Расчет мощности молочного завода

Введение

Молоко как исключительно ценный пищевой продукт имеет огромное значение в питании человека, поскольку молоко и молочные продукты содержат весь спектр питательных веществ, в том числе и незаменимых, необходимых человеку для жизни.

Молоко — это продукт нормальной физиологической секреции молочных желез коровы, овцы, козы, буйволицы, верблюдицы, кобылы, полученный от одного или более животных от одного мни нескольких доений. В зависимости от вида животного молоко называют коровьим, козьим, овечьим и т. д.

Сырьем для производства молочных продуктов являются цельное натуральное коровье молоко, сливки, вторичное молочное сырье.

Цельное молоко — это основной вид молочного сырья для производства молочных продуктов. Высокая пищевая ценность молока обусловлена оптимальным содержанием в нем белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и витаминов. Соотношение и форма, в которой компоненты присутствуют в молоке, способствуют их хорошей переваримости и усвояемости. В настоящее время известно более 200 различных компонентов молока. Главные из них — вода, белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, второстепенные — витамины, ферменты, гормоны, фосфатиды и т. д. Кроме того, в молоке могут быть обнаружены посторонние вещества (антибиотики, тяжелые металлы, радионуклиды и др.), попавшие туда различными путями.

Наряду с цельным молоком в качестве молочного сырья для производства молочных продуктов используют сливки, полученные сепарированием цельного молока, обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку.

Сущность технологии заключается в рассмотрении основных принципов и схем производства в совокупности с множеством сопряженных друг с другом явлений и процессов, происходящих под влиянием технологических факторов.

Современная промышленная переработка молока представляет собой сложный комплекс последовательно выполняемых трудоемких и специфических технологических процессов.

Предприятия молочной отрасли оснащены большим количеством перерабатывающей техники. При использовании современного технологического оборудования важно сохранить в максимальной степени пищевую и биологическую ценность компонентов сырья в вырабатываемых молочных продуктах (2).

Молокоперерабатывающая промышленность — одна из наиболее привлекательных для инвестирования отраслей пищевой промышленности. Этот интерес предопределяется стабильно повышающимся спросом на молочные продукты, традициями питания, достаточно высокой рентабельностью производства и другими факторами (8). Во многих странах молоко составляет значительную долю в сельскохозяйственном валовом продукте (1). Тем не менее, рынок молочных продуктов может успешно развиваться только при условии соответствия вырабатываемой продукции потребностям населения и наличия стабильного качества.

Сегодня, как никогда, остро стоит задача обеспечения населения биологически полноценными, экологически чистыми пищевыми продуктами, отвечающими современным требованиям науки о питании различных возрастных групп.

1. Технологическая часть

1.1. Характеристика готовой продукции Перечень изготавливаемых продуктов с указанием массовой доли сухих веществ и наименованием стандарта представлен в таблице 1.

Таблица 1 Ассортиментная номенклатура продукции

Пищевая и энергетическая ценность изготавливаемой продукции указанна в таблице 2.

Таблица 2 Химический состав и энергетическая ценность

Органолептические показатели представлены в таблице 3.

Таблица 3 Органолептические показатели продуктов

Таблица 4 Органолептические показатели сыра «Голландский»

1.2 Схема технологических процессов с описанием технологических операций Технологические процессы производства всех молочных продуктов имеют одинаковые первоначальные операций: приемка и подготовка, сепарирование молока, нормализация, пастеризация. А также одинаковые завершительные операции: охлаждение, фасование, упаковывание, хранение и реализация.

Приемка молока На перерабатывающих предприятиях молоко принимают в приемном отделении, пересчитывают объемные единицы в массовые в зависимости от плотности молока. Приемное отделение оснащено необходимым оборудованием (весы, счетчики, насосы, резервуары и др.), имеет специальные платформы для обслуживания автомолцистерн, конвейеры и оборудование для мойки автомолцистерн и фляг — для молока, доставленного во флягах. Часовое поступление молока должно соответствует часовой производительности аппаратного цеха. Приемку начинают за 30 мин до начала работы (5).

Молоко принимает приемщик или мастер с обязательным участием лаборанта. При приемке молока в первую очередь осматривают тару и отмечают ее чистоту, целостность пломб, наличие заглушек на патрубках автомолцистерн. Тару, загрязненную при транспортировании, обмывают снаружи водой и только после этого вскрывают. После вскрытия тары определяют запах молока, температуру, а затем берут пробу для оценки его качества.

Молоко и сливки, получаемые в качестве сырья, в сыром или пастеризованном виде должны отвечать требованиям действующих нормативных документов по органолептическим, физико-химическим, биохимическим и санитарно-гигиеническим показателям. В договорах между поставщиком (хозяйством, предприятием) и получателем могут быть оговорены необходимые требования и показатели качества молока и молочных продуктов с учетом его переработки на данном предприятии.

Порядок сдачи-приемки и перевозки молока и молочной продукции, требования к таре для транспортирования и продолжительность приемки продукции на предприятиях молочной отрасли указаны в действующей Инструкции о порядке проведения государственных закупок (сдачи и приемки) молока и молочной продукции.

Очистка молока После взвешивания молоко очищают фильтрацией. Основной целью очистки молока является удаление различных механических примесей, которые загрязняют молоко и создают условия для развития микроорганизмов.

При очистке в сепараторах-молокоочистителях из молока удаляются мельчайшие частицы загрязнений, в основном биологического происхождения, и частично микроорганизмы. Количество образующегося осадка зависит от состава, качества молока, мощности очистителя и составляет 0,01—0,3% массы очищенного молока. Осадок включает до 66—68% воды и 32—34% сухого осадка (жировых, белковых и других органических веществ). Этот осадок неоднороден: грязевой слой имеет темно-серый цвет и состоит из механических примесей и частично белковых веществ; белковый слой имеет белый цвет; бактериальный слой — розово-коричневый.

