کاربرد آنزیم ترانس گلوتامیناز در تولید پودر شیر خشک و بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی آن

-433705-236220
دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین (خوزستان)
دانشکده علوم دامی و صنایع غذایی
گروه علوم و صنایع غذایی
پایان نامه کارشناسی ارشد علوم و صنایع غذایی
عنوان :
کاربرد آنزیم ترانس گلوتامیناز در تولید پودر شیر خشک و بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی آن
نگارش:
حمیده نامور
اساتید راهنما:
دکتر حسین جوینده
دکتر مهرداد نیاکوثری
اساتید مشاور:
دکتر غلامحسین یوسفی
دکتر محمد حجتی
نام خانوادگی دانشجو: نامور نام: حمیده
مقطع تحصیلی:کارشناسی ارشد رشته و گرایش: علوم و صنایع غذایی
استادان راهنما: دکترحسین جوینده، دکتر مهرداد نیاکوثری تاریخ دفاع : 28/10/93
استاد مشاور: دکتر غلامحسین یوسفی، دکتر محمد حجتی
عنوان: کاربرد آنزیم ترانس گلوتامیناز در تولید پودر شیر خشک و بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی آن:
چکیده:
پودرهای شیر معمولا مشکلاتی از قبیل کلوخه شدن، زمان حل شدن بالا، و شاخص انحلال ناپذیری بالا دارند. همچنین استفاده از شیر خشک معمولی در محصولاتی بویژه ماست، عیوبی از قبیل آب اندازی، ویسکوزیته پایین و سفتی نامناسب را دربردارند. در این تحقیق، تاثیر تیمار آنزیم میکروبی ترانس گلوتامیناز (TG) شیر بر ویژگی های فیزیکوشیمیایی پودر شیر نیم چرب و همچنین خصوصیات بافتی ژل تهیه شده از پودر حاصل بررسی گردید. در این مطالعه، تاثیر تیمار آنزیمی TGشیر (5 سطح غلظت 005/0، 01/0، 015/0، 02/0درصد و شاهد) در سه شرایط دمایی مختلف (℃35به مدت 8 ساعت، ℃40 به مدت 4 ساعت، ℃45به مدت 2 ساعت) بر خواص فیزیکوشیمیایی پودر شیر بررسی شد. نتایج نشان داد که با تیمار آنزیمی شیر توسط TG و ایجاد اتصالات کوالانسی جدید درون و برون مولکولی مابین پروتئین ها، مقدار درصد ذارت درشت در نمونه های پودر افزایش و در نتیجه قابلیت جریان پودر بهبود می یابد. در هر حال، بر اساس نتایج آنالیز داده ها، بهترین قابلیت جریان پودر و بالاترین مقدار دانسیته توده در غلظت آنزیم01/0% و دمای℃ 45 بدست آمد.همچنین با افزایش غلظت آنزیم مدت زمان حل شدن، شاخص انحلال ناپذیری و میزان کلوخه ای شدن پودر کاهش یافت. رنگ نمونه های پودر نیز با اضافه کردن آنزیم به طور نامنظمی تغییر کرد. همچنین خصوصیات بافتی ماست تولید شده از شیر خشک بهبود یافت به طوریکه در تمامی نمونه های تیمار شده با آنزیم در 3 دمای مختلف میزان سینرسیس در مقایسه با نمونه شاهد کاهش، و مقدار ویسکوزیته ظاهری و سفتی،افزایش یافت.
واژه های کلیدی:آنزیم ترانس گلوتامیناز، شیر خشک ،خواص ژل ، ویژگی های فیزیکوشیمیایی
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول : مقدمه
بیان مساله ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….14
2-1 ضرورت و اهمیت اجرای طرح …………………………………………………………………………………………………………………16
3-1 اهداف اصلی …………………………………………………………………………………………………………………………………………….17
4-1 اهداف فرعی …………………………………………………………………………………………………………………………………………….17
فصل دوم: کلیات و مروری بر پژوهش های انجام شده
پیشگفتار ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….19
2-2 روش های عمومی فرآوری شیر …………………………………………………………………………………………………………….. 20
1-2-2 محصولات تخمیری شیر …………………………………………………………………………………………………………………….21
1-1-2-2 ماست ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..21
2-1-2-2 شیر تخمیر شده ……………………………………………………………………………………………………………………………..21
2-2-2 محصولات از شیر لخته شده ………………………………………………………………………………………………………………22
1-2-2-2 پنیر …………………………………………………………………………………………………………………………………………………22
2-2-2-2 کره …………………………………………………………………………………………………………………………………………………22
3-2-2 محصولات پودری شیر ………………………………………………………………………………………………………………………..22
3-2 انواع خشک کن ها …………………………………………………………………………………………………………………………………..25
1-3-2 خشک کن کابینتی یا سینی دار ………………………………………………………………………………………………………..25
2-3-2 خشک کن بستر سیال ………………………………………………………………………………………………………………………..25
3-3-2 خشک کن انجمادی ……………………………………………………………………………………………………………………………26
4-3-2 خشک کن پاششی ……………………………………………………………………………………………………………………………. 26
1-4-3-2 مراحل خشک کردن پاششی ………………………………………………………………………………………………………….26
2-4-3-2 انواع سیستم های خشک کن پاششی ……………………………………………………………………………………………28
1-2-4-3-2 خشک کن با جریان همسو ……………………………………………………………………………………………………….28
2-2-4-3-2 خشک کن با جریان مخالف ………………………………………………………………………………………………………28
3-2-4-3-2 خشک کن با جریان مختلط ……………………………………………………………………………………………………..28
4-2-4-3-2 خشک کن چرخه باز …………………………………………………………………………………………………………………28
5-2-4-3-2 خشک کن با چرخه بسته ………………………………………………………………………………………………………….29
6-2-4-3-2 خشک کن با چرخه نیمه بسته …………………………………………………………………………………………………29
7-2-4-3-2 خشک کن یک مرحله ایی ………………………………………………………………………………………………………..29
8-2-4-3-2 خشک کن دو مرحله ایی …………………………………………………………………………………………………………..30
9-2-4-3-2 خشک کن عمودی …………………………………………………………………………………………………………………….30
10-2-4-3-2 خشک کن افقی ………………………………………………………………………………………………………………………30
4-2 جزئیات تولید پودر شیر در صنعت …………………………………………………………………………………………………………30
1-4-2 جداسازی/استاندارد کردن …………………………………………………………………………………………………………………..30
2-4-2 حرارت دادن مقدماتی ………………………………………………………………………………………………………………………..31 3-4-2 تبخیر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………31
4-4-2 خشک کن پاششی …………………………………………………………………………………………………………………………….32 5-4-2 بسته بندی و نگه داری ……………………………………………………………………………………………………………………….32
5-2 ویژگی های پودر شیر خشک ………………………………………………………………………………………………………………….32
1-5-2 شکل و ظاهر و قطعات ……………………………………………………………………………………………………………………….33
2-5-2 اندازه ذارت پودر ………………………………………………………………………………………………………………………………….33
3-5-2 دانسیته پودر ……………………………………………………………………………………………………………………………………….35
4-5-2 دانسیته ظاهری ذره ……………………………………………………………………………………………………………………………35
5-5-2 دانسیته واقعی ذره ………………………………………………………………………………………………………………………………35
6-5-2دانسیته توده …………………………………………………………………………………………………………………………………………35
1-6-5-2 دانسیته متراکم ………………………………………………………………………………………………………………………………36 2-6-5-2 دانسیته حاصل از ضربه ………………………………………………………………………………………………………………….36
3-6-5-2 دانسیته توده سست ………………………………………………………………………………………………………………………..36
4-6-5-2 دانسیته توده هوادهی شده …………………………………………………………………………………………………………….36
7-5-2 لاکتوز در شیر خشک ………………………………………………………………………………………………………………………..37 8-5-2 پروتئین ها و آنزیم ها در شیر خشک ………………………………………………………………………………………………..37
9-5-2 رطوبت تعادلی در محصولات شیر خشک ………………………………………………………………………………………….37
10-5-2 ارزش تغذیه ایی شیر خشک ……………………………………………………………………………………………………………37
