Молоко высушили почти без нагрева, новая технология бросила вызов привычному производству

Учёные в Испании разработали экспериментальный способ концентрирования молока при комнатной температуре с помощью электрического поля. Метод электроспрея позволил существенно уменьшить содержание воды без заметного нарушения структуры основных молочных белков. Исследование специалистов Автономного университета Барселоны и Института микроэлектроники Барселоны опубликовано в журнале Innovative Food Science & Emerging Technologies.

Разработка представляет интерес для пищевой промышленности, поскольку традиционное получение сухого молока требует значительных затрат энергии на нагревание и удаление влаги.

Почему производство сухого молока требует много энергии

Молоко содержит большое количество воды. Для получения продукта, пригодного к длительному хранению и транспортировке, эту воду необходимо удалить.

На промышленных предприятиях применяются различные технологии концентрирования и сушки, в том числе процессы, предусматривающие нагрев продукта.

Высокие температуры ускоряют испарение, однако воздействуют на чувствительные пищевые компоненты. В определённых условиях могут изменяться свойства сывороточных белков, активность ферментов и содержание некоторых витаминов.

Поэтому исследователи давно ищут способы уменьшить тепловую нагрузку при обработке жидких пищевых продуктов.

Как электрическое поле удаляет воду из молока

Испанские специалисты применили электроспрей — метод, при котором сильное электрическое поле воздействует на поток жидкости и разделяет его на множество мелких капель.

Увеличение суммарной площади поверхности способствует испарению воды без необходимости нагревать весь объём продукта до высоких температур.

Эксперимент проводился примерно при 20 градусах Цельсия. Учёные использовали восстановленное обезжиренное молоко, подавали его через специальную систему и воздействовали на жидкость напряжением 29 киловольт.

Ключевым параметром оказалась скорость подачи продукта. Чем меньше объём жидкости, проходящей через систему за единицу времени, тем эффективнее происходило разделение капель и удаление влаги.

Каких результатов удалось добиться

При высокой скорости подачи, составлявшей 0,2 миллилитра в минуту, концентрация сухих веществ практически не менялась.

Когда скорость снизили до 0,01 миллилитра в минуту, результат оказался значительно заметнее. В одном из опытов содержание сухих веществ увеличилось с 12,3% до 36,8%.

Это означает существенное повышение концентрации молока за счёт удаления воды. При этом до получения полностью сухого порошка исследователи пока не дошли.

Отдельно специалисты изучили состояние казеинов и сывороточных белков. Лабораторные анализы не выявили нарушения структуры основных исследованных белковых компонентов.

Однако сохранение структуры белков само по себе ещё не означает, что при промышленном использовании автоматически сохранятся все витамины, вкусовые свойства и микробиологическая безопасность продукта.

Когда новая технология появится на молочных заводах

Пока электроспрей остаётся экспериментальным решением. Исследователям необходимо увеличить производительность установки, оценить энергетические затраты и проверить качество продукта при масштабировании.

Особое значение будет иметь скорость обработки. Лабораторные расходы жидкости измеряются долями миллилитра в минуту, тогда как пищевые предприятия работают с несопоставимо большими объёмами.

Кроме того, технология концентрирования не заменяет автоматически пастеризацию и другие обязательные этапы обеспечения безопасности молока.

Практическая ценность разработки заключается в возможности снизить зависимость отдельных стадий пищевого производства от высокотемпературной обработки. Если метод удастся масштабировать, он может расширить выбор технологий сохранения качества молочных компонентов.