DEVELOPMENT OF DRINKING CREAM PRODUCTION TECHNOLOGY USING STREAM AND PULSATION HOMOGENIZERS
Abstract
To increase the energy efficiency of production processes for the production of drinking cream, it is necessary to solve the issue of significant energy costs for homogenization. For this purpose, the use of energy-saving stream and pulsation homogenizers is proposed. However, before their implementation at enterprises, it is important to adjust the existing technological scheme for the production of cream and experimentally confirm its effectiveness. The main task of this work is to develop an updated technology for the production of drinking cream using stream and pulsation homogenizers. To achieve this goal, the work defines the procedure for performing technological operations in the production of drinking cream using the proposed homogenizers, and also establishes the corresponding operating parameters of these processes. The main stages of the technological scheme for the production of drinking cream include: quality control of raw materials, milk reception, cooling, storage, cleaning, homogenization, pasteurization, further cooling, control of finished products, packaging, labeling and storage. Batches of drinking cream were manufactured in accordance with the developed technological schemes and checked for compliance of their characteristics with current state standards. Dairy products were produced using the latest homogenizers.According to the results of research conducted in the Department of Analytical Control and Quality Assessment of Food Products of the Institute of Food Resources of the National Academy of Sciences of Ukraine, it had been established that the organoleptic characteristics, such as appearance, consistency, taste, smell and color, of the obtained drinking cream fully comply with regulatory requirements. The tests did not reveal bacteria and microorganisms, the presence of which is not allowed by current standards. Special attention was paid to the stability of milk fat content, the normalization of which was carried out using a stream homogenizer. Deviations of this indicator did not exceed ±0.17–0.1%, which indicates high accuracy of normalization. Thus, drinking cream obtained using this technology fully comply with current regulatory requirements and can be recommended for industrial production.
References
2. Håkansson A., Fuchs L., Innings F., Revstedt J., Trägårdh C., Bergenståhl B. Velocity measurements of turbulent two-phase flow in a high-pressure homogenizer model. Chem. Eng. Commun. 2013. Vol. 200. P. 93–114. https://doi.org/10.1080/00986445.2012.691921.
3. Yong A., Islam M., Hasan N. The Effect of pH and High-Pressure Homogenization on Droplet Size. Sigma J. Eng. Nat. Sci. 2017. Vol. 35. P. 1–22. https://doi.org/10.26776/IJEMM.02.04.2017.05.
4. Wang X., Wang Y., Li F., Li L., Ge X., Zhang S., Qiu T. Scale-up of microreactor: Effects of hydrodynamic diameter on liquid–liquid flow and mass transfer. Chem. Eng. Sci. 2020, Vol. 226. P. 115838. https://doi.org/10.1016/j. ces.2020.115838.
5. Liao Y., Lucas D.A. Literature review of theoretical models for drop and bubble breakup in turbulent dispersions. Chem. Eng. Sci. 2009. Vol. 64. P. 3389–3406. DOI: 10.1016/J.CES.2009.04.026.
6. Postelmans A., Aernouts B., Jordens J., Van Gerven T., Saeys W. Milk homogenization monitoring: Fat globule size estimation from scattering spectra of milk. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 2020. Vol. 60. P. 102311. DOI: 10.1016/j.ifset.2020.102311.
7. Valencia‐Flores D., Hernández‐Herrero M., Guamis B., Ferragut V. Comparing the Effects of Ultra‐High‐ Pressure Homogenization and Conventional Thermal Treatments on the Microbiological, Phys, and Chem Quality of Almond Beverages. J. Food Sci. 2013, Vol. 78. P. 199–205. https://doi.org/10.1111/17503841.12029.
8. Ковальов О. О., Самойчук К. О., Фучаджи Н. О. Методологія дослідження параметрів струминних гомогенізаторів молока. Науковий вісник ТДАТУ. 2013. Вип. 13. Т. 1. С. 15. DOI: 10.31388/2220-8674-2023-1-15.
9. Кюрчев С. В., Самойчук К. О., Ломейко О. П. Розробка технології виробництва питного молока із застосуванням струминного та пульсаційного гомогенізаторів. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету. Запоріжжя : ТДАТУ, 2024. Том 14, № 2. С. 10. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-2-10.
10. Самойчук К. О., Ковальов О. О. Розробка лабораторного зразка струминного гомогенізатору з роздільною подачею вершків. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету : зб. наук. праць. Мелітополь : ТДАТУ, 2011. Вип. 11. Т. 6. С. 77–83.
