Производство сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72, 5% производительностью 3т/сут

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Производство сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% производительностью 3т/сут.

сливочный масло пищевой технологический Желание производителей улучшить органолептические свойства, обеспечить безопасность и рентабельность продуктов приводит к изменению традиционных способов производства, рационализации состава, выработке комбинированных молочных продуктов с добавлением немолочных компонентов и применением различных пищевых добавок. Актуальной задачей в молочной отрасли является сохранение традиционных способов производства высококачественных молочных продуктов.

Потребительские свойства пищевых жиров разнообразны. Пищевые жиры являются энергетически ценными продуктами, их калорийность колеблется от 250 до 900 ккал на 100 г. продукта. Биологическая ценность связана с наличием в составе полиненасыщенных эссенциальных жирных кислот, фосфолипидов, липовитаминов, минеральных веществ.

В настоящее время значительная часть жиров, используемых в питании населения, представлена комбинированными жировыми продуктами. Создание комбинированных жировых продуктов дает возможность существенно обогатить питание полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК) при одновременном снижении уровня холестерина, насыщенных жирных кислот и энергетической ценности, что весьма актуально в связи с ростом сердечно-сосудистых заболеваний. Разновидностью комбинированных жировых продуктов являются спреды.

Спреды богаты полиненасыщенными жирными кислотами (витамин F), полезными для здоровья за счет содержания высококачественных растительных масел (чего нет в сливочных маслах).

Целью данного дипломного проекта является преобразование сладко-сливочного несоленого масла «Крестьянское» с массовой долей жира 72,5% в функциональный продукт и разработка производственной линии для изготовления сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5%.

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Производство сливочного масла и спредов, их характеристики и пищевая ценность

Маслодельный промысел в нашей стране существовал с давних времен. В 1980;х годах в России по маслоделию сформировались три научных школы: проф. А. Д. Грещенко, проф. Г. В. Твердохлеб и ВНИИМС с центрами в Угличе (проф. Ф.А. Вышемирский) и Карасе. Именно эти научные центры определяли направления исследований и пути научно-технического развития отечественного маслоделия.

Современная промышленная переработка молока представляет собой сложный комплекс последовательно выполняемых взаимосвязанных химических, физико-химических, микробиологических, биохимических, биотехнологических, теплофизических и других трудоёмких и специфических технологических процессов. Эти процессы направлены на выработку молочных продуктов, содержащих либо все компоненты молока, либо их часть. К отличительным особенностям молока как сырья относится то, что, являясь источником полноценного белка, оно поликомпонентно по составу, неадекватно по функционально-технологическим свойствам, биологически активно и под влиянием внешних факторов лабильно изменяет свои свойства и параметры.

Ассортимент молочных продуктов непрерывно расширяется за счёт внедрения в производство новых компонентов и технологических процессов с целью обеспечения требований к качеству продуктов. Реализация задачи обеспечения населения продовольствием возможна путем создания широкого ассортимента безопасных продуктов, содержащих необходимый набор пищевых ингредиентов. Производство пищевых продуктов смешанного сырьевого состава, в том числе молочных — характерная особенность нашего времени. Развитие и совершенствование их технологии должно осуществляться в соответствии с современными требованиями науки о питании, условиями труда, национальными традициями. Одним из важнейших направлений разработки функциональных продуктов является использование в питании населения растительных масел и жиров.

Масложировая промышленность — одна из ведущих отраслей пищевой промышленности страны. Растительные масла и продукты на их основе в последние годы стали базовыми в структуре питания населения России. Даже молочная промышленность стала вводить в свою продукцию основным компонентом растительные масла и жиры, став, таким образом, наряду с маргариновой промышленностью основным потребителем растительных масел.

В последние годы в России на стыке молочной и масложировой отраслей сложилось новое направление пищевого производства, связанное с выработкой жировых продуктов с комбинированным жировым составом. Комбинированные жировые продукты создавались как альтернатива маслу из коровьего молока. С учетом этого, потребительские показатели и структурно-механические характеристики этих продуктов идентифицированы на уровне сливочного масла. Вместе с тем, наличие в их составе немолочных жиров обусловливает необходимость выделения этих продуктов в отдельную группу — промежуточную между сливочным маслом, вырабатываемым исключительно из коровьего молока и маргарином, получаемым из растительных масел и жиров. Главная причина — недостаток молока-сырья.

Один из путей решения проблемы — использование нетрадиционных технологий, в т. ч. за счет привлечения немолочных (главным образом, растительных) жиров. При этом одновременно решаются две задачи:

— увеличение объема производства жировых продуктов — заменителей коровьего масла;

— направленное регулирование жирнокислотного состава этих смесевых продуктов в сравнении со сливочным маслом за счет повышения количества непредельных жирных кислот и снижение в нем массовой доли холестерина, т. е. улучшение биологической ценности.

Результат решения этих задач — жировые продукты с комбинированной жировой фазой — спреды. Развитие ассортимента должно быть направлено на более рациональное расходование сырья, приведение пищевой ценности и биологической эффективности спредов в соответствии с современными требованиями нутриентологии. Привлечение новых источников сырья (немолочного происхождения) и расширение ассортимента спредов обусловит возможность увеличения объема их выработки и снижения их себестоимости, лучшее удовлетворение спроса населения, т. е. будет способствовать решению социальных вопросов.

Спреды (комбинированные масла) появились на рынке сравнительно недавно. Впервые такой продукт был выпущен в Скандинавии в конце 60-х годов. Теперь они появились на рынках большинства стран мира и завоевывают все большую популярность. За рубежом впервые промышленный выпуск коровьего масла с частичной заменой молочного жира растительным освоен в Швеции в 1969 г. под названием «Bregott». Он имеет традиционное для сливочного масла содержание жира, в том числе 20% растительного (соевого) масла /1/.

С момента принятия ЕС 11 мая 1989 г. документов, регламентирующих производство продуктов с заменой составных частей молока, в странах Западной Европы существенно улучшились правовые рамки для выработки масла с частичной заменой молочного жира растительным, а Международной молочной федерацией был создан документ, санкционирующий их производство — Codex Stan IDE №. 166−1993. Это стало фактом признания продуктов типа сливочного масла со смешанной жировой фазой (молочный жир, растительное масло) и их перспективности на будущее /3/.

В соответствии с принятой в России классификацией ГОСТ Р 52 100−2003, спреды подразделяются на сливочно-растительные (более 50% молочного жира в жировой фазе), растительно-сливочные (до 50% молочного жира) и растительно-жировые (без молочного жира).

Российский рынок жировых систем представлен следующими заменителями молочного жира:

— жир, выпускаемый под торговой маркой «Акобленд» МИКС шведской фирмы «Карлсхамнс», представляет собой композицию гидронизированного и дезодорированного растительного масла;

— растительный жир «Полавар» датской фирмы «Орхус Олье» — это гидрогенизированное пальмоядровое масло;

— жир «Деликон-1» фирмы ЗАО «ЗМЖ» — дезодорированный растительный жир;

— заменитель молочного жира Московского завода топлёного масла (МЗТМ) — масло топлёное «Российское золотое» — представляет собой высокожирную смесь молочных и пищевых растительных жиров;

— жиры, поставляемые корпорацией «Союз»;

— заменители молочного жира «Эколакт» группы компании «Эфко»;

— растительные жиры и их смеси, выпускаемые компанией «ЕвроОЙЛ» под торговыми марками «Альтависто» и «Евро».

Характеристика и пищевая ценность сливочного масла

Сливочное масло — масло из коровьего молока с массовой долей жира от 50% до 85% включительно, представляющее собой дисперсную систему «молочная плазма в жире». Это пищевой продукт, вырабатываемый из коровьего молока, состоящий преимущественно из молочного жира, обладающий специфическими свойственными ему вкусом, запахом, пластичной консистенцией (при температуре 12±2°С) и светло-желтой окраской.

Пищевая ценность масла. Под пищевой ценностью понимают соответствие химического состава продукта формуле сбалансированного питания взрослого человека.

Сливочное масло является носителем витаминов и поставщиком жирных кислот, использующихся в организме человека для синтеза незаменимых аминокислот и других органических веществ. Соотношение в масле животном ненасыщенных жирных кислот к насыщенным составляет 0,4ч0,6, а количество свободных жирных кислот 0,26−0,42%. Наибольший интерес представляют полиненасыщенные жирные кислоты, которые входят в состав липидов жировых клеток и фосфолипидов и являются наиболее активными. К активным полиненасыщенным жирным кислотам относятся арахидоновая (0,2%), линолевая (3,2%), лнноленовая (0,7%). Они участвуют в клеточном обмене веществ, являются факторами роста у детей, обладают антисклеротическим действием. Полиненасыщенные жирные кислоты играют большую роль в обеспечении нормального углеводно-жирового обмена, а также в регулировании окислительно-восстановительных процессов, протекающих в организме человека, и нормализации холестеринового обмена.

Пищевая ценность сливочного масла обусловлена наличием в нем минеральных веществ, лактозы, водои жирорастворимых витаминов. В сливочном масле содержатся витамины А, Е, В₁, В₂, С, D, в-каротин и другие, значение которых как жизненно необходимых веществ велико, особенно витамина, А (для роста клеток, образования зрительного пурпура, защиты эпителия и др.), а также витамина В (для строения эпидермы и костной ткани, предупреждения рахита). Пищевую ценность сливочного масла повышают содержащиеся в нем фосфолипиды, особенно лецитин, попадающий в него с оболочками жировых шариков. В организме фосфолипиды взаимодействуют со многими веществами. В комплексе с белками они участвуют в построении мембран клеток организма человека.

Физиологическая ценность масла. Это влияние отдельных веществ, содержащихся в нем, на нервную, сердечно-сосудистую, пищеварительную и другие системы организма человека, а также сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям при употреблении масла. Физиологическая ценность сливочного масла во многом обусловлена наличием в нем холестерина и лецитина.

Ассортимент сливочного масла

- сладко-сливочное (соленое и несоленое) вырабатывают из свежих пастеризованных сливок: жира не менее 82,5%, влаги не более 16%;

- вологодское — сладко-сливочное несоленое масло, обладающее выраженным ароматом пастеризованных сливок, который обусловлен длительной высокотемпературной пастеризацией сливок: жира не менее 82,5%, влаги не более 16%;

- кисло-сливочное (соленое и несоленое) вырабатывают из свежих пастеризованных сливок: жира не менее 82,5%, влаги не более 16%;

- любительское (сладкои кисло-сливочное, соленое и несоленое): жира не менее 78%, влаги не более 20%;

- крестьянское (сладко-сливочное соленое и несоленое, кисло-сливочное несоленое): жира не менее 72,5% (в несоленом) и 71,5% (в соленом), влаги не более 25%;

- бутербродное (сладко-сливочное и кисло-сливочное несоленое): жира не менее 61,5%, влаги не более 35%;

- шоколадное: жира не менее 62%, влаги не более 16%, сахара не менее 18%, какао не менее 2,5%;

- с различными вкусовыми наполнителями (фруктово-ягодное, медовое и др.).

На ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский производится сладко-сливочное несоленое масло «Крестьянское» с массовой долей жира 72,5% по ГОСТ Р 52 969−2008 путем непрерывного сбивания сливок.

Характеристика и пищевая ценность спреда

Спред — эмульсионный жировой продукт с массовой долей общего жира от 39% до 95% включительно, обладающий пластичной, легко мажущейся консистенцией, вырабатываемый из молочного жира и / или сливок, и / или сливочного масла и натуральных и / или фракционированных, и / или переэтерифицированных, и / или гидрогенизированных растительных масел, или только из натуральных и / или фракционированных, и / или переэтерифицированных, и / или гидрогенизированных растительных масел, или их композиций. Допускается добавление пищевкусовых добавок, ароматизаторов и витаминов.

В соответствии с ГОСТ 52 100–2003 «Спреды и смеси топленые. Общие технические условия» в зависимости от состава сырья спреды подразделяют на следующие подгруппы:

- Спред сливочно-растительный с массовой долей молочного жира в составе жировой фазы не менее 50%.

- Спред растительно-сливочный с массовой долей молочного жира в составе жировой фазы от 15% до 49% включительно.

- Спред растительно-жировой, жировая фаза которого состоит из натуральных и / или фракционированных и / или переэтерифицированных и / или гидрогенизированных растительных масел.

