Гомогенізація високого тиску - харчова техніка

Гомогенізація високого тиску (HP) може використовуватися в одиничних операціях для зменшення розміру або дроблення більш або менш в'язких рідин.
Це механічна операція, яка спрямована на стабілізацію нестійких сумішей, таких як емульсії (незбиране молоко, молочні креми, десертні вершки тощо), а також на розвиток органолептичних характеристик соусів, таких як кетчуп.

1- Принцип дії гомогенізації HP

Гомогенізатори високого тиску складаються з об'ємного поршневого насоса високого тиску, що подає рідкий продукт під високим тиском (від 50 до 250 бар в молочній промисловості) на гомогенізуючу головку (або клапан).

Легенди

1: сирий продукт з великими частинками
2: частки для зменшення
3: сидіння
4: клапан або гомогенізаційна головка
5: гомогенізований продукт
6: ударне кільце

Легенди

1: сирий продукт з великими частинками
2: гомогенізований продукт
3: світло (прохідний простір = 0,1 мм)
4: сидіння
5: клапан або гомогенізаційна головка

2- Інтерес гомогенізації з подвійним ефектом

Звичайний метод включає одну головку гомогенізації, де весь перепад тиску концентрується на одній стадії. Ефективність гомогенізації можна підвищити, застосовуючи низький протитиск до однієї стадії. Часто достатнім є зворотний тиск, який, природно, здійснюється на наступних етапах процесу.

Однак для деяких продуктів необхідна двоступенева гомогенізація; це особливо стосується жирних молочних продуктів. Фрагменти крихітних жирових кульок утворюються на першій стадії, але вони утворюють агрегати, які можуть збільшити в'язкість і вплинути на стабільність. Другий етап забезпечує розпорошення цих заповнювачів.

Легенди

1: сирий продукт з великими частинками
2: клапан або гомогенізаційна головка 1-го ступеня
3: клапан або гомогенізаційна головка 2-го ступеня
4: гомогенізований продукт

Для більшості простих олійно-водних емульсій, таких як легкі молочні продукти
(напр .: молоко) другий етап є лише допоміжним регулюванням першого: тиск другого етапу повинен становити від 10 до 15% загального тиску гомогенізації .
Експеримент з молоком показав, що проходження через другу стадію само по собі не змінює якість емульсії, тоді як продукти, крім простих емульсій (складний склад), бачать свій зовнішній вигляд і в'язкість, змінені на другій стадії.

3- Параметри гомогенізації НР

Ми щойно побачили, що homo HP дав змогу отримати ефект мікронізації та диспергування частинок у суспензії.
Ці ефекти варіюються залежно від характеристик продукту і особливо залежно від використовуваного тиску.

31- Параметри, пов’язані з товаром:

твердість частинок (наприклад: куля молочного жиру: менш тверда при підвищенні температури; (оптимальна = 55 ° C)
різноманітність природи частинок: клітини або агрегати клітин, кристалічні агрегати цукрів або солей, різні тільця (волокна), жирові кулі, глобули ефірної олії ...
Абразивна природа (кетчуп-соус або фруктові нектари більш абразивні, ніж молочні продукти, що спричиняє передчасний знос клапанів Homo; тоді для конструкції гомогенізації голів необхідно використовувати стійкий до стирання сплав.

32 - Параметри, що стосуються технологічного процесу та/або матеріалу:

Тиск: чим більший тиск, тим більший ефект мікронізації (зменшення розміру до 0,5-2 мкм)); Наприклад: соус кетчуп = 50-100 батончиків; йогурт: від 140 до 200 батончиків, фруктові соки, нектари: від 100 до 180 батончиків
Температура: важлива, якщо спека може зменшити твердість частинок (випадок жирових кульок у молоці); відсутність впливу в інших випадках; (кетчуп-соус гомогенізується на холоді (температура навколишнього середовища T ° C))
1 або 2 поверхи: 2 цікаві поверхи для жирних молочних продуктів.
Форма клапана гомогенізації: зміна геометрії гомогенізаційної головки дає можливість адаптувати тиск і швидкість і перейти від мікронізації жирових кульок до руйнування клітин (див. Схему нижче)

33 - Перевірка ефективності:

