А.Ю. Просеков сформулировал принципы регулирования физико-химических свойств и состава пенообразных дисперсных систем молочной сыворотки. К основным принципам регулирования физико-химических свойств ПДС следует отнести следующие.
1. Использование способа пенообразования, дающего максимально однородную по кратности пену.
2. Получение ПДС с максимально высокой степенью дисперсности и минимальной полидисперсностью, что достигается понижением поверхностного натяжения и гомогенизацией структурных элементов.
3. Получение ПДС по возможности в виде очень тонких слоев с минимальным равновесным давлением в каналах.
4. Использование композиций ПАВ и специальных стабилизирующих систем, способствующих максимальному упрочнению адсорбционных слоев и вязкостных характеристик.
5. Снижение скорости диффузионного переноса газа и связанного с ним укрупнения пузырьков роста и полидисперсности, что достигается введением добавок, понижающих скорость растворения, десорбции и молекулярной диффузии газа, использование в качестве дисперсной фазы газа с малой растворимостью и скоростью диффузии.
Указанные положения позволяют регулировать свойства низкократных ПДС. Принципы регулирования физико-химических свойств высокократных полиэдрических пен основаны на более точных зависимостях. Это обусловлено возможностью поиска точных числовых значений коэффициентов уравнений, описывающих взаимосвязь кратности, дисперсности, равновесной толщины пленок, капиллярного давления, синерезиса и разрыва пленок высокократных ПДС. Наиболее перспективным способом регулирования свойств высокократных ПДС является изменение давления в каналах, дисперсности и поверхностного натяжения исходного раствора.
Управление нежелательным пенообразованием в молочной сыворотке. Одним из последствий механического воздействия на молочную сыворотку является ценообразование. Сильное вспенивание молочной сыворотки представляет собой крайне нежелательное явление. Основными направлениями регулирования (борьбы) с пенообразованием являются:
— применение антивспенивателей, то есть веществ, которые вытесняют пенообразователь с границы раздела фаз благодаря высокой способности растекаться на жидкостных пленках. При растекании они захватывают слой нижележащей жидкости толщиной около 10 мкм, вследствие чего вызывают разрыв пленок. Антивспениватели — это вещества, малорастворимые в пенящемся растворе, например, силиконы и высшие алифатические спирты, главным образом октанол и трибутилфосфат;
— энергетическое воздействие в форме охлаждения или нагревания, а также воздействие электромагнитных и звуковых волн с достаточно высокой интенсивностью. Однако в случае применения этих способов для разрушения пены, содержащей молочный жир, может возникнуть опасность деэмульгирования;
— механическое удаление пены струей газа с поверхности молока (однако это ведет к снижению его жирности);
— соблюдение технологических режимов производства, при которых не должно наблюдаться турбулентного движения молока в трубопроводах, процесса кавитации при работе насосов, превышение допустимого уровня механических воздействий.
Физические способы борьбы с нежелательным пенообразованием. К физическим методам пеногашения следует отнести не только те, которые предусматривают особое аппаратурно-технологическое оформление, управляющее ходом технологических процессов, при которых пенообразование невозможно, но разнообразные электрофизические методы, использование которых, по мнению академика И.А. Рогова, в пищевой промышленности позволяет в ряде случаев по-новому строить технологический процесс. Использование энергетических полей представляет собой сложную научно-техническую задачу (большинство генерирующих устройств имеет сложные конструктивные особенности).
Выбор конкретной технологии пеногашения должен учитывать экономическую эффективность с учетом рационального сочетания их с традиционными технологическими решениями, а также изучении состава и свойств молочных систем, подвергшихся энергетическим воздействиям. Разрушение межфазных слоев под действием ультразвука связано с нагреванием ПДС вследствие поглощения волн в результате теплопроводности.
Перспективы использования поля СВЧ обусловлены его способностью проникать на значительную глубину, независимостью длительности нагрева от заданной температуры, отсутствием контакта обрабатываемого продукта с теплоносителем, высоким коэффициентом полезного действия. В целом для двух рассмотренных методов было установлено, что с повышением интенсивности воздействия поля наблюдались лучшие эффекты пеноразрушения. Однако в целом перспективы практического использования пока ограничены из-за заметного влияния на состав и свойства молочного сырья.
При изучении влияния жидкого азота на устойчивость молочных ПДС была доказана эффективность его использования для борьбы с нежелательным пенообразованием.
Химические способы борьбы с нежелательным пенообразованием. Химические способы пеногашения применительно к молочной сыворотке в большинстве случаев весьма эффективны, а иногда являются единственно приемлемыми. Основным недостатком использования химических пеногасителей является возможность загрязнения исходного сырья и, как следствие, готовых продуктов, а также технологических линий, хотя вводят их в ограниченных количествах, а большинство применяемых веществ-пеногасителей инертно. Для введения химических пеногасителей требуются специальные устройства, а в некоторых случаях необходима предварительная подготовка пеногасителей.