11-5-2 رنگ …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..38
12-5-2 کلوخه شدن پودر ……………………………………………………………………………………………………………………………..39
13-5-2 قابلیت جریان و پیوستگی پودر ……………………………………………………………………………………………………….39
6-2 انواع پودر شیر ………………………………………………………………………………………………………………………………………….40
1-6-2 پودرهای استاندارد ………………………………………………………………………………………………………………………………40
2-6-2 پودرهای متراکم شده ………………………………………………………………………………………………………………………….40
3-6-2 پودر شیر پرچرب فوری ………………………………………………………………………………………………………………………43
7-2 انواع پودرهای لبنی با ارزش افزوده …………………………………………………………………………………………………………43
1-7-2 پودر شیر کم چرب اصلاح شده ………………………………………………………………………………………………………….44
2-7-2 پودر مقاوم به حرارت ………………………………………………………………………………………………………………………….44
3-7-2 پودر شیر با پروتئین بالا از ریتنتیت فراپالایش شده …………………………………………………………………………44
4-7-2 پودر آب دوغ ……………………………………………………………………………………………………………………………………….45
5-7-2 پودر آب پنیر و انواع مختلف آن …………………………………………………………………………………………………………46
6-7-2 پودرهای مورد استفاده در قهوه ………………………………………………………………………………………………………….46
7-7-2پودر کره ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….47
8-7-2 پودر پنیر ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..48
9-7-2 پودر روغن کره ریزپوشانی شده ………………………………………………………………………………………………………….48
10-7-2 پودر شیر دارای مالت ……………………………………………………………………………………………………………………….49
8-2 فاکتورهای تعیین کننده ویژگی های عملگرای پودرهای بر پایه لبنی ………………………………………………… 49
1-8-2 نوع خوراک ………………………………………………………………………………………………………………………………………….49
2-8-2 افزودنی ها …………………………………………………………………………………………………………………………………………..49
3-8-2 محتوای مواد جامد شیر تغلیظ شده …………………………………………………………………………………………………..50
4-8-2 حرارت دادن تغلیظ شده …………………………………………………………………………………………………………………….50
5-8-2 دما در طول تغلیظ کردن ……………………………………………………………………………………………………………………50
6-8-2 حرارت دادن اولیه و هموژنیزه کردن تغلیظ شده ………………………………………………………………………………50
7-8-2 نوع خشک کن …………………………………………………………………………………………………………………………………….50
8-8-2 نوع اتمایزر …………………………………………………………………………………………………………………………………………..51
9-8-2 دمای هوای ورودی ……………………………………………………………………………………………………………………………..51
10-8-2 دمای هوای خروجی ………………………………………………………………………………………………………………………..51 11-8-2 آگلومره شدن بعد از خشک کن پاششی ………………………………………………………………………………………….51
12-8-2 پایداری نگه داری ……………………………………………………………………………………………………………………………..52
9-2 کاربرد پودر شیر………………………………………………………………………………………………………………………………………..52
1-9-2 پودر شیر مورد استفاده در تولید پنیر…………………………………………………………………………………………………53
2-9-2 کاربرد پودر شیر در صنعت شکلات ……………………………………………………………………………………………………54
3-9-2 کاربرد پودر در نانوایی …………………………………………………………………………………………………………………………55
4-9-2 کاربرد پودر در ماست بدون چربی……………………………………………………………………………………………………….55
10-2 ژل شیر اسیدی شده …………………………………………………………………………………………………………………………….56
1-10-2 تشکیل ژل-واکنش های فیزیکوشیمیایی…………………………………………………………………………………………56
2-10-2 میکروساختار و ویژگی نگه داری آب ……………………………………………………………………………………………….58
11-2 ارزیابی خصوصیات ژل……………………………………………………………………………………………………………………………58
1-11-2 آزمون قوام سنجی/ویسکومتری ……………………………………………………………………………………………………….58
2-11-2 آزمونTPA……………………………………………………………………………………………………………………………………….59
12-2 آنزیم ترانس گلوتامیناز …………………………………………………………………………………………………………………………60 1-12-2 سوبسترای آنزیم ……………………………………………………………………………………………………………………………….62
2-12-2 ساختار کریستالی ترانس گلوتامیناز………………………………………………………………………………………………….63
3-12-2 خصوصیات ترانس گلوتامیناز میکروبی …………………………………………………………………………………………….64 4-12-2 کاربرد آنزیم ترانس گلوتامیناز در صنایع غذایی ………………………………………………………………………………65
1-4-12-2 غذاهای دریایی …………………………………………………………………………………………………………………………….66
2-4-12-2 محصولات گوشتی ……………………………………………………………………………………………………………………….66
3-4-12-2 محصولات سویا …………………………………………………………………………………………………………………………….67
4-4-12-2 محصولات غلاتی ………………………………………………………………………………………………………………………….67
5-4-12-2 محصولات لبنی ……………………………………………………………………………………………………………………………67
13-2 مروری بر پژوهش های انجام شده ……………………………………………………………………………………………………….69
فصل سوم: مواد و روش ها
محل انجام آزمایش ………………………………………………………………………………………………………………………………….80
2-3 مواد مورد استفاده ……………………………………………………………………………………………………………………………………80
3-3 تجهیزات مورد استفاده ……………………………………………………………………………………………………………………………80
4-3 روش ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………82
1-4-3 تهیه نمونه های شیر خشک ……………………………………………………………………………………………………………….82
2-4-3 اندازه گیری رطوبت …………………………………………………………………………………………………………………………….83
3-4-3 اندازه گیری رنگ ………………………………………………………………………………………………………………………………..83
4-4-3 آزمون شاخص انحلال ناپذیری …………………………………………………………………………………………………………..83
5-4-3 آزمون زمان لازم برای حل شدن پودر ……………………………………………………………………………………………….84
6-4-3 تعیین چسبندگی پودر به محفظه خشک کن ……………………………………………………………………………………84
7-4-3 اندازه گیری چسبندگی پودر ………………………………………………………………………………………………………………85
8-4-3 قابلیت جریان و پیوستگی پودر……………………………………………………………………………………………………………85
9-4-3 تعیین دانسیته توده و دانسیته حاصل از ضربه ………………………………………………………………………………….86
10-4-3تعیین توزیع اندازه ذارت پودر………………………………………………………………………………………………………….87 11-4-3 تهیه ژل اسیدی شیر خشک ……………………………………………………………………………………………………………87
1-11-4-3 اندازه گیری ظرفیت نگه داری آب ………………………………………………………………………………………………87
2-11-4-3 اندازه گیری ویسکوزیته ……………………………………………………………………………………………………………….88
3-11-4-3آزمون بافت ……………………………………………………………………………………………………………………………………88
12-4-3 تجزیه و تحلیل داده ها …………………………………………………………………………………………………………………….89
فصل چهارم : نتایج و بحث
بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی پودر ………………………………………………………………………………………………..92
1-1-4 رطوبت …………………………………………………………………………………………………………………………………………………92
2-1-4 دانسیته توده و حاصل از ضربه …………………………………………………………………………………………………………..98
3-1-4 پیوستگی و قابلیت جریان ………………………………………………………………………………………………………………..100
4-1-4 رنگ …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..103
5-1-4 انحلال ناپذیری …………………………………………………………………………………………………………………………………107
6-1-4 زمان حل شدن …………………………………………………………………………………………………………………………………108
