شیر خشک یک محصول لبنی تولید شده است که از تبخیر شیر به یک ماده خشک تهیه می‌شود. یکی از اهداف خشک کردن شیر، حفظ آن است.
شیر خشک ماندگاری بسیار بیشتری نسبت به شیر مایع دارد و به دلیل رطوبت کم نیازی به نگهداری در یخچال ندارد. هدف دیگر کاهش حجم آن برای صرفه جویی در حمل و نقل است.
شیر خشک و محصولات لبنی شامل مواردی مانند شیر کامل خشک، شیر خشک بدون چربی، دوغ خشک، محصولات آب پنیر خشک و مخلوط لبنیات خشک است.
هر زمینه کاربردی، تقاضاهای خاص خود را از پودر شیر ایجاد می‌کند. اگر قرار است پودر برای مصرف مستقیم با آب مخلوط شود (بازترکیب)، باید به راحتی محلول باشد و طعم و ارزش غذایی مناسبی داشته باشد.
برای این کاربرد، محصول باید با دقت زیادی در خشک کن اسپری خشک شود.
پودر شیر کامل
پودر شیر کامل معمولاً با حذف آب از شیر کامل پاستوریزه و هموژن به دست می‌آید، پس از استاندارد شدن محتوای چربی، شیر نیازی به همگن شدن ندارد، مشروط بر اینکه کاملاً هم زده شود، بدون اینکه هوا وارد شود. هموژنیزاسیون معمولاً بین تبخیر و خشک کردن اسپری انجام می‌شود.
شیرخشک کامل باید بین 26 تا 40 درصد چربی شیر (وزنی) و حداکثر 5 درصد رطوبت (وزنی) بر اساس شیر-جامدات بدون چربی (MSNF) باشد، با حذف رطوبت تا حد ممکن، از رشد میکروبی جلوگیری می‌شود.
شیر در نظر گرفته شده برای پودر شیر کامل در دمای 80 تا 85 درجه سانتیگراد پاستوریزه می‌شود تا بیشتر آنزیم های لیپولیتیک را غیرفعال کند که در غیر این صورت، چربی شیر را در طول ذخیره‌سازی تجزیه می‌کنند.
روش‌های ویژه‌ای برای تولید شیر بدون چربی و شیرخشک کامل با قابلیت ترشوندگی و حلالیت بسیار خوب – معروف به پودر فوری – نیز موجود است.
این پودر به ذرات بزرگتر آگلومره می‌شود. تعدادی از ذرات برای تشکیل یک دانه بزرگتر (آگلومرا) ترکیب می شوند. متوسط اندازه دانه محصول افزایش می‌یابد. این پودر فوری همان طور که می‌دانیم حتی در آب سرد، بلافاصله حل می‌شود.
پودر آب پنیر
ترکیبات آب پنیر تاریخچه نسبتا کوتاهی دارند. همین یک نسل پیش، آب پنیر تولید شده در فرآیند تولید پنیر به عنوان یک محصول زائد در نظر گرفته می‌شد. امروزه به عنوان یک محصول مشترک با ارزش پنیرسازی شناخته می‌شود.
آب پنیر در گیاه به یک ماده با ارزش با کاربردهای فراوان در غذاها، نوشیدنی ها و خوراک دام تصفیه می‌شود.
پیشرفت تکنولوژی و سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه صنعت آب پنیر را قادر ساخته است تا خط تولید خود را از کالاهای اساسی به انواع محصولات با ارزش بالاتر از جمله کنسانتره پروتئین آب پنیر، ایزوله و فراکسیون گسترش دهد.
این صنعت به نوآوری خود ادامه می‌دهد و در عین حال بر یافتن کاربردهای جدید و بازارهای جدید برای این مواد با ارزش افزوده تمرکز می‌کند.
پودر آب پنیر شیرین از خشک کردن آب پنیر تازه (که در طی ساخت پنیرهایی مانند سفت، پنیر، چدار، موزارلا و سوئیس به دست می‌آید) که پاستوریزه شده و به عنوان نگهدارنده به آن اضافه نشده است، به دست می‌آید. پودر آب پنیر شیرین حاوی تمام اجزای تشکیل دهنده آب پنیر تازه به جز رطوبت به همان نسبت است.
اصل عملیات خشک کردن اسپری
تولید پودر در دو فاز انجام می‌شود. در مرحله اول، شیر پیش تصفیه شده به مقدار ماده خشک معمولاً 48 تا 52 درصد تبخیر می‌شود. آب پنیر به مقدار ماده خشک 58 تا 62 درصد غلیظ می‌شود. در مرحله دوم کنسانتره در اسپری خشک کن به پودر تبدیل می‌شود. به همین ترتیب، خشک کردن نیز یک فرآیند چند مرحله‌ای است:
- اتمیزه کردن کنسانتره به قطرات بسیار ریز در جریان هوای گرم
- تبخیر آب / خشک کردن
- جداسازی پودر از هوای خشک کردن
تبخیر برای تولید پودر با کیفیت بالا ضروری است. بدون غلظت قبلی، ذرات پودر بسیار کوچک و دارای محتوای هوای بالا، ترشوندگی ضعیف و ماندگاری کوتاه خواهند بود.
دلایلی که خشک شدن با اسپری را توجیه می‌کند:
- حذف آب در بیشتر موارد باعث کاهش شدید حجم و وزن می‌شود. خشک کردن با اسپری گام مهمی در این کاهش ها است و علاوه بر این باعث صرفه جویی در مواد بسته بندی می‌شود.
