Из общих изменений при сгущении для любых видов молочного сырья следует назвать увеличение концентрации дисперсной фазы и активной межфазной поверхности, рост свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз, усиление роли молекулярных (Ван-дер-Ваальсовых) сил сцепления между частицами.

Работы, посвященные изучению изменений жировой фазы при сгущении, немногочисленны. Наряду с сообщением о том, что состав и константы молочного жира при сгущении выпариванием не изменяются, обращено внимание на диспергирование жировой фазы при сгущении. Количество жировых шариков размером до 2 мкм увеличивается от 3-4 % в исходном молоке до 50 % в молоке, сгущенном до концентрации 50-51 % в циркуляционном аппарате, и до 30 % при сгущении до 46-49 % сухих веществ в пленочном вакуум-выпарном аппарате. В более ранних исследованиях отмечено увеличение крупных жировых шариков по мере концентрирования молока до 42 % сухих веществ. Сделан вывод о дестабилизации жировой эмульсии при обработке от приемки до выпаривания включительно, что иллюстрируется изменениями дисперсности жира в свежем и сгущенном молоке.

В сгущенном молоке жир, не защищенный белковой оболочкой, составляет 0,9-1,7 %. Фосфолипиды с оболочек жировых шариков мигрируют в плазму молока вследствие перемешивания, длительного турбулентного движения молочной смеси в циркуляционном вакуум-выпарном аппарате. Независимо от кратности сгущения молочный жир остается в состоянии эмульсии. Жировые шарики сближаются, но не соединяются. Концентрирование жира при сгущении увеличивает вязкость сгущенного продукта, но не приводит к образованию новой структуры жировой фазы.

Изменение свойств лактозы зависит от кратности сгущения. Соответственно растворимости лактозы агрегатное состояние ее в молоке цельном и обезжиренном при различных температурах характеризуется следующим образом (табл. 12).

Таблица 12

Молоко	Кратность сгущения	Растворимость лактозы (в %) при температуре, °С
		60	20
Цельное	4	100	45
	5	80	25
Обезжиренное	4	100	56
	5	100	40

При заданной кратности сгущения заранее можно прогнозировать агрегатное состояние лактозы как при температуре выпаривания, так и при других температурах, связанных с охлаждением и хранением сгущенного молока или сгущенного обезжиренного молока, пахты, сыворотки.

Аналогично лактозе растворимость минеральных солей также обусловлена кратностью сгущения. Для молока при кратности сгущения, равной 5, возможен частичный переход цитрата и фосфата кальция в кристаллическое состояние. В полном соответствии с кратностью сгущения и изменениями концентраций лактозы и солевой части молока формируются вкусовые ощущения, которые характеризуются как «сладко-соленый», «солено-сладкий». При массовой доле сухого обезжиренного молочного остатка, равной или более 12 %, вкус сгущенного молока оценивается как «солоноватый». Вкусовые ощущения зависят также от концентрации карбонильных соединений.

Значительная часть летучих ароматических веществ молока при сгущении выделяется и отводится вместе с соковыми парами. При выпаривании в циркуляционном вакуум-выпарном аппарате количество ароматических веществ уменьшается более чем в два раза.

Сгущение под вакуумом обеспечивает дезодорацию молока, что повышает качество продукта, в то же время оно увеличивает потери нативных ароматических веществ молока. Разработаны конструкции выпарных аппаратов с улавливанием и последующим возвратом ароматических веществ молока в сгущаемый продукт.

Наибольшее влияние на текучесть сгущенного молока оказывает изменение казеинаткальцийфосфатного комплекса и других белков молока в связи с тепловым воздействием и концентрированием их при сгущении.

По вопросу изменения молекулярной массы казеиновых частиц при сгущении единого мнения у исследователей нет. По данным Мабита и Чезенана, при сгущении в 4 раза она увеличивается в 50-100 раз, по Рослафсону, И. Н. Влодавцу и С. М. Штальберг - на 60 %, а по Р. Б. Давидову и П. А. Ольшевскому, не превышает 20 % (сгущалось молоко в 2, 3, 4 раза).

