Принцип работы бродильно-дрожжевой установки

молочный рынок технологичный бродильный

Группа компаний Danone-Юнимилк — лидер российского рынка молочных продуктов. На сегодняшний день в Группу входят около 25 заводов, на которых трудятся более 15 тысяч сотрудников, и производится продукция под такими брендами как Danone, «Активиа», Actimel, «Растишка», «Даниссимо», «Простоквашино», «Биобаланс», «Актуаль», «Смешарики», «Тёма» и другие. Группа компаний Danone-Юнимилк входит в международную Danone.

Кисломолочные продукты изготавливают из цельного коровьего или другого молока, иногда сливок и других производных с помощью ферментации. Данный процесс заключается в сквашивании сырья под действием молочнокислых бактерий. Перед добавлением закваски в молоко его чаще всего пастеризуют или кипятят, чтобы исключить риск размножения вредных микробов, возможно, содержащихся в свежем продукте.

1.Польза от кисломолочных продуктов

Легкое усвоение питательных веществ. В процессе жизнедеятельности лактои бифидобактерии, содержащиеся в кисломолочных продуктах, частично расщепляют молочный белок, придавая ему мелкодисперсную структуру. Благодаря этому организм легче усваивает такую пищу: так, всего за час кефир переваривается в желудочно-кишечном тракте человека на 91%, тогда как цельное молоко — лишь на 32%. Кроме того, бифидои лактобактерии обеспечивают лучшее усвоение лактозы, сложного молочного сахара. Таким образом, кисломолочная пища полезна тем, у кого выявлена непереносимость цельного молока в связи с отсутствием в организме нужного фермента — лактазы. Многие компоненты данных продуктов (диоксид углерода, молочная кислота, следы алкоголя в кумысе и кефире) стимулируют работу пищеварительных желез и создают условия для полного и комфортного переваривания.

Защита организма от инфекций. Молочная кислота, образующаяся в кисломолочных продуктах, препятствует размножению гнилостной микрофлоры. Благодаря этому возрастает количество полезных для организма бактерий, защищающих стенки кишечника от вторжения инфекции. Естественные антибиотики, еще одни компоненты кисломолочных продуктов, способны противостоять возбудителям многих опасных заболеваний, в частности, палочке Коха, вызывающей туберкулез.

Улучшение перистальтики кишечника. Употребление кисломолочных продуктов, богатых жирными органическими кислотами, способствует нормализации моторной функции кишечника и уменьшению образования газов.

Повышенное содержание полезных микроэлементов. В процессе сквашивания цельного молока повышается количество витаминов группы В (особенно В2), А, D, Е, а также легкоусвояемых микроэлементов: солей кальция, фосфора, магния, нормализующих метаболические реакции в организме. Кроме того, ферментированный продукт содержит в 7−11 раз больше незаменимых аминокислот, чем свежий состав.

Содержание доступного для усвоения кальция. Кальций, содержащийся в кисломолочных продуктах, лучше всасывается слизистой оболочкой кишечника. Кислая среда переводит этот микроэлемент в растворимое состояние: высвобождение молекул происходит за счет гидролиза белка под действием бактерий. Польза кисломолочных продуктов наиболее существенна при регулярном употреблении в детском и подростковом возрасте, что становится решающим фактором для укрепления костного скелета и дальнейшей профилактики остеопороза.

2.Производство кисломолочных продуктов компанией «Данон»

Кисломолочные продукты, которые производит компания «Данон» разделяются на группы: кисломолочные напитки, сметана, творог и творожные продукты.

Кисломолочные продукты получаются путем сквашивания пастеризованного, стерилизованного или топленого молока, сливок, пахты и сыворотки заквасками, в состав которых входят различные молочнокислые бактерии, дрожжи. Для получения продуктов лечебно-профилактического назначения — бифидобактерии.

С целью получения разнообразных кисломолочных продуктов используют закваски, в состав которых входят молочнокислые кокки, молочнокислые палочки и дрожжи. Они создают микробиологическую основу технологии молочных продуктов (табл.1).

Молочнокислое брожение является основным процессом при производстве кисломолочных продуктов. В процессе молочнокислого брожения в молоке накапливается молочная кислота, изменяется кислотность молока. Когда рН молока достигнет 4,6−4,7 казеин теряет растворимость и коагулирует, образуется сгусток.

При спиртовом брожении лактозы образуется этиловый спирт и углекислота. В кефире спиртовое брожение сопутствует молочному брожению, при котором создаются благоприятные условия для развития дрожжей. Кисломолочные продукты по виду брожения условно разделяют на две группы:

1. Полученные в результате молочнокислотного брожения (простокваша, сметана, творог и др.).

2. Смешанного — молочнокислотного и спиртового (кефир).