В зависимости от массовой доли жира спреды подразделяют на:

- высокожирные (с массовой долей жира от 70% до 95%);

- среднежирные (с массовой долей жира от 50% до 69,9%);

- низкожирные (с массовой долей жира от 39% до 49,9%).

Пищевая ценность спредов. Доля ПЖНК в спредах может достигать 25%, тогда как в сливочном масле не более 3,5%. Высокая доля ПЖНК в составе спредов существенно отличает его от сливочного масла. Рассматривая особенности жирнокислотного состава спредов и сливочного масла и сравнивая их с рекомендуемыми уровнями ПЖНК, МЖНК и НЖК, можно отметить большую приближенность спредов к физиологически полноценному жиру.

Спреды богаты полиненасыщенными жирными кислотами (витамин F), полезными для здоровья за счет содержания высококачественных растительных масел (чего нет в сливочных маслах). Усвояемость данных продуктов высокая и составляет до 95%.

Физиологическая ценность данных продуктов связана с благоприятным влиянием на деятельность желудочно-кишечного тракта и обменные процессы в организме человека. Спреды, прежде всего, рекомендованы для диетического питания и питания в целях профилактики. Ведь этот продукт имеет сбалансированный состав; помимо молочных жиров в него входят и растительные, а они включают в себя полиненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидовая), которые благоприятно влияют на наш организм. Помимо этого, спрэды подразделяются на высоко — среднеи низко-жирные группы, последние могут иметь всего лишь 35% жирности.

Преимущества использования спреда

При исследовании модельных смесей натуральных растительных масел и жиров в Институте питания РАМН РФ установлено, что полноценный пищевой жир, предназначенный для питания молодого, здорового организма, должен содержать около 10% полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), 30% насыщенных жирных кислот (НЖК) и 60% мононенасыщенных жирных кислот (МНЖК). Оптимальное соотношение животных и растительных жиров составляет 70:30 /7/.

Рассматривая с этой точки зрения функциональность и сбалансированность жирнокислотного состава сливочного масла, производимого по традиционным технологиям, следует отметить, что, несмотря на то, что сливочное масло является уникальным, единственным в своем роде пищевым продуктом, представления о его биологической и пищевой ценности, сбалансированности жирнокислотного состава в последнее время существенно изменились. С точки зрения сбалансированного жирнокислотного состава сливочное масло содержит слишком мало линолевой кислоты на фоне высокого содержания насыщенных жирных кислот. Известно, что при недостатке линолевой кислоты в продуктах питания ухудшаются показатели, характеризующие состояние обменных процессов в организме, тогда как при ее содержании в жировом рационе 23−40% эти показатели значительно улучшаются.

Сливочное масло содержит 180…200 мг/100 г. холестерина, в то время как спреды в среднем 80,877,21 мг/100 г. В связи с ростом числа сердечнососудистых заболеваний, а также существующей в РФ проблемой ожирения населения потребность в жировых продуктах с пониженной калорийностью постоянно растет, и спреды могут занять достойное место среди жировых продуктов, отвечающих этим требованиям.

Сравнительные характеристики состава и качества сливочного масла и спреда приведены в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1. Сравнительная характеристика состава и качества масложировых продуктов

Сравнительный анализ пищевой ценности спредов и сливочного масла выявил значительные различия в этих двух продуктах (табл. 1.1.2).

Таблица 1.1.2. Сравнительный анализ пищевой ценности спредов и сливочного масла

В сравнении со сливочным маслом спреды имеют существенные преимущества:

1. по органолептическим и структурно-механическим показателям они все больше приближаются к сливочному маслу;

2. жировая основа спредов подбирается таким образом, чтобы обеспечить сбалансированность жирнокислотного состава, оптимальное содержание полиненасыщенных жирных кислот, незначительную концентрацию или полное отсутствие трансизомеров жирных кислот;

3. в большинстве случаев спреды обогащают жирорастворимыми витаминами A, D, E;

4. вследствие преобладания в составе растительных масел, спреды содержат минимальное количество холестерина;

5. спреды средней и низкой жирности обладают пониженной калорийностью.

1.2 Обоснование выбора способа производства спреда

В молочной промышленности спреды перерабатывают по «маслодельным» схемам с использованием комплексов технологического оборудования, применяемого для производства сливочного масла методами преобразования высокожирных сливок (в основном) и сбиванием сливок. В качестве немолочной составляющей спредов (плазмы) при этом используют цельное молоко, пахту, сливки или специально подготовленные молочные субстраты, что обуславливает формирование в них вкуса и запаха, характерных для сливочного масла.

На масложировых предприятиях спреды вырабатывают по технологическим схемам производства маргарина с использованием соответствующего оборудования. В качестве нежировой составляющей при этом, как правило, используют воду, а вкусовой букет их при этом решается с помощью ароматизаторов /19/. [15]

Качество спреда во многом зависит от состава жировой основы, которая обуславливает потребительские характеристики и физические свойства готового продукта. Для придания спредам оптимальных структурно-вязкостных свойств жировые основы должны содержать 10…15% твердых триглицеридов и иметь температуру плавления 34…36°С.

При выроботке 1-й группы (сливочно-растительных) спредов подбор растительных жиров следует осуществлять с учетом сезонных изменений состава и свойств молочного жира вследствие его преимущественного содержания в продукте (более 50%).

В осеннее-зимний период года при содержании в молочном жире повышенного уровня насыщенных жирных кислот со сравнительно повышенными температурами плавления и застывания (34…36 и 21…23°С) целесообразно использовать немолочные жиры со сравнительно пониженными температурами плавления и застывания (32…34 и 20…22°С), с повышенным сожержанием в них насыщенных жирных кислот. При равнозначных условиях имеется ввиду использование молочных ингридиентов в качестве плазмы, что будет способствовать нормальзации системы, интенсификации термомеханической обработки в процессе преобразования фаз — спредообразования — и улучшению упругопластичных показателей продукта. Контроль процесса осуществляется по характеристике продукта на выходе из аппарата — аналогично сливочному маслу.

В весеннее-летний период при содержании в молочном жире повышенного количества ненасыщенных жирных кислот со сравнительно пониженными температурами плавления и застывания (30…32 и 17…20°С) желательно использовать немолочные жиры с повышенными температурами плавления и застывания (35…37 и 18…21°С). Это будет способствовать некоторому повышению вязкости системы, стабилизации процесса спредообразования с получением продукта с хорошими консистенцией и термоустойчивостью. [15]

При составлении рецептур жировых композиций учитывают следующие факторы:

1) спреды должны иметь оптимальный жирнокислотный состав;

2) спреды должны иметь нормируемый уровень трансизомеров;

3) спреды должны обладать пластичной консистенцией в заданном диапазоне температур и при этом быть технологичными в процессе изготовления.

Структурно-реологические свойства спредов: консистенция, степень его твердости при определенных температурах, пластичность, легкоплавкость, стабильность кристаллической структуры — зависят от характеристик используемого жирового сырья. Степень транс-изомеризации ненасыщенных соединений, достигаемая в процессе гидрирования, определяется природой ненасыщенных соединений, природой и состоянием катализатора, условиями процесса /24/. [16]

Сравнительная характеристика методов производства спреда сливочно-растительного на молокоперерабатывающих заводах

Температурный фактор является отличительной особенностью методов производства спреда сливочно-растительного. По этому признаку можно выделить два метода:

1. Сбивание сливок животных (с массовой долей жира 28−55%) и растительных жиров, при котором все технологические операции, за исключением кратковременного нагревания для пастеризации сливок (при температуре 86−98°С), осуществляют при температуре от 5 до 20 °C, то есть ниже точки плавления глицеридов молочного жира;

2. Преобразование высокожирных сливок (с массовой долей жира 61,5−83%), при котором все технологические операции осуществляются при температуре выше точки плавления жира (65−95°С), и смешиванием их с растительными жирами. И только на конечной стадии процесса маслообразования смесь (высокожирные сливки и растительные жиры) охлаждают до температуры 12−16°С, т. е. ниже точки массовой кристаллизации глицеридов.

С учетом изложенного, в первом случае кристаллизация глицеридов в аппарате завершается практически полностью, а во втором — только частично. Температура спреда на выходе из аппарата независимо от схемы технологического процесса составляет 12−15°С. Однако различия получаемого спреда значительны: в первом случае он имеет твердообразное состояние, во втором — представляет легкоподвижную текучую массу.

Технологические операции, применяемые для выделения жировой фазы сливок при выработке спреда сравниваемыми методами, принципиально различаются.

В первом случае в результате интенсивного механического воздействия на смесь холодных сливок (5−12°С) и заменитель молочного жира происходит нарушение устойчивости (дестабилизация) жировой дисперсии и выделение разрозненных, рыхлых комочков жира различной величины (масляных зерен), которые находятся во взвешенном состоянии в плазме молока (пахте). После отделения (слива) последней масляные зерна спрессовывают в монолит («пласт») и пластифицируют в специальных аппаратах.

Во втором случае промежуточным продуктом являются горячие (60−80°С) высокожирные сливки (полученные сепарированием обычных сливок), которые затем преобразуют в спред посредством интенсивного термомеханического воздействия при одновременном резком охлаждении и интенсивном механическом перемешивании с добавлением заменителя молочного жира.

Основными аппаратами для получения спреда из смеси животных сливок и растительных жиров методом сбивания (первый метод) являются маслоизготовители периодического действия (традиционная схема) и наиболее распространенные в настоящее время — непрерывного действия.

При выработке спреда из смеси высокожирных животных сливок и растительных жиров (второй метод) основными аппаратами являются маслообразователи и скомплектованные на их основе комплексы технологического оборудования, которые эксплуатируются исключительно в России и некоторых странах СНГ[вышемирский].

Сравнение технологических и производственных показателей при выработке спреда разными методами

Показателем, подтверждающим наличие отличительных особенностей в физической структуре спреда сравниваемых методов производства, является состояние жировой дисперсии (табл. 1.2.1).

В спреде, выработанном методом преобразования смеси высокожирных сливок и растительных сливок, как видно из таблицы 1.2.1, содержится значительно больше неповрежденных жировых шариков, которые переходят в плазму. Характерной особенностью спреда, выработанного методом сбивания сливок, является недостаточная связность структуры и рыхлость монолита, термоустойчивость сравнительно хуже.

Таблица 1.2.1. Дисперсионные характеристики спреда разных методов производства

Органолептическая оценка спреда жирностью 72,5%, выработанного разными методами из одной партии сливок, приведена в таблице 1.2.2.

Таблица 1.2.2. Органолептическая оценка спреда, выработанного разными методами производства

Преимущества и недостатки сравниваемых методов производства спреда приведены в таблице 1.2.3.

Таблица 1.2.3. Преимущества и недостатки сравниваемых методов производства спреда

В данном дипломном проекте рассматривается технологическая линия по производству сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5%, где в качестве растительного жира применяется заменитель молочного жира «СОЮЗ 60».

Жировые системы «СОЮЗ», выработанные на основе смесей растительных масел, применяются в производстве спредов и разнообразной молокосодержащей продукции, значительно улучшая биологическую ценность продуктов и их потребительские свойства. При разработке рецептур жировых систем «СОЮЗ» (табл. 1.2.4) важнейшими принципами с точки зрения максимального удовлетворения современных требований рынка являются:

— создание жировых систем со сбалансированным жирнокислотным составом;

— минимальное содержание транс-изомеров;

— безопасность продукции;

— высокая технологичность;

— стабильность качества.

Основная область применения жировых систем «СОЮЗ» — производство сливочно-растительных и растительно-сливочных спредов. Оптимальное соотношение линолевой (щ-6) и линоленовой (щ-3) кислот (табл. 1.2.5), равное 10:1, имеют спреды с 50%-ной заменой молочного жира жировыми системами «СОЮЗ». При большей степени замены молочного жира лучшими показателями обладают спреды, выработанные с применением жировых систем «СОЮЗ 60» и «СОЮЗ 54».

Таблица 1.2.4. Основные характеристики жирнокислотного состава жировых систем «СОЮЗ»

* НЖК — насыщенные жирные кислоты; МНЖК — мононенасыщенные жирные кислоты; ПНЖК — полиненасыщенные жирные кислоты.