Одним из параметров, влияющих на эффективность очистки, является температура молока. Очищать можно холодное и подогретое молоко. В холодном молоке вследствие повышения его вязкости уменьшается скорость частиц, что ухудшает очистку. Нецелесообразна холодная очистка молока от больных животных, так как при низкой температуре из молока не удаляются гнойные образования. При повышении температуры до 80—85 ?С возрастает скорость всплытия механических загрязнений и их часть растворяется или раздробляется в молоке, что снижает эффективность очистки.

Для очистки в сепараторах-молокоочистителях молоко нагревают до 35—45 ?С.

Охлаждение и хранение молока Эти операции проводят сразу после его очистки. Молоко является хорошей средой для молочнокислых, колиформных, маслянокислых, пропионовокислых и гнилостных бактерий. Они в молоко попадают с вымени животного, из воздуха, с рук человека, посуды и т. п. Для роста и развития микроорганизмов оптимальными являются температура 25— 40 «С и рН среды 6,8—7,4.

Рост и развитие молочнокислых бактерий, вызывающих сквашивание молока, приостанавливаются при температуре около 10 °C и прекращаются при 2—4 °С. Приостановить развитие всех микроорганизмов в молоке можно его замораживанием. Однако после размораживания большинство микроорганизмов восстанавливает свою активность.

Таким образом, температура охлаждения является основным параметром, определяющим бактериальную обсемененность и кислотность молока.

Сепарирование молока Процесс сепарирования представляет собой механическое разделение молока на фракции под действием центробежной силы. На нашем предприятии сепарирование применяют для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, а также для его очистки от механических и естественных примесей. Под действием центробежной силы молоко разделяется благодаря различию плотностей фракций: плотность дисперсной фазы (жира) меньше, чем дисперсионной среды (плазмы молока), или плотность дисперсионной среды (плазмы молока) меньше, чем дисперсной фазы (частиц механических и естественных примесей).

Эффективность сепарирования зависит от содержания жира в молоке, размеров и дисперсности жировых шариков. Чем крупнее шарики, тем быстрее они выделяются. Механическое и тепловое воздействия на молоко приводят к перераспределению в нем жировых шариков. Часть шариков агрегируется, образуя комочки, а крупные шарики дробятся на множество мелких. Поэтому необходимо сохранять исходные размеры жировых шариков и избегать больших механических воздействий на молоко до сепарирования.

Скорость выделения жировых шариков обратно пропорциональна вязкости молока, зависящей от температуры. Рекомендуемая температура молока при сепарировании составляет 35— 45 °C.

Пена в молоке, обезжиренном молоке и сливках отрицательно сказывается на их дальнейшей тепловой обработке, так как большой объем пены в продукте уменьшает его теплопроводность.

Чистота и кислотность молока существенно влияют на эффективность его обезжиривания. Сепарирование загрязненного молока с повышенной кислотностью приводит к быстрому заполнению шламом грязевого пространства барабана сепаратора, периферийной части тарелок и частично межтарелочного пространства. Нарушается движение молока между разделительными тарелками и ухудшается его обезжиривание. Для сепарирования необходимо использовать очищенное молоко кислотностью не более 20? Т.

Нормализация молока Нормализация молока представляет собой технологическую операцию, целью которой является получение продукта с требуемым содержанием сухих веществ и жира. Операцию нормализации можно проводить смешиванием составных частей цельного молока (сливок, обезжиренного молока, пахты) или непрерывно в потоке. Выбранный способ — нормализация смешиванием. Он осуществляется в емкостях или ваннах, оборудованных перемешивающими устройствами.

Для уменьшения массовой доли жира в цельном молоке его смешивают с обезжиренным молоком, а для увеличения — со сливками.

На предприятиях нормализацию проводят по двум вариантам:

— часть цельного молока, поступающего на переработку, сепарируют, получают сливки и обезжиренное молоко, а затем оставшуюся часть несепарированного цельного молока смешивают с обезжиренным молоком и сливками, регулируя при этом массовую долю жира;

— при наличии необходимого количества сливок и обезжиренного молока их добавляют в цельное молоко, смешивают и при этом регулируют в нем массовую долю жира.

Гомогенизация молока Этот способ механической обработки молока и жидких молочных продуктов служит для повышения дисперсности в них жировой фазы, что позволяет исключить отстаивание жира во время хранения молока, развитие окислительных процессов, дестабилизацию и подсбивание при интенсивном перемешивании и транспортировании. Гомогенизация сырья способствует:

— при производстве пастеризованного молока и сливок — приобретению однородности (вкуса, цвета, жирности);

— стерилизованного молока и сливок — повышению стойкости при хранении;

— кисломолочных продуктов (сметаны, кефира, йогурта и др.) — повышению прочности и улучшению консистенции белковых сгустков и исключению образования жировой пробки на поверхности продукта;

— восстановленных молока, сливок и кисломолочных напитков—созданию наполненности вкуса продукта и предупреждению появления водянистого привкуса;

— молока с наполнителями (какао и др.) — улучшению вкуса, повышению вязкости и снижению вероятности образования осадка.

Диспергирование жировых шариков, т. е. уменьшение их размеров и равномерное распределение в молоке, достигается воздействием на молоко значительного внешнего усилия (давление, ультразвук, высокочастотная электрическая обработка и др.) в специальных машинах — гомогенизаторах. Наибольшее распространение в молочной отрасли получила гомогенизация молока при продавливании его через кольцевую клапанную щель гомогенизирующей головки машины. Необходимое давление создается насосом. При производстве цельного молока размер жировых шариков с 3—4мкм уменьшается до 0,7—0,8 мкм.

Основным узлом современных гомогенизаторов клапанного типа является гомогенизирующая головка. Она может быть одноили двухступенчатой.

При работе гомогенизатора на выходе из клапанной щели часто наблюдаются слипание раздробленных частичек и образование «гроздьев», снижающих эффективность гомогенизации. Во избежание этого целесообразнее применять двухступенчатую гомогенизацию. На первой ступени создается давление, равное 75% рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление. При двухступенчатой гомогенизации молоко последовательно проходит первую ступень, а затем вторую.

При переходе из зоны малых скоростей (молокопровод и нагнетательная камера) в зону высоких скоростей (клапанная щель) передняя часть жирового шарика вытягивается и от него отрываются мелкие частицы. Высота клапанной щели составляет около 0,7 мм. Чем больше скорость шарика в клапанной щели, тем он сильнее вытягивается и тем меньшего размера от него отрываются частицы. Скорость жирового шарика зависит от давления гомогенизации. Скорость движения жирового шарика в нагнетательной камере гомогенизирующей головки составляет 9 м/с, а в клапанной щели — 150—200 м/с.

Эффективность гомогенизации молока определяется рабочим давлением, температурой, скоростью движения продукта при прохождении через гомогенизирующую головку, конструктивными особенностями последней, составом и свойствами компонентов, образующих оболочку жировых шариков, кислотностью, а также последовательностью технологических операций.

Увеличение давления гомогенизации приводит к уменьшению среднего диаметра и диапазона распределения по размерам жировых шариков молока.

Температура молока при гомогенизации является важным параметром, влияющим на эффективность процесса. Понижение температуры гомогенизации приводит к повышению вязкости молока и, как следствие, к образованию скоплений молочного жира и их отстаиванию. Отстаивание сливок возрастает при температуре 30—40 °С. При высокой температуре в гомогенизирующей головке могут образовываться белковые отложения, что отрицательно сказывается на работе гомогенизатора. В нормативной документации температура гомогенизации при выработке большинства молочных продуктов определена в диапазоне 60— 65? С. При гомогенизации допускается увеличение температуры молока на 5—8?С, которое необходимо учитывать при его дальнейшей технологической обработке.

При повышении кислотности молока снижается эффективность гомогенизации. Это объясняется тем, что уменьшается стабильность белков и образуются белковые агломераты, затрудняющие диспергирование жировых шариков.

Пастеризация Основная цель пастеризации — уничтожение вегетативных форм микроорганизмов, находящихся в молоке (возбудителей кишечных заболеваний, бруцеллёза, туберкулёза, ящура и др.), сохраняя при этом его биологическую, питательную ценность и качество.

Эффективность действия пастеризации зависит от двух основных параметров: температуры, до которой нагревают молоко, и выдержки его при данной температуре. В зависимости от этого различают пастеризацию молока с выдержкой и без выдержки.

Пастеризуемое молоко должно быть предварительно очищено на фильтрах или сепараторах-молокоочистителях. При пастеризации неочищенного молока загрязняется теплопередающая поверхность аппаратов (особенно пластинчатых) и снижается эффективность действия температуры.

Для пастеризации можно использовать молоко кислотностью не более 22? Т, так как при большей кислотности белки молока при нагревании свертываются и их часть осаждается на теплопередающей поверхности аппаратов, образуя слой пригара. Молоко кислотностью более 27 °Т не подлежит пастеризации, поскольку оно полностью свертывается под действием высокой температуры.

В молоке с высокой начальной бактериальной обсемененностью и после пастеризации остается большое количество микроорганизмов. Обсемененность молока перед пастеризацией должна быть 106 клеток в 1 см³.

Наличие пены в молоке также отрицательно влияет на эффективность пастеризации. Это связано с тем, что теплопроводность пены значительно ниже теплопроводности молока. Поэтому при организации подачи молока на пастеризацию необходимо исключить возможность вспенивания.

В молочной отрасли применяют следующие виды пастеризации: длительную пастеризацию при температуре 63 — 65 °C с выдержкой 30 мин, кратковременную при температуре 72 — 76? С с выдержкой 15 — 20 секунд, мгновенную при температуре 85 — 90 °C без выдержки (4).

Наиболее приемлемый способ для нас — кратковременная пастеризация, так как именно этому способу, в большей степени, соответствует, выбранное нами оборудование.

1.2.1 Пастеризованное молоко Пастеризованное молоко вырабатывается из нормализованного по массовой доле жира или сухих веществ молока, подвергнутого тепловой обработке, а затем охлажденного (8).

Производство пастеризованного молока на городских молочных заводах, несмотря на разнообразие его видов, состоит в основном из одинаковых для всех видов молока операций: приемка и подготовка сырья, нормализация, очистка, гомогенизация, пастеризация, охлаждение, розлив, упаковывание, маркирование, хранение и транспортирование.

Технологическая схема производства пастеризованного молока

Рис. 1. Схема производства пастеризованного молока

1.2.2 Пастеризованное молоко с кофе Проводят инспекцию тары (проверка чистоты и целостности пломб, правильности наполнения, наличия резиновых колец под крышками фляг, определение температуры, кислотности, массовой доли жира, плотности, группы чистоты, натуральности молока, органолептических показателей, массы сырья). Для выработки молока пастеризованного применяют молоко коровье, заготовляемое не ниже второго сорта по ГОСТ 13 264–88; обезжиренное молоко и пахту кислотностью не более 19 °Т; сливки из коровьего молока с массовой долей жира не более 30% и кислотностью не более 16 °Т; молоко коровье цельное сухое распылительной сушки высшего сорта по ГОСТ 4495–87; молоко коровье сухое обезжиренное распылительной сушки по ГОСТ 10 970–87; сливки сухие распылительной сушки высшего сорта по ГОСТ 1349–85; молоко сгущенное обезжиренное по ТУ 49 206—72; воду питьевую по ГОСТ 2874–82; пахту сухую распылительной сушки по ТУ 10.02.940—91. Сухие молочные продукты предварительно восстанавливаются.

Отобранное по качеству молоко нормализуется по массовой доле жира. Молоко нормализуют по жиру с таким расчетом, чтобы массовая доля жира в нормализованном молоке соответствовала массовой доле жира в готовом продукте.

Нормализованное по жиру и сухим веществам молоко очищается.

Очищенное молоко гомогенизируется при давлении 12,5 ± 2,5 МПа и температуре 45—70 °С, Вместо полной гомогенизации применяется частичная гомогенизация сливок, полученных после сепарирования нормализованной смеси. Гомогенизация обязательна при использовании сухих компонентов.

Кофе вносят в виде водной вытяжки. Для приготовления вытяжки берут одну весовую часть кофе и три весовые части горячей воды в соответствии с рецептурой. Полученная смесь кипятится в течение 5 мин, затем охлаждается и фильтруется. Кофейная вытяжка до употребления хранится в закрытом сосуде. Готовая вытяжка должна иметь выраженный вкус и запах натурального кофе и не содержать остатков молотого кофе, за исключением кофейной пыли. Сахар, предварительно просеянный, вносится в молоко, температура которого 40—45 °С.

Нормализованная смесь пастеризуется при температуре 76 ± 2 °C с выдержкой 20 с. Молоко охлаждается до 4—6 °С.

Розлив пастеризованного молока осуществляется в полимерную, стеклянную или бумажную тару вместимостью 0,25; 0,5 и 1,0 л, а также во фляги, цистерны, контейнеры различной вместимости.

Пастеризованное молоко хранится при температуре О—6 °С не более 36 ч с момента окончания технологического процесса, в том числе на предприятии — изготовителе не более 18ч. Пастеризованное молоко должно транспортироваться в закрытых охлаждаемых или изотермических средствах.

Кисломолочные продукты Общим в производстве всех кисломолочных напитков является сквашивание подготовленного молока заквасками и при необходимости созревание. Специфика производства отдельных продуктов различается лишь температурными режимами некоторых операций, применением заквасок разного состава и внесением наполнителей.

Диетические и лечебные свойства кисломолочных напитков объясняются благотворным воздействием на организм человека микроорганизмов и веществ, образующихся в результате биохимических процессов, которые протекают при сквашивании молока. Усвояемость кисломолочных напитков выше, чем молока (8).

Сгусток получают ненарушенный при термостатном способе производства и нарушенным — при резервуарном способе.

Способы производства кисломолочных продуктов Производство кисломолочных продуктов осуществляется двумя способами — термостатным и резервуарным. Эти два способа имеют ряд общих технологических операций. Особенность резервуарного способа заключается в том, что процесс сквашивания молока, созревание и охлаждение ведутся в резервуарах большой емкости и на розлив в бутылки (пакеты) поступает готовый охлажденный продукт. При термостатном способе заквашенное молоко сначала разливается в бутылки и банки, а дальнейший процесс сквашивания, созревания осуществляется в этой же таре в термостатах, а затем в хладостатах. При производстве кисломолочных напитков резервуарным способом существенно снижается себестоимость продукта, увеличивается в 1,5 раза съем продукта с 1 м? производственной площади, повышается на 35−37% производительность труда.

Рис. 2. Способы производства кисломолочных продуктов Пастеризацию молока, для всех кисломолочных продуктов, за исключением ряженки и варенца, проводят при температуре 85−87?С с выдержкой в течение 2−3 мин. тепловая обработка молока обычно сочетается с гомогенизацией. Гомогенизация при температуре не ниже 55? С и давлении 17,5 МПа улучшает консистенцию продуктов и предупреждает отделение сыворотки. При производстве кисломолочных продуктов резервуарным способом гомогенизацию следует считать обязательной технологической операцией.

Пастеризованное и охлажденное молоко немедленно охлаждают в регенеративной секции пастеризационной установки до температуры заквашивания его чистыми культурами молочнокислых бактерий или кефирной закваской: при использовании термофильных культур — до 50−55?С, мезофильных — 30−35 ?С. В охлажденное до температуры заквашивания молоко должна быть немедленно внесена закваска, соответствующая виду вырабатываемого продукта. Закваску перед внесением в молоко тщательно перемешивают до получения жидкой однородной консистенции, затем вливают в молоко при постоянном перемешивании. Наиболее рационально вносить закваску в молоко в потоке. Для этого закваска через дозатор подается непрерывно в молокопровод, в смесителе она хорошо смешивается с молоком.

Сквашивание молока производят при определенной температуре, в зависимости от вида закваски. При изготовлении напитков резервуарным способом сквашивание ведется в тех же резервуарах, в которых молоко было заквашено. Применяются универсальные резервуары с рубашкой для поддержания необходимой температуры сквашивания молока или обычные резервуары с термоизоляцией. Конец сквашивания определяют по образованию достаточно плотного сгустка и достижению определенной кислотности, обеспечивающих выработку продукта нормальной консистенции.

При использовании заквасок, приготовленных на чистых культурах молочнокислого стрептококка мезофильных рас, сквашивание обычно продолжается 5−7 ч, при использовании термофильных рас — 2,5−3 ч. (4).

1.2.3 Варенец Варенец производят путем сквашивания молочного сырья заквасками чистых культур, в состав которых входят термофильные молочнокислые стрептококки. Закваску готовят на обезжиренном молоке. Режим предварительной пастеризации отличается от режима, используемого при производстве питьевого молока (температура 120? С, выдержка 3−4 ч.) Продолжительность сквашивания 3−4 ч. при температуре 40−45?С. Сгусток готов при кислотности 80−100?Т. После охлаждения кисломолочный продукт готов к реализации.

Для выработки применяют два способа: резервуарный и термостатный Технологическая схема обоих способов одинакова, включая процесс заквашивания молока. При резервуарном способе молоко сквашивается в специальных емкостях (резервуарах), После этого продукт разливают в тару и отправляют либо на хранение, либо потребителю. При термостатном способе производства после заквашивания молоко разливают в тару (пакеты, бутылки) и направляют в термостатную камеру для сквашивания. Затем продукт охлаждают в холодильной камере, после чего он готов к реализации. Для нас более приемлем первый способ.

Готовый продукт имеет кислотность 80 — 110? Т, кремовый цвет с буроватым оттенком, явно выраженный вкус топлёного молока, допускается наличие пенки.

1.2.4 Сметана Это кисломолочный продукт получаемый из сливок при сквашивании их молочнокислой закваской. Сливки нормализуют в зависимости от того, какой жирности должна быть сметана.

В образование структуры участвуют молочный жир и белки. Главную роль играет жир он в результате отвердевания и кристаллизации он повышает прочность структуры и вязкость продукта. Казеин и сывороточные белки находятся в плазме сметаны и на оболочках жировых шариках, так как белки способны связывать воду они улучшают качество готового продукта.

Сметану производят двумя способами: термостатным и резервуарным.

При выработке сметаны, для получения нужной вязкости и уменьшения степени выделения сыворотки, сливки необходимо подвергнуть более жесткой температурной обработке от 85 — 95? С с выдержкой 15 секунд и более.

На консистенцию сметаны влияет гомогенизация, она способствует повышению вязкости и ускоряет образование сгустка. В результате процесса увеличивается дисперстность жира, при этом происходит абсорбция на поверхности жировых шариков плазмы белков и это приводит к затруднению синерезиса (1).

1.2.5 Творог Творог — белковый кисломолочный продукт, изготовляемый сквашиванием пастеризованного нормализованного цельного или обезжиренного молока с последующим удалением из сгустка части сыворотки и отпрессовыванием белковой массы (8).

Способы производства творога можно классифицировать по следующим признакам: организационно-технической структуре, методу регулирования содержания жира, способу коагуляции белков молока, аппаратурному оформлению процесса, методам обработки и методам обезвоживания сгустка.

В зависимости от организационно-технической структуры различают периодический, комбинированный и непрерывный способы производства творога. При периодическом способе основные процессы обработки подготовленного для сквашивания молока осуществляются в аппаратах периодического действия. При комбинированном способе часть технологических процессов осуществляется в аппаратах периодического действия, а часть — в аппаратах непрерывного действия. При непрерывном способе все процессы осуществляются в одном или нескольких, последовательно соединенных аппаратах, обеспечивающих поточность производства.

По методу регулирования содержания жира в готовом продукте способы производства можно классифицировать на две группы: первая группа основана на регулировании содержания жира путем нормализации исходного сырья; вторая группа — на регулировании за счет внесения необходимого количества жира (сливок) в творог, выработанный из обезжиренного молока (раздельный способ).

По виду коагуляции белков молока различают кислотный и кислотно-сычужный способы производства творога. Кислотную коагуляцию можно вызвать, применяя не только закваски, но и различные кислоты. При кислотно-сычужном способе используют сычужный фермент, закваски, молочную кислоту и кислую сыворотку.

В зависимости от аппаратурного оформления процесса сквашивания молока различают способы: со сквашиванием молока в стационарном емкостном оборудовании (ваннах, баках, творогоизготовителях); со сквашиванием или подсквашиванием молока в проточных емкостях или со сквашиванием в проточных аппаратах непрерывного действия.

По методу обработки сгустка: с отвариванием и без отваривания сгустка. Отваривание применяют при кислотном способе.

В зависимости от методов обезвоживания сгустка: за счет самопрессования, только прессования, обезвоживание в непрерывно действующих аппаратах (сепаратор).

На состав творога и особенно его белковую часть, безусловно, влияют разные способы его производства. От способов коагуляции зависит степень использования белка. При сычужной коагуляции степень использования белков составляет 85,6%, в осажденном белке содержится 1,99% кальция; при кислотной степень использования белков 90,2%, в осажденном белке 1,03% кальция. Способы и параметры процесса коагуляции практически не влияют на минеральный состав творога. Творог, полученный непрерывным методом, по аминокислотному составу белков не уступает традиционному. Однако по содержанию свободных аминокислот творог, полученный непрерывным методом, значительно уступает традиционному. Нельзя не отметить, что при производстве творога раздельным способом потери продукта с сывороткой значительно меньше, чем при традиционном. Однако раздельный способ сопровождается рядом дополнительных технологических операций. При сычужно — кислотной коагуляции за счет внесения хлористого кальция и сычужного фермента сокращается продолжительность образования сгустка, он более плотный и лучше выделяется сыворотка (6).

Технологическая схема производства творога кислотно-сычужным способом.

Рис. 3. Технологическая схема производства творога

1.2.6 Сыр «Голландский»

Голландский сыр — наиболее распространенный вид из группы прессуемых сыров с низкой температурой второго нагревания. Сыр бывает круглый и брусковый.

Голландский сыр вырабатывают из пастеризованного нормализованного молока, в которое при температуре свертывания вносят водный раствор хлорида кальция из расчета от 10 до 40 г на 100 кг молока и бактериальную закваску мезофильных молочнокислых стрептококков в количестве от 0,5 до 1,0%. Допускается внесение азотнокислого калия или натрия при недостаточно высоком качестве молока из расчета 10— .40 г на 100 кг молока. Молочная смесь перед свертыванием должна иметь кислотность не более 20 °Т.

Свертывание молока проводят при температуре 30—34 °С в течение 25−35 мин. При использовании для выработки сыра биопрепарата приготовленный раствор молокосвертывающего фермента до внесения в молоко смешивают с биопрепаратом и выдерживают от 15 до 20 мин, кислотность молочной смеси при этом повышается на 1—2 °Т.

Готовый сгусток нормальной плотности, имеющий на расколе достаточно острые края с выделением прозрачной сыворотки, подвергают разрезке и постановке зерна, которые проводят в течение 15—25 мин для голландского брускового и 10−20 мин для круглого сыра. Сырное зерно после постановки должно иметь размеры 7—9 мм для брускового и 5—7 мм для круглого сыра.

Во время постановки зерна из ванны удаляют 30—40% сыворотки от количества перерабатываемого молока или 20—30% при условии дополнительного удаления ее перед вторым нагреванием.

Зерно вымешивают до достижения определенной степени упругости, оно становится более округлым. При нормальном развитии молочнокислого процесса нарастание кислотности сыворотки с момента разрезки сгустка до второго нагревания составляет от 1 до 1,5 °Т. Перед вторым нагреванием удаляют еще 15—25% сыворотки. При излишне интенсивном развитии молочнокислого процесса в смесь вносят от 5 до 15% пастеризованной воды. Температуру второго нагревания устанавливают в зависимости от свойств сырного зерна в пределах от 38 до 42 °C. Продолжительность второго нагревания 10—20 мин.

В конце второго нагревания в целях улучшения консистенции сыра проводят частичную посолку в зерне, для чего в смесь сырного зерна с сывороткой вносят раствор поваренной соли из расчета 200—300 г сухой соли на 100 кг перерабатываемого молока. При медленном обезвоживании зерна вносить соль не рекомендуется.

Продолжительность вымешивания зерна после второго нагревания зависит от свойств молока, способности зерна к обезвоживанию и составляет 30—60 мин. Кислотность сыворотки с момента второго нагревания до конца обработки нарастает на 1—1,5 °Т и к концу обработки должна быть не более 16 °Т. Окончание обработки зерна определяют по его упругости и клейкости. При сжатии в руке сырное зерно должно склеиваться в монолит, который при растирании между ладонями распадается на отдельные зерна.

Голландский сыр формуют из пласта. Пласт подпрессовывают в течение 15—25 мин при давлении от 1 до 2 кПа, затем разрезают на бруски, соответствующие размерам форм. Самопрессование в формах проводят в течение 20—50 мин. Через 15 мин переворачивают, маркируют, накрывают крышками и снова оставляют до конца самопрессования.

Прессуют сыр в течение 1,5−2,5 ч при постепенно возрастающем давлении от 10 до 50 кПа брусковый и 60 кПа круглый. При необходимости через 30—60 мин сыр перепрессовывают. Отпрессованный сыр должен иметь хорошо замкнутую поверхность и рН в пределах от 5,5 до 5,8. Оптимальная массовая доля влаги в сыре после прессования 43—45%.

Голландский сыр солят в рассоле концентрацией не ниже 18% и температурой 8—12 °С. Продолжительность посолки 3±0,5 сут для брускового и 2,5±0,5 сут для круглого сыра, после чего сыры обсушивают в солильном помещении 2—3 сут при температуре 8−12 °С, относительной влажности воздуха 90—95%.

Для созревания голландский брусковый сыр вначале помещают в камеру на 16—20 сут с температурой воздуха 10—12 °С и относительной влажностью 85 — 90%, затем на 1 месяц в камеру с температурой воздуха 14—16 °С и относительной влажностью 80 — 85%; в дальнейшем до конца созревания голландский брусковый сыр выдерживают при температуре 12−14 °С, круглый — 10—12 °С и относительной влажности воздуха 75—85%. Допускается созревание голландского сыра весь период в камере при температуре 12±2 °С и относительной влажности воздуха 80 — 90%.

Периодически, по мере появления плесени на сырах, их моют в теплой воде (30—40 °С)_, обсушивают и вновь размещают на чистых сухих полках. Во время созревания сыры переворачивают во избежание деформации головок. Через 15—25 сут после наведения достаточной прочной корки сыры моют, обсушивают и парафинируют.

С целью сокращения затрат труда по уходу за сыром и снижения потерь сырной массы созревание голландского сыра может проводиться в полимерных пленках или двухслойном комбинированном покрытии. Для получения бескоркового сыра упаковывание в пленку осуществляют через 7—10 дней после поселки до появления плесени на головках сыра; содержание влаги в сыре после прессования должно быть на 1—1,5% ниже, чем для коркового, обязательно применение частичной посолки в зерне и регулирование кислотности сырной массы.

Общая продолжительность созревания голландского брускового сыра составляет 60 сут, голландского круглого — 75 сут, в случае получения сыром суммарной балльной оценки не менее 92 баллов срок созревания сокращается до 45 сут.

Оптимальные физико-химические показатели зрелого голландского брускового сыра: массовая доля жира 45±1,6% в сухом веществе, массовая доля влаги от 40 до 42%, массовая доля поваренной соли от 2 до 2,5%, рН от 5,25 до 5,35; для голландского круглого: массовая доля жира в сухом веществе 50+1,6%, массовая доля влаги от 39 до 41%, массовая доля поваренной соли от 2,0 до 2,5%, рН от 5,2 до 5,3.

2. Продуктовый расчёт Потребность населения в основных молочных продуктах В соответствии с рекомендациями медицинской науки потребление одним человеком в год молочного жира должно быть 12,5 кг, а белка — 10,9 кг. (3). Нормы потребления основных молочных продуктов представлены в табл. 1.

Таблица 5 Нормы потребления на душу населения

Объемы выработки на предприятии молока, творога и сметаны определяют по формуле:

(1)

где — масса вырабатываемого в сутки i-го вида цельномолочной продукции, кг;

ч — численность населения зоны снабжения молочными продуктами;

Примечания:

1 — в пересчете на молоко с МДЖ — 3,45%

2 — в пересчете на творог с МДЖ — 7,3%

3 — в пересчете на сметану с МДЖ — 21,5%

1 — в пересчете на молоко с МДЖ — 3,58%

— норма потребления i-го вида молочного продукта одним человеком в год, кг/год;

p — режим работы предприятия, смен/сут;

— норма времени работы предприятия, смен/год.

Объем выработки творога:

Объем выработки молока и кисломолочных продуктов:

.

Объем выработки сметаны:

Объем выработки сыра:

2.1 Пастеризованное молоко Планируется выпускать:

— молоко пастеризованное МДЖ 4,7% - 77 397 кг;

— молоко пастеризованное с кофе МДЖ 3,2% - 30 000 кг

2.1.1 Пастеризованное молоко с кофе м.д.ж. 3%

По массе готового продукта определяем массу нормализованного молока с учетом предельно допустимых потерь молока при приемке, обработке и расфасовке (2).

(2)

гдемасса нормализованного молока, кг;

— масса готового продукта, кг;

— норма расхода нормализованного молока на 1 т продукта, кг/т (=1009,8кг/т).

;

Массовую долю жира в нормализованном молоке рассчитываем по формуле (3)

(3)

где — массовая доля жира нормализованного молока, %;

— массовая доля жира готового продукта, %.

с учетом объема наполнителя (3%)%:

Нормализация смешением < (для двух видов пастеризованного молока вариант нормализации одинаковый). Так как жир нормализованного молока меньше жира цельного молока для нормализации необходимо цельное молоко (4) и обезжиренное молоко (5), которое получаем сепарированием цельного.

(4)

гдемасса цельного молока, кг;

— массовая доля жира обезжиренного молока, % (=0,05%).

(5)

где — масса обезжиренного молока, кг;

— массовая доля жира цельного молока, % (=3,8%).

Проверку проводим по формуле (6):

. (6)

Нужное количество обезжиренного молока получаем сепарированием цельного молока.

Необходимо определить массу цельного молока пошедшего на сепарирование (7) и массу полученных сливок (8).

(7)

(8)

где масса полученных сливок, кг;

— массовая доля жира сливок, % (=35%);

— потери обезжиренного молока при его получении на заводе, % (=0,4%, при приготовлении бактериальной закваски =0,6%).

2.1.2 Пастеризованное молоко м.д.ж. 4,7%

По массе готового продукта определяем массу нормализованного молока с учетом предельно допустимых потерь молока при приемке, обработке и расфасовке (2).

(9)

Массовую долю жира в нормализованном молоке рассчитываем по формуле (3):

.

Нормализация смешением >. Так как жир нормализованного молока больше жира цельного молока для нормализации необходимо цельное молоко (10) и сливки, которое были получены сепарированием цельного молока при производстве пастеризованного.

. (10)

Необходимое количество сливок определяем по формуле:

. (11)

.

Проверку проводим по формуле:

(12)

.

2.2 Нежирный творог Планируется выпускать нежирный творог — 11 096 кг.

По массе готового продукта рассчитываем массу творога с учетом предельно допустимых потерь при фасование:

(13)

где — масса творога, кг;

— норма расхода творога при фасование, кг/т (=1006,8 кг/т).

.

Рассчитываем массовую долю жира нормализованной смеси для выработки творога:

(14)

где — массовая доля белка цельного молока, %;

— коэффициент зависящий от вида оборудования (=0,2).

Предварительно рассчитывают массовую долю белка цельного молока:

(15)

.

Определяем норму расхода обезжиренного молока на выработку 1 т творога:

(16)

где Врасход белка на производство 1 т обезжиренного творога (В=240 кг/т;

— общие потери при производстве творога, % (=3,32%).

.

Общее количество обезжиренного молока на выработку обезжиренного творога:

.

Нужное количество обезжиренного молока получаем сепарированием цельного молока. Необходимо определить массу цельного молока пошедшего на сепарирование (7) и массу полученных сливок (8):

.

Определим массу сыворотки, если норма выхода сыворотки от массы переработанного сырья составляет 80%:

(17)

где — норма выхода сыворотки, %.

.

На 1 т нормализованной смеси 400 г 30−40% CаСl, тогда всего потребуется — 33,3 кг. На 1 т нормализованной смеси 1 г сычужного фермента (в виде водного раствора), тогда всего потребуется — 834 г.

2.3 Варенец м.д.ж. 3,2%

По массе готового продукта определяем массу нормализованного молока с учётом определённо допустимых потерь молока при приемке, обработке, расфасовке, а также с учётом потерь влаги при термической обработке.

Планируется выпускать МДЖ 3,2% 46 027 кг.

Расчёт ведут по формуле (2), Р=12,0 кг/т.

Массу бактериальной закваски рассчитываем по формуле (13):

Масса бактериальной закваски (берем 3%):

Массовую долю жира Жн нормализованной смеси для производства варенца (без учёта потерь влаги) рассчитывают по формуле:

((18)

Масса молока до внесения бактериальной закваски () рассчитывают по формуле Расчёт массы компонентов нормализации (цельное молоко, обезжиренное молоко) выполняют по формулам [4], [5]:

Нормализация смешением Жн < Жц:

Проверка Мн = Мо + Мц;

Мн = 37 550 + = 46 478 кг.

Массу обезжиренного молока необходимо получить сепарированием цельного молока, массу просепарированного цельного молока и массу сливок рассчитываем по формулам (7), (8), П3=0,4; П2=0,27.

Расчёт цельного молока, затраченного на получение обезжиренного молока для бактериальной закваски ведётся по формулам (7), (8), где П2=0,4%; П3=0,6%.

Остаток сливок 200+9026=9226 кг

2.4 Сметана м.д.ж. 25%

По массе готового продукта определяют массу нормализованной смеси (сливки плюс закваска) с учётом потерь при производстве и фасовании.

Определяем массу нормализованной смеси по формуле:

Массовую долю жира в нормализованной смеси до внесения закваски определяют по формуле:

Массу бактериальной закваски рассчитываем по формуле (13), объем закваски 5%

Массу бактериальной закваски и массу сливок до внесения закваски определяем по формуле (15):

Есть в остатке сливки 9026 кг М.Д.Ж. 30% их необходимо нормализовать, для нормализации берём цельное молоко.

2.5 Сыр «Голандский» м.д.ж. 50%

Массовую долю белка молока определяем по формуле:

Б_м=АЖ_м+В (19)

Массовая доля жира в молоке с учетом содержания белка в момолоке (20):

Норма расхода молока на 1 т сыра:

(21)

где Ж_св — массовая доля жира в сухом веществе;

В — массовая доля влаги в сыре;

К — поправочный результат анализа пробы сыра;

О_т — норма отхода сырной массы, г;

Р_ж — предельно допустимые потери жира;

О_ж — норма выхода жира в сыра в сыворотку (0,4).

Ж_нс < Ж_цм

30 640 -1000 кг Х кг — 8082 Х=247 632 кг М_нс=247 632 кг.

Массу закваски рассчитываем по формуле (21):

Массу нормализованной смеси с учетом закваски по формуле (22):

Расчитываем массу цельного молока пошедшего на нормализацию:

Получаем обезжиренное молоко сепарацией цельного молока:

В остатке остаются сливки 4697+2653=7350 кг.

Масса сыворотки составляет 80% от массы нормализованного молока:

М_сыв=245 888*0,8=196 710 кг.

Количество головок сыра рассчитываем по формуле:

(23)

где — масса зрелого сыра, кг;

М_г — масса одной головки сыра, равная 5 кг.

Таблица 6 Сводная таблица продуктового расчёта

3. Безотходное производство Безотходная технология — это практическое применение знаний, методов и средств, с тем чтобы обеспечить в рамках человеческих потребностей наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии.

Сыворотка, оставшаяся от производства творога, содержит лактозу и большое количество белковых веществ. Поэтому она может быть использована в производстве диетических сывороточных напитков. Этот вариант переработки данного побочного продукта наиболее оптимален, так как не требует применения сложного дорогого оборудования и его технология очень проста. Весь процесс приготовления напитков заключается в добавлении в сыворотку соковой основы (концентрата) с последующей гомогенизацией для качественного растворения и распределения компонентов. После продукт разливается в картонную упаковку (10).

Таблица 7 Физико-химические показатели творожной сыворотки

Технологический процесс производства напитка осуществляется в следующей последовательности: сбор сыворотки, оценка ее качества, очистка от жира и частиц казеина; пастеризация и охлаждение; фасовка, маркировка, упаковка. Пастеризованную и охлажденную сыворотку допускается хранить до розлива в резервуарах при 4…8°С не более 24 ч. В пастеризованную сыворотку вносят сахарный сироп и компоненты согласно рецептуре. Смесь тщательно перемешивают и направляют на пастеризацию.

Пастеризуют готовую смесь при температуре 70 °C с выдержкой 10 — 15 мин, а затем охлаждают до температуры 23 — 27 °C.

Объём переработки сыворотки в напитки составляет 66 695 кг/сут. Объём наполнителей — 15%, следовательно масса готового продукта равна:

М_{сыв.нап} = 66 695+ (66 695 • 0,15) = 76 699 (кг).

Адидофильно-дрожжевой напиток. Вырабатывают из сыворотки с добавлением вкусовых и ароматических веществ, сквашиванием ее закваской, приготовленной на чистых культурах ацидофильной палочки и дрожжей, сбраживающих лактозу. Это однородная жидкость с незначительным количеством осадка, слабо-зеленоватым или коричневым мутным цветом, с кисломолочным вкусом и запахом.

Сыворотку пастеризуют при температуре 95—97 °С с выдержкой в течение 1 ч, охлаждают до 35 °C, выдерживают 5 с для осветления и отделяют сывороточные белки сепарированием. В осветленную сыворотку вносят 5% ацидофильно-дрожжевой закваски, сахарный сироп, лимонную настойку, жженый сахар, смесь хорошо перемешивают и сквашивают при температуре 35 °C.

Закваску готовят на пастеризованной сыворотке с добавлением сахара. В сыворотку вносят 2% неслизистой чистой культуры ацидофильной палочки и 0,3% смыва дрожжей и выдерживают при температуре 30—35 °С в течение 2 сут и охлаждают до 6—8 °С. Кислотность закваски перед внесением в осветленную сыворотку должна быть 100−120° Т.

Сквашивание напитка происходит при температуре 30—33 °С в течение 16—18 ч. В конце сквашивания кислотность продукта должна быть не ниже 75 °Т и не выше 100 °Т. Сыворотка поступает на разлив.

Готовый продукт помещают в холодильную камеру с температурпн 6—8 °С, где он созревает в течение 12 ч. Ацидофильно-дрожжевой напиток хранят при температуре не выше 8 °C не более 7 сут с момент выпуска.

Физико-химические показатели готового продукта: плотность по сахариметру 12,5%, массовая доля спирта 0,4—1,0%, кислолотность готового продукта 75−100 °Т.

Количество оставшихся сливок после производства составляет 7350 кг, они пойдут на производство сливок питьевых.