Структура галузі, асортимент продукції. Загальна технологія переробки молока.
Молокопереробна галузь України: сучасний стан, перспективи і розвитку, нормативна база, готовність до вступу до СОТ. Хімічний склад молока. Фізико – хімічні властивості молока. Пороки та заходи їх передбачення. Загальні технологічні операції при обробленні молока: теплове (пастеризація, стерилізація, термізація. охолодження) та механічне (фільтрування. сепарування, гомогенізація) оброблення, і нормалізація молока
Важливим завданням,
Якість будь-якого харчового продукту визначається перш за все якістю використаної сировини та грамотною організацією технологічного процесу.
Хімічний склад і технологічні властивості молока як сировини для виробництва молочних продуктів пов’язані головним чином з вмістом в ньому різних речовин, особливо таких як білок, жир, вуглеводи, мінеральні речовини та вітаміни.
Останнім часом у зв’язку з розвитком фермерських господарств та структурними змінами в сільськогосподарських підприємствах набули поширення міні-заводи із сучасними технологіями та оснащенням. Розробляються нові диференційовані закупівельні ціни на заготовлюване молоко з урахуванням сортової оцінки, базисної жирності, придатності для виробництва сиру, продуктів дитячого харчування тощо.
Нині заготовлюване молоко розподіляється так: на випуск незбираного молока та кисломолочної продукції – близько 40%, на виробництво масла – 50%, сиру – 7-8%, молочних консервів – 2-2,5%.
При рівні споживання харчових продуктів, який перевищує енергетичні витрати, потреба в білках задовольняється не повністю. Необхідно розширити асортимент молочних продуктів із зниженим вмістом жиру, зокрема кисломолочних із плодово-ягідними наповнювачами та збагачених вітамінами і збалансованими за вмістом жиру і білка.
На сучасному етапі розвитку створюються умови для повної промислової переробки знежиреного молока сколотин, молочної сироватки. Широко вводяться мембранні процеси переробки на основі ультрафільтрації, зворотного осмосу [16].
Основою підвищення ефективності переробки молочної сировини і виробництва молочних продуктів є впровадження досягнень науково-технічного прогресу, нових технологій і ефективної техніки. Йдеться на сам перед про використання установок з мікропроцесорними системами управління, комплексно автоматизованих ліній, цехів і підприємств, що дасть змогу підвищити рівень автоматизації виробництва, істотно змінити характер і якість праці людей [8].
Молоко і вершки як сировина для виробництва вершкового масла
Молоко коров’яче як сировина використовується для виготовлення широкого асортименту молочних продуктів. Молоко, яке приймається підприємствами молочної промисловості від фермерських господарств, індивідуальних здавачів, повинно відповідати ДСТУ 3662 – 97.
В неохолодженому молоці жир знаходиться у вигляді емульсії, а в охолодженому – у вигляді суспензії, білки – у вигляді розчинів, які представляють собою колоїдну систему, вуглеводи – в розчиненому стані, солі неорганічних кислот – у вигляді іономолекулярних і колоїдних розчинів.
До складу молока входять в мікро кількостях мікроелементи, біологічно активні речовини (ферменти, вітаміни, антибіотики, гормони, імунні тіла, пігменти), які значно збільшують біологічну цінність продукту.
В 1 кг молока міститься вітамінів (в мг): А (ретинол) – 0,25, В1 (тіамін) – 0,4, В2 (рибофлавін) – 1,5, РР (ніацин) – 1,0, С (аскорбінова кислота) – 15 [6].
Для виробництва вершкового масла найбільше значення має вміст в молоці молочного жиру. З підвищенням вмісту жиру в молоці зменшуються затрати сировини на одиницю готового продукту і відносно менше жиру залишається в знежиреному молоці і сколотинах, що веде до покращення ступеня використання жиру при виготовленні масла.
До складу вершків входять ті ж речовини, які містяться в молоці, але відношення між ними змінюється відповідно до зміни вмісту жиру.
В плазмі молока і вершків молочний жир знаходиться у вигляді жирових кульок, оточених ліцитіно – білковою оболонкою, яка обумовлює стабільність (стійкість) жирової фази молока і вершків. Оболонка має складний хімічний склад та структуру.
