температуры на выходе, т.к. испарение идет медленнее (средний коэффициент диффузии меньше) и требует большей разности температур (движущей силы) между частицей и окружающим воздухом.

Распыление

Улучшение распыления и создание более тонкодисперсного аэрозоля позволяет снизить температуру на выходе, т.к. относительная поверхность частиц увеличивается. Из-за этого испарение протекает легче, и движущая сила может быть уменьшена.

Вязкость концентрата

Распыление зависит от вязкости. Вязкость возрастает с увеличением содержания белков, кристаллической лактозы и общего содержания сухих веществ. Нагрев концентрата (не забудьте о загустевании при старении) и увеличение скорости диска распылителя или давления форсунки позволяет решить эту проблему.

Общий КПД сушки выражается следующей приближенной формулой:

где: T i - температура воздуха на входе; T o - температура воздуха на выходе; T a - температура окружающего воздуха

Очевидно, что для повышения эффективности распылительной сушки нужно либо увеличить температуру окружающего воздуха, т.е. подогревать отбираемый воздух, например, конденсатом из выпарного аппарата, либо увеличить температуру воздуха на входе, либо понизить температуру на выходе.

Зависимость ζ от температуры служит хорошим показателем эффективности работы сушилки, поскольку температура на выходе определяется остаточной влажностью продукта, которая должна соответствовать определенному стандарту. Высокая температура на выходе означает, что сушильный воздух используется не оптимально, например, из-за плохого распыления, плохого распределения воздуха, высокой вязкости и т.д.

У нормальной распылительной сушилки, обрабатывающей обезжиренное молоко (T i = 200°C, T o = 95°C), ζ ≈ 0,56.

Обсуждавшаяся до сих пор технология сушки относилась к установке с системой пневмотранспорта и охлаждения, в которой выгружаемый со дна камеры продукт высушен до требуемого содержания влаги. На этой стадии порошок теплый и состоит из слипшихся частиц, очень слабо связанных в большие рыхлые агломераты, образовавшиеся при первичной агломерации в факеле распыла, где частицы разного диаметра обладает разной скоростью и поэтому сталкиваются. Однако при прохождении через систему пневмотранспорта агломераты подвергаются механическому воздействию и рассыпаются на отдельные частицы. Этот тип порошка, (см. рисунок 10), можно охарактеризовать следующим образом:

• отдельные частицы
• высокая насыпная плотность
• пыление, если это сухое обезжиренное молоко
• не быстрорастворимый

Двухступенчатая сушка

Температура частицы определяется температурой окружающего воздуха (температурой на выходе). Поскольку связанная влага трудно удаляется традиционной сушкой, температура на выходе должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить движущую силу (Δ t, т.е. разность температур между частицей и воздухом), способную удалить остаточную влагу. Очень часто это ухудшает качество частиц, как обсуждалось выше.

Поэтому не удивительно, что была разработана совершенно иная технология сушки, предназначенная для испарения из таких частиц последних 2-10 % влаги.

Поскольку испарение на этой стадии из-за низкого коэффициента диффузии идет очень медленно, оборудование для досушивания должно быть таким, чтобы порошок оставался в нем длительное время. Такую сушку можно проводить в пневмотранспортной системе, используя горячий транспортирующий воздух для увеличения движущей силы процесса.

Однако, поскольку скорость в транспортном канале должна быть ≈ 20 м/с, для эффективной сушки потребуется канал значительной длины. Другая система, это так называемая “горячая камера” с тангенциальным входом для увеличения времени выдержки. По завершении сушки порошок отделяется в циклоне и поступает в другую пневмотранспортную систему с холодным или осушенным воздухом, где порошок охлаждается. После отделения в циклоне порошок готов к упаковке в мешки.

Другая система досушки – это аппарат VIBRO-FLUIDIZER, т.е. большая горизонтальная камера, разделенная приваренной к корпусу перфорированной пластиной на верхнюю и нижнюю секции. (рисунок 11). Для сушки и последующего охлаждения в распределительные камеры аппарата подается теплый и холодный воздух и равномерно распределяется по рабочей зоне специальной перфорированной пластиной, BUBBLE PLATE.

Это дает следующие преимущества:

• Воздух направляется вниз, к поверхности пластины, поэтому частицы движутся по пластине, которая имеет редкие, но большие отверстия и поэтому может долго работать без чистки. Кроме того, она очень хорошо освобождается от порошка.
• Уникальный способ изготовления предотвращает образование трещин. Поэтому BUBBLE PLATE отвечает строгим санитарным требованиям и разрешена USDA.

Размер и форма отверстий и расход воздуха определяются скоростью воздуха, необходимой для псевдоожижения порошка, которая в свою очередь определяется свойствами порошка, такими как содержание влаги и термопластичность.

Температура определяется требуемым испарением. Размер отверстий выбирается так, чтобы скорость воздуха обеспечивала псевдоожижение порошка на пластине. Скорость воздуха не должна быть слишком большой, чтобы агломераты не разрушались от истирания. Однако невозможно (а иногда и не желательно) избежать уноса некоторых (особенно мелких) частиц из псевдоожиженного слоя с воздухом. Поэтому воздух должен пройти через циклон или рукавный фильтр, где частицы отделяются и возвращаются в процесс.