Таблица 1.2.5. Содержание линолевой и линоленовой кислот в жировой фазе спредов

В дипломном проекте для производства спредов используем жировую систему «СОЮЗ 60». Она является универсальным заменителем молочного жира, которая хорошо зарекомендовала себя при производстве спреда сливочно-растительного (замена от 15 до 50%) и растительно-сливочного (замена от 50 до 100%). Данный жир отлично зарекомендовал себя при производстве спредов, сметанных, сырных, творожных, сухих молокосодержащих продуктов и сбивных конфет. Жировая система «СОЮЗ 60» отличается оптимальными для производства спредов значениями температур плавления и застывания, которые позволяют получить продукт с отличными органолептическими характеристиками, пластичной консистенцией в широком диапазоне температур. Содержание транс-изомеров в продукте значительно ниже показателя, нормируемого ГОСТом Р 52 100−2003 «Спреды и смеси топленые».

Органолептические показатели:

Цвет — от белого до желтого. Вкус — чистый вкус, свойственный обезличенному жиру. Запах — без запаха, без постороннего привкуса.

Физико-химические показатели:

Содержание жира — не менее 99,7%, содержание твердого жира: при 10 °C — 40−45%, при 20 °C — 19−22%, при 30 °C — 7−10%, при 35 °C — 3−5%.

Температура плавления — 33−35°С, температура застывания 25−27°С, твердость по Каминскому при t=15°С — 90−100 г./см.

Свойства продукта:

— отличные свойства плавления обеспечивают отсутствие ощущения салистости;

— стабильный показатель содержания твердого жира при 20 °C обеспечивает постоянство структурно-механических характеристик;

— способствует созданию мелкодисперсной системы и равномерному распределению жира среди других рецептурных компонентов;

— оптимальная скорость кристаллизации способствует уменьшению миграции жира в изделиях;

— способность удерживать вкусоароматические вещества дает возможность сохранить приятный вкус готовых изделий на протяжении всего срока реализации;

— содержит оптимальное соотношение ПНЖК семейств омега-6:омега-3.

1.3 Обоснование выбора технологического оборудования

Первичная обработка молочного сырья является начальной стадией сложного, трудои энергоемкого технологического процесса переработки молока.

Снабжение молокоперерабатывающих предприятий молоком связано с радиусом его доставки, сезонными колебаниями в поступлении молока, его качеством и т. п. Для обеспечения высокого качества молока и снижения его себестоимости большое значение имеет рациональная организация сбора и транспортирования. Она должна удовлетворять определенным условиям: каждое предприятие молочной отрасли должно иметь свою зону сбора молока; собирать молоко за пределами этой зоны нерентабельно в силу увеличения транспортных расходов и риска порчи молока; эта зона может расширяться при наличии молокоприемных пунктов, имеющих оборудование для охлаждения молока.

Молоко доставляют на перерабатывающие предприятия специализированным транспортом (автомобильным, железнодорожным, водным). Наибольшее распространение получил автомобильный транспорт. Допускается доставка молочных продуктов в транспортной таре на бортовых машинах при тщательном укрытии их чистым брезентом. Молоко, транспортируемое на перерабатывающие предприятия, должно иметь кислотность не выше 19°Т, а температуру — не более 8 °C.

Молоко и сливки можно доставлять во флягах. На каждую партию молока при его транспортировании оформляют накладную, в которой указывают: массу молока, его жирность, кислотность и температуру, а также число фляг (если молоко доставляют во флягах).

Оборудование для транспортировки молока на молочные заводы, приемки и хранения

Способ транспортирования сырья на молочный завод существенно влияет на качество и себестоимость получаемой продукции.

Автоцистерна состоит из одной или нескольких секций эллиптической формы со сферическими днищами. Снаружи секции покрыты термоизоляцией, деревянной обшивкой и пергаментом, поверх которых установлен защитный кожух из тонколистовой углеродистой или нержавеющей стали. Деревянная обшивка предохраняет термоизоляционный материал от механических повреждений, а кожух — от проникновения влаги. Благодаря слою термоизоляции, покрывающему секции, предотвращаются нагрев и замораживание молока при транспортировании. Секция изготовленна из пищевого листового алюминия или пищевой нержавеющей стали.

Для мойки и осмотра рабочей емкости в секции служит люк, герметически закрывающийся крышкой с уплотнительной кольцевой резиновой прокладкой. Наполнение секции молоком осуществляется за счет вакуума, создаваемого автономной системой наполнения автомобиля, или насосом, установленным на месте сбора молока. Так как цистерна наполняется снизу через молокопровод, молоко не вспенивается. Из цистерны молоко сливается самотеком или перекачивается насосом молочного завода.

Напорные системы. К напорным системам относят молокопроводы, проложенные по равнинной местности, в земле, ниже зоны промерзания грунта. Подземный напорный молокопровод представляет собой две параллельные полиэтиленовые трубы, по одной из которых подается молоко, по второй — сжатый воздух.

Емкостное оборудование. Это одно из распространенных типов оборудования для хранения и переработки молока, которое предназначено для выполнения различных технологических операций при обработке молока и молочных продуктов: накопление и хранение, нагревание, охлаждение, нормализация, сквашивание, пастеризация, созревание и т. п. Емкостное оборудование относится к технологическим аппаратам периодического действия. По функциональному назначению емкостное оборудование можно разделить на три группы: емкости для хранения, емкостные аппараты и универсальные емкости.

Для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду и снижения температуры наружных поверхностей емкостного оборудования используют теплоизоляционные материалы, отвечающие следующим основным требованиям: низкая теплопроводность и теплоемкость, небольшая плотность, высокая термостойкость, достаточная прочность, низкая гигроскопичность, биостойкость, антикоррозионность, безвредность, дешевизна и удобство в монтаже.

Танк охладитель (закрытого исполнения) ИПКС-024−630 (Н), объем 630 л.

Предназначен для приема, охлаждения и хранения в охлажденном виде молока и других жидкостей, сходных с молоком по вязкости (табл. 1.3.1.). Имеет внутренний теплоизолированный закрытый резервуар для молока, двухсекционную одностенную крышку с встроенным в неё патрубком для подачи продукта (Ду-35). Имеет вымешивающее устройство, форсунки для автоматизированной мойки и сливной кран Ду50 из нержавеющей стали. Рубашка выполнена из пищевой нержавеющей стали, каркасы и внешние панели могут быть изготовлены из конструкционной стали (модели ИПКС-024−6З0).

Таблица 1.3.1. Технические характеристики танка охладителя (закрытого исполнения) ИПКС-024−630 (Н)

Молокопроводы для транспортирования молока. Молоко после транспортирования по молокопроводам в более короткое время и с лучшими микробиологическими показателями поступает на промышленную переработку. При транспортировании молока по молокопроводу со скоростью 1,2−1,5 м/с не наблюдается изменений в дисперсном состоянии жировых шариков. Средние потери молока после транспортирования по подземным молокопроводам составляют 0,12%, т. е. не больше, чем при транспортировании в автомолцистернах.

Центробежный насос ОНЦ 100/30К — 18,5/2 (рис. 1.3.2). Для подачи молока под давлением через другие аппараты необходимо выбирать насосы, обеспечивающие необходимый напор, равномерную подачу и устойчивую производительность. При перекачивании молока из одной емкости в другую следует применять насосы наибольшей производительности и с небольшим напором.

Центробежные (электронасосы) пищевые насосы серии ОНЦ предназначены для перекачивания молока и сходных с ним по вязкости и химической активности пищевых продуктов, соляных растворов, а также слабоагрессивных жидкостей с водородным показателем pH 5.10, и нейтральных, легковоспламеняющихся жидкостей (воды, молока, пива, спирта, сока, пищевых масел, моющих средств и дезинфицирующих растворов (2−3% кислот и щелочей)) с температурой не выше 90 °C., также пищевые насосы применяются для вязких жидкостей в пищевой промышленности.

В продаже имеются специальные пищевые насосы не допускающие вспенивания вязких жидкостей во время их перекачивания.

Электронасосы центробежные имеют гигиеническое заключение Министерства здравоохранения РФ и сертификат соответствия Госстандарта России. Технические характеристики насоса представлены в таблице 1.3.2.

Таблица 1.3.2. Технические характеристики центробежного насоса ОНЦ 100/30К — 18,5/2

На ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский используется оборудование для приемки, транспортировки и хранения, отвечающее всем техническим требованиям. В замене на более современное не нуждается.

Очистка молока

В технологии центробежной очистки используются фундаментальные физические законы и центробежные силы. Центробежные силы создаются при вращении вокруг оси. Силы, создаваемые при вращении, направлены от оси. В зависимости от скорости вращения тела и радиуса они возрастают или падают.

Технология механической очистки использует это свойство в тех случаях, когда требуется разделить легкие и тяжелые частицы или вещества различной плотности. Центробежные силы действуют на все частицы. Частицы более высокой плотности движутся к внешней стороне быстрее и более эффективно. В результате они осаждаются на стенках сосуда.

При этом очистке под действием центробежных сил происходит быстрее, если в сосуде имеется вставка. Благодаря такой вставке более тяжелые частицы осаждаются быстрее. Такая вставка сокращает путь осаждения. В результате достигается более высокая производительность.

Сепаратор-молокоочиститель РОТОР-ОЦМ-15 предназначен для непрерывной очистки молока от механических примесей и молочной слизи на автоматизированных линиях предприятий молочной промышленности и состоит из следующих основных узлов: привод, барабан, приемник осадка, крышка сепаратора с приемно-выводным устройством, гидроузел, пульт управления, гидросистема и комплект ЗИП.

Принцип работы. Молоко через приемно-выводное устройство подается в барабан и заполняет межтарелочное пространство, где происходит его очистка. Под действием центробежных сил загрязнения и слизь оседают в виде плотного слоя в грязевом пространстве. Выгрузка осадка происходит частично или полностью в рабочем режиме сепаратора через заданные интервалы времени. Очищенное молоко поступает в напорную камеру, откуда выводится напорным диском по закрытым трубопроводам в производственные коммуникации. Вывод очищенного молока оборудован манометром и дросселем для регулировки. Управление работой сепаратора и мойкой осуществляется автоматически. Технические характеристики данного сепаратора-молокоочистителя представлены в таблице 1.3.3.

Таблица 1.3.3. Технические характеристики сепаратора-молокоочистителя РОТОР-ОЦМ-15

Сепарирование молока и получение сливок

Сепарирование молока — это процесс разделения его на сливки и обезжиренное молоко при помощи сепаратора-сливкоотделителя. Он действуют по принципу различения физических свойств компонентов, поступившей в него смеси. Наиболее широко известны сепараторы центробежные, магнитные и отстойные. Основная работа сепаратора заключается в отбросе к периферии вращающегося потока жидкости и частиц, имеющих большую удельную массу. Сепараторы характеризуются эффективной очисткой продуктов при относительно низкой стоимости.

По конструктивным особенностям и степени контакта молока с воздухом сепараторы делятся:

— на открытые, с открытой подачей молока и открытым выходом сливок и обезжиренного молока (сливки и обезжиренное молоко непосредственно соприкасаются с воздухом);

— полузакрытые, в которых подача молока может быть открытой или закрытой, но без напора, а выход продукта закрытый, под давлением, создаваемым сепаратором; в процессе сепарирования продукт внутри барабана не изолирован от контакта с воздухом;

— закрытые (герметические), в которых подача молока, выход продукта и процесс обработки молока внутри барабана изолирован от доступа воздуха; молоко в сепараторы подается под давлением, создаваемым насосом; продукт выходит под давлением, создаваемым сепаратором или насосом по закрытым трубопроводам.

Сепараторы-сливкоотделители применяют для получения сливок различной жирности, при выработке сметаны, сливочного масла методом сбивания, а также для нормализации молока по жиру.

Сепаратор-сливкоотделитель Westfalia Separator MSD 200-01-076 с системой подачи hydrosoft. Система подачи Westfalia Separator hydrosoft от компании ГЕА Вестфалия Сепаратор сочетает в себе достоинства системы Westfalia Separator softstream с достоинствами гидрогерметично системы. Комбинация этих систем позволяет разгонять продукт в исключительно щадящем режиме при низком давлении. Систему отличает высокая техническая гибкость с точки зрения расхода подачи.

