فرایند تولید شیر خشک بدون چربی

فرایند تولید شیر خشک بدون چربی:

skim milk powder production

1.      دریافت شیر خام

شیر بیشتر در تانکرهای عایق از مزارع تولید لبنیات یا ایستگاه های جمع آوری شیر جمع می شود. قبل از جمع آوری، راننده آزمایش های کیفیت و اندازه گیری را انجام می دهد تا اطمینان حاصل شود که شیر از کیفیت لازم برخوردار است. تقلب در شیر خام در برخی از کشورها بسیار پرکار است و یک مانع واقعی برای ایجاد تسهیلات در شرکت های فعال در جهان به دلیل خطر بالای نام تجاری است.

شیر خام هنگام ورود به کارخانه از نظر اسیدیته، بو، دما، بهداشت، آنتی بیوتیک، افزودن آب و تقلب در خون و همچنین از نظر چربی ، پروتئین و  مواد جامد بدون  چربیSNF آزمایش می شود.

پس از پذیرش، شیر به مخزن ذخیره سازی سیلو در کارخانه فرآوری پمپ می شود و در دمای زیر 7 درجه سانتیگراد و معمولاً زیر 5 درجه سانتیگراد نگهداری می شود.

آزمایشات شیر ورودی:

تعیین درجه پاکیزگی و تمیزی شیر: آزمایش رسوب، آزمایش صافی

تعیین حالت تازگی و کهنگی شیر : آزمایش جوش، آزمایش الکل، آزمایش آلیزارول، سنجش اسیدیته(تورنر، درنیک و سوکسلت هنکل)، تعیین pH (استفاده از  pHمتر، کاغذ های معرف، محلول های رنگی حساس به pH نظیر برموکرزول پرپل)

تعیین کیفیت میکروبی شیر: آزمایش شمارش کل میکروبی، شمارش مستقیم میکروبی، تخمین کیفیت میکروبی شیر با استفاده از خاصیت احیا رنگ در ترکیبات رنگی نظیر متیلن بلو و رزازورین(تست ردوکتاز)

تعیین چگالی یا دانسیته

تعیین نقطه انجماد

اندازه گیری میزان ترکیبات شیر: درصد چربی، پروتئین، لاکتوز، کل مواد جامد، مواد جامد بدون چربی

 2.      جداسازی / استاندارد سازی

روند مرسوم تولید پودرهای شیر با گرفتن شیر خام دریافت شده در کارخانه لبنیات و پاستوریزه سازی و تفکیک آن به شیر بدون چربی و خامه  با استفاده از جداکننده سانتریفیوژی خامه آغاز می شود.

 در صورت تولید شیر خشک کامل  ، بخشی از خامه به شیر بدون چربی اضافه می شود تا شیر با محتوای چربی استاندارد (به طور معمول 26-30 %چربی در پودر) تولید شود. از خامه مازاد برای تهیه کره یا چربی شیر بدون آب استفاده می شود.

برخی از کارخانجات با حجم زیاد خصوصاً در ایالات متحده همچنین محتوای SNF را برای به حداکثر رساندن عملکرد و کیفیت مطلوبی استاندارد می کنند.

کیفیت میکروبی پودرهای شیر بسیار مهم است و ممکن است در این مرحله اولیه از پردازش ، 99.9٪ از باکتریهای تشکیل دهنده اسپور توسط باکتوفوگاسیون یا میکروفیلتراسیون قبل از عملیات حرارتی خارج شود.شیر خشک های نوزاد تولیدی که در کشورهای در حال توسعه فعالیت می کنند باید ازدستگاه باکتوفوژ یا میکروفیلتراسیون برای اطمینان از کیفیت نهایی محصول استفاده کنند.شیر با حرارت دادن حداقل در 72.3 درجه سانتیگراد و نگه داشتن در یا بالاتر از این دما برای حداقل 15 ثانیه ، در مدت كوتاه مدت پاستوریزه می شود (HTST) می توان از تركیب معادل دما / زمان استفاده كرد

 MAPزیرگونه Mycobacterium avium paratuberculosis  ممکن است بتواند از پاستوریزاسیون زنده بماند.