Ефективність гомогенізації можна перевірити негайно, визначивши індекс гомогенізації. Також може бути використаний інший метод - вимірювання під час мікроскопічного дослідження зразка молока розміру жирових кульок та їх розподілу відповідно до їх діаметру.
Визначення індексу гомогенізації
Гомогенізація повинна бути достатньо ефективною для запобігання зливу. Результат можна негайно перевірити, визначивши індекс гомогенізації; останні можна визначити, як описано в прикладі нижче:
Зразок молока зберігайте у градуйованому склянці протягом 48 годин при температурі від 4 до 6 ° C. Змістіть верхній шар (1/10 об’єму) і ретельно перемішайте решту об’єму (9/10 об’єму), потім визначте жирність двох фракцій. Різниця у вмісті жиру між нижнім і верхнім шарами, виражена у відсотках від верхнього шару, називається індексом гомогенізації.
Приклад: якщо вміст жиру у верхньому шарі становить 3,15%, а в нижньому - 2,9%, індекс гомогенізації буде:
[(3,15 - 2,9)/3,15] x 100 = 7,9. Індекс гомогенізованого молока становить від 1 до 10.

4- Інтереси гомогенізації НР

Підвищують стійкість сумішей (суспензій та емульсій) за рахунок зменшення розміру частинок, що уповільнює явища зливання та осідання. Краща однорідність сумішей також досягається завдяки хорошій дисперсності частинок.
Виділення органолептичних характеристик: оскільки гомогенізація НР розпорошить ароматичні елементи і завдяки мікронізації збільшить контактні поверхні зі смаковими рецепторами.
"Оксамитова" структура (нектари, супи та ін.) Та "повноцінний" смак - це характеристики, які надзвичайно популярні у споживачів.
Підвищення ступеня засвоюваності: краще засвоєння харчових принципів, особливо для продуктів для немовлят (невеликі банки з бледіною тощо) або дієтичних продуктів.

5- Для якої продукції та яких процесів ?

51- Які продукти ?

емульсії (UHT стерилізоване незбиране молоко, цільний йогурт, UHT стерилізований молочний крем, десертний крем тощо)
суспензії (Фруктові нектари, оксамитові супи, соуси з кетчупу, маленькі дитячі баночки тощо),
муси (суміш сорбету або морозива)

52- Справа з кетчуповим соусом

Легенди процесу соусу з кетчупом

1: Крохмальний корм
2: Поставка рідких інгредієнтів
3: Змішувальні баки
4: гомогенізатор HP
5: Пластинчастий пастеризатор
6: Кімната
7: Охолоджувач та дегазація шляхом розширення вакууму
8: До упаковки

Аналіз основних етапів:

Змішані інгредієнти кімнатної температури
Гомогенізація при температурі навколишнього середовища T ° C (P = 180 B)
Пастеризація при 95 ° C - камерування = 30 сек. 2 цілі: пастеризація + варіння крохмалю (желатинізація)
Охолодження (70-80 ° C) -дегазація (деаерація) для запобігання окисленню та збільшення щільності для полегшення упаковки.
Кондиціонування гарячий.

53- Справа з цілим йогуртом

Щоб дізнатись більше про процес виробництва йогурту, дивіться статтю про йогурт

З гігієнічних міркувань та для уникнення забруднення молока етап гомогенізації, як правило, розміщений
перед термічною обробкою суміші або під час її підйому
при температурі близько 65-70 ° C (що пом'якшує жирові кульки).
Молоко, стандартизоване по жиру та сухій речовині, попередньо нагрівається до 60 ° C, а потім направляється в гомогенізатор:

200 барів для першого етапу: ми маємо ефект мікронізації; жирові кульки бачать, що їх розмір коливається від 4-5 мкм до 1 мкм.
потім 50 барів на рівні 2-го поверху; цей протитиск дає змогу розпорошити скупчення фрагментів жирових кульок, які мають тенденцію утворюватися на виході з першої гомогенізаційної головки.
. Потім гомогенізоване молоко пастеризують при 95 ° C протягом 3-5 хвилин, після чого охолоджують до 45 ° C, щоб підготувати його до щеплення. Після кондиціонування банки готують на пару при 45 ° C протягом 2,5-4 годин. Швидке охолодження йогуртів до 4 ° C, а потім їх зберігання в холодильній холодильній камері (4 ° C) завершує процес.

Контроль якості гомогенізації молока:
Якщо гомогенізація пройшла добре, вершки молока не піднімуться на поверхню йогуртів (вершки).
Крім того, гомогенізація також має позитивні ефекти проти синерезису в йогурті (гомогенізований йогурт виділяє менше сироватки)

6- Верстат

Промислові гомогенізатори HP складаються з двох важливих компонентів: a блок стиснення, що дозволяє перекачувати продукт під високим тиском (насос з 2 до 5 поршнями), а клапан або клапан для гомогенізації який мікронізує дисперсні частинки порядку мікрометрів та нанометрів, залежно від характеристик продукту, який потрібно отримати, та очікуваних результатів.