Благодаря центростремительному насосу для сливок (6), который расположен сверху на системе и погружен в сливки вовремя производственного процесса, впускная камера герметично изолирована жидкостью от окружающего воздуха. Таким образом, исключается возможность попадания воздуха в продукт. Стационарный питающий патрубок (1) позволяет продукту двигаться к центральному отверстию (2) на вращающемся распределителе (3). В расположенном по центру отверстии нет ребер, что исключает воздействие сдвиговых нагрузок на продукт. Продукт подается в щадящем режиме через радиально расположенные отверстия (4) во внутренние восходящие каналы (5) пакета тарелок, где он разделяется на обезжиренное молоко и сливки. Все части, контактирующие с продуктом, изготовлены из высококачественной стали. Корпус обшит высококачественной сталью. Вывод обезжиренного молока и сливок под давлением при помощи грейферов. Технические характеристики данного сепаратора представлены в таблице 1.3.4.

Таблица 1.3.4. Технические характеристики Сепаратора-сливкоотделителя Westfalia Separator MSD 200−01−076

На ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский используется оборудование для транспортировки, хранения и очистки молока от загрязнений, а также сепарировании молока с целью получения сливок отвечающее всем техническим требованиям, в замене на более современное не нуждается.

Оборудование для пастеризации и дезодорации сливок.

Пастеризация. Вместе с правильным охлаждением пастеризация, является одним из наиболее важных процессов обработки сливок. Сливки пастеризуют при высокой температуре, обычно 95 °C или выше, и, как правило, без выдержки. Тепловая обработка должна обеспечивать разрушение пероксидазы, что контролируется соответствующим анализом. Тепловая обработка не должна быть столь интенсивной, чтобы вызвать появление недостатков — например, запаха перепастеризованных сливок. Общее требование состоит в том, что термообработка должна обеспечивать разрушение нежелательных и всех патогенных микроорганизмов без ущерба для качества продукта.

Пластинчатый пастеризатор Alfa Laval BaseLine 10 (рис. 1.3.7). Разборные пластинчатые теплообменники BaseLine предназначены для эффективного нагрева и охлаждения чувствительных к механическим воздействиям продуктов в процессах с высокими санитарно-гигиеническими требованиями, технические характеристики приведены в таблице 1.3.5.

Оборудование серии BaseLine рассчитано на работу при давлении до 10 бар и температуру до 150 °C. Оно обладает исключительной эксплуатационной гибкостью, поэтому, в случае изменения технологического цикла, эти теплообменники легко модифицировать под новые задачи и направления использования.

Таблица 1.3.5. Технические характеристики пластинчатого пастеризатора Alfa Laval BaseLine 10

Бактофугирование. Для улучшения бактериального качества пастеризованных сливок и, таким образом, сохранения или даже увеличения их срока хранения пастеризационную установку можно дополнить бактофугой или микрофильтрационной установкой. Бактофугирование — это отделение микроорганизмов под действием центробежных сил. Эффект снижения числа вегетативных и споровых форм микроорганизмов при двухэтапном центрифугировании составляет >99%. Эффект снижения количества вегетативных и споровых форм микроорганизмов до 99,5−99,99% может быть достигнут с помощью микрофильтрующих мембран с порами размером 1,4 мкм и меньше.

Дезодорация. В случае недостаточного качества полученных сливок, присутствия в них посторонних запахов применяют дезодорацию — обработку горячих сливок при разрежении в вакуум-дезодорационных установках при разрежении 0,04…0,06 МПа. В дезодораторе при указанной степени разрежения сливки вскипают при температуре 62…70°С; продолжительность их пребывания в аппарате при нормальной работе составляет 4…5 с. Сущность процесса заключается в паровой дистилляции из сливок пахучих веществ.

Дезодорационная установка П8-ОДУ-З-10. Предназначена для снижения содержания воздуха в молоке, сливках, удаляя из него посторонние запахи и привкусы (кормовые, силосные). Основная часть установки — вакуумная колба, представляет собой герметичную цилиндрическую емкость. В камере создается разрежение не более 0,06 МПа. При давлении в камере 0,6 МПа продукт вскипает, влага испаряется и частично выделяются специфические запахи. Через щелевой питатель поступает продукт в колбу, откуда откачивается центробежным насосом. Паровоздушная смесь вместе с летучими компонентами отсасывается из колбы вакуум

— насосом. Установка снабжена датчиками: уровня, избыточного вакуума, клапаном сброса вакуума, обратным клапаном, регулятором подачи продукта, что позволяет установке работать бесперебойно, безопасно и устойчиво.

Для предотвращения резкого вскипания на боковых стенках имеется охлаждающая рубашка. В случае срабатывания аварийного датчика уровня, установка отключается до устранения возможных неисправностей. Технические характеристики дезодорационной установки представлены в таблице 1.3.6.

Таблица 1.3.6. Технические характеристики дезодорационной установки П8-ОДУ-З

На ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский используется оборудование для пастеризации, бактофугирования и в случае необходимого дезодорирования сливок отвечающее всем техническим требованиям, в замене на более современное не нуждается.

Оборудование для получения и упаковки сливочного масла

Резервуар для созревания сливок Я1-ОСВ-5 с рубашкой и мешалкой. Резервуары типа ОСВ — незаменимые емкости для любого молочного производства, применяются для производства кефира и всех кисломолочных напитков, сметаны, созревания сливок и смеси мороженого и в составе линий поточного производства творога, сливочного масла, сметаны и других молочных продуктов. Устройство Резервуары ОСВ представляют собой емкости для тепловой обработки молочных продуктов закрытого типа, вертикальные, изготовленные полностью из пищевой нержавеющей стали с повышенной чистотой обработки швов внутренней колбы. С наружной стороны внутренней колбы приварен спиральный змеевик П-образного типа. Путем подачи теплоносителя или хладоносителя в змеевик обеспечивается эффективный теплообмен с продуктом во время нагрева, поддержания температуры и охлаждения продукта. Емкость ОСВ имеет термоизоляционный слой, что придает ей свойства термоса. Наружная облицовка изготавливается из пищевой нержавеющей стали. Перемешивающее устройство, состоящее из привода и рамной мешалки обеспечивает эффективность технологического процесса. Емкости ОСВ оборудованы герметичным люком со смотровым окном и воздушным вентиляционным отверстием, реактивной моющей головкой, разбрызгивающей моющие растворы по всей площади внутренней колбы, штуцер наполнения и опорожнения, штуцер подвода теплоносителя в змеевик, штуцеры подключения средств автоматического и дистанционного контроля и управления технологическим процессом.

Мешалка, установленная вертикально, имеет форму трубчатого контура с диагональной лопастью. Нижней частью мешалка опирается на подшипник скольжения. Привод представляет собой плиту с установленным на ней мотор — редуктором.

Заполнение и опорожнение аппарата продуктом осуществляются через патрубок в нижней части корпуса. Для контроля температуры продукта в нижней части корпуса установлены стеклянный термометр и термометр сопротивления. Для определения верхнего уровня продукта служат датчики верхнего уровня, для сигнализации опорожнения — датчик нижнего уровня. (табл. 1.3.7).

Таблица 1.3.7. Технические характеристики резервуара для созревания сливок ОСВ — 6,3

На производственной линии ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский используется танк для созревания сливок Я1-ОСВ-5, а также дополнительно на данном этапе, в отличие от действующего производства, устанавливается танк для приготовления нормализованной смеси из жировой системы «СОЮЗ 60» и пахты. Используем танк меньшего объема Я1-ОСВ-2 с рубашкой и мешалкой.

В данном дипломном проекте танк Я1-ОСВ-2 рассмотрен в специальной разработке п. 3.1.

Маслоизготовитель КМ-1500-R чехословацкого производства (рис. 1.3.10). В конструкцию маслоизготовителя входит сбиватель с мешалкой, гидравлический привод, вращающийся разделительный цилиндр и шнековый маслообработник. Разделительный цилиндр имеет секции досбивания сливок, отделения пахты и промывки масляного зерна. В маслообработнике есть две пары шнеков (с вариацией оборотов от 40 до 80 об/мин) и четыре камеры обработки. Сбиватель и обработник снабжены охлаждающими рубашками. Жирность сливок можно варьировать от 34 до 45%. Летом сливки сбивают при 9−11°С, зимой — при 10−12°С. Чем жирнее сливки, тем ниже избирается температура сбивания. В сбиватель смесь сливок и растительных жиров подаются винтовым насосом, сбивание длится 3−5 с. Отделение зерна от пахты происходит в разделительном цилиндре. Содержание влаги регулируют путем изменения режима работы маслоизготовителя и внесения недостающего количества кипяченой воды насосом-дозатором.

Технические характеристики маслоизготовителя отображены в таблице 1.3.8.

Таблица 1.3.8. Технические характеристики маслоизготовителя КМ-1500-R

В отличие от действующего производства, на котором используется маслоизготовитель 1974 года выпуска, в дипломном проекте предлагается заменить его на более усовершенствованный маслоизготовитель фирмы Westfalia 2011 года выпуска, укомплектованный автоматическими датчиками, что позволит улучшить контроль качества продукта, и увеличит производительность процесса.

В данном дипломном проекте маслоизготовитель непрерывного действия Westfalia BUE 3000 рассмотрен в специальной разработке п. 3.1.

Упаковка сливочно-растительного спреда производится в брикеты из фольги (фольга алюминиевая котированная ТУ 48−21−822 ФКП 0,014 С40) и пергамента по 200 и 250 граммов. Затем фасовщиками вручную брикеты укладываются в коробки по 12 штук, формируются партии и на поддонах готовый продукт увозят на склад для хранения.

Автомат фасовочно-упаковочный АРМ-7491 (рис. 1.3.11) предназначен для фасовки и упаковки сливочно-растительного спреда брикетами по 250; 200 или 125; 100 г. при плюсовых температурах. Продукт на автомате фасуются в фольгу алюминиевую кашированную с предварительно отпечатанной этикеткой. Автомат устанавливается на молочных заводах и комбинатах. Он может работать независимо от другого оборудования, а также на поточных линиях. Технические характеристики автомата представлены в таблице 1.3.9.

Таблица 1.3.9. Технические характеристики автомата фасовочно-упаковочного АРМ-7491

Автомат состоит из следующих основных узлов, соответственно операциям технологического цикла: станины с главным приводом, механизма образования брикетов, формующего стола, дозатора, механизма заделки, транспортера.

Конструкция автомата выполнена так, что все операции фасовки и упаковки продукта происходит последовательно по кругу. Основным связывающим звеном между основными узлами является стол с находящимся на нём восемью гнездами, расположенными

равномерно по окружности под углом 45°.

На ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский используется оборудование для упаковки готового спреда в брикеты отвечающее всем техническим требованиям, в замене на более современное не нуждается.

Упаковка брикетов в короба осуществляются вручную и на данном этапе устанавливаем полуавтомат М6-АУБ для укладки брикетов сливочно-растительного спреда в картонные ящики. Более подробно данное оборудование будет рассмотрено в специальной разработке п. 3.1.

2. Технологическая часть

2.1 Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции

На предприятии ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» на филиале «Молочный комбинат «Юрьев-Польский» выпускают довольно широкий ассортимент продукции. На комбинате имеется три цеха:

ь Цельномолочный цех ь Цех основного производства ь Цех сушки Сладко-сливочное масло «Крестьянское» изготавливается в цельномолочном цеху.

Ассортимент:

1. Масло сладко-сливочное «Крестьянское» 72,5% ГОСТ Р 52 969−2008 (пергамент) 0,25 кг;

2. Масло сладко-сливочное «Крестьянское» 72,5% ГОСТ Р 52 969−2008 (фольга) 0,25 кг;

3. Масло сладко-сливочное «Крестьянское» 72,5% ГОСТ Р 52 969−2008 (фольга) 0,2 кг;

4. Масло сладко-сливочное весовое 72,5% ГОСТ Р 52 969−2008 (коробка картон) 20 кг;

5. Творог 0%, 0,25 кг по ГОСТ Р 52 096;2003 (фольга);

6. Творог 5%, 0,25 кг по ГОСТ Р 52 096;2003 (фольга);

7. Творог 9%, 0,25 кг по ГОСТ Р 52 096;2003 (фольга);

8. Творог 18% для творожной массы по ГОСТ Р 52 096;2003;

9. Творог из пахты;

10. Масса творожная «Особая с изюмом» 23%, 200 г ТУ 9222−398−419 785−05 (фольга);

11. Масса творожная «Особая с курагой» 23%, 200 г ТУ 9222−398−419 785−05 (фольга);

12. Сырок творожный с изюмом 4%, 100 г ТУ 9222−398−419 785−05.