- همه این عوامل باعث صرفه جویی زیادی در انرژی می‌شود که به طور موجهی می‌تواند از انرژی مصرفی مورد نیاز برای خشک کردن اسپری کسر شود.
- خشک کردن با اسپری غذاها و سایر مواد فاسد شدنی را حفظ می‌کند زیرا فعالیت آب مواد خشک شده بسیار کمتر از سطحی است که باکتری‌ها، کپک‌ها و مخمرها قادر به تکثیر هستند.
- خشک کردن با اسپری یک فرآیند نسبتاً ملایم در دما است. این بدان معنی است که آسیب اجزای حساس به حرارت حداقل است.
- در حالت مایع، قبل از خشک شدن، محصولات را می توان عملیات حرارتی مشخصی برای ایجاد عملکردهای اختصاصی و از بین بردن میکروارگانیسم ها انجام داد.
- اسپری خشک‌کن‌ها در بسیاری از موارد نه تنها آب را تبخیر می کنند. در طول خشک کردن با اسپری، محصولات را می‌توان از طریق تراکم، ترکیب مواد خشک، عملکردهای اختصاصی داد و محصول را می‌توان با عوامل آبدوست پوشش داد تا در محصول نهایی خواص فوری ایجاد کند.
- بسیاری از محصولات اسپری خشک شده به عنوان مواد تشکیل دهنده در مخلوط‌های خشک یا به عنوان مواد پرکننده در قرص‌ها (لاکتوز، نشاسته، مالتودکسترین) استفاده می‌شوند.
اتمیزه کردن
هدف اصلی از اتمیزه کردن کنسانتره، فراهم کردن سطح بسیار بزرگی است که از آن تبخیر آب انجام شود. هر چه اتمیزه شدن محصول بیشتر باشد، مساحت خاص آن بزرگتر خواهد بود و فرآیند خشک کردن مؤثرتر و کارآمدتر خواهد بود.
یک لیتر شیر به شکل کروی دارای سطحی در حدود 0.05 متر مربع است. اگر این مقدار شیر در اسپری خشک کن اتمیزه شود، هر یک از قطرات کوچک سطحی بین 0.05 تا 0.15 میلی متر مربع خواهند داشت، یعنی اتمیزه کردن ناحیه خاص را حدود 700 ضریب افزایش می‌دهد.
نوع اتمیزه کردن به محصول، اندازه ذرات مورد نظر و خواص مورد نیاز محصول خشک شده بستگی دارد. اینها ممکن است شامل بافت، اندازه ذرات، چگالی ظاهری، حلالیت، ترشوندگی و چگالی باشد.
دو سیستم متداول اتمیزه‌سازی شامل اتمیزه شدن با فشار بالا و اتمیزه کردن دیسک چرخشی هستند.
خشک کردن
به محض تماس کنسانتره اتمیزه شده با هوای گرم، آب فورا تبخیر شده و ذرات پودری تشکیل می‌شود. با قرار دادن اتمایزر یا نازل‌های HP در دهانه خروجی پخش کننده هوا یا به اصطلاح ونتوریس، یک تماس نزدیک بین محصول اتمیزه شده و هوای خشک کننده (خشک کردن اولیه) وجود دارد.
قطرات ریز اتمیزه شده، به دلیل تماس نزدیک با هوای خشک‌کن، بلافاصله تبخیر می‌شوند و در نتیجه دمای خروجی تقریباً 70 تا 75 درجه سانتیگراد برای شیر کامل و تقریباً 80 تا 85 درجه سانتیگراد برای شیر بدون چربی کاهش می‌یابد.
دمای خروجی بستگی به نوع محصول خشک شده دارد. از آنجایی که بین رطوبت پودر و رطوبت نسبی هوای خشک کردن رابطه وجود دارد، تامین کنسانتره به سیستم اتمیزه کردن با استفاده از دمای هوای خروجی از محفظه خشک کن کنترل می‌شود.
در طول فرآیند خشک کردن، پودر در محفظه خشک کردن ته نشین می‌شود و ذرات بزرگتر توسط نیروی جاذبه در پایین تخلیه می‌شوند. ذرات پودر ریزتر، به اصطلاح ریزدانه ها، همراه با هوای خشک کن در خروجی‌ها از محفظه خشک کن خارج می‌شوند. این ذرات ریزتر در یک سیکلون یا فیلتر کیسه‌ای یا ترکیبی از هر دو از هوای خشک کننده جدا می‌شوند.
بسته به نوع محصول خشک شده، می توان از خشک کردن تک مرحله‌ای یا چند مرحله‌ای استفاده کرد. در صورت خشک کردن تک مرحله‌ای، رطوبت محصول نهایی در محفظه خشک کن به دست می‌آید. برای خشک کردن چند مرحله ای، حذف و خنک شدن بیشتر آب در بسترهای سیال انجام می‌شود.
جداسازی پودر
هوای خروجی از محفظه خشک کن از طریق خروجی‌های محفظه تخلیه می‌شود و پودر موجود در هوای خروجی در سیکلون ها یا فیلتر(های) کیسه‌ای یا ترکیبی از هر دو جدا می‌شود.
پودر جدا شده از جریان هوا در فیلتر سیکلون یا کیسه‌ای آزاد می‌شود و ریزدانه‌های رسوب شده از طریق یک دریچه چرخشی در زیر فیلتر سیکلون یا کیسه‌ای به خط انتقال سیستم بازگردانده می‌شود. سپس بسته به خواص عملکردی مورد نیاز محصول، پودر به بستر یا محفظه سیال بازگردانده می‌شود.