К пеногасителям, примененяемым в молочной промышленности, предъявляют следующие требования:
— должны обладать высокой эффективностью, то есть быстро гасить пену в малых концентрациях и длительное время препятствовать образованию новой пены;
— не должны изменять свойств молочных продуктов и затруднять их последующую переработку, не оказывать токсического действия, а также свойства при хранении и технологической обработке;
— должны иметь низкое поверхностное натяжение, а поверхностную активность выше, чем у пенообразователя (молочных белков, липидов);
Для молочной промышленности существуют следующие способы введения пеногасителей в пенящуюся среду: однократное введение перед началом технологического процесса; непрерывная капельная подача в пенящуюся среду; ручная подача в рабочую камеру по мере необходимости при визуальной оценке за ходом процесса или автоматическое введение.
По принципу действия антивспениватели можно разделить на две группы. К первой относятся вещества, принцип пеногасящего действия которых основан на взаимодействии их с пенообразователями, в результате чего образуются нерастворимые или малорастворимые соединения. Чем менее растворимо образующееся соединение, тем более эффективен антивспениватель. Эффективным способом применения антивспенивателей этой группы, при котором достигается ускоренное разрушение ПДС, является подача их в виде пены. К недостаткам антивспенивателей этой группы следует отнести большой расход вещества. Кроме того, образование нерастворимых соединений часто оказывается неприемлемым по условиям производства из-за вероятности загрязнения молока (например, при резервировании, сушке и т.д.).
Ко второй, более многочисленной группе антивспенивателей относятся вещества, химически не взаимодействующие с пенообразователями. Они разрушают пену или предупреждают ее образование в результате развития различных физических процессов. Механизм действия антивспенивателей второй группы более сложен. Их эффективность зависит от их физико-химических параметров, определяющих свойства пенных пленок.
Обычно вещества, эффективные при предупреждении пенообразования, одновременно хорошо разрушают и готовую пену. В то же время многие антивспениватели, эффективно разрушающие пену, при попадании в раствор становятся малоэффективными и не предупреждают образования ПДС. Известно, что в качестве пеногасителей в молочной промышленности используют растительные масла и жиры, а также другие продукты переработки масличных культур. В зависимости от состава и свойств объекта пеногашения они по-разному проявляют свои технологические свойства.
Механизм пеногашения в рассматриваемых случаях имеет общую природу, связанную с взаимодействием пеногасителей и веществ, ответственных за пенообразование в конкретной молочной жидкости (жировой или белковой фазы), которые обладают поверхностноактивными свойствами.
В целом полученные результаты доказали перспективность использования химических пеногасителей для борьбы с нежелательным пенообразованием в молочной промышленности. Однако следует констатировать, что только некоторые из растительных масел и жиров обладали удовлетворительными технологическими свойствами. К подобным веществам следует отнести хлопковое масло и пальмовый жир в количестве 1,00-1,50%. При этом необходимо учитывать свойства жидкостей, подлежащих пеногашению и конкретные условия технологического процесса.
На основе изложенных выше результатов исследований КемТИПП предложены технологии структурированных продуктов на основе молочной сыворотки с диспергированием воздушной среды, рецептуры пенообразователей и пеногасителей.

---

• Концепция формирования пенообразных дисперсных систем на основе молочной сыворотки
• Взаимосвязь состава молочной сыворотки с ее пенообразующей активностью
• Теоретические предпосылки пенообразования применительно к молочной сыворотке
• Оптимизация процесса электродиализного обессоливания
• Закономерности концентрирования сывороточных белков
• Разделение молочной сыворотки баро-и электромембранными методами
• Баромембранное разделение несепарированной подсырной сыворотки ультрафильтрацией
• Молекулярно-ситовая фильтрация молочной сыворотки
• Зарубежные схемы сепарирования молочной сыворотки
• Выделение белкового осадка из шламового пространства барабана сепаратора
• Эффективность процесса выделения казеиновой пыли и молочного жира из молочной сыворотки
• Научно-технические предпосылки сепарирования молочной сыворотки
• Характеристика молочной сыворотки и ее концентратов как объектов центробежного разделения
• Общие положения о сепарировании молочной сыворотки
• Оценка эффективности кондиционирования молочной сыворотки
• Инновационная технология низкотемпературной микрофильтрационной обработки молочной сыворотки
• Микрофильтрационная обработка молочной сыворотки
• Результаты лабораторных исследований при кондиционировании молочной сыворотки
• Обоснование технического решения при кондиционировании молочной сыворотки
• Общие положения о кондиционировании молочной сыворотки
• Современные способы промышленной обработки молочной сыворотки
• Промышленный опыт переработки и использования молочной сыворотки
• Тематические номера отраслевых журналов по переработке и использованию молочной сыворотки
• Международные научно-технические семинары по переработке и использованию молочной сыворотки
• Симпозиум ММФ «Лактоза и ее производные»
• Международные конференции по переработке и использованию молочной сыворотки
• Тематическая подборка литературы по переработке и использованию молочной сыворотки
• Патентная ситуация по переработке и использованию молочной сыворотки
• Обзор книжных изданий по переработке и использованию молочной сыворотки
• Исторический экскурс по переработке и использованию молочной сыворотки