Autor: Zdravko Šumić
Princip i ciljevi homogenizacije mlijeka
Cilj homogenizacije je povecanje stabilnosti emulzije mlijecne masti, odnosno sprijecavanje izdvajanja masti na povrsinu stajanjem mlijeka. Medjutim, postoji i niz drugih pozitivnih efekata.
Ovo se postize smanjenjem prosjecnog precnika masnih globula. Dakle, njome se usitnjavaju i ujednjacuju kuglice mlijecne masti. Precnik globula u nehomogenizovanom mlijeku varira od 0.1-15 mm, dok se poslije homogenizacije dobijaju vrijednosti precnika 0.1 do 2 mm.
Sustina zbivanja u ventilu separatora prikazana je na slici. Pri ulazu u zazor ventila energija pritiska se pretvara u energiju brzine. Poslije hiljaditog dijela skunde na izlazu iz ventila dolazi ponovo do velike promjene brzine u pritisak sto prouzrokuje turbulenciju.
Slika 1. Sematski prikaz homogenizacije mlijeka
Usljed ovog intezivnog mehanickog tretmana, prvo na ulazu u uski zazor ventila dolazi do deformacije i razvlacenja masne globule, a pri izlazu do konacnog cijepanja na sitnije kuglice. Pri tome dolazi do regeneracije membrane masne kuglice adsorpcijom proteina iz mlijeka.
Dalke, mlijecna mast se i poslije homogenizacije nalazi u formi masnih globula, a ne kao slobodna mast.
Homogenizacijom nije postignuta apsolutna stabilnost i ne sprijecava kretanje masnih globula prema povrsini (samo je znatno sporije). Zato se ovo mlijeko ne naziva homogenim vec homogenizovanim.
Homogenizuje se ono mlijeko koje je namjenjeno duzem cuvanju, ili za izradu proizvoda namjenjenih duzem cuvanju (koncentrisani mlijecni proizvodi).
Kako pasterizovano mlijeko nije proizvod duge trajnosti (samo par dana), ova operacija nije obavezna, kao kod sterilizovanog mlijeka.
Kod fermentisanih proizvoda se primjenjuje jer pored povecanja stabilnosti mlijecne masti, usljed vece hidratisanosti homogenizovanih masnih globula teze je izdvajanje surutke.
Homogenizacija mlijeka u proizvodnji sira se rijedje primjenjuje se mlijeko teze koagulise, a dobijeni grus teze izdvaja surutku.
.
Uticaj homogenizacije na komponente i osobine mlijeka
.
Uticaj na fizicke osobine
1. Povecava stabilnost emulzije mlijecne masti.
Ovo je posljedica povecanja stecificne povrsine masnih globula pa je sila viskoznog trenja na njih veca i teze se krecu prema povrsini mlijeka.
Drugi razlog je sto je proces nastajanja aglomerata masnih globula veoma usporen; aglomerati se znatno brze krecu ka povrsini.
Usljed smanjenja velicine masnih globula dolazi do povecanja Braunovog kretanja, pa teze dolazi do aglomerizacije masnih globula.
Nije samo smanjenje globula razlog odsustva izdvajanja masti, cak se i veci uticaj pripisuje fizicko-hemijeskim promjenama u adsorpcionom sloju.
Kazein adsorbovan na povrsini masnih globula pokazuje znatno manju adhezivnu sposobnost nego nativni (onaj koji je u adsporpcionom sloju bio prije homogenizacije).
Globulini koji u nehomogenizovanom mlijeku uticu na aglomeraciju[1] (ljepljenje) masnih globula homogenizacijom se inaktivisu.
2. Cini mlijeko viskoznijim. Posljedica je adsorpcije vece kolicine proteina iz rastvora u novonastali adsorpcioni sloj i zbog povecanja broja masnih kapi. Potrosaci ga radje kupuju jer ostavlja utisak vece masnoce.
3. Nastaje intezivnija bijela boja kao posljedica veceg broja masnih globula koje reflektuju i prelamaju svjetlost. Na ovo utice i preraspodjela karotena iz adsorpcionog sloja.