7-1-4 توزیع اندازه ذارت پودر و شاخص کیکی شدن ……………………………………………………………………………… 108
8-1-4 عملکرد خشک کن و چسبندگی پودر به محفظه …………………………………………………………………………. 116
2-4 خصوصیات بافتی ژل اسیدی ………………………………………………………………………………………………………………..118
1-2-4 ظرفیت نگه داری آب و ویسکوزیته ظاهری …………………………………………………………………………………….118
2-2-4 خصوصیات بافتی ………………………………………………………………………………………………………………………………124
فصل پنجم: نتیجه گیری کلی و پیشنهادات
نتیجه گیری کلی ………………………………………………………………………………………………………………………………….128
2-5 پیشنهادات …………………………………………………………………………………………………………………………………………….129
منابع ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………130

فهرست جداول
جدول 1-3 طبقه بندی پیوستگی پودر بر اساس نسبت هاسنر………………………………………………………………………86
جدول 2-3 طبقه بندی قابلیت جریان پودر بر اساس اندیس کار ……………………………………………………………….. 86
جدول 1-4 معرفی تیمارها ……………………………………………………………………………………………………………………………..92
جدول 2-4 آنالیز واریانس تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر خصوصیات فیزیکی پودر………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….94
جدول 3-4 تاثیر غلظت آنزیم خصوصیات فیزیکی پودر (میانگین±انحراف استاندارد) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..95
جدول 4-4 تاثیر دمای فعالیت آنزیم بر خصوصیات فیزیکی پودر (میانگین±انحراف استاندارد) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..96
جدول 5-4 تاثیر دمای فعالیت آنزیم و غلظت آنزیم بر خصوصیات فیزیکی پودر (میانگین±انحراف استاندارد) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..97
جدول 6-4 آنالیز واریانس تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر رنگ و شاخص انحلال ناپذیری و زمان حل شدن پودر………………………………………………………………………………………………………………………………………………..104
جدول 7-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر رنگ و شاخص انحلال ناپذیری و زمان حل شدن پودر(میانگین±انحراف استاندارد) ………………………………………………………………………………………………………………….105
جدول 8-4 آنالیز واریانس تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر توزیع اندازه ذارت پودر و شاخص کیکی شدن ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………109
جدول 9-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر توزیع اندازه ذرات پودر و شاخص کیکی شدن(میانگین±انحراف استاندارد) ………………………………………………………………………………………………………………..110
جدول 10-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر توزیع اندازه ذارت پودر و شاخص کیکی شدن ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..111
جدول 11-4 عملکرد خشک کن و چسبندگی به محفظه در شرایط مختلف تیمار آنزیمی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..117
جدول 12-4 آنالیز واریانس تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر خصوصیات بافتی ژل اسیدی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 120
جدول 13-4 تاثیر غلظت آنزیم بر خصوصیات بافتی ژل (میانگین±انحراف استاندارد)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..121
جدول 14-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر خصوصیات بافتی ژل (میانگین±انحراف استاندارد) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..122
جدول 15-4 تاثیر دمای فعالیت آنزیم بر خصوصیات بافتی ژل (میانگین ±انحراف استاندارد) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..123
فهرست شکل ها
شکل 1-2 خشک کن با چرخه باز ………………………………………………………………………………………………………………….29
شکل 2-2 خشک کن با چرخه بسته ……………………………………………………………………………………………………………..29
شکل 3-2 سطح ترانس گلوتامیناز میکروبی …………………………………………………………………………………………………..62
شکل 4-2 ساختار کریستالی ترانس گلوتامیناز ………………………………………………………………………………………………64
شکل 1-3 دستگاه خشک کن پاششی ……………………………………………………………………………………………………………81
فهرست نمودارها
نمودار 1-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر رطوبت پودر………………………………………………………………98
نمودار2-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر دانسیته توده …………………………………………………………..101
نمودار 3-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر دانسیته ضربه ایی…………………………………………………..102
نمودار 4-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر نسبت هاسنر………………………………………………………….102
نمودار 5-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر اندیس کار………………………………………………………………102
نمودار 6-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر روشنایی پودر………………………………………………………….106
نمودار 7-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر سبزی پودر ……………………………………………………………106
نمودار 8-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر زردی پودر …………………………………………………………….106
نمودار 9-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر شاخص انحلال ناپذیری ………………………………………..107
نمودار 10-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر زمان حل شدن پودر ………………………………………… 108
نمودار 11-4 تاثیر غلظت آنزیم بر توزیع اندازه ذرات پودر در دمای 35 درجه سانتی گراد…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………113
نمودار 12-4تاثیر غلظت آنزیم بر توزیع اندازه ذرات پودر در دمای 40 درجه سانتی گراد…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………113
نمودار 13-4تاثیر غلظت آنزیم بر توزیع اندازه ذرات پودر در دمای 45 درجه سانتی گراد…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………113
نمودار 14-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم برکیکی شدن پودر …………………………………………………115
نمودار 15-4 تاثیرغلظت آنزیم و دمای فعالیت بر ظرفیت نگه داری آب ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..123
نمودار 16-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت بر ویسکوزیته ظاهری ماست ……………………………………………123
نمودار 17-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت بر سختی ژل……………………………………………………………………..125
نمودار 18-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت بر چسبندگی ژل……………………………………………………………….125
نمودار 19-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر پیوستگی ژل …………………………………………………….. 126
نمودار 20-4 تاثیر غلظت آنزیم و دمای فعالیت آنزیم بر قوام ژل ……………………………………………………………….126
فصل اول
مقدمه
فصل اول
مقدمه
1- 1 بیان مساله
تولید محصولات شیر خشک، یک شاخه اصلی را در صنعت لبنیات تشکیل می دهد. شیر جهت نگه داری، کنترل و انتقال ساده تر خشک می شود. فرایند خشک کردن پاششی شامل پاشیدن شیر در یک جریان هوای داغ می باشد که به تدریج آب از قطرات شیر تبخیر می شود. (نیجدام و همکاران،2006). پودرهای لبنی خشک شده به روش پاششی از اجزای رایج در خیلی از غذاها و محصولات لبنی هستند. (استر و همکاران ،2009). بر اساس کیفیت ویژگی پودرهای شیر، کاربرد های آن مشخص می گردد. (استراتما و همکاران،1999).