Это новое оборудование позволяет бережно испарить из порошка последние проценты влаги. Но это означает, что распылительную сушилку можно эксплуатировать способом, отличным от описанного выше, при котором выходящий из камеры порошок имеет влажность готового продукта.

Преимущества двухступенчатой сушки можно резюмировать следующим образом:

• более высокая производительность на кг сушильного воздуха
• повышенная экономичность
• лучшее качество продукта:

1. хорошая растворимость
2. высокая насыпная плотность
3. низкое содержание свободного жира
4. низкое содержание абсорбированного воздуха

• Меньшие выбросы порошка

Ожиженный слой может быть либо виброкипящим слоем поршневого типа (VibroFluidizer), либо неподвижным псевдоожиженным слоем обратного смешивания.

Двухступенчатая сушка в аппарате Vibro-Fluidizer (поршневой поток)

В аппарате Vibro-Fluidizer весь псевдоожиженный слой вибрирует. Перфорации в пластине сделаны так, чтобы сушильный воздух направлялся вместе с потоком порошка. Для того чтобы перфорированная пластина не вибрировала с собственной частотой, она установлена на специальных опорах. (см. рисунок 12).

Рисунок 12 - Распылительная сушилка с аппаратом Vibro-Fluidizer для двухступенчатой сушки

Распылительная сушилка работает с меньшей температурой на выходе, что приводит к увеличению влагосодержания и снижению температуры частиц. Влажный порошок выгружается самотеком из сушилной камеры в Vibro-Fluidizer.

Существует, однако, предел снижения температуры, так как из-за возросшей влажности порошок становится липким даже при меньшей температуре и образует комки и отложения в камере.

Обычно применение аппарата Vibro-Fluidizer позволяет снизить температуру на выходе на 10-15 °С. Это приводит к гораздо более мягкой сушке, особенно на критической стадии процесса (от 30 до 10 % влажности), усыхание частиц (см. рисунок 13) не прерывается поверхностным твердением, так что условия сушки близки к оптимальным. Более низкая температура частиц отчасти обусловлена более низкой температурой окружающего воздуха, но также и более высоким содержанием влаги, так что температура частиц оказывается близкой к температуре смоченного термометра. Это, естественно, положительно сказывается на растворимости готового порошка.

Уменьшение температуры на выходе означает более высокий КПД сушильной камеры в силу увеличения Δ t. Очень часто сушку проводят при более высокой температуре и при более высоком содержании сухих веществ в сырье, что еще больше повышает КПД сушилки. При этом, конечно, возрастает и температура на выходе, но повышенное содержание влаги снижает температуру частиц, так что перегрев и поверхностное твердение частиц не происходят.

Опыт показывает, что температура сушки может достигать 250 °С или даже 275 °С при сушке обезжиренного молока, что поднимает КПД сушки до 0,75.

Частицы, достигающие дна камеры, имеют более высокую влажность и более низкую температуру, чем при традиционной сушке. Со дна камеры порошок попадает непосредственно в сушильную секцию аппарата Vibro-Fluidizer и немедленно ожижается. Любая выдержка или транспортирование приведут к слипанию теплых влажных термопластичных частиц и образованию трудно разрушаемых комков. Это снизило бы эффективность сушки в аппарате Vibro-Fluidizer и часть готового порошка имела бы слишком высокую влажность, т.е. качество продукта пострадало бы.

Самотеком поступает в Vibro-Fluidizer только порошок из сушильной камеры. Мелочь из основного циклона и из циклона, обслуживающего Vibro-Fluidizer, (или из моющегося рукавного фильтра) подается в Vibro-Fluidizer транспортной системой.

Поскольку эта фракция представлена частицами меньшего размера, чем порошок из сушильной камеры, влажность частиц меньше, и они не требуют той же степени вторичной сушки. Очень часто они являются достаточно сухими, тем не менее, их обычно подают в последнюю треть секции сушки аппарата Vibro-Fluidizer, чтобы гарантировать требуемое содержание влаги в продукте.

Точку выгрузки порошка из циклона не всегда можно расположить непосредственно над аппаратом Vibro-Fluidizer, чтобы порошок поступал в секцию сушки самотеком. Поэтому для перемещения порошка часто применяют нагнетательную пневмотранспортную систему. Нагнетательная пневмотранспортная система позволяет легко доставить порошок в любую часть установки, поскольку транспортная линия обычно представлена 3-х или 4-х дюймовой молочной трубой. Система состоит из воздуходувки с малым расходом и высоким давлением и продувного клапана, и обеспечивает сбор и транспортировку порошка, см. рисунок 14. Количество воздуха невелико относительно количества транспортируемого порошка (всего 1/5).

Небольшая часть этого порошка опять уносится воздухом из аппарата Vibro-Fluidizer, а затем транспортируется из циклона обратно в Vibro-Fluidizer. Поэтому, если не предусмотреть специальных устройств, при останове сушилки требуется определенное время для прекращения такой циркуляции.

Например, можно установить в транспортной линии распределительный клапан, который будет направлять порошок в самую последнюю часть аппарата Vibro-Fluidizer, откуда он будет выгружен за несколько минут.

На заключительном этапе порошок просеивается и упаковывается в мешки. Поскольку порошок может содержать первичные агломераты, рекомендуется направлять его в бункер посредством еще одной нагнетательной пневмотранспортной системы, чтобы увеличить насыпную плотность.