Исследования других исследователей показали, что наиболее заметное увеличение молекулярной массы казеиновых частиц молока начинается при концентрации сгущенной молочной смеси более чем на 25 %. При сгущении, не превышающем 25 % сухих веществ, этот показатель изменялся несущественно, тогда как при сгущении до 30 % он увеличивался более чем в 4 раза, а при сгущении до 42 % - в 7 раз. В интервале массовой доли сухих веществ от 28 до 40 % установлена тесная взаимосвязь между концентрацией сухого остатка молока и молекулярной массой казеиновых частиц (в млн. ед.).

Изменение средней молекулярной массы казеиновых частиц при сгущении объясняется повышением концентрации ионов водорода, с одной стороны, и ионов кальция, с другой. Частицы казеинаткальцийфосфатного комплекса теряют заряд и, сближаясь, могут соединяться друг с другом. Укрупнение частиц снижает тепловую устойчивость молока. По Р. Д. Кэрролу, при кратности сгущения 1 : 2 в сгущенном обезжиренном стерилизованном молоке размер частиц казеинаткальцийфосфатного комплекса увеличивается в два и более раз по сравнению с размером частиц в исходном молоке.

По мере сгущения при концентрации казеина более 18 %, что соответствует концентрации сухого молочного остатка выше 50-55 %, частицы казеинаткальцийфосфатного комплекса настолько сближаются, что межмолекулярные силы сцепления способствуют их агрегированию, наблюдаемому по скачкообразному повышению вязкости продукта. Происходит структурообразование сгущаемого продукта и изменение его свойств.

При сгущении увеличивается количество денатурированных сывороточных белков. В процессе денатурации сывороточных белком изменяется форма их молекул, появляются нитевидные частицы, в результате взаимодействия которых с соседними молекулами образуются агрегаты большего размера. В литературе упоминается, что денатурированные сывороточные белки с образованием сетчатой структуры вовлекают в нее мицеллы казеинаткальцийфосфатного комплекса.

О создании агрегатов из казеинаткальцийфосфатного комплекса и денатурированных сывороточных белков сообщается также Кэрролом, который механизм их образования объясняет связыванием частиц казеинаткальцийфосфатного комплекса денатурированным сывороточным белком, располагаемым на его поверхности. Как показала электронная микроскопия, мицеллы агрегируют благодаря «мостообразованию». Материалом для «мостов» служат денатурированные сывороточные белки.

Сгущение выпариванием влияет на фракционный состав сывороточных белков, но значительно слабее, чем тепловая обработка перед выпариванием.

При вакуумном выпаривании происходит восстановление из сывороточных белков веществ, действующих как антиокислители (тирозин), что подтверждается отсутствием привкусов окисления в сгущенном молоке.

При изучении влияния температуры выпаривания на изменение некоторых свойств молока выяснено, что при температуре 20- 25 °С и сгущении молока от 11,8 до 40 % сухих веществ показатели вязкости продукта примерно в 1,5 раза меньше, чем в выпаренном при температуре 55-60 °С. При этом отмечено увеличение поверхностного натяжения молока в 1,2 раза, уменьшение теплопроводности в 1,6 раза и теплоемкости в 1,2 раза. Об изменениях лактозы в продукте при температуре выпаривания 20-25 °С и сгущении до 40 % сухих веществ не упоминается, хотя такое сгущение будет сопровождаться кристаллизацией лактозы в процессе выпаривания.

Сгущенные молочные смеси обладают вязкоупругими свойствами. Отличительной особенностью является стремление нормального напряжения их концентрически стянуть движущиеся частицы жидкости.

Объяснение этого явления только показателями вязкости является недостаточным. Необходимо определение напряжения сдвига, которое, по данным исследователей, в процессе обработки молока изменяется от 3,6 Па в сыром молоке до 4,1 Па в пастеризованном и 8,7 Па в сгущенном до 30-35 % сухих веществ.

Следует отметить, что изменение плотности и кислотности при выпаривании зависит от величины отношения Ж/СОМО в сгущаемой молочной смеси.

Концентрирование молока сопровождается изменением цвета. Показатель отражения сгущенной молочной смеси почти на 20 % меньше отражения пастеризованного несгущенного молока.

При вакуумном выпаривании молока отмечается общее подавление роста микрофлоры, хотя при сгущении от 10 до 15 % сухих веществ повышается устойчивость кишечной палочки к воздействию высоких температур.