پودر های شیر که معمولا در فرم آگلومره های آزاد می باشند، عمدتا شامل لاکتوز، چربی و پروتئین می باشند. تعیین خصوصیات فیزیکی پودر های شیر مهم است چون که این ویژگی ها رفتار پودر ها را در طول نگه داری، انتقال و فرآوری، تعیین می کند. (ازکان و همکاران،2002).
چسبندگی و تشکیل کیک در پودر های لبنی از جمله مشکلات مهم شناخته شده اند . یک ارتباط درونی بین دمای انتقال شیشه ای و چسبندگی شناخته شده است. پودر های شیر تولید شده به وسیله خشک کردن پاششی اغلب غیر متبلور هستند و دمای انتقال شیشه ایی یکی از ویژگی های مهم یک ماده غیر متبلور می باشد. (ازکان و همکاران،2002).
میزینو و همکاران (1999) نشان دادند که آنزیم ترانس گلوتامیناز دمای انتقال شیشه ای آلفا کازئین پودر های شیر را بالا می برد و در نتیجه از تشکیل کلوخه در پودر ها جلوگیری به عمل می آید. بدین ترتیب استفاده از آنزیم می تواند خصوصیات فیزیکی پودر های شیر را بهبود دهد.
به نظر می رسد توانایی اصلاح کردن ویژگی های ساختاری غذاهای حاوی پروتئین به وسیله آنزیم ترانس گلوتامیناز، یکی از فرایند های پراهمیت تکنولوژی آنزیم – غذا در دهه اخیر باشد. اتصال پروتئین های لبنی به وسیله ترانس گلوتامیناز به منظور اصلاح ویژگی های عملگرا مانند حلالیت، توانایی جذب آب، ویژگی های رئولوژیکی و امولسیفایری، و همچنین پایداری گرمایی رایج است. (لورنزن و همکاران،2002).
آنزیم ترانس گلوتامیناز یک آسیل ترانسفراز است که می تواند واکنش هایی مانند ایجاد اتصالات عرضی، انتقال آسیل و دآمیداسیون را کاتالیز کند. هنگامیکه اسید آمینه لیزین پذیرنده آسیل باشد، واکنش انتقال آسیل بین گروهY – کربوکسی آمید اسید آمینه گلوتامین و گروه آمین نوع اول در اسیدامینه لیزین منجر به تشکیل پیوند عرضی گلوتامین – لیزین می شود. (صیادی و همکاران،1391).
کازئین، بخش اصلی پروتئین شیر، به علت ساختمان غیر کروی و باز خود، یک سوبسترای مناسب برای واکنش آنزیم ترانس گلوتامیناز می باشد. در صورتی که پروتئین آب پنیر به علت ساختار کروی، تمایل کمتری به تشکیل اتصالات عرضی دارد. بنابراین آنزیم ترانس گلوتامیناز غالبا برای محصولات لبنی بر پایه کازئین، کاربرد دارد. (گایوت و همکاران،2011).
پلیمره کردن پروتئین های شیر به وسیله ترانس گلوتامیناز، ظرفیت نگه داری آب، تشکیل ژل و قدرت ژل را افزایش می دهد، و همچنین ویژگی های امولسیفایری و رئولوژیکی و پایداری گرمایی پروتئین های شیر را بهبود می دهد. ایم و همکاران (2000) گزارش دادند که ژل های تشکیل شده از پودر شیر کم چرب تیمار شده با آنزیم ترانس گلوتامیناز شبکه الاستیک بیشتری را در مقایسه با نمونه های کنترل تشکیل می دهد.
مودلر و همکاران (1983) گزارش دادند که ماست کم چربی که با پروتئین های لبنی مانند پودر شیر کم چرب، کنسانتره پروتئین آب پنیر، و سدیم کازئینات غنی سازی شده باشد، اثرات مثبتی در طعم، بافت، و حساسیت به سینرسیس نشان می دهد. این محققین گزارش نمودند که با بکارگیری آنزیم ترانس گلوتامیناز و بهبود ویژگی های فیزیکی پودر شیر کم چرب می توان احتمالا کیفیت ماست را افزایش داد.
2-1 ضرورت و اهمیت اجرای طرح:
پودرهای لبنی به میزان زیاد به جهت راحتی در انتقال، هندلینگ، فرآوری و فرمولاسیون محصول استفاده می شود. پودر شیر و پودرهای بر پایه ی شیر، خصوصیات عملگرای مختلفی دارند. چنین ویژگی هایی، اهمیت زیادی برای استفاده از آنها به عنوان یک جز باارزش در چندین محصول غذایی ایجاد می کند. این ویژگی های عملگرا شامل ظرفیت امولسیفایری، تشکیل و ایجاد کف، جذب آب، ویسکوزیته، تشکیل ژل و پایداری گرمایی می باشد که مهم ترین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی پودر می باشد. تولید کننده ها می توانند پودر شیر را به عنوان یک جز عملگرا به طیف وسیعی از غذاها مثل شکلات، محصولات نانوایی، نوشیدنی ها، شیرینی ها، و ماست اضافه کنند. بنابراین کاربرد انزیم ترانس گلوتامیناز جهت بهبود ویژگی های فیزیکوشیمیایی پودر شیر، از اهمیت زیادی برخوردار است. (شارما و همکاران،2012).
3-1 اهداف اصلی:
هدف اصلی از این مطالعه کاربرد آنزیم ترانس گلوتامیناز در تولید پودر شیر خشک کم چربی و بررسی اثر آن بر ویژگی های فیزیکوشیمیایی این محصول می باشد.
4-1 اهداف فرعی:
1-غلظتی از آنزیم که بهترین عملکرد را ایجاد می کند، تعیین خواهد شد.
2-جهت تیمار آنزیمی شیر، شرایط دمایی گوناگون در زمان های مختلف و بهترین تیمار دمایی مشخص ارزیابی خواهد شد.
فصل دوم
کلیات و مروری بر پژوهش های انجام شده
فصل دوم
کلیات و مروری بر پژوهش های انجام شده
1-2 پیشگفتار
شیر گاو و محصولات لبنی در تغذیه انسان سهم به سزایی دارند. شیر گاو شامل نوترینت هایی است که برای رشد و ایجاد ماهیچه ساق پا ضروری است و منبعی از لیپید، پروتئین، آمینواسید، ویتامین و مواد معدنی می باشد. و همچنین شامل ایمونوگلوبولین ها، هورمون ها، فاکتورهای رشد، سیتوکین ها، نوکلئوتی ها، پپتیدها، پلی آمین ها، آنزیم ها، و پپتیدهای بیوفعال دیگر می باشد.(اهیوکپهایی و همکاران،2003).
محصولات لبنی به سرعت فاسد می شوند، تبدیل کردن شیر به پودر عمر نگه داری آن را افزایش می دهد و سبب می شود که بتواند به مدت طولانی تری (حدود یک سال) بدون از دست دادن کیفیت حتی در دمای محیط، نگه داری شود. پودر های لبنی فقط برای دوباره احیا کردن ساخته نمی شوند، بلکه آنها می توانند جهت کاربرد به عنوان جزئی از غذا در غذاهای با ارزش افزوده، مانند شیرینی جات، محصولات نانوایی و گوشتی به کار گرفته شوند. دانش و فهم اساسی درباره ی ویژگی های عملگرای پودرهای شیر، تولیدکنندگان توانای غذا را به آماده کردن پودرهای شیر با ارزش افزوده، توانمند می کند. عناصر پودر شده پایدار هستند و نگه داری آنها راحت می باشد. غذاهای آماده شده از عناصر پودر شده معمولا کیفیت پایین تری نسبت به عناصر و محصولات تازه دارند.تولید جهانی پودر شیر باید حدود 1.9% در طول ده سال آینده در مقایسه با 2.1% رشد سالیانه در دهه گذشته، افزایش یابد. تولید جهانی پودر شیر به 153 میلیون تن می رسد که 73% آن مربوط به کشورهای در حال توسعه می باشد. (شارما و همکاران،2012).