Общеизвестно, что при испарении воды из молока расход энергии на кг выпаренной воды увеличивается с приближением остаточной влаги к нулю. (рисунок 15).

Эффективность сушки зависит от температуры воздуха на входе и выходе.

Если расход пара в выпарном аппарате составляет 0,10-0,20 кг на кг испаренной воды, то в традиционной одноступенчатой распылительной сушилке он равен 2,0-2,5 кг на кг испаренной воды, т.е. в 20 раз выше, чем в выпарном аппарате. Поэтому всегда предпринимались попытки увеличить содержание сухих веществ в упаренном продукте. Это означает, что выпарной аппарат будет удалять большую долю воды, а расход энергии снизится.

Конечно, это слегка увеличит расход энергии на кг испаренной воды в распылительной сушилке, но общий расход энергии снизится.

Указанный выше расход пара на кг испаренной воды – это средний показатель, поскольку расход пара в начале процесса гораздо ниже, чем в конце сушки. Расчеты показывают, что для получения порошка с влажностью 3,5 % требуется 1595 ккал/кг порошка, а для получения порошка с влажностью 6 % - только 1250 ккал/кг порошка. Другими словами, последний этап испарения требует приблизительно 23 кг пара на кг испаренной воды.

Таблица иллюстрирует эти расчеты. Первый столбец отражает рабочие условия в традиционной установке, где порошок из сушильной камеры направляется в циклоны системой пневмотранспорта и охлаждения. Следующий столбец отражает рабочие условия в двухступенчатой сушилке, в которой сушка от 6 до 3,5 % влажности осуществляется в аппарате Vibro-Fluidizer. Третий столбец представляет двухступенчатую сушку при высокой температуре на входе.

Из показателей, отмеченных знаком *), находим: 1595 – 1250 = 345 ккал/кг порошка

Испарение на кг порошка составляет: 0,025 кг (6 % - 3,5 % + 2,5 % )

Значит, расход энергии на кг испаренной воды равен: 345/0,025 = 13,800 ккал/кг, что соответствует 23 кг греющего пара на кг испаренной воды.

В аппарате Vibro-Fluidizer средний расход пара составляет 4 кг на кг испаренной воды, естественно, он зависит от температуры и расхода сушильного воздуха. Даже если расход пара в аппарате Vibro-Fluidizer вдвое выше, чем в распылительной сушилке, расход энергии на испарение того же количества воды все равно оказывается гораздо ниже (поскольку время обработки продукта составляет 8-10 минут, а не 0-25 секунд, как в распылительной сушилке). И при этом производительность такой установки больше, качество продукта выше, выбросы порошка ниже, а функциональные возможности шире.

Двухступенчатая сушка с неподвижным псевдоожиженнымслоем (с обратным смешением)

Для улучшения КПД сушки, температура воздуха на выходе To при двухступенчатой сушке уменьшена до того уровня, при котором порошок с содержанием влаги 5-7 % становится липким и начинает оседать на стенках камеры.

Однако создание псевдоожиженного слоя в конической части камеры обеспечивает дальнейшее усовершенствование процесса. Воздух для вторичной сушки подается в камеру под перфорированной пластиной, через которую распределяется по слою порошка. Такой тип сушилки может работать в режиме, при котором первичные частицы высыхают до влажности 8-12 %, что соответствует температуре воздуха на выходе 65-70 °С. Такая утилизация сушильного воздуха позволяет значительно уменьшить размеры установки при той же производительности сушилки.

Сухое молоко всегда считалось трудным для псевдоожижения. Однако пластина специальной запатентованной конструкции, см. рисунок 17, обеспечивает движение воздуха и порошка в том же направлении, в котором движется первичный сушильный воздух. Эта пластина при условии правильного выбора высоты слоя и скорости начала псевдоожижения позволяет создавать статический псевдоожиженный слой для любого выработанного из молока продукта.

Выпускаются аппараты со статическим псевдоожиженным слоем (SFB) трех конфигураций:

• с кольцевым псевдоожиженным слоем (сушилки Compact)
• с циркуляционным псевдоожиженным слоем (сушилки MSD)
• с комбинацией таких слоев (сушилки IFD)

Кольцевой псевдоожиженный слой (сушилки Compact)

Кольцевой псевдоожиженный слой обратного смешения располагается в нижней части конуса традиционной сушильной камеры вокруг центральной трубы отвода отработанного воздуха. Таким образом, в конической части камеры нет деталей, мешающих потоку воздуха, и это вместе со струями, выходящими из псевдоожиженного слоя, предотвращает образование отложений на стенках конуса даже при обработке липких порошков с высоким содержанием влаги. Цилиндрическая часть камеры защищена от отложений системой обдува стенок: небольшое количество воздуха тангенциально подается с высокой скоростью через сопла специальной конструкции в том же направлении, в котором закручивается первичный сушильный воздух.

В силу вращения воздушно-пылевой смеси и возникающего в камере эффекта циклона только небольшое количество порошка уносится отработанным воздухом. Поэтому доля порошка, попадающего в циклон или моющийся рукавный фильтр, так же как и выбросы порошка в атмосферу, для этого типа сушилок снижены.

Порошок непрерывно выгружается из псевдоожиженного слоя, перетекая через перегородку регулируемой высоты, таким образом поддерживается определенный уровень псевдоожиженного слоя.