Характеристика сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% по ГОСТ 52 100-2003

Сливочно-растительный спред — это эмульсионный жировой продукт с массовой долей общего жира от 39% до 95%, с массовой долей молочного жира в составе жировой фазы при этом не менее 50%, обладающий пластичной, легко мажущей консистенцией, вырабатываемый из сливок и натуральных и / или фракционированных, и / или переэтерифицированных, и / или гидрогенизированных растительных масел.

Спред «Ополье» является высокожирным (70−95%): массовая доля общего жира 72,5%.

Информационные данные о сливочно-растительном спреде «Ополье» с жирностью 72,5% представлены в таблице 2.1.1.

Таблица 2.2.1. Информационные данные о пищевой и энергетической ценности сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% в 100 г продукта

Требования к органолептическим показателям сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% представлены в таблице 2.1.2.

Таблица 2.1.2. Органолептические показатели сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5%

Требования к физико-химическим показателям сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% представлены в таблице 2.1.3.

Таблица 2.1.3. Физико-химические показатели сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5%

Требования к микробиологическим показателям сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% представлены в таблице 2.1.4.

Таблица 2.1.4. Микробиологические показатели сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5%

Годен при температуре: от 2 до 6 °C — 30 суток, от -3 до -10°С — 70 суток, -10 до -20°С — 90 суток.

2.2 Выбор сырьевой базы и энергоносителей

Производство сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% осуществляется согласно рецептуре:

Рецептура смеси:

- Молоко цельное с массовой долей жира 3,7% по ГОСТ 13 264; или

- Сливки с массовой долей жира 38% ГОСТ Р 53 435−2009;

- Заменитель молочного жира «СОЮЗ 60»;

- Пахта.

Рассмотрим сырье, используемое в рецептуре производства сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% на ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» в городе Юрьев-Польский более подробно.

Молоко цельное с массовой долей жира 3,7% по ГОСТ Р 52 054-2003

Цельное молоко — это питательная жидкость, вырабатываемая молочными железами самок млекопитающих. Это многокомпонентная полидисперсная система, в которой все составные вещества находятся в тонкодисперсном состоянии, что обеспечивает молоку жидкую консистенцию.

Сырое молоко поступает на молочный завод во флягах или в изолированных цистернах. Требования: молоко должно храниться хорошо охлажденным в закрытых емкостях, предотвращающих свободный доступ воздуха; обработка должна оказывать на молоко минимально возможное воздействие. Фляги и баки должны быть заполнены до определенного уровня для предупреждения разлива молока вокруг контейнера. Качество молока должно соответствовать ГОСТ Р 52 054;2003.

По органолептическим показателям цельное молоко должно соответствовать требованиям, представлены в таблице 2.2.1.

Таблица 2.2.1. Органолептические показатели цельного коровьего молока

По физико-химическим показателям молоко должно соответствовать нормам, представленным в таблице 2.2.2.

Таблица 2.2.2. Физико-химические показатели цельного коровьего молока

Сливки с массовой долей жира 38% ГОСТ Р 53 435-2009

Сливки, используемые для выработки масла, должны быть однородными по жирности и качеству.

Для получения сливок постоянной жирности Жсл выход сливок из сепаратора регулируют в соответствии с жирностью поступающего молока. При этом исходят из следующей зависимости:

где Жм — массовая доля жира в молоке, %;

В-выход сливок, %;

0,05 — массовая доля жира в обезжиренном молоке, %.

Оптимальную жирность сливок выбирают в зависимости от способа производства и вида вырабатываемого масла. При этом исходят из требования обеспечить наименьший отход жира в обезжиренное молоко и пахту и наилучшую консистенцию масла при максимальном сокращении затрат времени, рабочей силы и энергии на единицу вырабатываемого продукта.

Качество сливок должно соответствовать ГОСТ Р 53 435−2009.

Требования к органолептическим показателям сливок представлены в таблице 2.2.3.

Таблица 2.2.3/ Органолептические показатели сливок

Требования к физико-химическим показателям сливок представлены в таблице 2.2.4.

Таблица 2.2.4/ Физико-химические показатели сливок

Требования к микробиологическим показателям сливок представлены в таблице 2.2.5.

Таблица 2.2.5/ Микробиологические показатели сливок

Пахта

Пахта — побочный продукт при производстве спреда. При производстве 1 т спреда получают около 1,2 т пахты. Образуется на стадиях сбивания или сепарирования сливок при производстве спреда методами сбивания или преобразования высокожирных сливок, и представляет собой их жидкую не сбиваемую часть. Органолептические показатели пахты-сырья, вне зависимости от метода производства масла, должны соответствовать специальным техническим условиям изложенным в таблице 2.2.6.

Таблица 2.2.6/ Органолептические показатели пахты

По физико-химическим показателям пахта должна отвечать требованиям, приведенным в таблице 2.2.7.

Таблица 2.2.7. Физико-химические показатели пахты

Требования к микробиологическим показателям пахты представлены в таблице 2.2.8.

Таблица 2.2.8. Микробиологические показатели пахты

Заменитель молочного жира «СОЮЗ 60»

«СОЮЗ 60» — это пластичная смесь, используемая в качестве заменителя молочного жира. «СОЮЗ 60» специально изготовлен для замены молочного жира в молочной промышленности при производстве спредов.

Ингредиенты: натуральные рафинированные дезодорированные, частично гидрогенизированные растительные масла.

Органолептические и физико-химические свойства представлены в таблице (табл. 2.2.9).

Таблица 2.2.9. Показатели качества заменителя молочного жира «Союз 60»

Условия хранения 8 месяцев при температуре не выше 20 °C в заводской упаковке. Не подвергать воздействию прямых солнечных лучей. Хранить вдали от веществ с сильным запахом.

Выбор энергоносителей

ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» в городе Юрьев-Польский обособленное предприятие среди других, поэтому водо-, и теплоснабжение на производстве осуществляется от отдельных подразделений. Для выработки тепла завод обустроен собственной котельной, а вода, добываемая из собственной скважины, должна удовлетворять требованиям, указанным в ГОСТ 2874–82 «Вода питьевая». Она расходуется на мойку и дезинфекцию помещений и оборудования; как носитель тепла или холода в теплообменниках; на холодильные установки, в которых хранится сырье и готовые продукты; на хозяйственно бытовые нужды; на противопожарные цели. Электроснабжение завода обеспечивается городской электросетью, так же как газоснабжение. Подробная информация о потреблении ресурсов отображена в таблице 2.2.10.

Таблица 2.2.10. Производственно-энергетические ресурсы предприятия

2.3 Обоснование состава композиции. Правила взаимозаменяемости сырья

Цельное молоко — это питательная жидкость, вырабатываемая молочными железами самок млекопитающих для вскармливание детёнышей, которые ещё не способны переваривать другую пищу.

«Сырое молоко — это полученный в результате регулярного, полного выдаивания вымени у одной или более коров от одного или нескольких доений чистый и затем охлажденный продукт, из которого ничто не удалено и к которому ничего не добавлено». Это многокомпонентная полидисперсная система, в которой все составные вещества находятся в тонкодисперсном состоянии, что обеспечивает молоку жидкую консистенцию. Молочный белок является важным защитным фактором, т.к. он в силу своей алефотерной природы связывает пары кислот и щелочей, а также нейтрализует ядовитые тяжелые металлы (следы) и др. вредные для здоровья вещества. В настоящее время молоко входит в состав многих продуктов, используемых человеком, а его производство стало крупной отраслью промышленности.

Химический состав молока

— Вода — 87,5%

— Сухие вещества — 12,5%

— Молочный жир — 3,5%

— Сухой обезжиренный молочный остаток — 9,0%:

— Белки — 3,2%

— Казеин — 2,6%

— Сывороточные белки — 0,6%

— Молочный сахар лактоза — 4,7ч4,9%

— Минеральные вещества — 0,8%

— Небелковые азотистые соединения — 0,02ч0,08%

— Витамины, пигменты, ферменты, гормоны — микроколичества

— Газы — 5ч7 смі на 100 смі молока Молочный жир, лактоза, казеины, лактоглобулин и лактоальбумин являются специфическими компонентами молока. Они синтезируются в молочной железе и встречаются только в молоке.

Сухой молочный остаток — остаток после высушивания навески молока до постоянного веса при t=102ч105°C. Сухой обезжиренный молочный остаток — показатель натуральности молока. Если он составляет менее 8%, то считается, что молоко разбавлено водой.

Жир занимает особое экономическое положение и служит основой оплаты молока, т.к. он подвержен резким колебаниям (до 4% - диапазон), затем идут белки, лактоза изменяется незначительно. Эти колебания зависят от породы скота, стадии лактации, возраста, состояния здоровья животного, рациона кормления, условий доения и содержания, мышечной нагрузки животных.

Белки молока. Белки — высокомолекулярные полимерные соединения, построенные из аминокислот. Разделяют три группы молочных белков:

— казеин;

— сывороточные белки;

— белки оболочек жировых шариков.

Казеин — главный белок молока, его содержание колеблется от 2,1 до 2,9%. В молоке казеин содержится в виде сложного комплекса казеината кальция с коллоидным фосфатом кальция, так называемого казеинаткальцийфосфатного комплекса (ККФК). В состав ККФК также входит небольшое количество лимонной кислоты, магния, калия и натрия.

Сывороточные белки. После осаждения казеина из молока кислотой (при рН 4,6 — 4,7) в сыворотке остается около 0,6% белков, которые называют сывороточными. Они состоят из в-лактоглобулина, б-лактальбумина, иммуноглобулинов, альбумина сыворотки крови, лактоферрина.

Белки оболочек жировых шариков. К ним относятся белки, являющиеся структурными элементами оболочек жировых шариков и способствующие их стабильности во время технологической обработки. Они могут быть прочно встроенными во внутренний липидный слой оболочки, пронизывать ее или располагаться на внешней поверхности оболочки. Некоторые из них обладают свойствами ферментов.

Жиры молока.

Молоко представляет собой эмульсию жировых шариков в молочной плазме. Плазма — молочная жидкость, свободная от жира, в ней присутствуют все остальные части молока в неизменном виде. Эмульсия представляет собой тонкодисперсную систему из двух нерастворяющихся одна в другой жидкостей, причем одна из жидкостей в тончайшем распределении, находится в другой. Свежевыдоеное молоко — двухфазная эмульсия. При длительном охлаждении часть жира в жировых шариках выкристаллизовывается и образуется трехи многофазная эмульсия.

Вследствие различной величины жировых шариков в молоке оно образует полидисперсную эмульсию. Средний диаметр жировых шариков равен 2 — 2,5 мкм с колебаниями от 0,1 до 10 мкм и более. Размер их и количество в молоке непостоянны и зависят от всех зоотехнических факторов. Размеры жировых шариков имеют и практическое значение при переходе жира в продукт при производстве сливок, масла, сыра, творога.

Физическая стабильность шариков жира в молоке и молочных продуктах, зависит в основном от состава и свойств их оболочек. Оболочка жирового шарика состоит из двух слоев различного состава — внутреннего тонкого, который плотно прилегает к кристаллическому слою высокоплавких триглицеридов жировой глобулы и внешнего рыхлого (диффузного), который легко десорбирует при технологической обработке молока.

Молочный жир находится в молоке в виде жировых шариков размером 0,5−10 мкм, окруженных лецитино-белковой оболочкой. Оболочка жирового шарика имеет сложную структуру и химический состав, стабилизирует эмульсию жировых шариков.

В молочном жире преобладают олеиновая и пальмитиновая кислоты.

CH₃(CH₂)₇CH = CH (CH₂)₇COOH СН₃(СН₂)₅СН — CH (CH₂)₇COOH

олеиновая кислота пальмитиновая кислота Молочный жир в отличие от других жиров содержит повышенное (около 8%) количество низкомолекулярных (летучих) жирных кислот (масляной, капроновой, каприловой, каприновой).