بیشتر کارخانجات شیر مایع با حجم زیاد اکنون به دلیل احتیاط بیشتر برای زنده ماندن MAP که می تواند باعث بیماری کرون در انسان شود ، با زمان نگهداری بیشتر از 25 ثانیه تا 35 ثانیه کار می کنند.آخرین تحقیقات (2019) نشان می دهد که بهترین زمان و ترکیب دما برای شیر مایع 72.3 درجه سانتی گراد برای 26 ثانیه است.

جهت مطالعه در مورد برهم کنش های پروتئین های شیر در طول تولید شیر خشک بدون چربی اینجا کلیک کنید.

3.      پیش گرم کردن

مرحله بعدی فرآیند "پیش گرم کردن" است که طی آن شیر استاندارد تا دمای 75 تا 120 درجه سانتیگراد گرم می شود.

این شیر برای مدت زمان مشخصی از چند ثانیه تا چند دقیقه در این شرایط نگه داشته می شود (پاستوریزاسیون: 72 درجه سانتیگراد به مدت 15 ثانیه). پیش گرم شدن باعث می شود که یک دناتوراسیون کنترل شده از پروتئین های آب پنیر موجود در شیر ایجاد شده و باکتری ها را از بین برده ، آنزیم ها را غیرفعال کرده ، آنتی اکسیدان های طبیعی تولید کرده و ثبات گرما را به همراه دارد. رژیم گرمایش / نگهداری دقیق به نوع محصول و هدف نهایی آن بستگی دارد. پیش گرم شدن زیاد در شیر خشک کامل با بهبود ماندگاری اما کاهش حلالیت ارتباط دارد.

پیش گرم شدن ممکن است به صورت غیر مستقیم (از طریق مبدل های حرارتی) ، یا مستقیم (از طریق تزریق بخار یا تزریق به داخل محصول) ، یا مخلوطی از این دو باشد. مبدل حرارتی غیر مستقیم به طور کلی از گرمای هدر رفته سایر قسمت های فرآیند به منظور کاهش هزینه های انرژی استفاده می کنند.

عملیات حرارتی بر خصوصیات عملکردی شیرخشک بدون چربی و کیفیت نگهداری شیرخشک کامل تأثیر می گذارد ، بنابراین ترکیبات دما و زمان مورد استفاده توسط تولید کنندگان بسته به خصوصیات مورد نیاز پودر آماده شده می تواند بسیار متفاوت باشد.در پودر شیر بدون چربی ، میزان عملیات حرارتی (و زمان نگهداری) را می توان با شاخص نیتروژن پروتئین آب پنیر    (WPNI)اندازه گیری کرد ، که مقدار پروتئین آب پنیر غیر دناتوره را اندازه گیری می کند.

دمای عملیات حرارتی شیر بدون چربی همراه با زمان نگهداری ، طبقه بندی حرارتی پودر تولید شده را تعیین می کند. برای پودر شیر بدون چربی که به عنوان "حرارت کم" طبقه بندی می شود ، شیر در دمای پایین پاستوریزه است و نیاز به نگهداری کمی یا بدون نیاز به آن است ، در حالی که عملیات حرارتی برای روش "با حرارت بالا" نیاز به گرم کردن شیر تا 88-85 درجه سانتیگراد و نگهداری در این دما برای 15 تا 30 ثانیه؛ به دلیل محتوای چربی کم ، نیازی به هموژنیزاسیون شیر بدون چربی برای تولید پودر نیست.

4.      تبخیر

در اواپراتور ، شیر پیش گرم شده از 9% محتوای جامد شیر خشک و 13٪ محتوای جامد شیر کامل ، تا 45-52٪ مواد جامد در مراحل متعدد تغلیظ می شود. این امر با جوشاندن شیر تحت خلأ در دمای زیر 72 درجه سانتیگراد در یک فیلم در حال سقوط در داخل لوله های عمودی و حذف آب به عنوان بخار حاصل می شود. این بخار ، که ممکن است به صورت مکانیکی یا حرارتی فشرده شود ، برای گرم کردن شیر در مرحله بعدی اواپراتور استفاده می شود که ممکن است در فشار و دمای پایین تری نسبت به مرحله قبلی کار کند. کارخانجات مدرن ممکن است هفت مرحله برای حداکثر بهره وری انرژی داشته باشند. بیش از 42٪ آب موجود در شیر ممکن است در اواپراتور خارج شود. بخاطر مقدار زیادی بخار آب که با سرعت بسیار بالایی درون لوله ها حرکت می کند ، اواپراتورها بسیار پر سر و صدا هستند.