Из-за низкой температуры воздуха на выходе эффективность сушки значительно увеличена по сравнению с традиционной двухступенчатой сушкой см. таблицу.

После выхода из сушильной камеры порошок может охлаждаться в пневмотранспортной системе см. рисунок 20. Образующийся порошок состоит из отдельных частиц и имеет такую же или лучшую насыпную плотность, чем полученный двухступенчатой сушкой.

Продукты, содержащие жир, следует охлаждать в виброожиженном слое, в котором одновременно осуществляется агломерация порошка. В этом случае фракция мелочи возвращается из циклона в распылитель для агломерации. (см. рисунок 21).

Циркуляционный псевдоожиженный слой (сушилки MSD)

Для еще большего повышения КПД сушки без создания проблем с налипанием отложений была разработана совершенно новая концепция распылительной сушилки - MultiStage Dryer (многоступенчатая сушилка), MSD.

В этом аппарате сушка выполняется в три ступени, каждая из которых приспособлена к характерной для нее влажности продукта. На ступени предварительной сушки концентрат распыляется прямоточными форсунками, расположенными в канале горячего воздуха.

Воздух подается в сушилку вертикально с высокой скоростью через воздухораспределитель, который обеспечивает оптимальное смешивание капель с сушильным воздухом. Как уже отмечалось, на этой испарение протекает мгновенно, пока капли движутся вертикально вниз через сушильную камеру специальной конструкции. Содержание влаги в частицах снижается до 6-15 %, в зависимости от типа продукта. При такой высокой влажности порошок обладает высокой термопластичностью и липкостью. Поступающий с высокой скоростью воздух создает эффект Вентури, т.е. подсасывает окружающий воздух и увлекает мелкие частицы во влажное облако вблизи распылителя. Это приводит к “спонтанной вторичной агломерации”. Поступающий снизу воздух имеет достаточную скорость для псевдоожижения слоя осевших частиц, а его температура обеспечивает вторую ступень сушки. Воздух, выходящий из этого псевдоожиженного слоя возвратного смешивания, вместе с отработанным воздухом первой ступени сушки выходит из камеры сверху и подается в первичный циклон. Из этого циклона порошок возвращается в псевдоожиженный слой обратного смешивания, а воздух подается во вторичный циклон для конечной очистки.

Когда влажность порошка снижается до определенного уровня, он выгружается через роторный затвор в Vibro-Fluidizer для завершающей сушки и последующего охлаждения.

Сушильный и охлаждающий воздух из аппарата Vibro-Fluidizer проходит через циклон, где от него отделяется порошок. Этот мелкий порошок возвращается в распылитель, в коническую часть камеры (в статический псевдоожиженный слой) или в Vibro-Fluidizer. В современных сушилках циклоны заменяются рукавными фильтрами с СИП.

В установке образуется грубодисперсный порошок, что обусловлено “спонтанной вторичной агломерацией” в облаке распылителя, где постоянно поднимающиеся снизу сухие мелкие частицы налипают на полусухие частицы, образуя агломераты. Процесс агломерации продолжается, когда распыленные частицы вступают в контакт с частицами псевдоожиженного слоя. (см. рисунок 22).

Такую установку можно эксплуатировать при очень высокой температуре воздуха на входе (220-275 °С) и чрезвычайно коротком времени контакта, достигая, тем не менее, хорошей растворимости порошка. Такая установка очень компактна, что снижает требования к размерам помещения. Это, а также сниженная за счет более высокой температуры на входе стоимость эксплуатации (на 10-15 % меньше по сравнению с традиционной двухступенчатой сушкой), делает такое решение очень привлекательным, особенно для агломерированных продуктов.

Рисунок 22 - Многоступенчатая распылительная сушилка (MSD)

Распылительная сушка с встроенными фильтрами и псевдоожиженными слоями (IFD)

Запатентованная конструкция сушилки с встроенным фильтром, (рисунок 23), использует проверенные системы распылительной сушки, такие как:

• Система подачи с подогревом, фильтрованием и гомогенизацией концентрата, оборудованная высоконапорными насосами. Оборудование такое же, как в традиционных распылительных сушилках.
• Распыление производится либо струйными форсунками, либо атомайзером. Струйные форсунки применяются, в основном, для жирных или продуктов с высоким содержанием белка, а роторные распылители – для любых продуктов, и особенно тех, которые содержат кристаллы.
• Сушильный воздух фильтруется, нагревается и распределяется устройством, которое создает вращающийся или вертикальный поток.
• Сушильная камера сконструирована так, чтобы обеспечить максимальную гигиеничность и предельно снизить потери тепла, например, благодаря использованию съемных
  пустотелых панелей.
• Встроенный псевдоожиженный слой представляет собой комбинацию слоя обратного смешения для сушки и слоя поршневого типа для охлаждения. Аппарат с псевдоожиженным слоем – полностью сварной и не имеет полостей. Между слоем обратного смешения и окружающим его слоем поршневого типа имеется воздушный зазор для предотвращения переноса теплоты. Здесь используются новые запатентованные пластины Niro BUBBLE PLATE.

Система удаления воздуха, при всей революционной новизне, основана на тех же принципах, что и рукавный фильтр Niro SANICIP Мелочь собирается на фильтрах, встроенных в сушильную камеру. Рукава фильтра опираются на сетки из нержавеющей стали, прикрепленные к потолку по окружности сушильной камеры. Эти фильтрующие элементы очищаются обратной продувкой, как и фильтр SANICIP™.