Під час сепарування молока найбільш дрібні жирові кульки (менше 1 мкм) залишаються в знежиреному молоці, а більш великі частково переходять в знежирене молоко. Тому у вершках інший розподіл жирових кульок по розмірам, аніж в молоці, і збільшується середній розмір жирових кульок, що сприяє більш повному використанню жиру при переробці вершків на масло.
В залежності від вмісту жиру в емульсії розрізняють вершки пластичні та високожирні.
Вершки представляють собою емульсії, які містять молочний жир у кількості від 10 до 61,5 – 64,5%. У вершках жирові кульки не стикаються один з одним при рівномірному розподілу їх в об’ємі.
Пластичні вершки – емульсії, які містять молочний жир у кількості від 61,5 – 64,5 до 72,5 – 74%. В пластичних вершках тільки частина жирових кульок знаходиться в постійному контакті один з одним при рівномірному розподілі їх в об’ємі. Дрібні жирові кульки можуть вільно розташовуватися між великими, не відчуваючи тиску через відсутність контакту.
Високожирні вершки – емульсії з вмістом молочного жиру більше 72,5 – 74%. У високожирних вершках всі жирові кульки стикаються один з одним, знаходяться в деформованому, а їх оболонки в розтягнутому стані [7].
Відповідно до ДСТУ 3662 – 97 молоко, що заготовлюється повинно бути одержане від здорових корів, цільним, чистим, свіжим, без сторонніх, невластивих свіжому молоку присмаків та запахів, однорідної консистенції, від білого до слобо-жовтого, без осаду та пластівців, не замороженим, густиною не менше 1027 кг/м3. Молоко підрозділяють на два сота: I і II. Молоко I сорту повинно мати кислотність 16 – 18о Т, ступінь чистоти по еталону не нижче I групи, бактеріальна обсеменінність за редуктазною пробою не нижче I класу; молоко II сорту – відповідно 16 – 20о Т, не нижче II групи і не нижче II класу. При прийманні температура молока повинна бути не вище 10о С [2].
Вершки сортують у відповідності з вимогами РСТ УРСР 1326–88. Вершки як сировину для виробництва масла ділять на два сорти. Вершки I сорту повинні мати чистий, свіжий, солодкуватий смак, без сторонніх присмаків та запахів, однорідну консистенцію. У вершках I сорту не допускаються механічні забруднення і підморожування, наявність пластівців білку. Бактеріальна обсеменінність вершків I сорту за редуктазною пробою повинна відповідати вимогам I класу. До II сорту відносяться вершки, у яких виявлені слабо виражені кормовий смак та запах, грудочки жиру в невеликій кількості, сліди заморожування, окремі пластівці білку. Бактеріальна обсеменінність вершків II сорту за редуктазною пробою не повинна бути нижче II класу.
Температура вершків I класу при прийманні повинна бути не вища 10о С, а другого – не вище 15о С.
Вершки повинні мати колір від білого до слабо-жовтого.
Вершки, що не задовольняють вказані вимоги, відносять до некондиційних. Змішування вершків I і II сортів і переробка заморожених вершків не допускається.
Для виробництва масла на потокових лініях способом перетворення високо-жирних вершків і в масловиготовлювачах періодичної дії використовують вершки з вмістом жиру 32–37%, а в масловиготовлювачах безперервної дії –36–45%.
Використання вершків з вмістом жиру нижче вказаних меж не рекомендується, так як при виробництві масла знижається продуктивність обладнання, збільшується витрата часу. Робочої сили та енергії на одиницю виробляє мого продукту, а також втрати жиру в знежиреному молоці та сколотинах. Підвищення вмісту жиру у вершках вище 40% не впливає на якість масла і тривалість його зберігання, в той же час забезпечує зниження втрат жиру, підвищення продуктивності обладнання майже на 30% . Але при високому вмісті жиру у вершках сповільнюється затвердіння жиру внаслідок швидкого підвищення в’язкості під час їх охолодження, що необхідно враховувати при виборі режимів фізичного дозрівання вершків з високим вмістом жиру [4].
Повторна обробка молока – це очищення його від механічних домішок із застосуванням відцентрових молокоочисників, бактериофугування – очищення молока (10000 – 12000 об/хв.) і подальше охолодження до t 4±2. Найбільш розповсюджений спосіб очищення – це фільтрація.
Як фільтруючі матеріали використовують:
– марля (4 шари)
– фланель,
– рушникова тканина,
– ватяні фільтри,
– синтетичні матеріали на основі поліамідних, карбоцидных, поліефірних волокон.
Найкращим є лавсанові цідилки, що мають високу швидкість фільтрації, легко піддаються мийці і дезінфекції. Якщо через марлеві цідилки можна пропустити 40 л молока, то через лавсан до 10 тон. Ватні фільтри неякісні при застосуванні так як швидкість фільтрації через них невелика. Своєчасно потрібно профільтрувати свіжовидоєне молока, так як його температура знаходиться в межах 35-36 °С, а це збільшує фільтруючу здатність.
Фільтруюча здатність молока збільшується при підвищенні температури. Найкраща фільтруюча здатність молока при температурі 30-35 °С
1. Механічні очищення молока на підприємствах роблять на сепараторах-молокоочисниках, тому що фільтрація молока не забезпечує повного очищення. Відцентровий сепаратор-молокоочисник – це сепаратор, барабан якого має збільшений грязьовий простір без розподільної тарілки. Швидкість обертання 6000-8000 об/хв.
Під впливом відцентрової сили молоко очищається не тільки від механічного забруднення, а і від слизи і залишків ферментних елементів, що утворилися при захворюваннях вимені, при цьому зменшується бактеріальна обсіменіння молока. Молоко не розмивається бруд якщо температура до 40°С.
Для очищення молока від мікроорганізмів застосовують бактеріофугування, температура молока підтримується в межах 65 – 70 оС, при цьому 99% мікрофлори віддаляється, у тому числі кишкова паличка і спори. Бактериофугування застосовують в основному на великих сироробних заводах, що збільшує сиропридатність молока.
3. Для тривалого збереження свіжо видоєне молоко, необхідно охолодити в період бактерицидної фази. Якщо охолодити до t – 8 ºС його зберігання можливе до 12 годин, при t – 4±2 ºС – 24 години і при t – 0 ºЗ – 48 годин.
Забороняється змішувати молоко парне з охолодженим, тому що мікроорганізми уповільнели свій розвиток у процесі охолодження, починають бурхливо розвиватися при підвищенні температури від парного молока (приблизно в 2 рази). Існує кілька способів охолодження молока на фермах: у басейнах, у флягах і на охолоджувачах.
На підприємствах для охолодження молока використовують таки типи охолоджувачів зрошувальний (коли молоко стікає тонкою плівкою по поверхні охолоджувача).
– пластинчастий (застосовується на підприємствах, молоко тонкою шаром протитоком із холодоагенту проходить з однієї сторони пластини з нержавіючої стали. Вони бувають одне і двох секційні, у якості холодоагенту і використовується крижана вода ( 0 + 2) ºЗ, а також NaCl, CaCl2.
Охолодження молока можна робити у ваннах або резервуарах. Як резервуари охолоджувачі будуть таких марок: ТОМ – 2А, ТОВ – 1, ТОВ – 2, ВДП – 300; 100; 600, ТУМ – 1200. Зберігають молока в танках для молока які бувають вертикальні і горизонтальні. Під час зберігання молоко перемішують з метою запобігання відстоювання жиру.
Під час збереження молоко перемішується, контроль якості молока через – 3 години, а пастеризоване. Для транспортування використовується цистерни для молока ізотермічні, але вони повинні бути ретельно вимиті і продезінфіковані. Порядок миття при механічному способі такий: цистерна обполіскується холодною водою при t = 30 – 37°С протягом 5 – 7 хв. Промивається через форсунки миючим розчином температура якого 60-65 °С, ополіскуються від миючого розчину теплою водою та дезінфікуються гарячою водою температура 90-95 °С 5-7 хв. Паром при температурі 120 °С та тиском 1 атм. та розчином хлорного вапна, який вміщує 150-200 млг/л активного хлору. Застосовуються миючі і дезинфікуючі засоби – концентрована сода 1 – 1,5 %; мойтар 0,3-0,5%; дезмол 0,3-0,5%; фарфорін 0,3-0,5%; вимол 0,3-0,5%.
Під час транспортування зливальний патрубок заглушки повинний закриватися.
У промисловості установки застосовують автоматичні пластинчасті установки таких марок: ООУ – М – 500 тис. л/година, ООУ – 25 – 25 тонн/година, ООЛ – 25 – 25 тонн/година,
ОО1 – УЮ – 10000 л/година.
Пластинчаті охолоджувальні установки. Порівняно з іншими теплообмінними апаратами найбільш досконалі і не мають собі рівних щодо тепловіддачі та продуктивності. Вони компактні, займають мало місця і разом з тим високопродуктивні. В пластинчастих апаратах відсутні рухливі деталі для побудження руху рідини з метою збільшення тепловіддачі. Деталі, що стикаються з молоком, виготовляють з нержавіючої сталі.
У пластинчастих охолоджувачах молоко проходить тонким шаром (2-4 мм). Пластини мають рифлену поверхню, що сприяє утворенню вихрових режимів руху молока при порівняно невеликій швидкості (0,3-0,5 м/с). У результаті більше охолоджені частини молока біля стінок пластин інтенсивно перемішуються з ще нагрітими в середині.
Пластинчаті охолоджувачі придатні для охолодження молока як в умовах його виробництва та і на переробних підприємствах. Із застосуванням пластинчатих охолоджувачів технологічні лінії забезпечують охолодження молока в замкнутому потоці без стикання з повітрям. Крім того, можна проводити циркуляційне промивання молочної лінії без її розбирання.
Недоліком пластинчатих теплообмінників є наявність великої кількості фігурних гумових прокладок, які потребують значної уваги з боку обслуговуючого персоналу.
Основний робочий орган пластинчатих охолоджувачів – теплообмінна пластина з нержавіючої сталі. Форма пластин та їх поверхня буває різна залежно від конструкції.
Пластинчаті охолодники підрозділяють на одно – та двосекційні. Секції замикаються кільцевими пластинами. В односекційних молоко охолоджується тільки одним холодоносієм (водою або розсолом), а в двосекційних – у першій секції водопровідною водою, а в другій – доохолоджується льодяною водою або розсолом. Пластини компонуються за допомогою зажимних пристроїв на загальній рамі так, щоб їх було зручно розбирати та збирати при огляді, очищенні та зміні прокладок.
В теперішній час застосовують такі пластинчаті холодильні установки, як ПОМ-1, ОМ-400А, очисник-охолоджувач ОМ-1, автоматизовані пластинчаті установки ООТ-М та ООУ-М.
1. Сепарування – Це технологічний процес поділ молока, на двох фракцій вершки і молоко не жирне, за допомогою сепараторів-вершковідокремлювачив, вони бувають різних типів: відкриті, напіввідкриті, герметичні.
У відкритих сепараторах молоко надходить у барабан через розрив струменя. Вершки і молоко нежирне віддаляється, стикається з повітрям.
У напіввідкритих молоко надходить відкритим потоком, а вершки і молоко нежирне віддаляється по закритим трубопроводом.
У герметичних сепараторах усі три операції здійснюється в закритому потоці.
Основний робочий орган – барабан, начинений розподільними тарілками.
При виборі сепараторів враховують: максимальну кількість молока за добу, яке необхідно просепарувати. При цьому звичайно орієнтуються на літні місяці. Необхідно, щоб сепаратор був міцним і, зручним у роботі, а вміст жиру у знежиреному молоці становив не більше 0,05 %. Фактична продуктивність сепаратора повинна відповідати його паспортним даним. В противному випадку завод-виготовлювач зобов’язаний усунути недоліки або замінити сепаратор.
Перед початком сепарування збирають барабан. Для цього ставлять дно барабана вирізом до себе і вкладають у канавку гумове кільце. На центральну трубку надівають тарілкотримач, нижню й середні тарілки, верхню роз’єднувальну тарілку і кришку барабана. Барабан закріплюють у затискачі і загвинчують гайку ключем до кінця нарізки. Барабан надівають на веретено так, щоб шпонка ввійшла у проріз веретена. Встановлюють приймальники для знежиреного молока і вершків. Вершковий гвинт барабана повинен бути вище верхнього краю приймальника вершків на 2-3 см. Підіймається і опускається барабан підкручуванням та викручуванням гвинта підп’ятника. Після того як встановлено необхідне положення барабана, гвинт підп’ятника закріплюють контргайкою.
Перед початком роботи перевіряють правильність збору сепаратора, а барабан звільняють від гальм і стопорних гвинтів.
Перед початком роботи в барабан сепаратора подають воду (40 – 45 С), перевіряють роботу, а потім, звільнившись від води, подають молоко і проводять сепарування при температурі 40–45°С вміст жиру у вершках регулюють за допомогою регулювального гвинта. Він може бути встановлений або біля вихідного отвору вершків або молока нежирного. Закручуючи гвинт, ми зменшуємо вихід вершків, тим самим збільшуємо жирність і навпаки. Після закінчення сепарування, залишки молока і вершків виштовхуються, подаючи молоко нежирне.
Мийку і дезінфекцію сепараторів здійснюють розбираючи тарілки, через 3 – 4 години роботи. Припустима норма втрат жиру при сепаруванні 0,17%.
Процес сепарації вважається ефективним, якщо масова частка жир у молоці нежирному не перевищує 0,05%,
Нормалізація – це процес стандартизації молока і молочних продуктів по вмісту жиру; сухих речовин; кислотності. Проводять нормалізацію шляхом змішування або в потоці. Для нормалізації в потоці використовується, сепаратори–нормалізатори. Процес нормалізації в цьому випадку поєднують з пастеризацією. Молоко із секції регенерації (нагрівають) подають на сепаратор – нормалізатор, де відбираються вершки і нормалізоване молоко повертають у секцію пастеризації і на охолодження. Щоб провести нормалізацію молока, шляхом змішування необхідно розрахувати кількість вершків або молока нежирного, котре треба змішати щоб одержати суміш заданою масовою часткою жиру.
1. Гомогенізація – Це спосіб підвищення дисперсності жирових емульсій, шляхом механічного здрібнювання жирових кульок до 1-2 мкм. У процесі збереження молока жирові кульки; як більш легкі, спливають на поверхню зі швидкістю пропорційно квадратові радіуса кульки. У процесі гомогенізації розмір жирової кульки зменшується в середньому в 10 разів, отже після гомогенізації, швидкість спливання жиру на поверхню зменшується в 100 разів.
Гомогенізація молока в молочній промисловості проводиться, при виробництві високожирних видів молочної продукції, консервів згущених, морозива, замінника незбираного молока. У технологічних схемах процес гомогенізації може бути, повний і частковий, однак з санітарно гігієною точки зору доцільно проводити гомогенізацію після підігріву молока в секції регенерації, тобто перед пастеризацією.
Оптимальна температура молока в процесі гомогенізації 60 – 65°С, при цьому забезпечується досить низька в’язкість продукту, і отримаємо високий ефект дроблення жирових кульок. Однак, можливі деякі відхилення температурних режимів в залежності від виду продукту. У результаті гомогенізації мороженого не тільки дробляться жирові кульки, але і підвищується збитість морозива, поліпшується структура, зменшуються кристали льоду при подальших технологічних операціях. Основним робочим органом є гомогенізуючи голівка.
Механізм дроблення жирових кульок наступний: У гомогенізуючій голівці на границі сідла гомогенізатора і клапанної щілини різко змінюється напрямок і швидкість руху потоку, під час руху по каналі сідла і клапанної щілини, жир падаючі, змінює напрямок і швидкість руху. При переході через щілину пересувається частина краплі, захоплюється величезною швидкістю, запінюється і відривається від неї, крапля що залишилася продовжує поділятися на більш дрібні (з 1 до 10 шт.). У процесі гомогенізації температура підвищується на 5–10°С. відрізняється ріст кислотності на 1 – 2 °Т.
Для гомогенізації в основному застосовуються гомогенізатори ( 1- і 2- ступеневі). При роботі гомогенізатора створюється тиск від 7 до 20 Мпа. Тиск регулюється обертами гвинтів. При цьому в 1 ступеневих установлюється тиск, що на 3/4 відповідає робочому тиску. Контроль тиску здійснюється на манометрі. Ефективність гомогенізації, залежить від багатьох факторів, обумовлених, як режимами проведення гомогенізації, так і властивостями і складом продукту (r, Т, h, Ж, СЗМЗ). Ефект гомогенізації можливий коли жир у рідкому стані з підвищенням жиру і сухих речовин збільшується тиск та температура гомогенізації.
Так за прискоренням вільного падіння, густина плазми молока і густина молочного жиру є величини постійні, і на швидкість відстоювання вершків впливає радіус жирових кульок і густина молока. Із зменшенням радіуса жирових кульок і збільшенням густини молока, швидкість відстоювання вершків буде зменшуватись. Ці умови і здобуваються при гомогенізації середній розмір жирових кульок після гомогенізації складає 0,7 – 0,8 мкм. В результаті рівномірного розподілу жиру по усій масі в гомогенізованому молоці підвищується густина. Зменшення розмірів жирових кульок сприяє зниженню швидкості підняття жирових кульок на поверхню майже в 100 разів.
Деякі сироваткові білки в охолодженому молоці адсорбуються на поверхні жирових кульок, і з їх допомогою проходить агрегація жирових кульок, т. б. склеювання їх один з одним і створення накопичення.
Такі накопичення значно скоріше, ніж поодинокі кульки випливають на поверхню. Сироваткові білки, які сприяють агресії жирових кульок, порівняно легко денатурують при механічних і високотемпературних взаємодіях. В зв’язку з цим після гомогенізації, яка чинить значний механічний вплив, ці білки не спроможні утворювати накопичення жирових кульок, що значно уповільнює утворення шару вершків на поверхні продукту.
Ефективність гомогенізації залежить від тиску, який утворюється в ході процесу. Дослідами встановлено, що при підвищенні тиску до 12 – 14МПа середній діаметр жирових кульок швидко зменшується. В інтервалі від 14 до 20МПа цей процес проходить значно повільніше.
Подальше підвищення тиску майже не підвищує ступінь дисперсності. З підвищенням в продукті вмісту жиру тиск гомогенізації необхідно зменшити, інакше може статися дестабілізація молочного жиру. В зв’язку з цим молоко гомогенізують звичайно при тиску 15
2,5МПа, а вершки з масовою долею жиру 35% гомогенізують маючи тиск 5 – 7,5МПа.
З метою підвищення ефективності, гомогенізацію можна проводити в два етапи на двоступеневих гомогенізаторах. В цьому випадку молоко або вершки нагріваються спочатку через клапан під тиском до 20МПа, а потім через клапан при більш низькому тиску до 2-5МПа.
Одержані вершки поступають в двохступеневий гомогенізатор, де обробляються в першій сходинці під тиском 8 – 10МПа, в другій сходинці – під тиском 2 – 2,5МПа. Знежирене молоко, яке виходить із сепаратора в потоці змішується з гомогенізованими вершками і направляється на подальшу обробку.
Для гомогенізації можна застосовувати гідродинамічні вібратори, які не потребують додаткових затрат електроенергії, мають малу металоємність, можуть працювати на холодному молоці. Їх використовують для оброблення згущеної суміші перед сушінням.
Для гомогенізації молока утворюють спеціальні апарати – гомогенізатори. Найбільше поширення отримали гомогенізатори клапанного типу, в яких жирові кульки подрібнюються в наслідок проштовхування продукту плунжерним насосом високого тиску через гомогенізуючи головку. Ефективність гомогенізації залежить від тиску, який утворюється в ході процесу. Дослідами встановлено, що при підвищенні тиску до 12 – 14МПа середній діаметр жирових кульок швидко зменшується. Марки гомогенізаторів, які використовують в промисловості:
А1 – ОГМ 5 (5000 л/година)
А1 – ОГМ – 2,5 (25000 л/година)
К5 – ОГА – 10 (10000л/година)
К5 – ОГА – 1,2 (1200 л/година)
А1 – OF – 2 – С (500 л/година) – для плавлення сиру
Існують гомогенізатори в які молоко не тільки гомогенізують, але й очищення від механічних домішок; але їх застосування рекомендують при виробництві продуктів, не вимагає високого ступеня гомогенізації, наприклад молоко. В останні роки знайшли застосування вакуумні гомогенізатори. Вони призначені для отримання високодисперсних молочних емульсій з рівномірним розподіленням компонентів.
Ви прочитали: "Структура галузі, асортимент продукції – частина 1"Читати далі