Микроорганизмы, используемые в технологии кисломолочных продуктов Таблица 1

Примечание: + — вид микроорганизмов используется в производстве продукта;+/- — данный вид микроорганизма может не использоваться в производстве продукта;+/- и -/+ — если используется +/-, то не используется -/+ и наоборот.

Как показывает практика, болгарская палочка оказалась менее устойчивой в условиях слабощелочной реакции кишечника чем ацидофильная палочка. Она может сбраживать не только молочный сахар, но и другие виды сахара, в результате чего легко приживается в организме человека. Ацидофильная палочка обладает сильными антибиотическими свойствами по отношению к вредным болезнетворным микроорганизмам, из-за чего используется в производстве кисломолочных продуктов.

3. Общее знакомство с работой ЗАО «Данон»

На производстве был сначала поверхностно ознакомлен со всеми этапами производства кисломолочных продуктов на примере сметаны.

Сметану получают из нормализованных, пастеризованных сливок путем сквашивания их закваской, приготовленной на чистых культурах молочнокислых бактерий, и созревания при низких температурах. В зависимости от микрофлоры закваски и массовой доли жира, сметану выпускают следующих видов:

Таблица 2

Сметана с массовой долей жира 10,15 и 20% может вырабатываться из смеси коровьих сливок и соевого белка. Смесь заквашивают культурами мезофильных молочнокислотных стрептококков. Соевый белок добавляют в сливки для улучшения консистенции готового продукта.

3.1 Способы вырабатывания сметаны

· Резервуарный.

Технологический процесс производства сметаны резервуарным способом состоит из следующих операций:

1. Приемка и сепарирование молока

2. Нормализация сливок

3. Пастеризация

4. Гомогенизация и охлаждение сливок

5. Заквашивание и сквашивание

6. Перемешивание сквашенных сливок

7. Расфасовывание

8. Охлаждение и созревание сметаны Молоко сепарируют при 40−45°С. Полученные сливки нормализуют цельным или обезжиренным молоком.

Нормализованные сливки пастеризуют при 85−90 °С с выдержкой от 15с до 10 минут или при 90−96°С с выдержкой от 20с до 5 минут в зависимости от вида сметаны.

Пастеризованные сливки охлаждают до 60−70 °С и направляют на гомогенизацию. В зависимости от массовой доли жира в сметане гомогенизацию проводят при следующих давлениях:

Таблица 3

В гомогенизированных сливках увеличивается поверхность жировой фазы. Это приводит к увеличению вязкости сливок. При этом вновь образовавшиеся оболочки жировых шариков дополнительно связывают свободную воду. Белковые вещества оболочек жировых шариков участвуют в структурообразовании при сквашивании сливок. Гомогенизация улучшает условия кристаллизации молочного жира при созревании сметаны, что способствует формированию густой консистенции готового продукта.

При производстве сметаны с массовой долей жира 15, 20, 25 и 30% допускается физическое созревание сливок перед заквашиванием путем быстрого охлаждения сливок до 2−6 °С и выдержки в течение 1−2 часов. При физическом созревании сливок происходит массовая кристаллизация жира, что способствует улучшению консистенции сметаны.

Сливки после гомогенизации охлаждают (а после физического созревания подогревают) до температуры заквашивания и заквашивают закваской в количестве 1−5% или бактериальным концентратом.

Сквашивание сливок происходит до образования сгустка и достижения необходимой кислотности. Длительность процесса сквашивания составляет 6−16 ч в зависимости от вида сметаны.

При сквашивании, охлаждении и созревании происходят основные процессы структурообразования сметаны, формирующие консистенцию готового продукта. При сквашивании сливок происходит коагуляция казеина. Некоторые сывороточные белки, денатурированные в процессе пастеризации, образуют комплексы с казеином. При этом улучшаются гидратационные свойства казеина, который лучше связывает воду в период сквашивания, что обеспечивает плотную структуру продукта, хорошо удерживающую сыворотку. Кроме того, при сквашивании происходит частичное отвердевание жира в жировых шариках и некоторая потеря отрицательного заряда на их поверхности в результате повышения кислотности сливок, образуются скопления жировых шариков, участвующие в формировании структуры продукта.

По окончании сквашивания сливки перемешивают и отправляют на фасование.

Фасуют сметану в потребительскую тару (коробочки и стаканчики из полимерных материалов, пакеты из комбинированных материалов и др.).

После расфасовывания сметану направляют на охлаждение и физическое созревание. Сметана охлаждается до температуры не выше 8 °C в холодильных камерах с температурой воздуха 0−8 °С. Одновременно с охлаждением продукта происходит его созревание. Продолжительность охлаждения и созревания в крупной таре от 12 до 48 ч, а в мелкой — от 6 до 12 ч. Созревание проводят для того, чтобы сметана приобрела плотную консистенцию. Это происходит в основном вследствие отвердевания глицеридов молочного жира. Степень отвердевания глицеридов зависит от температуры охлаждения и длительности выдержки: с понижением температуры количество отвердевшего молочного жира в сметане увеличивается. При 2−8 °С она составляет 35−50%.