Рукава продуваются по одному или по четыре за раз струей сжатого воздуха, которая подается в рукав через сопло. Это обеспечивает регулярное и частое удаление порошка, который падает в псевдоожиженный слой.

Здесь используется тот же фильтрующий материал, что и в рукавном фильтре SANICIP™, и обеспечивается такой же расход воздуха на единицу площади материала.

Сопла обратной продувки выполняют две функции. При работе сопло служит для продувки, а при безразборной мойке через него подается жидкость, промывающая рукава изнутри наружу, к грязной поверхности. Чистая вода впрыскивается через сопло обратной продувки, распыляется сжатым воздухом по внутренней поверхности рукава и выдавливается наружу. Эта запатентованная схема очень важна, поскольку промывкой снаружи очистить фильтрующий материал очень трудно или невозможно.

Для чистки нижней стороны потолка камеры вокруг рукавов применяются форсунки специальной конструкции, также играющие двойную роль. Во время сушки через форсунку подается воздух, предотвращающий отложения порошка на потолке, а при мойке она используется как обычная CIP-форсунка. Камера чистого воздуха очищается стандартной форсункой безразборной мойки.

Преимущества установки IFD™

Продукт

• Более высокий выход первосортного порошка. В традиционных сушилках с циклонами и рукавными фильтрами из фильтров собирается продукт второго сорта, доля которого составляет приблизительно 1 %.
• Продукт не подвергается механическому воздействию в каналах, циклонах и рукавных фильтрах, устраняется необходимость в возврате мелочи из внешних сепараторов, поскольку распределение потоков внутри сушилки обеспечивает оптимальную первичную и вторичную агломерацию.
• Качество продукта улучшается, поскольку установка IFD™ может работать при более низкой температуре воздуха на выходе, чем традиционная распылительная сушилка. Это означает, что можно достичь более высокой производительности сушки на кг воздуха.

Безопасность

• Система защиты проще, поскольку весь процесс сушки протекает в одном аппарате.
• Защиты требует меньшее число компонентов.
• Стоимость обслуживания ниже

Проектирование

• Более простая установка
• Меньшие размеры здания
• Более простая опорная конструкция

Защита окружающей среды

• Меньшая возможность утечки порошка внутрь рабочей зоны
• Более простая очистка, так как площадь контакта оборудования с продуктом сокращена.
• Меньший объем стоков при безразборной мойке
• Меньший выброс порошка, до 10-20 мг/нм 3 .
• Экономия энергии до 15 %
• Меньший уровень шума в связи с меньшим падением давления в вытяжной системе

Может ли производство сухого молока быть выгодным бизнесом? Концентрат молока необходим для множества продуктов и часто используется для питания, в том числе детского. Одновременно с этим многие уверены, что сухое молоко вредно для здоровья, спрос на него постепенно снижается. Рассказываем, для чего требуется сухое молоко, какие аргументы приводят его сторонники и защитники, а также сколько стоит создание его производства на продажу.

Сухим молоком называется специально высушенное пастеризованное коровье молоко. Это порошок со слабым молочным запахом. Считается, что такой продукт сохраняет все полезные свойства оригинала. Его удобно использовать в промышленности и кулинарии: для изготовления детских питательных смесей, кондитерских изделий, восстановленного молока. Отличается продолжительным сроком хранения, что служит ещё одним преимуществом для промышленности.

Различают 2 разновидности сухого молока:

• Цельное. В составе преобладают жиры (26% на 100 грамм), поэтому более калорийно - 550 ккал в 100 граммах. Производят из цельного молока.
• Обезжиренное. В составе преобладают белки (36%), при этом всего 1% жира. Менее калорийно - 373 ккал. Из обезжиренного молока.

Сухое молоко производят из пастеризованного коровьего молока

Состав порошка, его польза и вред

Сухое молоко производят из пастеризованного коровьего молока. Специальная технология позволяет высушивать нормализованное молоко и получать на выходе порошок, сохранивший все питательные свойства. При правильной организации производства в готовом порошке не должно быть никаких посторонних примесей. Это натуральный продукт, в ограниченных количествах безвредный для всех, у кого нет аллергии на лактозу.

Впрочем, в современных условиях нередко случается так, что в состав продукта попадают посторонние примеси, чаще всего - растительные жиры, соя или сахар. Это плохо сказывается на качестве продукта, лишает его заявленных полезных макро- и микронутриентов.

Преимущества сухого молока:

• сохраняет питательные свойства молока, белки и витамины;
• умеет высокую калорийность, полезно для питания детей;
• полезно при анемии и диабете;
• не содержит бактерий, поэтому можно разводить не кипятком (продукт производят из пастеризованного молока, которое уже прошло тепловую обработку);
• порошок удобнее использовать в кулинарии;
• имеет продолжительный срок хранения.

Недостатки сухого молока:

• не подходит людям с непереносимостью лактозы (как и обычное молоко);
• сильный аллерген;
• при сушке с высокой температурой в сухом молоке образуются оксистеролы - самый опасный вид холестерина;
• высокая питательная ценность продукта не подойдёт людям, склонным к набору лишнего веса.