2-2 روش های عمومی فرآوری شیر
روش های فرآوری شیر می تواند در شاخه های مختلف طبقه بندی شود، این روش ها می تواند توسعه داده شود و یا ترکیب دو روش ممکن است برای ساختن محصول بهتر استفاده شود:
1) افزایش اسیدیته: در این روش رشد باکتری های مسمومیت زا و فعالیت آنزیم ها کاهش می یابد یا به طور کامل متوقف می شود. اسیدیته شیر می تواند به دو روش افزایش یابد:
– تخمیر لاکتیک اسید : میکروارگانیسم های مفید شیر، قند موجود در شیر را تخمیر می کنند مانند تخمیر لاکتوز به لاکتیک اسید.
– اضافه کردن اسید های آلی: مانند اضافه کردن سرکه یا عصاره لیموترش.
2)پایین آوردن محتوای رطوبتی به سطحی که برای کنترل رشد میکروارگانیسم ها و عمل آنزیم ها کافی است و سبب می شود محصول پایدارتری تولید شود. محتوای رطوبتی به چهار روش پایین می آید:
– حرارت دادن جهت تبخیر آب مثل پاستوریزاسیون
– دلمه بستن و حذف آب پنیر در تولید پنیر
– جدایی مکانیکی اجزای چربی مثلا در ساخت و تولید کره
– خشک کردن مکانیکی مانند پودر های شیر خشک شده به روش پاششی یا غلطکی
گروه های مختلفی از محصولات با مقدار آب پایین می تواند تولید شود که در ادامه مورد بحث قرار گرفته است. (اهیوکپهایی و همکاران،2003).
1-2-2 محصولات تخمیری شیر
1-1-2-2 ماست: ماست از شیر پاستوریزه تولید می شود و سپس به دلیل های بهداشتی سرد می شود. در واقع ماست به وسیله اسیدی شدن شیر با کالچرهای انحصاری مثل استرپتوکوکوس ترموفیلوس و لاکتوباسیلوس بولگاروس بدست می آید. این نکته ضروری است که در محصول نهایی یکنواختی ایجاد شود. برای آغاز کردن تخمیر بهتر است از استارتر تجاری استفاده شود. توصیه می شود که کالچرها، قبل از اضافه کردن حجم اصلی شیر، در مقدار کمی از شیر به مدت 12-8 ساعت رشد کنند. مراحل تولید ماست به شرح زیر می باشد:
1)پاستوریزه کردن شیر
2)اضافه کردن یک درصد استارتر و مخلوط کردن : مخلوط شیر و استارتر در ظرف های پلاستیکی ریخته می شود
3)گرم خانه گذاری کردن ظرف ها در دمای 45-42 به مدت 6-3 ساعت و پوشاندن ظرف ها جهت حفظ کردن آن بر علیه آلودگی.
ماست و محصولات تخمیری شیر به طور جزیی لاکتوزشان کاهش می یابد. به طور کلی ماست و محصولات تخمیری شیر غذاهای خوبی برای بچه ها می باشند، به دلیل اینکه هضم آن ها راحت می باشد. (اهیوکپهایی و همکاران، 2003).
2-1-2-2 شیر تخمیر شده
شیر ترش یا تخمیر شده غذای محبوبی درBotswana می باشد که از طریق فرایند تخمیر تولید می شود.تخمیر یکی از قدیمی ترین فرم نگه داری غذا در جهان می باشد. تخمیر همچنین ایمنی غذا و کیفیت تغذیه ایی را از طریق بیوسنتز ویتامین ها، اسیدهای آمینه ضروری و پروتئین ها بهبود می دهد. از طریق تخمیر هضم پذیری پروتئین ها و کربوهیدرات ها بهبود می یابد. به علاوه مواد سمی مضر شکسته شده و زیست دسترسی مواد معدنی افزایش می یابد. Madila یا شیر ترش شده و اسیدی شده به وسیله تخمیر طبیعی لاکتوز به لاکتیک اسید تولید می شود. این محصول ممکن است مایع یا نیمه جامد باشد و می تواند به وسیله مواد معطر مصنوعی یا عصاره ی میوه جات، طعم دار شود. (اهیوکپهایی و همکاران،2003)
2-2-2 محصولات از شیر لخته شده
1-2-2-2 پنیر: یک غذای تغلیظ شده شامل همه ی جامدات در شیر می باشد. لخته شدن شیر به وسیله ی رنت (آنزیم) یا اسیدها (عصاره لیمو) یک جز نیمه جامد را می دهد که می تواند برای چند روز نگه داری شود. شیر بز برای ساخت پنیر فتا بهترین می باشد.
2-2-2-2 کره: کره به وسیله همزدن مکانیکی شیر کامل برای جدا کردن گلبول های چربی تولید می شود. گلبول های چربی برای تشکیل یک توده نیمه جامد با 85-80% چربی و 20-15% آب به یکدیگر ملحق می شوند. (اهیوکپهایی و همکاران،2003).
3-2-2 محصولات پودری شیر
در زمان های اخیر، شیر بر روی فیلم های نازکی به وسیله غلتک های حرارت دیده، خشک می شده است. این چنین خشک کن های غلطکی، مفهوم اصلی تولید پودر های شیر تا سال 1960 می باشدو از این سال به بعد خشک کن پاششی به کار گرفته شد. امروزه تولید پودر شیر تجارت بزرگی می باشد.
تولید پودر شیر یک فرایند ساده است که امروزه در مقیاس بزرگ انجام می شود، و شامل برکناری آرام آب در کمترین هزینه ممکن، تحت شرایط بهداشتی می باشد و همچنین همه ویژگی های طبیعی شیر مثل رنگ، طعم، حلالیت، و ارزش تغذیه ای شیر حفظ خواهد شد. شیر کامل شامل حدود 87% آب می باشد، در حالی که شیر کم چرب حدود 91% آب می باشد. در طول تولید پودر شیر، این آب به وسیله جوشیدن شیر تحت شرایطی با فشار کم و در دمای پایین حذف می شود که به این فرایند تبخیر گفته می شود.
سپس شیر تغلیظ شده، در یک غباری از هوای داغ پاشیده می شود تا در نتیجه از دست رفتن رطوبت، پودر تولید شود. تقریبا 13 کیلوگرم پودر شیر کامل یا 9 کیلوگرم پودر شیر کم چرب می توان از 100 لیتر شیر کامل بدست آورد. شیر خشک بدون چربی و پودر شیر کم چربی خیلی شبیه به هستند. هر دوی انها به وسیله حذف آب از شیر کم چرب پاستوریزه شده بدست می آیند و حاوی حدود 5% یا کمتر رطوبت، و 5/1% یا کمتر چربی شیر هستند. تفاوت این دو در این است که پودر شیر کم چربی حداقل، 34% محتوای پروتئین شیر را دارد، در حالی که پودر شیر بدون چربی سطح استاندارد پروتئین را ندارد.