СН₃-СН₂-СН₂-СООН СН₃ — (СН₂)₄-СООН масляная кислота капроновая кислота СН₃ — (СН₂)₆-СООН СН₃ — (СН₂)₈-СООН каприловая кислота каприновая кислота Молочный жир малоустойчив к воздействию высоких температур, световых лучей, водяных паров, кислорода воздуха, растворов щелочей и кислот. Под действием этих факторов он гидролизуется, окисляется и прогоркает.

Жирнокислотный состав молочного жира (табл. 2.3.1) зависит от рационов кормления, стадии лактации, времени года, породы животных и т. д.

Таблица 2.3.1. Жирнокислотный состав молочного жира

В составе жира преобладают насыщенные жирные кислоты, среднее количество которых составляет 65% (колебания от 53 до 77%). Содержание ненасыщенных кислот в среднем равно 35% (при колебании летом 34 — 47%, зимой — 25−39%).

Из насыщенных жирных кислот в молочном жире преобладают пальмитиновая, миристиновая и стеариновая, среди ненасыщенных — олеиновая кислота. Олеиновой и стеариновой кислот в жире содержится больше летом, а миристиновой и пальмитиновой — зимой.

По сравнению с жирами животного и растительного происхождения молочный жир характеризуется большим количеством низкомолекулярных насыщенных жирных кислот — масляной, капроновой, каприловой и каприновой. Их содержание в течение года колеблется от 7,4 до 9,5%. Кроме того, только молочный жир содержит 2,5 — 7% трансизомеров олеиновой кислоты — элаидиновую и вакценовую кислоты.

Кроме нейтральных жиров в молоке содержатся жироподобные вещества: фосфатиды (фосфолипиды) и стерины. Основные фосфатиды — лецитин и кефалин, а стерины — холестерин и эргостерин. Энергетическая ценность молочного жира составляет 37,7 кДж, усвояемость — 95%.

лецитин кефалин Основная часть фосфолипидов молока (60 — 70%) входит в состав оболочек жировых шариков. Их количество в молочном жире вместе с гликолипидами составляет около 1%. Небольшая часть фосфолипидов находится в плазме молока в виде комплексов с белками.

Фосфолипиды обладают способностью эмульгировать жиры и легко образуют комплексы с белками. Так, липопротеидный (лецитино-белковый) комплекс входит в состав оболочек жировых шариков и обеспечивает стойкость жировой эмульсии молока.

Вследствие большого содержания полиненасыщенных жирных кислот фосфолипиды легко окисляются кислородом воздуха (образующиеся в результате окисления альдегиды могут быть причиной появления в жире посторонних привкусов). Они обладают также свойствами слабых антиокислителей (антиоксидантов) и могут усиливать действие истинных антиоксидантов.

холестерин Стерины молока представлены в основном холестерином, но в небольших количествах могут встречаться другие стерины животного и растительного происхождения. Содержание стеринов в молоке составляет 0,012 — 0,014%. Они, как и фосфолипиды, находятся в оболочках жировых шариков.

Окраска молочного жира и молока обусловлена наличием в них жирорастворимого пигмента оранжевого цвета — каротина, входящего в группу каротиноидов.

в-каротин Содержание каротина в молоке зависит от состава корма, сезона года и породы животных. Летом в молоке содержится 0,3 — 0,9 мг/кг каротина, зимой — 0,05 — 0,2 мг/кг. Зимой и особенно весной, когда животные получают недостаточное количество каротина с кормами, его содержание в молоке снижается. Сезонные колебания цвета сливочного масла также связаны с изменением содержания каротина в корме животных.

Углеводы. В молоке углеводы составляют до 40% сухих веществ и представлены преимущественно (до 90%) молочным сахаром лактозой, а также галактозой и глюкозой. Лактоза присутствует в растворенном состоянии во всех молочных продуктах, обусловливает их свойства, определяет энергетическую ценность.

Рисунок 2.3.1. б-лактоза

Длительный нагрев молока при температуре 100 °C и выше приводит к изменению его цвета. Это связано с образованием меланоидинов вследствие реакции между лактозой и белками, а также между лактозой и некоторыми свободными аминокислотами.

Углеводы играют большую роль в процессах молочнокислого брожения. В их основе лежит сбраживание лактозы под действием ферментов, выделяемых микроорганизмами, до молочной кислоты. Продукт приобретает специфический кисломолочный вкус и вязкопластичную консистенцию, лечебные свойства.

Молочный сахар содержится только в молоке. Он входит в состав ноэнзимов, участвующих в синтезе белков, жиров, ферментов, витаминов, и имеет важное значение для внутриклеточного обмена, для нормальной деятельности сердца, печени и почек. Молочный сахар, разлагаясь в кишечнике до молочной кислоты, создает кислую среду, которая подавляет размножение гнилостных и способствует развитию ацидофильных микробов, что очень важно для грудных детей. Образующиеся при этом гиалуроновая кислота и антибиотики задерживают развитие болезнетворных микробов.

Ферменты. Ферменты молока — это вещества (иначе — энзимы, биокатализаторы) белковой природы, регулирующие и многократно ускоряющие биохимические процессы. Из молока выделено 20 нативных ферментов. Наиболее важные — амилаза, каталаза, липаза, лизоцим, протеаза, пероксидаза, редуктаза, фосфатаза и др.

Витамины. Это низкомолекулярные органические вещества различного химического строения, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма человека и животных. В молоке содержатся практически все витамины (жирои водорастворимые), необходимые для естественного развития человека.

Содержание витаминов в молоке зависит от породы скота, качества кормов, времени года, условий хранения и режимов обработки молока. Тепловая обработка молока приводит к потере витаминов, особенно витамина С — от 10 до 30%; потери витаминов, А и В2 незначительны.

Витамин, А (ретинол). В растениях содержится желтый пигмент — в-каротин, из которого в животном организме образуется витамин А. В молоке витамина, А содержится 0,004 — 0,1 мг%. Наиболее богаты витамином, А молоко и сливки летне-осеннего периода, когда животные поедают зеленый корм, содержащий много каротина. Спред, выработанный из летнего молока, содержит в 4 раза больше витамина А, чем масло из зимнего молока.

Рисунок 2.3.2. Ретинол

Витамин D (кальциферол). Образуется в организме животных и человека при их ультрафиолетовом облучении.

Витамин Е (токоферолы). В организм животных токоферолы попадают с растительными кормами. В молоке содержится в среднем 0,09 мг витамина Е.

Витамин B_{1 (тиамин). В молоке содержится, в среднем, 0,04% витамина B1. Его количество в молоке в течение года почти постоянно и практически не зависит от корма.}

Витамин В_{2 (рибофлавин). Содержание витамина В2 в среднем 0,28 мг. Витамин поступает в молоко из корма и синтезируется микрофлорой рубца. Потребность человека в витамине В2 удовлетворяется, в основном, за счет молочных продуктов.}

Рисунок 2.3.2. Рибофлавин

Витамин РР (ниацин, никотиновая кислот,). В молоке содержится мало витамина РР. Оно, однако, богато триптофаном, из которого в организме человека синтезируется никотиновая кислота.

Витамин В_{12 (кобаламин). В молоке витамина В12 содержится около 0,4 мкг на 100 г. Молоко и молочные продукты покрывают более 20% суточной потребности человека в витамине В12.}

Витамин С (аскорбиновая кислота). В сыром молоке содержится 0,3 — 2,0 мг витамина С. Витамин С синтезируется микрофлорой рубца, его содержание в молоке зависит от индивидуальных особенностей животного.

Витамины В_{6, В3 и другие, Витамин В6 (пиридоксин) входит в состав ферментов. Содержание пиридоксина в молоке составляет 0,05 мг%. В3 (пантотеновая кислота), биотин, фолиевая кислота (фолацин) входят в состав ряда ферментов и имеют важное биологическое значение.}

Минеральные вещества. В молоке содержится 0,7−0,8% минеральных веществ (Са, Р, К, Na, Мg, S, Сl и др.), причем большую часть составляют соли кальция и фосфора. Наиболее важны с физиологической точки зрения среди минеральных веществ микроэлементы (Fе, Cu, Мn, 2п, Со, I, Se); их определяют в микрограммах на 1 кг молока. Микроэлементы связаны с белками и оболочками жировых шариков, а также входят в состав биологически активных соединений, витаминов, гормонов, активизируя их. Микроэлементы являются незаменимыми компонентами молока.

Газы. В молоке содержится в среднем 7,15 об.% газов, в том числе диоксида углерода 4,59 об.%, азота 1,96, кислорода 0,55 об.%. Количество газов в молоке зависит от вида кормов, способа доения, продолжительности хранения и последующей технологической переработки.

Вода. Молоко имеет жидкую консистенцию не из-за большого количества воды, а так как все вещества растворены друг в друге. Плотность натурального молока не должна быть ниже 1,027г/смі =1027 кг/мі=27°А.

Тепловая обработка. Обусловливает изменение его нативного состояния. Так, при охлаждении повышается вязкость молока, наблюдается десорбция ксантиноксидазы, жировые шарики частично расслаиваются, молочный жир при этом начинает кристаллизоваться.

Замораживание приводит к более глубоким изменениям структурных элементов молока. Эмульсия молока расслаивается, в отстое наблюдаются повышенная массовая доля сухих веществ, образование хлопьев белка; отмечается дестабилизация оболочек жировых шариков, образование свободного жира. При переработке такого молока на спред увеличивается отход жира в пахту.

Нагревание молока уменьшает силы межмолекулярного взаимодействия, при этом снижаются вязкость и поверхностное натяжение. Изменяется коллоидное состояние жировой эмульсии, оболочки жировых шариков дестабилизируются, что может привести к пороку консистенции спреда — появлению мучнистости.

При длительном нагревании может произойти гидролиз триглицеридов, изменяется жирнокислотный состав с образованием диглицеридов и уменьшением ненасыщенных жирных кислот.

При высокотемпературной обработке (115−120°С) образуются лактоны и метилкетоны, которые участвуют в образовании вкусового букета спреда.

Сливки. Сливки — гетерогенная система. Состоит из тех же компонентов, что и молоко, но с другим соотношением между жировой фазой и плазмой, вследствие этого физико-химические свойства молока и сливок (вязкость, кислотность, дисперсность жировой фазы и др.) существенно различаются.

Состав сливок средней жирности приведен ниже

В процессе сепарирования молока наиболее мелкие жировые шарики (менее 1 мкм) переходят в обезжиренное молоко, а более крупные — в сливки. Поэтому средний размер жировых шариков в сливках возрастает, а расстояние между ними уменьшается.

Температура сливок при приемке не должна быть выше 10 °C. Не рекомендуется смешивать сливки различного качества. В сливках могут иметь место те же пороки, что и в молоке, из которого они получены.

Некондиционные сливки с пороками, которые нельзя устранить (прогорклый, гнилостный запах, выраженный запах корма: лука, чеснока и пр.), могут быть использованы для выработки масла-сырца с последующей его переработкой.

Правила взаимозаменяемости сырья

При отсутствии на предприятии отдельных видов сырья, указанных в утвержденных рецептурах, возможна их замена другими видами сырья, пищевая ценность которых практически равнозначна. Такие замены не должны приводить к ухудшению качества и снижению выхода готового продукта. Нормы замены сырья установлены по основным компонентам химического состава сырья (сухим веществам, белку, жиру, углеводам) на основании существующих правил по взаимозаменяемости сырья.

Молоко. Сливки для приготовления сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% изготавливают из коровьего молока не ниже первого сорта. В идеале молоко должно быть высшего сорта, но рецептура позволяет также использовать молоко первого сорта с последующей обработкой сливок, полученных из него, на вакуумно-дезодорационной установке. Сравнительные характеристики молока первого и высшего сортов приведена ниже (табл. 2.3.2.).

Таблица 2.3.2. Сравнительные характеристики молока высшего и первого сорта

Заменитель молочного жира. Жировую систему «СОЮЗ 60» можно заменить жирами, произведенными другими фирмами, например, жировой системой «Эколакт 1403−34 Н TF», показатели которой представлены в таблице 2.3.2.