Таким образом, вопреки распространённому мнению, сухое молоко скорее полезный продукт, чем вредный. Он полностью сохраняет все плюсы «натурального» молока, но дольше хранится. Если производитель соблюдает технологический процесс, в порошке нет посторонних примесей и ненатуральных компонентов.

Где используется сухое молоко

Сухое молоко применяют в нескольких сферах. Наиболее распространённые - питание, производство восстановленных молочных продуктов, колбас и кондитерских изделий. Его применение позволяет повысить питательную ценность продукта, в частности - увеличить содержание белка. На практике использовать порошковый концентрат гораздо удобнее, чем жидкий продукт.

Для производителей сухое молоко выгоднее натурального. Оно позволяет продлить срок хранения продукта, удешевить себестоимость. Например, сухое молоко для производства сыра позволяет сократить срок производства в 2 раза и урезать расходы минимум на 30%. Таким образом можно производить качественный мягкий сыр. Главное условие - подойдёт молоко, обработанное при температуре не выше 70 градусов. Кроме сыра из порошка производят творог, йогурты, кефиры, плавленые сырки, мороженое и, конечно, восстановленное молоко.

Кондитеры ценят сухое молоко за возможность упростить приготовление хлебобулочных изделий (и удешевить их). Они используют только обезжиренный вид. Производители колбасы также применяют порошковый концентрат как связующий компонент (в оригинальных рецептах колбасы используют обычное коровье молоко).

Наконец, цельное сухое молоко в домашних условиях разводят как молочный напиток. Вкус восстановленного молока, приготовленного самостоятельно, отличается от натурального, но всё же довольно приятен. Подходит для взрослых и детей, отлично покрывает дневную потребность в белках, жирах, магнии и фосфоре.

Производство сухого молока требует оборудования на 4–5 миллионов рублей

Регистрация бизнеса и получение разрешений

Производство продуктов питания в России строго регламентировано законодательными и санитарными нормами, поэтому начинающему предприятию сухого молока необходимо выполнить довольно обширный список требований.

Бизнес должен быть официально зарегистрирован, предпочтительно как общество с ограниченной ответственностью. Чтобы получить свидетельство юридического лица, нужно подать заявление по форме Р11001 и приложить к нему устав, протокол собрания учредителей и квитанцию об уплате пошлины (4 тысячи рублей). К сожалению, это не единственный и самый простой в оформлении документ. Рекомендуется одновременно с получением свидетельства подать уведомление о переходе на УСН - это наиболее выгодный режим налогообложения.

Производитель должен подготовить помещение к проверке СЭС и Роспотребнадзора. Скорее всего, придётся вложить деньги в ремонт и частичное переоборудование. Хорошим решением будет взять в аренду уже оборудованный цех пищевой продукции. О требованиях, которым должно соответствовать помещение, поговорим в специальном разделе.

Предприятие будет закупать сырое молоко у производителей, а не содержать коров самостоятельно. На эту продукцию необходимо иметь ветеринарный сертификат - его должен предъявлять поставщик. Использовать в производстве несертифицированный продукт не рекомендуется: контролирующие органы могут закрыть бизнес.

Технологическая схема производства

Рассмотрим, что представляет собой технология производства сухого молока:

1. Коровье молоко нагревают до 40 градусов, очищают через несколько фильтров. Это помогает убрать лишние примеси, остатки шерсти и другие загрязнения, которые обязательно есть в натуральном продукте.
2. Продукт нормализуют, то есть разделяют по жирности, получая сливки и обезжиренное молоко.
3. Пастеризация - нагревание для обеззараживания и увеличения срока хранения. В зависимости от вида пастеризации молоко нагревают до 65–98 градусов и «кипятят» определённое время, от 30 минут до нескольких секунд.
4. Охлаждение.
5. Выпаривание в сушильной камере. На выходе должен получится продукт, содержащий 40% сухого вещества.
6. Гомогенизация. Продукт доводят до однородной консистенции.
7. Обработка в распылительной сушке.
8. На финальном этапе концентрат просеивают и упаковывают. Сухое молоко готово к продаже.

Таким образом, изготовление молочного порошка довольно простой процесс. Производство обезжиренного сухого молока проходит аналогичные этапы, но в качестве сырья используется обезжиренное молоко (его получают на стадии нормализации).

Чтобы получить 1 кг сухого молока, задействуют примерно 8,7 литров натурального продукта. Такое соотношение способствует тому, что калорийность концентрата возрастает в 10 раз.

Чтобы произвести 1 кг сухого молока, потребуется почти 9 литров натурального

Какое понадобится оборудование

Технологическая линия производства включает следующее оборудование:

• пищевой насос высокого давления - от 15 тысяч рублей;
• аппарат для нормализации молока - от 250 тысяч рублей;
• выпарная установка - от 3 миллионов рублей;
• сушильная установка распылительного типа - от 1 миллиона;
• просеиватель - от 90 тысяч рублей;
• упаковочная линия - от 200 тысяч рублей.

Минимальные затраты на технику для производства сухого молока составят 4,5 миллиона рублей. Это довольно большая сумма для начинающего бизнеса, сократить которую можно несколькими путями. Например, найти подержанное оборудование (стоимость снизится до 50%), подобрать готовый комплект от одного производителя (снижение цены до 30%) и приобрести технику в лизинг (цена не уменьшится, но отдавать её нужно будет частями).