.
Uticaj na hemijske osobine
1. Smanjuje oksidativnu uzeglost mlijecne masti sterilisanog mlijeka. Smanjuje se koncentracija fosfolipida[2] i Cu[3] po jedinici povrsine adsorpcionog sloja i tako smanjuje mogucnost oksidacije mlijecne masti.
2. Povecana sklonost ka lipolitickoj uzeglosti, koja je posljedica relativno vece povrsine masnih globula i boljeg kontakta sa lipazom.
.
Uticaj na tehnoloske osobine
1. Smanjuje termicku stabilnost.
Na novoobrazovanoj povrsini masnih globula koncentrise se kazein, cime se smanjuje njegova koncentracija u mlijecnom serumu. Ovim je promjenjen odnos izmedju kazeina i Ca2+ u mlijecnoj plazmi. Ne utice na Ca2+, a smanjuje koncentraciju kazeina u plazmi. Usljed ovoga se kazeinske cestice povecavaju pa se termicka stabilnost smanjuje.
Ovo je takodje i posljedica poremecaja ravnoteze soli.
2. Smanjuje cvrstinu grusa[4] jer je znatno veci dio masti inkorporiran izmedju micela koagulisanog kazeina, to predstavlja ‘slaba’ mjesta u grusu. Tako da onemogucavaju da koagulisane kazeinske cestice obrazuju kompaktnu stromu.
Jos jedan uzrok ovoga je smanjenje kolicine kazeina u serumu, jer se pri homogenizaciji povecava kolicina kazeina u adsorpcionom sloju masnih globula.
3. Homogenizacija razbija i kolonije bakterija koje zatim visoka t bolje unistava.
Posljedica smanjenja velicina masnih kuglica nije samo uvecanje stabilnosti mlijeka (teze izdvajanje masti na povrsini) vec i bolja svarljivost homogenizovanog mlijeka. Utvrdjeno je i da je bolje iskoriscenje proteina i masti iz homogenizovanog mlijeka, kao i brza razgradnja i masti i proteina.
.
Konstrukcija homogenizatora
Osnovu konstrukcije svakog homogenizatora cini nekoliko klipnih crpki visokog pritiska i sistem ventila homogenizatora. Sa povecanjem broja crpki postize se ujednaceniji pritisak homogenizacije.
U praksi se koriste dvostepeni i jednostepeni homogenizatori.
Kod dvostepenih pritisak je veci u prvom stepenu 15-25 MPa, dok je drugi stepen nizeg pritiska 5-10 MPa i prije svega sluzi da sprijeci koalescenciju i stvaranje nakupina masnih globula. Sem toga, drugi stepen obezbjedjuje konstantni pritisak poslije prvog stepena sto omogucava maksimalnu efikasnost.
Navedeni pritisak homogenizacije (15-25 MPa) je pritisak koji mlijeko mora imati da bi doslo do otvaranja ventila homogenizacije, a podesava se rucno ili automatski.
Pritisak homogenizacije kontrolise se na manometru ugradjenim u cjevovod ispred vetila.
Homogenizator mora biti postavljen tako da u njega dospjeva mlijeko povisene temperature, odnosno da se mlijecna mast nalazi u tecnom stanju.
Ako se nalazi iza pasterizatora u njemu se izvjesno vrijeme zadrzava t pesterizacije; cak i povisava za 1-2oC, zbog povecanja pritiska. Ovim se povecava kapacitet pasterizatora.
Spisak korišćene literature možete naći u Literatura – Tehnologija mleka.
[1] Zato su nazvani aglutuninima.
[2] Fosfolipidi su bogati nezasicenim masnim kiselinama na kojima zapocinje proces oksidacije.
[3] Zajedno sa Fe predstavlja katalizator ovih reakcija.
[4] Meki grus se stvara i kod termicki obradjenog mlijeka zbog denaturacije proteina surutke, b-laktoglobulin reaguje sa k-kazeinom.