11. Кюрчев С. В., Самойчук К. О., Ялпачик В. Ф. Розробка експериментального зразка пульсаційного гомогенізатора молока. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету : наукове фахове видання / ТДАТУ; гол. ред. д-р техн. наук, проф. В. М. Кюрчев. Запоріжжя : ТДАТУ, 2023. Вип. 23, т. 1.
12. Дейниченко Г. В., Самойчук К. О., Івженко А. О., Левченко Л. В. Аналіз конструкцій гомогенізаторів молочної промисловості. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету : зб. наук. праць. Мелітополь : ТДАТУ, 2016. Вип. 16. Т. 1. С. 9–15.
13. Кюрчев С. В., Самойчук К. О., Ломейко О. П. Визначення параметрів струминного та пульсаційного гомогенізаторів молока при їх промисловому застосуванні. Праці ТДАТУ. 2024. Вип. 24. Т. 1. С. 53–62. DOI: 10.32782/2078-0877-2024-24-1-3.
14. Самойчук К. О., Ковальов О. О. Експериментальні дослідження струминного гомогенізатора з роздільним подаванням жирової фази. Обладнання та технології харчових виробництв : зб. наук. праць. Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського. Донецьк : ДонНУЕТ ім. М. Туган-Барановського, 2012. Вип. 28. С. 42–46.
15. Samoichuk K., Yalpachyk V., Kholobtseva I., Dmytrevskyi D., Chervonyi V. Design Improvement of the Rotary-Pulsation Device by Resonance Phenomena. In: Ivanov V., Pavlenko I., Edl M., Machado J., Xu J. (eds.). Advances in Design, Simulation and Manufacturing VII. DSMIE 2024. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. 2024. P. 74–83.
16. Самойчук К. О., Бойко В. С., Олексієнко В. О., Петриченко С. В., Тарасенко В. Г., Паляничка Н. О., Верхоланцева В. О., Ковальов О. О., Задосна Н. О. Основи розрахунку та конструювання обладнання переробних і харчових виробництв : підручник. Київ : ПрофКнига, 2020. 428 с.
17. Самойчук К. О., Ковальов О. О., Султанова В. О. Якість та енергетична ефективність процесу струминної гомогенізації молока з роздільною подачею вершків. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету : зб. наук. праць. Мелітополь : ТДАТУ, 2015. Вип. 15. Т. 1. С. 240–248.
18. Wang X., Wang Y., Li F., Li L., Ge X., Zhang S., Qiu T. Scale-up of microreactor: Effects of hydrodynamic diameter on liquid-liquid flow and mass transfer. Chem. Eng. Sci. 2020. Vol. 226. P. 115838. DOI: 10.1016/j. ces.2020.115838.
19. Morales J., Watts A., McConville J. Mechanical particle-size reduction techniques. AAPS Adv. Pharm. Sci. 2016. Vol. 22. P. 165–213. DOI: 10.1007/978-3-319-42609-9_4.
20. Ялпачик В. Ф., Загорко Н. П., Паляничка Н. О., Буденко С. Ф., Самойчук К. О., Кюрчев С. В., Верхоланцева В. О., Олексієнко В. О., Циб В. Г. Технологічне обладнання для переробки продукції тваринництва : лабораторний практикум. Мелітополь : Видавничий будинок Мелітопольської міської друкарні, 2017. 274 с.
21. Acharyaa S., Mishrab V., Patelc J. Enhancing the mixing process of two miscible fluids: A review. AIP Conference Proceedings. 2021. Vol. 2341. P. 030025. https://doi.org/10.1063/5.0051818.
22. Ciron C., Gee V., Kelly A., Auty M. Comparison of the effects of high-pressure microfluidization and conventional homogenization of milk on particle size, water retention and texture of non-fat and low-fat yoghurts. Int. Dairy J. 2010. Vol. 20. P. 314–320. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2009.11.018.
23. Dhankhar P. Homogenization fundamentals. IOSR J. Eng. 2014. Vol. 4. P. 1–8. https://doi.org/10.9790/3021-04540108.
24. Huppertz T. Homogenization of Milk Other Types of Homogenizer (High-Speed Mixing, Ultrasonics, Microfluidizers, Membrane Emulsification). In Encyclopedia of Dairy Sciences, 2nd ed.; Academic Press: Cambridge, MA, USA, 2011. P. 761–764. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374407-4.00226-0.