Если предприятие планирует изготавливать не только молочный концентрат, но и продукты из него, например, организовать производство творога из сухого молока, потребуется дополнительная техника примерно на ту же сумму - около 5 миллионов рублей.

Требования к помещению

Чтобы разместить всё необходимое оборудование и обеспечить сотрудников комфортными условиями работы, потребуется цех площадью не менее 50 кв.м. Он должен быть подключен ко всем коммуникациям - водоснабжению, отоплению, электричеству. Мощность электрического подключения не менее 380 Вольт. Вся техника работает на электричества.

Принципиально важное значение имеют приточно-вытяжная вентиляция и хорошее освещение.

Помещение нужно разделить на 3 зоны: производственный цех, зона хранения сырья (с морозильными камерами) и склад готовой продукции. Персоналу необходима комната для отдыха и хранения вещей. Производственный цех должен быть отделан кафельной плиткой минимум до высоты в 2,5 метра.

Необходимый персонал

Технологическая схема производства сухого молока предполагает наличие технолога пищевой промышленности и работников, обслуживающих оборудование. Их число зависит от масштабов работы. Специальное образование нужно технологу (высшее профессиональное), работники обучаются на производстве.

Предприятие будет привозить и разгружать много сырья, а также отгружать готовую продукцию, поэтому необходим минимум 1 грузчик с правами на электропогрузчик. Возможно, потребуется собственный водитель. Штат технического персонала закрывают уборщики и уборщицы, которые не только обеспечивают чистоту в цехе, но и проводят дезинфекцию по графику.

У всех сотрудников, контактирующих с продуктами, должны быть оформлены медицинские книжки - пройден медосмотр и санитарное обучение.

Сбытом продукции должен заниматься менеджер или целый отдел продаж - зависит от масштабов работы. То же самое можно сказать о закупках сырья. Бухгалтерией занимается специалист в штате или на аутсорсинге, документами - руководитель или его помощник.

В сухом молоке заинтересованы производители сыра, творога, йогуртов, детского питания, колбас и кондитерских изделий

Сбыт готовой продукции

Принципиальное значение для прибыли компании имеет хорошо организованный сбыт. Чем больше каналов найдёт предприятие, тем слаженнее будет его работа. Выше мы назвали сферы использования сухого молока. На этот бизнес следует обратить первоочередное внимание при поиске оптовых покупателей.

Купить сухое молоко оптом от производителя выгодно предприятиям восстановленных молочных продуктов, мясных, колбасных и кондитерских изделий. Именно они станут целевой аудиторией компании по производству сухого молока.

Статистические данные показывают, что рынок сухого молока удовлетворён отечественными производителями всего на 54%. Остальная доля приходится на иностранные компании. Это делает подобное начинание весьма перспективным и обещает быструю окупаемость засчёт высокого спроса.

Анализ рынка

Отечественные производители не удовлетворяют существующую потребность рынка в сухом молоке. Этот продукт в огромном количестве ввозят из иностранных государств. Такая ситуация незначительно упрощает работу начинающего производителя, потому что он предлагает востребованный продукт. В действительности, между предприятиями существует довольно высокая конкуренция, а потенциальные покупатели не всегда спешат сменить проверенного поставщика на новичка.

• «Чебаркульское молоко»;
• «Княгинское молоко»;
• «Мелеузовский МКК»;
• «Валуйское молоко»;
• ТД «Продхолдинг»;
• «Агрофирма «Верхний Услон».

Кто из этих компаний - лучший производитель, сказать затруднительно. Сухое молоко является стандартизированным продуктом, качество которого зависит исключительно от соблюдения технологии.

Заключение

Сухое молоко не воспринимается у потребителей однозначно полезным продуктом, тем не менее оно востребовано у производителей самой разной пищевой продукции - сыра, творога, колбасы и мороженого. Организация предприятия будет стоить минимум 5 миллионов рублей из-за дорогостоящего оборудования. Российские производители объективно не покрывают потребности рынка, поэтому у начинающего бизнеса есть все шансы занять прибыльную нишу.

Сухое молоко - это растворимый порошок, получаемый высушиванием нормализованного пастеризованного коровьего молока. Изготовление сухого молока обусловлено более длительным сроком хранения данного продукта по сравнению с обычным молоком.
Существует также быстрорастворимое сухое молоко.
Обычно разводится в теплой воде и употребляется в качестве привычного напитка, сохраняя многие полезные свойства свежего пастеризованного молока. Имеет широкое применение в кулинарии. Входит в состав многих видов детских молочных смесей.

Производство сухого молока

Наверное, не каждый из нас знает, как делают сухое молоко. Впервые о данном продукте стало известно еще в далеком 1832 году, когда русский химик М. Дирчов основал первое производство сухого молока. Настоящее сухое молоко должно быть изготовлено из натурального коровьего. Процесс представляет собой несколько этапов. Сначала молоко нормализуют до нужной жирности, пастеризуют и сгущают в аппаратах с высоким давлением. Далее гомогенизируют полученную смесь и высушивают в специальных устройствах при температурах 150-180 градусов. В итоге остается белый порошок – это и есть сухое молоко, вернее его сухой остаток, потерявший 85 % своего объема (воду).
Единственным преимуществом такого продукта перед цельным молоком является возможность его длительного хранения. Плюс ко всему он занимает мало места, что очень важно при транспортировке.
Состав сухого молока такой же, как и у цельного, просто в нем нет воды. Сухое молоко производится в соответствии с ГОСТ 4495-87 «Молоко цельное сухое» и ГОСТ Р 52791-2007 «Консервы молочные. Молоко сухое. Технические условия».