عملیات حرارتی پودر شیر بسته به مشخصات محصول نهایی متفاوت است. تیمار شیرخشک با شیرخشک مخصوص شیرخوارگان بیشتر از سایر پودرها است. هدف از بین بردن تمام میکروارگانیسم های بیماریزا و سایر میکروارگانیسم های موجود و غیرفعال کردن آنزیم ها ، به ویژه لیپاز است که می تواند باعث لیپولیز چربی در هنگام ذخیره سازی شود و منجر به "بوی بد" شود. این امر همچنین خطر تغییرات اکسیداتیو در هنگام ذخیره سازی را کاهش می دهد.

امروزه بیشتر اواپراتورهای شیر از نوع فیلم در حال سقوط هستند که در آن یک لایه خوب شیر / کنسانتره از لوله ها عبور می کند و سطح را مرطوب می کند در حالی که بخار در طرف دیگر لوله قرار دارد و بخارها از مرکز خارج می شوند.بخارات معمولاً در كمپرسور مجدد بخار دوباره فشرده می شوند و باعث می شود اواپراتورها بسیار كارا باشند. آب حاصل از اواپراتورها قابل بازیابی و استفاده مجدد است. .تبخیر شیر قبل از خشک شدن به دلایل بهره وری انرژی انجام می شود زیرا تبخیر آب بسیار ارزان تر از خشک کردن پاششی است. انرژی مورد استفاده در اواپراتورهای چند پاس با فشرده سازی بخار حدود 10 برابر کمتر از خشک شدن پاششی است.

5.      خشک کردن پاششی

کنسانتره قبل از اتمیزه گرم شود تا ویسکوزیته آن کاهش یابد و انرژی موجود برای خشک شدن افزایش یابد. خشک کردن پاششی شامل اتمیزه کردن کنسانتره شیر از اواپراتور به قطرات ریز است. این کار در داخل یک محفظه خشک کن بزرگ در جریان هوای گرم (تا دمای 200 درجه سانتیگراد) یا با استفاده از یک دستگاه بخور دیسک چرخان یا یک سری از نازل های فشار بالا انجام می شود. قطرات شیر در اثر تبخیر خنک می شوند و هرگز به دمای هوا نمی رسند.

مقدار زیادی از آب باقیمانده در محفظه خشک کن تبخیر می شود و یک پودر خوب با رطوبت حدود 6٪ با اندازه ذرات متوسط به قطر کمتر از 0.1 میلی متر باقی می ماند. خشک کردن نهایی یا "ثانویه" در بستر سیال یا مجموعه ای از این بسترها صورت می گیرد که در آن هوای گرم از طریق لایه ای از پودر سیال خارج می شود که آب را از بین می برد تا حد رطوبت بین 2-4%.

6.      بسته بندی و ذخیره سازی

پودرهای شیر بسیار پایدارتر از شیر تازه هستند اما برای حفظ کیفیت و ماندگاری آنها لازم است از رطوبت، اکسیژن، نور و گرما محافظت شود. زیرا پودرهای شیر به راحتی رطوبت هوا را می گیرند و منجر به افت سریع کیفیت و کیک شدن یا برآمدگی می شوند. چربی موجود در ) شیر خشک کامل)WMP می تواند با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده و باعث ایجاد طعم شود ، به خصوص در دمای ذخیره سازی بالاتر از 30 درجه سانتیگراد.

این محصول در صورت خشک نگه داشتن در دمای محیط رایج در کشور مقصد ، حداقل 24 ماه (730 روز) از کیفیت بالا برخوردار است. محصول باید حداکثر دو ماه قبل از تاریخ حمل و نقل ساخته شده باشد.