علاوه بر پودر شیر کم چربی، محصولات پودری دیگری هم در صنعت لبنی تولید می شود. پودر شیر کم چرب مخلوط شده با چربی شیر بدون آب، یک روش دیگر برای تولید پودر شیر پرچرب می باشد. پودر شیر پر شده با چربی ، بر اساس شیر کم چرب و چربی حیوان یا گیاهی می باشد. این محصول ممکن است شامل افزودنی های دیگر مثل امولسیفایر، استابیلایزر، طعم دهنده، و مواد رنگ دهنده هم باشد. پودر شیر خشک شده به وسیله خشک کن پاششی که شامل مقدار بالایی اجزایی با چربی آزاد باشد، برای صنعت شکلات مناسب می باشد و می توان تولید کرد. تولید این نوع پودر شامل پاشش همزمان دو ورودی به خشک کن می باشد که یکی شیر کم چرب تغلیظ شده می باشد که دارای لاکتوز از قبل کریستاله شده است و دیگری خامه می باشد. کریستالیزاسیون در تولید پودر شیر استفاده نمی شود، مگر اینکه چربی آزاد بالا در محصول، مطلوب باشد. از طرف دیگر، تولید پودر آب پنیر به کریستالیزاسیون مقدماتی نیاز دارد. پودر آب پنیر بدون کیک، با استفاده از کریستاله شدن به وسیله خشک کن نقاله ایی تولید می شود. زمان بیشتر بر روی این نقاله ها، کریستاله شدن بیشتر لاکتوز را سبب می شود و کیفیت محصولات آب پنیر را بهبود می دهد. پودر آب پنیر شامل سطح پایینی از لاکتوز به وسیله هیدرولیز آنزیمی تولید می شود، این محصول به عنوان شیرین کننده بستنی استفاده می شود. پروتئین آب پنیر تغلیظ شده، به عنوان یک جز در غذای نوزاد و فرمول های دیگر غذایی استفاده می شود. ترکیب فراپالایشو دیافیلتراسیون منجر به تولید این ترکیب با 99% پروتئین می شود. اسمز معکوس هم برای تولید آب پنیر تغلیظ شده، قبل از خشک کن استفاده می شود. (هنینگ و همکاران، 2005).
لاکتوز خالص شامل 99% لاکتوز در غذای نوزاد، آب نبات، محصولات شیرینی پزی، در دسرها و سس ها استفاده می شود. تولید آن شامل حل کردن کریستال های لاکتوز خام (که به وسیله سانتریفیوژ آب پنیر کریستاله بدست می آید) در آب داغ، و ته نشینی ناخالصی ها با استفاده از حرارت بالا، کربن فعال و اسید ها می باشد. محلول لاکتوز خالص تبخیر و خشک می شود. (هنینگ و همکاران،2005).
پنیر آب زدایی شده (خشک) به عنوان یک جز صنعتی استفاده می شود. این پنیر ها مزیت هایی نسبت به پنیر معمولی دارند از جمله اینکه به آسانی مخلوط می شوند و عمر نگه داری بیشتر، و گوناگونی بیشتری در طعم و ویژگی های ساختاری دارند. تولید پنیر خشک شامل آسیاب کردن پنیر سخت و خشک کردن آن بر روی یک بستر سیال می باشد. اجزای استفاده شده برای تولید پودر پنیر شامل پنیر، آب، نمک های امولسیفایر، و اجزای دیگر مثل استابیلایزر، مواد جامد شیر، رنگ ها و آنتی اکسیدان ها و طعم دهنده ها می باشد. محلول آبکی پنیر به وسیله حرارت دادن و برش دادن پنیر بدست می آید و بعد مخلوط حاصل هموژنیزه می شود و در نهایت برای تولید پودر پنیر با استفاده از خشک کن پاششی، خشک می شود.
علاوه بر چهار محصول مرسوم کازئین (کازئین لاکتیکی، کازئین معدنی اسیدی، رنت کازئین، و کازئینات)، محصولات جدیدی مثل پروتئین آب پنیر هم توسعه پیدا کرده است. پودر شیر با پروتئین بالا با استفاده از فراپالایش و دیافیلتراسیون و در ادامه خشک کردن به وسیله خشک کن پاششی و در دماهای پایین (120 تا 125 درجه سانتی گراد دمای هوای ورودی، 75 تا 80 درجه سانتی گراد دمای هوای خروجی ) تولید می شود. پودر حاصل حاوی حدود 85% پروتئین می باشد. (هنینگ و همکاران،2005).
3-2 انواع خشک کن ها
عملیات خشک کردن عموما به دو صورت پیوستهو غیر پیوسته انجام می گیرد. در خشک کن های مداوم به صورت پیوسته مواد و گاز خنک کننده وارد و خارج می شوند در روش ناپیوسته دستگاه خشک کن با مواد مرطوب باردهی شده و در آن تا خشک شدن باقی می ماند، سپس خالی شده و مجددا’ با مواد مرطوب پر می شود. خشک کردن معمولا به وسیله تبخیر آب در محصول انجام می شود. بنابراین یک منبع حرارتی باید استفاده شود. جریان هوایی با رطوبت پایین بهترین منبع حرارتی برای حذف رطوبت می باشد. انواع مختلف خشک کن در صنایع غذایی استفاده می شود. رایج ترین آن ها، خشک کن سینی دار یا کابینتی، تونلی، درام، بسترسیال، پاششی، چرخشی، غلطکی، خشک کن تحت خلا و انجمادی می باشد. (میشا و همکاران،2013). پرکاربردترین خشک کن جهت تولید پودر شیر، خشک کن پاششی می باشد. در ادامه برخی خشک کن ها مورد بحث قرار گرفته است:
1-3-2 خشک کن کابینتی یا سینی دار:
پرکاربردترین خشک کن جهت استفاده برای مواد غذایی جامد می باشد به این دلیل که طراحی آن ساده و اقتصادی است. غذا بر روی سینی هایی در یک ضخامت کمی قرار می گیرند و سپس در معرض جریان هوای داغ قرار می گیرند تا زمانی که به طور یکنواخت خشک شوند. انتقال جریان حرارت در میان سینی ها می تواند به صورت هدایت یا تشعشع باشد. عامل مناسب بودن خشک کن کابینتی، توزیع جریان هوای یکنواخت در طول سینی ها می باشد. (میشا و همکاران،2013).
2-3-2 خشک کن بستر سیال:
سیستم نسبتاً جدید که برای خشک کردن مواد غذایی ذره ای جامد طراحی شده است، در این سیستم، قطعات محصول در طول زمان لازم برای خشک شدن در داخل هوای گرم به حالت معلق و و شناور باقی می مانند. در خشک کن بستر سیال به دلیل حرارت شدید و انتقال جرم بین هوای خشک کن و ذرات، کوتاه است. جابجایی محصول که در اثر سیالی شدن ذرات آن ایجاد می شود، موجب یکسان شدن سرعت خشک شدن در تمام سطوح ماده غذایی می گردد. (باکال و همکاران، 2012).
