Гомогенизация молока: процесс и значение¶

Гомогенизация молока — это технологический процесс механической обработки молока, направленный на дробление жировых шариков до мельчайших частиц и их равномерное распределение по всему объёму продукта. В результате гомогенизации молоко приобретает однородную консистенцию, не расслаивается при хранении и лучше усваивается организмом. Данный процесс является обязательным этапом промышленной переработки питьевого молока наряду с пастеризацией.

¶Сущность процесса

В натуральном цельном молоке жир содержится в виде крупных шариков диаметром от 0,1 до 20 мкм (в среднем 3–4 мкм). Из-за разницы в плотности жира (около 930 кг/м³) и плазмы молока (около 1030 кг/м³) эти шарики всплывают на поверхность, образуя слой сливок. Скорость всплытия описывается законом Стокса и пропорциональна квадрату диаметра частицы: чем крупнее шарик, тем быстрее он поднимается.

Гомогенизация устраняет этот недостаток. Под высоким давлением (обычно 10–25 МПа) молоко пропускают через узкую щель гомогенизатора. При этом происходит сочетание следующих физических эффектов:

• Кавитация — образование и схлопывание пузырьков пара в потоке жидкости, создающее ударные волны;
• Сдвиговые деформации — разрыв жировых шариков за счёт резкого перепада скоростей в потоке;
• Турбулентность — интенсивное перемешивание, способствующее дроблению.

В результате диаметр жировых шариков уменьшается до 0,5–1,5 мкм. Общая площадь поверхности жира увеличивается в 5–10 раз, что принципиально меняет физико-химические свойства продукта.

¶Технология и оборудование

Промышленная гомогенизация проводится на клапанных гомогенизаторах плунжерного типа. Основные элементы установки:

1. Плунжерный насос высокого давления — создаёт необходимое давление в системе;
2. Гомогенизирующая головка — узел с клапаном и седлом, образующими регулируемую щель (зазор 0,1–0,3 мм);
3. Система управления — поддерживает заданные параметры давления и температуры.

Процесс проводится при температуре 55–70 °C (обычно сразу после пастеризации или перед ней), поскольку при нагреве жир находится в жидком состоянии, что облегчает дробление. Эффективность гомогенизации оценивают по степени дисперсности жира и отсутствию отстоя сливок при хранении.

Различают одноступенчатую гомогенизацию (давление 15–20 МПа) и двухступенчатую (первая ступень 20–25 МПа, вторая — 3–5 МПа). Вторая ступень разрушает образовавшиеся скопления жировых шариков — кластеры, обеспечивая более стабильную эмульсию.

¶Влияние на свойства молока

Гомогенизация изменяет ряд характеристик продукта:

• Консистенция — молоко становится более вязким, «бархатистым», приобретает более насыщенный белый цвет за счёт усиленного рассеивания света мелкими частицами;
• Вкус — продукт кажется слегка слаще и полнее на вкус, однако при длительном хранении может появляться окисленный привкус из-за увеличения площади контакта жира с кислородом;
• Усвояемость — мелкие жировые шарики легче эмульгируются в желудочно-кишечном тракте, что улучшает перевариваемость жира;
• Стойкость при хранении — сливки не отстаиваются, продукт сохраняет однородность в течение всего срока годности;
• Термоустойчивость — гомогенизированное молоко более устойчиво к нагреванию, что важно для производства сгущённого молока и детских смесей.

¶История

Первые попытки механического диспергирования жира в молоке предпринимались ещё в конце XIX века во Франции. В 1899 году французский инженер Огюст Голен получил патент на устройство, пропускавшее молоко через тонкие капилляры под давлением. Однако промышленное внедрение технологии связано с именем шведского инженера Густава де Лаваля и датскими молочными заводами начала XX века.

Массовое распространение гомогенизация получила в 1920–1930-х годах в США и Европе. В СССР первые гомогенизаторы появились на крупных молочных заводах в 1930-е годы, а обязательной операцией при производстве питьевого молока процесс стал к 1960-м годам. Сегодня гомогенизация применяется практически на всех молочных предприятиях мира.

¶Значение в пищевой промышленности

Гомогенизация — обязательный этап производства следующих продуктов:

• Питьевое молоко (пастеризованное и ультрапастеризованное);
• Сливки (питьевые и для взбивания);
• Йогурты и кисломолочные напитки — предотвращает синерезис (отделение сыворотки);
• Мороженое — обеспечивает мелкокристаллическую структуру;
• Сгущённое молоко — предотвращает отстой жира при длительном хранении;
• Детские молочные смеси — приближает состав к грудному молоку по дисперсности жира.

Для производства твёрдых и полутвёрдых сыров гомогенизация, как правило, не применяется, поскольку она ухудшает сычужное свёртывание и формирование сырного зерна.

¶Критика и альтернативы

Отдельные потребители предпочитают негомогенизированное («цельное») молоко, считая его более натуральным. В таком молоке образуется слой сливок, который некоторые воспринимают как признак естественности продукта. Научных данных о вреде гомогенизации для здоровья не существует; опасения о связи гомогенизированного молока с сердечно-сосудистыми заболеваниями (гипотеза о роли фермента ксантиноксидазы) не подтвердились клиническими исследованиями.

Альтернативой механической гомогенизации является ультразвуковая обработка и микронизация, однако в промышленных масштабах клапанные гомогенизаторы остаются стандартом отрасли.

¶Источники

• Твердохлеб Г. В. и др. «Технология молока и молочных продуктов». — М.: Колос, 2006.
• Крусь Г. Н., Храмцов А. Г. и др. «Технология молока и молочных продуктов». — М.: КолосС, 2007.
• ГОСТ 31450-2013 «Молоко питьевое. Технические условия».
• Walstra P., Wouters J., Geurts T. «Dairy Science and Technology». — CRC Press, 2006.