После созревания продукт готов к реализации. Срок хранения фасованной в потребительскую тару и герметически упакованной сметаны при температуре от 0 до 4 °C составляет 7 суток.

· Термостатный способ.

Технологический процесс производства сметаны термостатным способом состоит из следующих операций:

1. Приемка сырья

2. Сепарирование молока

3. Нормализация сливок

4. Пастеризация

5. Гомогенизация и охлаждение сливок

6. Заквашивание сливок в емкости

7. Расфасовывание

8. Сквашивание

9. Охлаждение и созревание сметаны Подготовку сливок и заквашивание осуществляется так же, как и при резервуарном способе производства сметаны. Заквашенные сливки фасуют, при этом продолжительность расфасовывания заквашенных сливок из одной емкости не превышает 2 ч.

После фасования заквашенные сливки направляют в термостатную камеру для сквашивания. Сквашенные сливки направляют в холодильную камеру с температурой воздуха 0−8 °С и охлаждают до температуры не выше 8 °C. Одновременно происходит созревание продукта. Продолжительность охлаждения и созревания сметаны составляет 6−12 ч. После созревания продукт готов к реализации.

4. Принцип работы установки А1-ОПК-5

После знакомства с процессом в целом, я был в подчинении у механика, который отвечал за качество работы установки А1-ОПК-5.

Производственный процесс компьютеризирован и происходит в закрытом цикле с момента приемки молока, что позволяет исключить попадание чужеродных веществ и микроорганизмов в готовый продукт на всех этапах производства.

Рис. 1. А1-ОПК-5: 1 — уравнительный бак; 2 — насос для молока; 3 — пластинчатый аппарат; 4 — сеператор-молокоочиститель; 5 — гомогенизатор; 6 — автоматический клапан возврата молока; 7 — выдерживатель; 8 — насос для молока; 9 — насос для горячей воды; 10 — инжектор; 11 — бойлер; 12 — автоматический клапан циркуляции молока; —- - молоко; —- 1 г —- - горячая вода; —- 1х —- - холодная вода; —- 2 —- - пар; —- к —— - конденсат.

Рис. 2. Общий вид пластинчатого аппарата: 1 — станина; 2 — секция пастеризации; 3 — секция регенерации II; 4 — секция регенерации I; 5 — секция нагрева; 6 — нажимная плита; 7 — зажимное устройство; 8 — ножка; 9 — разделительная плита; 10 — теплообменные пластины.

Молоко после очистки в сепараторе-молокоочистителе поступает в секцию регенерации П и затем в гомогенизатор. Гомогенизатором молоко возвращается в секцию пастеризации, где нагревается горячей водой до температуры 363−368 К (90−95°С).

Горячая вода подается из бойлера центробежным насосом. Молоко, нагретое до температуры пастеризации, направляется в выдерживатель через автоматический клапан возврата, проходит его за 300−340 секунд и подается электронасосом в секции регенерации II, I на охлаждение, и далее в секцию нагрева. Там температура молока приводится в соответствие с оптимальной температурой, требуемой технологией выработки кисломолочного продукта. В зависимости от вида конечного продукта задается температура в пределах диапазона 293−323 К (20−50°С).

Рис. 3. Общий вид пульта управления: 1 — опора; 2 — корпус; 3 — переключатель ПЕ-03−143; 4 — пневматическая панель управления ПП12.2; 5 — сигнальная арматура АМЕ 323.22.92; 6,7 — автоматический электронный мост КСМ-3П.

5. Бродильно-дрожжевая установка

Моя задача заключалась в контроле показателей и работы в целом бродильно-дрожжевой установки:

Рис. 4

5.1 Технические характеристики

· Вместимость рабочая, не менее 630 литров.

· Потребление электроэнергии 0,4 кВт/ч.

· Расход пара 130 кг/ч.

· Давление пара 0,30 МПа.

· Расход ледяной воды 2,3 мЗ/ч.

· Допускаемое отклонение температуры при сквашивании от заданной, не более ±1,5°С.

· Температура пастеризации 95 °C.

· Время нагрева молока до температуры пастеризации, не более 70 мин.

· Время охлаждения молока от температуры 95 °C до температуры 35 °C, не более 120 мин.

· Внутренний диаметр впадин 1000 мм.

· Внутренний диаметр сливного штуцера 50 мм.

· Расстояние от пола до оси сливного штуцера 600 мм.