Состав сухого молока

Сухое молоко бывает цельным (СЦМ) или обезжиренным (СОМ). Эти две разновидности сухого молока различаются процентным содержанием веществ.

Цельное молоко:

Жиры (%) - 25
Белки (%) - 25,5
Молочный сахар (%) - 36,5
Минеральные вещества (%) - 9
Влажность (%) - 4

Обезжиренное молоко:

Жиры (%) - 1
Белки (%) - 36
Молочный сахар (%) - 52
Минеральные вещества (%) - 6
Влажность (%) - 5
Калорийность на 100 г - 1567 кДж (373 кКал)

Срок хранения сухого цельного молока меньше чем обезжиренного, так как жиры подвержены порче - прогорканию. Оно должно храниться при t от 0 до 10 °C и относительной влажности воздуха не выше 85 % до 8 месяцев со дня выработки.
Быстрорастворимое сухое молоко получают путем смешивания цельного и обезжиренного сухого молока. Смесь увлажняют паром, после чего она слипается в комки, которые потом снова сушат.

При правильном получении состав сухого молока сохраняет большую часть витаминов и почти все минеральные компоненты.
В 100 граммах его содержатся (в скобках - содержание в свежем молоке):

- витамин А в количестве 0,013 мг (0,02 мг)
- витамин В1 в количестве 0,01 мг (0,04 мг)
- витамин В2 - 0,02 мг (0,15 мг)
- витамин С - 0,4 мг (1,3 мг)

Кроме того, в состав сухого молока входят кальций, магний, фосфор, натрий, калий и другие макроэлементы, обеспечивающие комплексную поддержку всех систем организма.

Если при производстве сухого молока часть витаминов распадается из-за температурной обработки сырья, то минеральные компоненты не боятся термической обработки и сохраняются в молочном порошке в тех же количествах, что находились и в свежем молоке.
Неудивительно, что сухое молоко вполне может использоваться как замена свежему. Оно полезно тем, что наполняет организм энергией, кальцием и витаминами, легко усваивается и слабо влияет на общую реакцию пищеварительного тракта. Восстановленное молоко можно употреблять больным диабетом и гастроэнтерологическими заболеваниями.
Кроме того, входящий в состав сухого молока витамин В12 необходим тем, кто добровольно отказывается от употребления мяса. Очевидные полезные свойства сухого молока проявляются и в том, что приготовление из него напитка не требует кипячения: при сгущении и сушке оно уже проходит пастеризацию, уничтожающую различные бактерии.
Недостатками можно считать только свойство вызывать аллергические реакции у тех, кто не переносит свежее молоко, и пониженное количество витаминов при достаточно высокой энергетической ценности. Такой дисбаланс может приводить к набору лишнего веса.

Чем вредно сухое молоко

Из-за сушки с высокими температурами в сухом молоке образуются вредные оксистеролы.
Из-за этого сухое молоко запрещено в ряде стран.
Гомогенизация - тоже не самый полезный процесс, во время которого происходит перемешивание ротором диспегидратора и воздействие давлением 5-400 атмосфер через гомогенизатор.
Вся еда, которая готовится под давлением, вредна для человека. А под таким огромным давлением тем более.
Использование сушилок с высокими температурами, позволяющих производить максимум продукции в единицу времени, практически не оставляет в сухом молоке витаминов.
Поэтому многие люди сухое молоко считают вредным. Репутацию сухого молока как полезного продукта сегодня портят и различные подделки, в которые добавляется соя, крахмал и сахара.
Назвать такую смесь молоком уже нельзя, и чтобы в магазине не приобрести некачественный продукт, необходимо тщательно проверять, что молоко соответствует ГОСТу, а не техническим условиям, и читать информацию о составе на упаковке продукта.

Как применять сухое молоко в кулинарии

Сухое молоко получило очень широкое распространение в кулинарии и десертном деле.
Добавляемое в выпечку, оно обеспечивает более плотную консистенцию конечного изделия, а в составе различных кремов и паст обеспечивает долгое хранение готового продукта. Очень часто оно применяется для восстановления напитка.
Порошок достаточно просто смешать в нужных пропорциях с водой, чтобы получить жидкое молоко, мало отличимое на вкус и запах от цельного пастеризованного.
При получении сухого молока иногда используются вальцовые сушилки. В рабочем процессе стенки таких сушилок нагреваются, а молоко при соприкосновении с ними карамелизуется. Именно поэтому сухое молоко часто имеет «конфетный» запах.
На основе сухого молока готовят различные детские смеси и корма для подкормки домашних животных. В некоторых случаях этот напиток легче усваивается организмом ребенка, чем свежее материнское молоко. Сухое молоко можно даже заквасить для приготовления йогурта.
Также многие хозяйки добавляют сухое молоко в цельное для густоты. Сегодня недобросовестными производителями часто под видом цельного пастеризованного молока выпускается восстановленное из порошка.

Чтобы избежать такого обмана, при покупке необходимо тщательно читать состав продукта. На нем должно быть указано только цельное коровье молоко.