3-3-2 خشک کن انجمادی:
خشک کن انجمادی یکی از پراهمیت ترین فرایند ها برای نگه داری مواد بیولوژیکی حساس به حرارت می باشد. در این روش حلال غذا (معمولا آب) و یا محیط سوسپانسیون در دمای پایین کریستاله شده و با کاهش فشار محیط، تصعید می شود. کاربرد این نوع خشک کن از مواد غذایی نسبتا ساده و قابل حفظ و نگه داری تا محصولات دارویی و بیوتکنولوژی پیچیده برای رشد باکتری ها و قارچ ها می باشد. علاوه بر این برای محصولات غذایی مثل قهوه، چای، میوه های ترد و سبزیجات، غذاهای آماده برای خوردن و بعضی از گیاهان معطر، مناسب می باشد. خشک کن انجمادی تکنولوژی فراوری استاندارد در بخش بیوسیتم می باشد که قادر هست محصولات با کیفیت بالا و پایدار را تولید کند. خشک کن انجمادی در مقایسه با سایر خشک کن ها دارای مزیت های از قبیل نگه داری و حفظ ساختار و ویژگی های بیوشیمیایی محصول، سطح بالای فعالیت زیستی، دمای پایین تر، شرایط تنشی پایین تر در مقایسه با سایر روش های خشک کردن، بازیافت بالای مواد فرار، و بالا بودن عمر نگه درای محصول می باشد. (سیورسکاو لنارت، 2011).
4-3-2خشک کن پاششی:
1-4-3-2 مراحل خشک کردن پاششی:
استفاده از خشک کن پاششی در صنعت لبنیات می تواند به بیش از 170 سال قبل برگردد. شروع پیشرفت در این صنعت بعد از معرفی نازل ها و اتمایزر های چرخشی در سال 1910 اتفاق افتاد.
هوای محیط جهت حذف ناخالصی ها و مواد احتراق پذیر، فیلتر می شود و سپس تا دمای مشخص گرم می شود. ماده تغلیظ شده به وسیله یک اتمایزر چرخشی یا نازل فشاری، به تعداد زیادی از قطرات کوچک، تبدیل می شود. اتمایزر چرخشی در اروپا توسعه پیدا کرده است، در حالی که اتمایزر فشاری از امریکای شمالی سرچشمه می گیرد. بیشتر خشک کن ها برای رسیدن به انعطاف پذیری در تولید پودر به هر دو اتمایزر، مجهز شده است. سیستم های چند نازله هم مورد استفاده قرار می گیرد که در چنین سیستمی، به اشتراک گذاشتن مسیر های پخش شیر، منجر به آگلومره شدن می شود. پراکنده شدن شیر به وسیله نازل های فشاری در ژاپن، توسعه پیدا کرده است. این اتمایزر روزنه پهن برزگی دارد و میزان طول نازل به قطر آن نسبتا پایین است، که این امر، میزان جریان بالاتر، فشار نازل کمتر، و زاویه پاشش زیاد را نتیجه می دهد. (هنینگ و همکاران،2005).
مایع پخش شده در محفظه خشک کن با هوای داغ مخلوط می شود. انواع گوناگون محفظه خشک کن برای خشک کردن شیر استفاده می شود. با اشاره به جریان هوا، دو نوع محفظه افقی و عمودی وجود دارد. سقف مخروطی شکل محفظه استوانه ایی، به طور رایج استفاده می شود که به دلیل ایمن بودن آن و پایداری آن به فشار بالا می باشد.
پایین محفظه می تواند پهن باشد که در این صورت به وسیله مکانیکی برای حذف پودر از محفظه نیاز است، یا می تواند مخروطی باشد که حذف پودر به وسیله نیروی جاذبه امکان پذیر است. محفظه افقی، یک وسیله مکانیکی، خراشنده یا پیچشی برای حذف پودر نیاز دارد.
در نهایت پودر تولیدی از هوای خروجی با استفاده از جدا کننده سیکلونی، یا فیلتر کیسه ایی، و یا نظیف کننده بازیافت می شود. پودر در سیکلون به وسیله نیروی سانتریفیوژی جدا می شود. سپراتور های فرعی (فیلتر کیسه ایی یا اسکرابر مرطوب) معمولا بعد از سیکلون ها استفاده می شود. در فیلتر های کیسه ایی، پودر از هوا به وسیله کیسه های فیلتر که شامل بافتی است که کوچکتر از اجزای پودر می باشد، جدا می شود. در اسکرابر مرطوب، پودر از هوا به وسیله شستشوی هوا با یک مایع پاشنده جدا می شود. مایع شستشو دهنده از هوای تمیز با استفاده از سپراتور شبیه سیکلون جدا می شود. (هنینگ و همکاران،2005).
2-4-3-2 انواع سیستم های خشک کن پاششی: سیستم های خشک کن اسپری، با توجه به نیازهای مختلف طراحی و مورد استفاده قرار می گیرند. طراحی های متفاوت را می توان بر اساس نوع جریان (جریان همسو، مخالف و مختلط)، نوع چرخه هوا (چرخه باز، بسته و نیمه بسته)، تعداد مراحل (یک تا دومرحله ایی) و وضعیت دستگاه (افقی و عمودی) مطرح کرد. (ادیب کیا و همکاران،1391).
1-2-4-3-2 خشک کن با جریان همسو: در خشک کن با جریان همسو، مایع به ورودی هوای گرم خشک کننده، اسپری شده و هر دو در یک جهت از محفظه عبور می کنند. تبخیر اسپری سریع است و دمای هوای خشک کننده به سرعت به خاطر تبخیر آب کاهش می یابد. اغلب مواد دارویی، لبنیات، و دیگر محصولات غذایی حساس به حرارت ترجیحا در خشک کن با جریان همسو خشک می گردند. (ادیب کیا و همکاران،1391).
2-2-4-3-2 خشک کن با جریان مخالف: در طراحی این خشک کن، اسپری و هوا از دو انتهای مخالف به محفظه ی خشک کن وارد شده به صورتی که اتمایزر در موقعیت بالا و ورودی هوا در پایین است. خشک کن با جریان مخالف، تبخیر سریع تر و با بازده انرژی بالاتری نسبت به خشک کن با جریان همسو، ارائه می دهد. از آنجایی که ذرات خشک تر در تماس با گرمترین هوا قرار می گیرد، لذا این طرح برای محصولات حساس به حرارت مناسب نیست. (ادیب کیا و همکاران،1391).
3-2-4-3-2 خشک کن با جریان مختلط: این نوع از خشک کن، ترکیبی از جریان همسو و مخالف است. در خشک کن با جریان مخلوط هوا از بالا وارد می گردد و اتمایزر در پایین قرار دارد. مانند طراحی جریان مخالف، در خشک کن جریان مختلط نیز خشک ترین ذرات در معرض داغترین هواست. بنابراین این طراحی نیز برای محصولات حساس به حرارت استفاده نمی شود. (ادیب کیا و همکاران،1391).
4-2-4-3-2 خشک کن چرخه باز: در این نوع، هوای خشک کن از اتمسفر تامین گردیده، گرم شده، از طریق محفظه منتقل و سپس به جو تخلیه می گردد. این نوع چرخه شایع ترین طراحی می باشد که در شکل نشان داده شده است.( ادیب کیا و همکاران،1391)

شکل 1-2: خشک کن پاششی با چرخه باز
5-2-4-3-2 خشک کن با چرخه بسته: گاز خشک کننده را بازیافت می کند که ممکن است هوا یا به طور معمول، یک گاز بی اثر مانند ازت باشد. (ادیب کیا و همکاران،1391).