5.2 Устройство и работа составных частей установки

Заквасочник состоит из следующих основных сборочных единиц: резервуара, крышки, мешалки, привода мешалки. Кроме того он укомплектован датчиками уровня продукта, температуры продукта и уровня воды в рубашке. Резервуар состоит из ванны, облицовки и трех опор. Пространство между ванной и облицовкой заполнено термоизоляцией. В состав ванны входят внутренняя ванна, обечайка, змеевик для пара и дно. Внутренняя ванна состоит из обечайки, кольца, днища с патрубком для выпуска продукта и змеевика для ледяной, воды. Днище выполнено с наклоном в сторону сливного патрубка. Заквасочник сверху закрывается крышкой. Крышка состоит из двух частей: подвижной и неподвижной. На неподвижной части крышки установлены: патрубок для заливки молока, моющее устройство, патрубки для датчиков верхнего уровня продукта и контроля температуры. На подвижной крышке предусмотрен упор, взаимодействующий с конечным выключателем, срабатывающим при открывании крышки. Моющее устройство представляет собой пустотелый перфорированный шар, приваренный с помощью патрубка к неподвижной части крышки.

Кольцо приварено к верхнему торцу обечайки. В нем установлен патрубок для датчика уровня воды в рубашке, образованной стенками внутренней ванны, обечайкой и дном ванны. К обечайке внутренней ванны приварен змеевик для ледяной воды. К дну ванны приварены переливная труба, патрубок для подачи и слива воды из, рубашки и змеевик для пара. На выходных концах змеевиков установлены обратные клапаны. На патрубке для подачи и слива воды из рубашки предусмотрен вентиль условным проходом (Ду) 25 мм. На патрубке для выпуска продукта установлен клапан Ду 50 мм. Мешалка предназначена для перемешивания молока. Она закрепляется на валу привода при помощи пальца, затянутого гайкой. Привод мешалки состоит из электродвигателя и червячного редуктора, закрепленных на общей раме. К раме также прикреплена клеммная коробка. Электродвигатель соединен с редуктором при помощи муфты. Привод закрыт кожухом. Электрошкаф состоит из корпуса сварной конструкции и приборов, управляющих работой электродвигателя и контролирующих температуру продукта.

Я участвовал в подготовке установки к работе, выполняя инструкции механика:

1. Открыть вентиль и заполнить рубашку заквасочника умягченной водой или конденсатом до перелива.

2. Включить привод мешалки на холостом ходу без нагрузки и убедиться в его исправности. Мешалка должна вращаться по часовой стрелке.

3. Произвести наладку приборов установки на воде.

4. После окончания наладки подтвердить, что прибор готов к использованию и разрешить произвести мойку установки раствором кальцинированной соды, а затем горячей водой.

В зависимости от продукта и его рецептуры, для закваски используются различные молочные кокки, температура и время производства.

Например при производстве кефира обычно применяют закваску, приготовленную на кефирных грибках. Основными представителями их являются молочнокислые палочки, молочнокислые стрептококки, в том числе ароматобразующие и молочные дрожжи типа Torula. Сквашивают при температуре 23−25 °С до образования молочно-белкового сгустка кислотностью 80−100 0 Т (рН 4,5−4,65).

В соответствии с требованиями РТУ кефир должен удовлетворять следующим требованиям:

Таблица 4

Для йогурта количество вносимой закваски составляет 3−5% объема заквашиваемой смеси, а закваски, приготовленной на стерилизованном молоке — 1−3%. Закваску вносят в молоко в резервуар для кисломолочных продуктов при включенной мешалке. После заполнения резервуара всю смесь дополнительно перемешивают в течении 15 минут.

Окончание сквашивания определяют по образованию прочного сгустка кислотностью 95−100 °Т. Сгусток охлаждают в течение 10−30 мин и перемешивают в целях получения однородной консистенции молочного сгустка и избежания отделения сыворотки. Сгусток, охлажденный до 16−20 °С, направляют на розлив, упаковывание, маркирование и доохлаждение в холодильных камерах до температуры 4±2 °С. После этого технологический процесс считают законченным, продукт готов к реализации.

Вывод

После наблюдения и способствования реализации данных процессов можно сделать несколько выводов:

· Компания «Данон» с помощью европейского оборудования производит из российских продуктов кисломолочные изделия. Это дает возможность «Данон» быть одним из лидеров молочного рынка.

· Максимальная автоматизация оборудования и возможность контроля не дает случаев появления некачественной, отходящей от нормы продукции.

· Внешняя простота работы обманчива. На предприятии достаточно факторов, которые зависят от человека, его опыта работы, ответственности и наблюдательности.

· Процесс производства кисломолочных продуктов схожий. Разница в составе закваски, температуре и длительности процессов прохождения молока через А1-ОПК-5.

·