Таблица 2.3.2. Характеристика основных показателей заменителей молочного жира

Показатели

2.4 Теоретические основы технологических процессов

На ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский производство сладко-сливочного несоленого масла «Крестьянское» жирностью 72,5% осуществляться методом непрерывного взбивания сливок. В дипломном проекте предлагается произвести замену рецептуры с целью получения высокожирного спреда «Ополье» с жирностью 72,5%, при этом способ производства останется неизменным. На каждой стадии производства происходит комплекс сложных процессов — физико-химических, коллоидных, биохимических и микробиологических, которые взаимосвязаны с химическим составом, функциональными и технологическими свойствами молока и сливок, параметрами и условиями технологического процесса.

Это производство включает в себя следующие технологические операции:

— приём и очистка молока;

— получение сливок;

— пастеризация и дезодорация сливок;

— подготовка заменителя молочного жира, приготовление молочно-растительной смеси и её охлаждение;

— физическое созревание смеси животных сливок и растительных жиров;

— сбивание сливок и растительного жира;

— механическая обработка масляного зерна;

— упаковка спреда в брикеты, маркировка

— транспортировка и хранение.

Приёмка молока

На предприятии На ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский молоко принимают по ГОСТ Р 52 054;2003 «Молоко натуральное коровье — сырьё». Молоко принимают по массе и качеству, установленному лабораторией предприятия. Молоко должно быть без извлечений и добавок молочных и немолочных компонентов подвергнутое первичной обработке (очистке от механических примесей и охлаждённое до температуры 42С после дойки) и предназначено для дальнейшей переработки. Приёмка молоко сопровождается предоставлением сопроводительной документации: товарно-транспортная накладная, ветеринарное свидетельство и протоколы испытаний показателей безопасности.

На выработку используют молоко не ниже I сорта. Требования к показателям качества и безопасности молока-сырья при приёмке на предприятие представлены в табл. 2.4.1.

Таблица 2.4.1. Показатели качества и безопасности молока-сырья

На предприятии молоко принимают по массе в приёмочном отделении, которое оснащено необходимым оборудованием (весы, счётчики, насосы, резервуары и другое), а также оборудованием для мойки автомолцистерн. Молоко принимает приёмщик с участием лаборанта, который проводит тщательный анализ проб молока по показателям качества (табл. 2.4.1). При приёмке молока в первую очередь осматривают тару и отмечают её чистоту, целостность пломб, наличие заглушек на патрубках автомолцистерн. Тару, загрязнённую при транспортировании, обмывают снаружи водой и только после этого вскрывают.

Подготовка сырья

Подготовка сырья для приготовления сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% включает следующие этапы:

— очистка молока;

— предварительное охлаждение молока;

— бактофугирование.

Очистка молока. Принятое молоко взвешивают и подвергают очистке на молокоочистителях. Очистку проводят для того, чтобы удалить механические загрязнения и микроорганизмы. Осуществляют очистку способом фильтрования под действием сил тяжести или давления и центробежным способом на сепараторах-молокоочистителях. Центробежная очистка в них осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока и посторонних примесей. Посторонние примеси, плотность которых больше, чем у плазмы молока, отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней в виде слизи. Молоко сепарируют, соблюдая правила, предусмотренные технической инструкцией по эксплуатации сепараторов. Очистка на сепараторе холодной очистки при температуре 6−8°С.

Предварительное охлаждение. Качество молока, особенно его бактериологические показатели, в значительной степени зависит от длительности и температуры его хранения. Известно, что свежевыдоенное молоко содержит особые бактерицидные вещества, которые не только препятствуют росту бактерий, но и уничтожают их.

Оптимальные сроки хранения молока, охлажденного до 4…6°С, не более 12 ч. При более длительном хранении молока в условиях низких температур возникают пороки вкуса и консистенции. Охлаждение молока проводят сразу после его очистки, так как молоко является хорошей средой для молочнокислых, маслянокислых и гнилостных бактерий. Молоко охлаждают для поддержания в молоке бактериологически стабильного состояния.

Бактофугирование — это процесс, при котором для отделения микроорганизмов от молока применяется специально сконструированная центрифуга, получившая название «бактофуга». Принцип действия основан на том, что плотность микроорганизмов несколько превышает плотность молока, поэтому они могут оседать под действием центробежной силы и удаляться из молока. На практике эта операция выполняется на потоке с предварительной очисткой молока. Бактерии, собирающиеся в периферийной части барабана, постепенно удаляются в виде суспензии, концентрирующейся в обезжиренном молоке, через сопла небольшого диаметра (0,4−0,6 мм).

Сепарирование молока и получение сливок

Сепарирование молока — это разделение его на две фракции различной плотности: высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное молоко). Осуществляется сепарирование под действием центробежной силы в барабане сепаратора. Молоко, распределяясь в барабане между тарелками в виде тонких слоев, перемещается с небольшой скоростью, что создает благоприятные условия для наиболее полного отделения высокожирной фракции (жировых шариков) за короткое время. Процесс сепарирования молока подчиняется закону Стокса:

V = (2/9) (2р/60) R· r²n² ((с-с₁)/м), (2.4.1)

Где V — скорость выделения жировых шариков, см/с;

R — средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см;

r-радиус жирового шарика, см;

n — частота вращения барабана сепаратора, c^-1;

с, с₁, — плотность плазмы и жира, кг/м3;

м — динамическая вязкость, Па * с.

В соответствии с этим законом скорость выделения жировой фракции из молока находится в прямой зависимости от размеров жировых шариков, плотности плазмы молока, габаритов и частоты вращения барабана и в обратно пропорциональной зависимости от вязкости молока. С увеличением размеров жировых шариков и плотности плазмы молока ускоряется процесс сепарирования и отделения сливок. Чем выше содержание сухих обезжиренных веществ в молоке, тем выше плотность плазмы и цельного молока. Следовательно, молоко большей плотности будет иметь лучшие условия для сепарирования. Повышение вязкости молока приводит к снижению скорости выделения жировой фракции.

Кроме того, существенное влияние на сепарирование оказывают кислотность и температура молока. Повышение кислотности молока приводит к изменению коллоидного состояния его белков, сопровождающемуся иногда выпадением хлопьев; в результате нарастает вязкость, что затрудняет сепарирование. Повышение температуры молока способствует снижению его вязкости и переходу жира в жидкое состояние, что улучшает сепарирование. Оптимальная температура сепарирования 35…45°С. Нагревание молока до этой температуры обеспечивает хорошее обезжиривание.

Пастеризация и дезодорация сливок

Пастеризация — это процесс, при котором происходит полное удаление патогенных микроорганизмов, максимальное снижение остаточной микрофлоры, инактивация ферментов, ускоряющих порчу масла, а также участие в формирований вкуса готового продукта.

Пастеризация сливок обеспечивает хорошие результаты только при правильно выбранных режимах. При выборе температуры пастеризации учитывают влияние ее не только на микрофлору, но и на бактериальную липазу и пероксидазу. Полное разрушение липазы и пероксидазы достигается при нагревании сливок до 85 °C без выдержки при этой температуре. Поэтому пастеризация сливок ниже этой температуры не допускается.

При выборе режимов пастеризации сливок учитывают вид вырабатываемого маета, а также качество сливок. При выработке сладкосливочного масла (содержание влага 16%) сливки I сорта в леший период пастеризуют при температуре 85…90°С, а в зимний — при температуре 92…95°С (без дезодорации). Сливки II сорта пастеризуют при 92…95°С. Для полного удаления летучих веществ — носителей кормового привкуса — повышают температуру пастеризации сливок или применяют дезодорацию. В этом случае сливки II сорта подвергают тепловой обработке в осенне-зимний период при температуре 103…108°С, а в весенне-летний — при 100…103°С, или их сначала нагревают до 92…95°С, а затем дезодорируют.

При соблюдении рекомендуемых режимов эффективность пастеризации, то есть количество уничтоженных микроорганизмов, выраженное в процентах к количеству бактерий в исходных сырых сливках, может быть в пределах 99,5…99,9%. Эффективность пастеризаций снижается при повышении жирности сливок, наличии в них комочков жира, слизи, грязи, пузырьков пены, а также при начальной высокой бактериальной обсемененности.

На эффективность пастеризации влияет возраст бактерий. Как правило, молодые бактерии погибают быстрее, чем бактерии, находящиеся в молоке в течение длительного времени. Поэтому нежелательно длительное хранение молока и сливок даже при пониженных температурах.

В пастеризованных сливках, а следовательно и в масле, может оставаться некоторое количество неразрушенной липазы.

Дезодорация сливок. Для исправления вкуса и запаха сливок применяют дезодорацию — обработку горячих сливок при разрежении в вакуум-дезодорационных установках. Сущность процесса заключается в паровой дистилляции из сливок пахучих веществ.

Сливки сначала нагревают в пастеризаторе до 80 °C, затем подвергают дезодорации в вакуум-дезодорационной установке при разрежении в 0,04…0,06МПа. В дезодораторе при указанной степени разрежения сливки вскипают при температуре 65…70°С; продолжительность их пребывания в аппарате при нормальной работе составляет 4…5 с.

Для более полного удаления нежелательных летучих веществ сливки дезодорируют при более высокой температуре (92., 95°С) и разрежении — в осенне-зимний период 0,02−0,04 МПа, а в весенне-летний — 0,01…0,03 МПа.

Изменение составных частей сливок при пастеризации и дезодорации

Жир. Наблюдается повышение содержания жира в сливках на 1,7…4,9% в результате испарения влаги от 0,4 до 5,14% при температурах пастеризации сливок 89…98°С и последующей их обработке в дезодорационной установке при разрежении до 0,06 МПа.

Пастеризация сливок в пластинчатом теплообменнике способствует увеличению среднего диаметра жировых шариков. Последующая дезодорация сливок вызывает появление более крупных жировых шариков за счет их агрегации — увеличивается количество жировых шариков средних размеров (2…8 мкм) и уменьшается число мелких (1…2 мкм). В результате такого перераспределения жировых шариков средний их диаметр увеличивается.

С повышением степени разрежения до 0,02; 0,04 и 0,06 МПа повышается средний диаметр жировых шариков с 2,87 до 3,22 и 3,42 мкм, соответственно.

Пастеризация вызывает повышение степени дестабилизации эмульсии жира. В сливках, пастеризованных при 90…93°С, наблюдается увеличение степени дестабилизации с 3,0 до 6,79%.

Дезодорация сливок вызывает изменения оболочек жировых шариков, что влияет на ход кристаллизации жира и стабильность шариков. При дезодорации в вакуум-дезодорационной установке ОДУ-3 количество дестабилизированного жира в сливках после дезодорации колеблется от 5,04 до 7,77%. Количество дестабилизированного жира увеличивается при повышении температуры пастеризации сливок и понижении степени разрежения в камере дезодоратора.

Белки и соли. В наибольшей степени пастеризация оказывает влияние на сывороточные белки. Происходят глубокие изменения молекулярной структуры сывороточных белков, связанные с ослаблением сил взаимодействия между боковыми цепями аминокислотных остатков. При высоких температурах пастеризации (85°С) часть сывороточных белков выпадает в осадок.

Во время пастеризации наблюдается изменение солевого равновесия плазмы сливок. Гидрофосфат кальция переходит в плохо растворимый фосфат кальция. Образовавшийся фосфат кальция агрегирует и в виде коллоида осаждается на мицеллах казеинаткальцийфосфатного комплекса, часть его выпадает на греющей поверхности пастеризатора, образуя вместе с денатурированными сывороточными белками так называемый молочный камень.

Витамины. Во время пастеризации сливок разрушаются частично витамины группы В и особенно витамин С. Наиболее устойчив к повышенной температуре витамин Е. Витамин, А при пастеризации почти не разрушается

Ароматические и вкусовые вещества. Вкус и запах сливочно-растительного спреда зависят от количества летучих и нелетучих веществ, образующихся из предшественников сливок в результате их тепловой обработки. Так, свободные сульфгидрильные соединения типа SН-групп образуются в результате частичного восстановления серосодержащих аминокислот, входящих в состав белков плазмы и белковых оболочек жировых шариков.

Аминокислоты. При сравнительно невысоких температурах пастеризации (85…90°С) количество свободных аминокислот увеличивается в результате расщепления белков, чувствительных к воздействию высоких температур.

Карбонильные соединения. Альдегиды и кетоны, принимающие участие в образовании вкуса спреда, образуются как промежуточные продукты при протекании реакции меланоидинлобразования. При повышении температуры пастеризации сливок общее содержание альдегидов и кетонов увеличивается. Нетипичный вкус топленого молока появляется в спреде и обесценивает его. Вследствие малой длительности воздействия высоких температур реакция меланоидинообразования при пастеризации сливок, по всей вероятности, идет не до конца, а заканчивается на промежуточной стадии.