شکل 2-2 خشک کن پاششی با چرخه بسته
6-2-4-3-2 خشک کن با چرخه نیمه بسته: این طراحی خشک کن، حدواسط بین خشک کن های چرخه باز و بسته است. (ادیب کیا و همکاران،1391).
7-2-4-3-2 خشک کن یک مرحله ایی: در خشک کن تک مرحله، رطوبت در یک عبور، از طریق خشک کن کاهش می یابد. در اکثر طرح ها از خشک کن تک مرحله ای استفاده می شود. (ادیب کیا و همکاران،1391).
8-2-4-3-2 خشک کن دو مرحله ایی: در خشک کن دومرحله، رطوبت محصولی که محفظه را ترک می کند نسبت به محصول نهایی بالاتر است. پس از خروج از محفظه، رطوبت در طول مرحله دوم، بیشتر کاهش می یابد. خشک کردن مرحله دوم ممکن است در یک خشک کن بستر سیال یا خشک کن بستر ارتعاشی انجام شود. خشک کن دو مرحله ایی، استفاده از درجه حرارت های پایین تر در خشک کن را مقدور می سازد که طراحی انتخابی برای محصولات شدیدا حساس به حرارت خواهد بود. (ادیب کیا و همکاران،1391).
9-2-4-3-2 خشک کن عمودی: محفظه ی خشک کن عمودی به شکل یک استوانه بلند با انتهای مخروطی شکل است. نازل اسپری ممکن است در بالا (خشک کن با جریان همسو) یا پایین (خشک کن با جریان مخالف یا مختلط) محفظه قرار گیرد. ورودی هوای خشک کن ممکن است در بالا، پایین، و یا سمت کناری محفظه قرار بگیرد. (ادیب کیا و همکاران،1391).
10-2-4-3-2 خشک کن افقی: محفظه خشک کن افقی به شکل یک جعبه مستطیل با انتهای مسطح و یا وی شکل است. نازل ها در خشک کن جعبه ایی به طور معمول به صورت افقی اسپری می کند و ذرات خشک شده به سطح می ریزد، جایی که توسط نوار نقاله رفت و برگشتی و یا نوار نقاله ی پیچی به یک منطقه ی کیسه ایی انتقال می یابند.
مدل های مختلفی از اسپری خشک کن های تجاری در دسترس می باشد. از جمله می توان به اسپری خشک کن ساده، اسپری خشک کن آسپتیک Minor، مینی اسپری خشک کن Fludized spray dryer اشاره کرد. (ادیب کیا و همکاران،91).
4-2 جزئیات تولید پودر شیر در صنعت
1-4-2 جداسازی /استاندارد کردن: فرایند مرسوم جهت تولید پودر شیر با گرفتن شیر خام در کارخانه لبنی شروع می شود. سپس پاستوریزه کردن و جداسازی آن به شیر کم چرب و خامه با استفاده از سپراتور سانتریفیوژی خامه انجام می شود. جهت تولید پودر شیر پرچرب، بخشی از خامه به شیر کم چرب برگردانده می شود تا شیر با یک محتوای چربی استاندارد (عموما 30-26% چربی در پودر) تولید شود. باقیمانده خامه برای ساختن کره یا چربی شیر بی آب استفاده می شود. (دکتر پرس).
2-4-2 حرارت دادن مقدماتی: مرحله بعدی در تولید پودر شیر می باشد، به این صورت که شیر استاندارد شده تا دمای بین 75 تا 120 حرارت داده می شود و برای چند ثانیه تا چند دقیقه در این دما نگه داشته می شود. این حرارت دادن اولیه سبب می شود تا دناتوره شدن پروتئین های آب پنیر در شیر اتفاق بیفتد و همچنین از بین رفتن باکتری ها، غیر فعال سازی آنزیم ها، و تولید آنتی اکسیدان های طبیعی صورت گیرد. میزان دقیق حرارت دادن و زمان نگه داری، بستگی به نوع محصول و استفاده ی آن دارد. پیش حرارت اولیه بالا در پودر شیر پر چرب، منجر به بهبود کیفیت نگه داری می شود اما حلالیت پودر کاهش می یابد. حرارت دادن مقدماتی ممکن است به دو روش مستقیم (تزریق بخار در شیر)، یا به صورت غیر مستقیم (به وسیله مبدل های حرارتی)، انجام شود. (دکتر پرس).
3-4-2 تبخیر: در اواپراتور، شیر از قبل گرم شده، از مواد جامد حدود 9% برای شیر کم چرب و 13% برای شیر کامل به حدود 52-45% می رسد. این مقدار محتوای مواد جامد به وسیله جوشیدن شیر تحت شرایط خلا و دمای زیر 72 درجه سانتی گراد، در فیلم های نزولی و در داخل تیوب های عمودی بدست می آید و آب را به صورت بخار حذف می کند. این بخاری که ممکن است به صورت مکانیکی یا گرمایی فشرده شود، در مرحله بعدی اواپراتور که ممکن است در یک فشار و دمایی پایین تر از مرحله قبلی باشد، برای گرم کردن شیر استفاده می شود.
کارخانه های مدرن ممکن است هفت مرحله برای ماکزیمم راندمان انرژی داشته باشند. بیش از 85% آب شیر در اواپراتور ها حذف می شود. اواپراتور ها بی نهایت پرسروصدا هستند، زیرا که مقدار زیادی بخار آب با سرعت خیلی بالا داخل تیوب ها حرکت می کند. (دکتر پرس).
4-4-2 خشک کن پاششی: این مرحله شامل پاشش شیر تغلیظ شده در محفظه خشک کن می باشد. بدین صورت که قطرات شیر در جریانی از هوای داغ، با استفاده از یک اتمایزر دیسکی در حال چرخش یا یک سری از نازل های با فشار بالا، پراکنده می شود. قطرات شیر به وسیله تبخیر سرد می شوند و هرگز به دمای هوا نخواهند رسید. ممکن است شیر تغلیظ شده قبل از پاشش، جهت کاهش ویسکوزیته آن و افزایش انرژی در دسترس برای خشک کن ، گرم شود. بیشتر آب باقیمانده در محفظه خشک کن تبخیر می شود و پودری با حدود 6% محتوای رطوبتی، و با یک متوسط اندازه قطر کمتر از 1/0 میلی متر، بدست می آید. (دکتر پرس).
5-4-2 بسته بندی و نگه داری : پودر های شیر عمدتا پایداری بیشتری نسبت به شیر تازه دارند اما حفاظت در برابر رطوبت، اکسیژن، نور و حرارت به منظور نگه داری کیفیت و عمر نگه داری ان ها لازم می باشد. پودر های شیر خیلی سریع، رطوبت را از هوا می گیرند که این امر منجر به از دست رفتن کیفیت و تشکیل کیک یا کلوخهمی شود. چربی در پودر شیر پرچرب، با اکسیژن هوا واکنش داده که منجر به از دست رفتن عطر و طعم می شودکه این امر به خصوص در دماهای بالای نگه داری (بالای 30 درجه سانتی گراد) مشاهده می شود. پودر های شیر عمدتا در بسته های پلاستیکی چند لایه (kg25) یا در بسته های



قیمت: 11200 تومان

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *