Технологический процесс производства пастеризованного молока

 

 

Рисунок 3 - Пастеризационно-охладительная  установка для питьевого молока:

1 - уравнительный бак 2 - поплавковый  регулятор уровня; 
3 - центробежный насос для молока; 4 - ротаметрический регулятор;  
5 - пластинчатый аппарат; 6 - сепаратор молокоочиститель;  
7 - выдерживатель; 8,12 - датчики температуры; 9,10,13,14, 20,22,23 - показывающий манометры; 11 - вентиль для регулирования подачи рассола; 15 - возвратный клапан; 16 - центробежный насос для подачи горячей воды; 17 - бачок аккумулятор; 18,19 - регулирующие клапаны подачи воды

 

В первой секции рекуперации молоко нагревается до температуры 40-50 и  поступает в сепаратор - молокоочиститель 6, где происходит его очистка. Установка может иметь один сепаратор-молокоочиститель с центробежной выгрузкой осадка или два сепаратор-молокоочистителя без центробежной выгрузки, работающих поочередно. После очистки молоко, нагреваясь до температуры 65-70⁰С во второй секции рекуперации II, по внутреннему каналу переходит в секцию пастеризации III, где нагревается до температуры пастеризации 76-80⁰С. После секции пастеризации молоко выдерживается в выдерживателе 7 и возвращается в аппарат, где предварительно охлаждается в секциях рекуперации I и II и окончательно до конечной температуры - в секциях водяного охлаждения IV и рассольного охлаждения V.

На выходе из аппарата установлен возвратный клапан 15. Он регулирует направление  потока пастеризационного охлажденного молока к фасовочным автоматам или в уравнительный бак для повторной пастеризации при нарушении режима пастеризации.

Горячая вода для нагревания молока подается в секцию пастеризации насосом 16. Из этой секции охлажденная вода, после того как она отдаст тепло молоку, возвращается в бачок-аккумулятор 17. Вода нагревается до температуры 78-82⁰С паром в пароконтактном нагревателе 21. В пароконтактный нагреватель подается пар регулирующими клапанами подачи 18 и 19. На выходе пастеризационного молока из секции пастеризации установлен датчик температуры 8, который связан с автоматической системой регулирования температуры пастеризации посредством клапана 19 и возврата молока на повторную пастеризацию посредством клапана 15. Датчик температуры 12 предназначен для контроля температуры охлажденного пастеризационного молока. Установка снабжена показывающими манометрами для контроля давления молока после сепаратора-молокоочистителя 9, для контроля давления холодной воды 10, для контроля давления рассола 13, для контроля давления греющего пара 20,22 и 23.

 

1.2.2 Процессы, протекающие в гомогенизаторе

 

Предназначены для дробления и  равномерного распределения жировых  шариков в молоке и жидких молочных продуктах.

Гомогенизаторы представляют собой  многоплунжерные насосы высокого давления с гомогенизирующей головкой.

Гомогенизаторы состоят из следующих  основных узлов: кривошипно-шатунного  механизма с системой смазки и  охлаждения, плунжерного блока с  гомогенизирующей (одной или двумя  ступенями) и манометрическими головками  и предохранительным клапаном, станины с приводом. Привод осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи.

Гомогенизация осуществляется путем  прохода продукта под высоким  давлением, с большой скоростью  через гомогенизирующую головку, представляющую собой две (одну) ступени щели между притертыми клапаном и седлом, соединенные между собой каналом.

Давление в гомогенизаторе регулируется вращением винтов (от 0 до 200 атм), изменяющих размер щели между клапаном и седлом.

В гомогенизаторах применяется принудительная система смазки наиболее нагруженных, трущихся пар в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса.

Все детали, соприкасающиеся с продуктом  выполнены из пищевой нержавеющей  стали. Гомогенизатор для двухступенчатой гомогенизации представлен на рисунке 4.

 

Рисунок 4 - Гомогенизатор для двухступенчатой гомогенизации:

1 - змеевиковый охладитель; 2 - трубопровод  для подачи мела; 
3 - кривошипно-шатунный механизм; 4 - гомогенизирующий клапан; 5 - блок цилиндров; 6 - муфта; 7 - станина; 8 - устройство для выдвижения электродвигателя

1.2.3 Технологический процесс упаковки молочной продукции

 

Упаковочная бумажная лента сначала  подается с рулона 1 в емкость  химической обработки, которая наполнена  перекисью водорода а затем огибает  направляющий ролик и проходит в зоне бактерицидной лампы 3. В формующем колесе лента свертывается в трубу 4. Автомат для упаковки молока в пакеты (мешочки) представлен на рисунке 5.

 

 

Рисунок 5 - Автомат для упаковки молока в пакеты (мешочки):

1 - рулон; 2 - механизм для нанесения даты; 3 - бактерицидная лампа;  
4 - формующая труба; 5 - дозатор; 6 - механизм продольной сварки;  
7 - механизм поперечной сварки и резки пакетов; 8 - заваренный и отрезанный пакет; 9 - транспортер пактов; 10 - бункер; 11 - фотоэлемент счетного устройства.

 

Бумажная труба проходит через  электронагреватель, в котором быстро нагревается до 300-400°С, в результате чего мгновенно разлагается перекись водорода, и тем самым достигается  надежная стерилизация пакетов. После  стерилизации пакетов в бумажную трубу непрерывным потоком поступает стерилизованное и охлажденное молоко. При этом ценообразование полностью исключается.

В нижней части  транспортера находится механизм 7 для поштучной резки пакетов, наполненных молоком. Отрезанные пакеты подают в ковши подъемного механизма укладчика, который укреплен в основании автомата. Пакеты автоматически укладываются в специальные корзины шестигранной формы.

 

 

2 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОСНОВНОГО СЫРЬЯ И ГОТОВОГО ПРОДУКТА

 

Молоко  и продукты, вырабатываемые из него, благодаря высокой питательности, вкусовым достоинствам и хорошей усвояемости являются одним из важнейших источников питания. Они входят в рецептуры различных хлебобулочных и кондитерских изделий и широко используются в производствах пищевых концентратов, продуктов детского и диетического питания. Молоко содержит 87,5% воды. Из 12,5% сухих веществ в среднем 3,5% приходится на жир, 3,2%  - на белки, 0,04%  - на небелковые азотистые соединения, 4,7%  - на лактозу, 0,7%  - на минеральные вещества.

Кроме перечисленных основных компонентов, в молоке содержатся витамины, ферменты, пигменты.

Вода в  молоке, как и в других биологических  жидкостях животных организмов, находится  в свободном и связанном состояниях. Большая часть воды  (84-84,5%) содержится в свободном состоянии, являясь растворителем для водорастворимых компонентов - молочного сахара, у минеральных веществ, витаминов, кислот.

Связанная вода  (3-3,5%) входит в состав различных  гидрофильных коллоидов молока: белков, фосфатидов.

Молочный  жир неоднороден по составу и состоит преимущественно из смеси различных триглицеридов; в небольшом количестве обнаружены ди- и моноглицериды. Наряду с ними молочный жир содержит фосфолипиды и стерины.

Свойства молочного жира определяются составом и структурой жирных кислот триглицеридов. В молочном жире обнаружено свыше 100 жирных кислот, из которых количественно  преобладают 10  - 12. Среди насыщенных жирных кислот в большом количестве содержатся пальмитиновая, миристиновая и стеариновая, из ненасыщенных кислот преобладает олеиновая.

Молочный жир характеризуется  высоким содержанием низкомолекулярных  летучих жирных кислот  - масляной, капроновой, каприловой, каприновой, придающих  молоку специфический вкус и аромат. Наличие в составе молочного жира низкомолекулярных жирных кислот обусловливает его низкую температуру плавления - ниже температуры плавления бараньего, говяжьего, свиного жира, которая составляет 28 - 33 ⁰С.

Жир в молоке находится в виде шариков, окруженных защитными пленками (лецитиново-белковыми оболочками), препятствующими их слипанию, и представляет собой эмульсию в воде. Жировая эмульсия в молоке устойчива. Как правило, при технологической переработке молока  (нагревании, охлаждении, механическом воздействии) оболочки жировых шариков не разрушаются.

Молочный жир обладает высокой  усвояемостью, так как имеет низкую температуру плавления и тонко  диспергирован в молоке. Биологическая  ценность его высока благодаря наличию  полиненасыщенной арахидоновой кислоты, лецитина, холестерина. Молочный жир является существенным источником β-каротина, витаминов А и D.

Белки молока можно разделить на 2 группы: казеин и сывороточные белки; казеин составляет 80%, сывороточные белки  - 20% от массовой доли белков молока. Казеин является фосфопротеином и представляет собой смесь нескольких фракций, различающихся по химическому составу, находящихся в молоке в виде коллоидного раствора. Важным свойством казеина является способность к коагуляции, при которой происходит разрушение его коллоидного состояния. При выработке молочных продуктов коагуляцию казеина осуществляют с помощью кислот, сычужного фермента и хлорида кальция.

Основную часть сывороточных белков составляют β-лактоглобулин и α-лактальбумин, содержащиеся в молоке в тонкоциапергированном состоянии. Благодаря значительному содержанию незаменимых аминокислот белки молока являются полноценными. Особенно богаты незаменимых аминокислотами сывороточные белки, в которых содержание таких дефицитных аминокислот как лизин, триптофан, метионин и треонин, наиболее высоко. Белки молока обладают высокой усвояемостью  (95  - 96%). Небелковые азотистые соединения содержатся в молоке в малых количествах.

Лактоза является основным углеводом  молока. Она положительно влияет на организм человека: помогает усвоению кальция и фосфора пищи, улучшает состав микрофлоры кишечника благодаря тому, что образующаяся при сбраживании лактозы молочная кислота подавляет развитие гнилостных бактерий. Кроме того, ее компонент галактоза необходима для построения нервных и мозговых тканей человека

Лактоза подвергается сбраживанию  после предварительного расщепления  β-галактозидазой на составляющие ее моносахара: глюкозу и галактозу.

При нагревании молока до температуры 95°С и выше происходит его побурение, обусловленное реакцией меланоидинообразования, возникающей между лактозой и аминокислотами. Наиболее активно эта реакция протекает при стерилизации, сгущении и сушке молока.

Минеральные вещества представлены в  молоке макро - и микроэлементами.

К основным макроэлементам относят  кальций, фосфор, натрий, калий и  хлор.

Содержание кальция в молоке составляет в среднем 120 мг %.

Кальций имеет большое значение в технологии переработки молока. Например, широкое количество кальция  замедляет сычужное свертывание казеина при выработке сыра и творога, а его избыток вызывает свертывание белков молока при тепловой обработке.

Кальций и фосфор находятся в  молоке в легкоусвояемой и хорошо сбалансированной форме.

Микроэлементы в молоке представлены чрезвычайно широко. Молоко содержит ионы меди, железа, цинка, марганца, йода, кобальта и др. Их количество зависит от рационов кормления, стадии лактации, состояния здоровья животных и т. д. В молоке микроэлементы связаны с белками или оболочками жировых шариков.

Ферменты молока различают истинные, или нативные, образуемые в клетках  молочной железы, или переходящие  в молоко из крови животного и  ферменты микроорганизмов. Наиболее важными  в технологии переработки молока являются представители оксиредуктаз  - редуктаза, пероксидаза, каталаза и гидролаз-липаза, фосфатаза, β - галактозидаза.

Редуктаза накапливается в молоке по мере обсеменения его микроорганизмами, и потому редуктазная проба служит показателем общей бактериальной  обсемененности молока.

Пероксидаза является нативным ферментом. Этот фермент характеризуется термостабильностью и инактивируется при температуре около 80°С. Каталаза окисляет пероксид водорода с образованием молекулярного кислорода. По количеству выделившегося кислорода судят о содержании каталазы в молоке. Катализ переходит в молоко из тканей молочной железы. В молоке, полученном от здоровых животных, каталазы мало, а в молоке больных животных активность каталазы возрастает.

Молоко содержит липазу: нативную и микробную. Нативная липаза связана с казеином и оболочками жировых шариков и не обладает высокой активностью, тогда как микробная очень активна и может вызывать прогорклый вкус молока и молочных продуктов. Некоторые плесневые липазы обусловливают образование вкуса и аромата сыров (рокфор, камамбер и др.).

Фосфатаза является нативным ферментом  молока. Высокая чувствительность ее к температуре положена в основу метода контроля эффективности пастеризации молока и молочных продуктов (ГОСТ 3623-73).

Лактаза (β-галактозидаза) выделяется молочнокислыми бактериями и некоторыми дрожжами. Она катализирует расщепление лактозы на глюкозу и галактозу.

В молоке содержатся нативные и бактериальные  протеазы. Микрофлора сырого молока выделяет активные протеазы, которые могут  вызвать различные пороки молока и молочных продуктов.

Витамины в молоке представлены широко. Молоко содержит практически  все витамины, необходимые для нормального развития организма. Содержание витаминов колеблется в зависимости от времени года, стадии лактации, кормового рациона, породы и индивидуальных особенностей животных. К водорастворимым витаминам молока относят: тиамин (В₁), рибофлавин (В₂), ниацин (РР), пиридоксин (В₆),цианкобаламин (B₁₂), аскорбиновую кислоту (С), биотин (Н).