Летучие жирные кислоты. Масляная и другие кислоты также принимают участие в формировании вкуса и запаха спреда. Их количество зависит от состава сливок, режимов тепловой обработки и величины разрежения при дезодорации.

Таким образом, формирование вкуса и запаха сливок в процессе их тепловой обработки происходит в результате изменения белков (аминокислот), жира и лактозы. Наиболее выраженный вкус пастеризации отмечен при максимальном содержании сульфгидрильных групп и цистеина, при повышении содержания лактонов и карбонильных соединений.

Охлаждение и низкотемпературное созревание смеси сливок и растительных жиров

Цель данной технологической операции — перевести часть молочного жира (не менее 30…35% жира) в твердое состояние. При появлении внутри жировых шариков кристаллов жира уменьшается прочность связи белковых оболочек и прилегающего к ним жира. Это вызывает десорбцию некоторой части веществ оболочки в плазму и снижение устойчивости жировой дисперсии сливок. С увеличением глубины охлаждения и выдержки сливок данное влияние усиливается. Описанное явление служит основой процесса выделения из сливок жировой фазы и получения масляного зерна.

Выбор режимов подготовки сливок к сбиванию зависит от состава молочного жира, периода года, условий кормления животных и других факторов.

В технологическом плане режимы физического созревания сливок подразделяют на традиционные (длительный и ускоренный), бесступенчатые, ступенчатые и комбинированные (летние и зимние).

Длительный режим подготовки сливок к сбиванию. В промышленности применяют однои многоступенчатые режимы физического созревания сливок.

При одноступенчатом режиме подготовка включает два этапа:

— быстрое охлаждение сливок и жиров со скоростью около 2°С/с до температуры массовой кристаллизации глицеридов (ниже 8°С);

— выдержку их при этой температуре в течение 5…20 ч.

При охлаждении сливок в жировых шариках образуются центры кристаллизации и происходит частичное отвердевание глицеридов (при неблагоприятных для развития посторонней микрофлоры условиях). В процессе длительной выдержки сливок кристаллизация глицеридов в отдельных жировых шариках продолжается. При этом, наряду с уменьшением прочности оболочек жировых шариков, происходит образование новых структурных связей между образовавшимися твердыми частицами, частичное выделение из жировых шариков свободного жидкою жира и агрегация жировых шариков.

Основными параметрами одноступенчатого режима являются: температура охлаждения (4…6°С в весенне-летний и 5…7°С в осенне-зимний периоды года) и продолжительность выдержки (не менее 5 и 7 ч, соответственно). На практике продолжительность выдержки составляет 15…20 ч, а в отдельных случаях до 48 ч. Во избежание нарастания кислотности сливки пастеризуют при температуре 105…115°С, а созревание смеси осуществляют при 6…8°С.

Одноступенчатые режимы созревания сливок и растительных жиров по сравнению со многоступенчатыми более просты и менее трудоемки. Однако они не всегда обеспечивают необходимое протекание и завершение фазовых превращений молочного жира в жировых шариках сливок. При повышенных температурах физического созревания сливок не достигается достаточная степень отвердевании жира, а при пониженных — оптимальное соотношение легкоплавких и тугоплавких групп глицеридов. Применением одноступенчатого режима трудно регулировать фазовый состав отвердевшего жира. В результате, это негативно сказывается па формировании структуры и консистенции масла, а иногда — и жирности пахты.

В жировую основу спреда входит смесь твердых и жидких жиров и масел. При нагревании смеси образуется однородный раствор, в котором твердые глицериды равномерно распределены в массе жидких или жидкие триглицериды равномерно распределены в массе твердых.

Твердые триглицериды кристаллизуются медленно и при повышенной температуре. Волокна объединяются и образуют сравнительно крупные кристаллы сферической формы. По внешнему виду охлажденная таким образом эмульсия представляет собой полужидкую зернистую, расслаивающуюся массу.

Быстрая кристаллизация при низких температурах вызывает образование более мелких кристаллов твердых триглицеридов, равномерно распределенных в массе жировой основы эмульсии. Эти кристаллы образуют более или менее плотную кристаллическую решетку, заполненную жидкими при данной температуре триглицеридами.

Ускоренный режим низкотемпературной подготовки смеси сливок и растительных жиров к сбиванию. Этот режим направлен на сокращение продолжительности процесса, снижение энергозатрат, повышение степени механизации и автоматизации производства. Основой режима является интенсификация отвердевания глицеридов в жировых шариках сливок, формирование структурных связей в них и снижение устойчивости жировой дисперсии сливок путем сочетания механическою и температурного воздействия.

Сущность процесса заключается в интенсивном (в течение 3…5 мин) механическом воздействии (в аппаратах специальной конструкции) на быстроохлажденные до температуры 3…6°С сливки. Затем добавляют заменитель молочного жира и смесь выдерживают (1,5…2,0 ч в весенне-летний период и 45…50 мин в осенне-зимний), после чего в потоке подогревают до температуры сбивания (8…12°С), повторно выдерживают 20…30 мин и подают в маслоизготовитель.

Изменение свойств сливок при созревании

Готовность сливок к сбиванию характеризуется комплексом показателей, существенно изменяющихся в результате охлаждения пастеризованных сливок до температуры созревания (от 2 до 12°С) и термостатирования их в охлажденном состоянии. Основные показатели и их роль в физическом созревании сливок приведены ниже.

Степень отвердевания жира характеризует количество затвердевшего жира (в%) и зависит от скорости и глубины охлаждения сливок. При охлаждении горячих сливок до температуры 3; 6; 9 и 12 °C (без выдержки) в них соответственно отвердевает 33,4; 26,6; 19,5 и 15,2% жира. Количество твердого жира, необходимое для устойчивого сбивания сливок и получения масляного зерна (30…35%) при охлаждении до температуры 3…12°С, достигается сразу в процессе охлаждения сливок до 3°.

Вязкость сливок в процессе выдержки при температуре созревания повышается. При снижении конечной температуры охлаждения сливок с 12 до 3 °C их вязкость повышается с 19,6· 10^-3 до 35,1· 10^-3 Па· с, т. е. почти в 2 раза. Вязкость сливок после 20 ч выдержки по сравнению с начальной увеличивается при 3 и 6 °C, соответственно, на 9· 10^-3 и 13· 10^-3 Па· с.

Охлаждение сливок 30…42%-ной жирности в интервале 5…20°С в первые 30 мин не оказывает влияния на их вязкость; затем, вследствие формирования структурных связей, происходит ее нарастание. Зависимость вязкости сливок (созревавших в течение 16…18 ч) от содержания в них жира выражается в виде ветви параболы, описываемой уравнением типа:

з = аЖ_сл² +с, (2.4.2)

где а — коэффициент, установленный эмпирически; Ж — массовая доля жира в сливках, %; с — вязкость созревавшего в условиях опыта обезжиренного молока или пахты, Па· с.

В процессе подготовки сливок к сбиванию дисперсность жировой фазы заметно изменяется. При охлаждении сливок до конечной температуры 12; 9; 6 и 3 °C средний размер частиц жира составляет 5,06; 5,10; 5,11 и 6,99 мкм, соответственно. Основное влияние на дисперсность жировой фазы сливок оказывает глубина охлаждения.

С понижением температуры созревания и увеличением ее продолжительности устойчивость жировой эмульсии сливок снижается. Это приводит к увеличению количества деэмульгированного жира в сливках и степени дестабилизации жировой эмульсии. Причинами снижения устойчивости жировой эмульсии являются кристаллизация глицеридов внутри жировых шариков и связанные с этим изменения структуры и химического состава оболочек жировых шариков.

Сбивание смеси и получение масляного зерна

Сущность процесса сбивания заключается в агрегации (объединении), содержащихся в сливках и растительном жире жировых шариков. Процесс этот сопровождается постепенным уменьшением вследствие объединения количества жировых шариков и, в конечном счете, практически полным выделением из смеси жировой фазы и образованием масляного зерна. Оболочки жировых шариков при этом полностью или частично разрушаются; около 50−70% их компонентов уходит в пахту. Основу структурного каркаса, образующегося масляного зерна составляют твердые (кристаллические) образования жира, сформировавшиеся в отдельных жировых шариках. Жидкий жир, выделяемый (выдавливаемый) из жировых шариков, обеспечивает сцепление (связку) твердых частиц в результате взаимодействия сил слипания — когезии.

Технологические стадии сбивания смеси условно выделяемые в процессе маслообразования связаны с образованием и разрушением воздушных пузырьков пены. Выделяют три стадии:

— Первая стадия в процессе сбивания в результате интенсивного перемешивания образуется дисперсия воздушных пузырьков (пена). Дисперсию воздушных пузырьков в смеси сливок и растительного жира рассматривают как воздушно-жировую дисперсию или подвижную пену, которая не имеет (не может иметь) строго ячеистого строения, так как смесь в процессе сбивания в результате перемешивания находятся в непрерывном движении.

— Вторая стадия — быстро уменьшается количество невспененных сливок, что резко снижает скорость пенообразование и объем воздушной дисперсии. При этом из смеси удаляется воздуха больше, чем включается. Заканчивается вторая стадия сбивания разрушением агрегатной пены и образованием масляного зерна — мелких комочков жира из слипшихся жировых шариков. Степень агрегации жировых шариков к моменту разрушения агрегатной пены составляет 78−85%. Общая продолжительность периода существования пены при сбивании составляет 73−80% от общей продолжительности процесса сбивания.

— Третья стадия — формирование масляного зерна завершается. В процессе сбивания смеси из жировых шариков происходят выпрессовывание жидкого жира и перераспределение его, агрегация и диспергирование кристаллообразований и агрегатов жировых шариков, образование микрозерен.

Начальная температура сбивания смеси сливок и растительных жиров — один из основных параметров процесса, она устанавливается с учетом содержания жира в сливках, количества заменителя молочного жира, режимов созревания смеси сливок и растительного жира, химического состава и свойств молочного и растительного жиров. Режимы сбивания представлены в таблице 2.4.2.

Эффективность процесса сбивания оценивают по качеству получаемого масляного зерна (размер, упругость, влагоемкость), степени использования молочного жира, показателям структуры и консистенции готового масла. Масляное зерно должно быть упругим, правильной формы и достаточно влагоемким Таблица 2.4.2. Режимы сбивания сливок

Формирование кристаллической структуры спреда зависит от следующих факторов: скорости охлаждения — при значительном увеличении скорости охлаждения образуется неустойчивая кристаллическая модификация; скорости перемешивания — при быстром перемешивании образуется более мелкая кристаллическая структура; содержания насыщенных и ненасыщенных глицеридов — чем больше в жировой фазе ненасыщенных глицеридов, тем больше образуется неустойчивых кристаллических модификаций

Механическая обработка масляного зерна

Сущность данной операции заключается в формировании из разрозненных агрегатов масляного зерна монолита спреда, равномерном распределении компонентов и пластификации продукта. Это влияет на вкус спреда, его консистенцию, стойкость при хранении и товарный вид.

При механической обработке спреда одновременно происходят диспергирование и коалесценция капель плазмы (дробление и соединение). Механическую обработку начинают сразу после слива (отжатая) пахты или промывной воды.

В непрерывнодействующих маслоизготовителях масляное зерно подвергают экструзионной обработке с помощью шнеков, которыми оно продавливается через специальное устройство, состоящее из металлических решеток и мешалок. При этом происходит спрессовывание масляного зерна, гомогенизация, уплотнение монолита и его пластификация. В процессе спрессовывания шнеками из масляного зерна удаляется пахта. При гомогенизации происходит диспергирование плазмы и равномерное распределение компонентов. Уплотнение монолита спреда осуществляется в конической насадке.

Процесс механической обработки условно разделяют на три стадии, как показано на рисунке 2.4.1.

Рисунок 2.4.1. Кривая вработки влаги в спред в процессе механической обработки

Первая стадия — формирование пласта спреда. Разрозненные зерна объединяется в рыхлый пласт спреда — необработанный монолит. На этой стадии обработки удаляется часть механически связанной влаги, а другая часть удерживается внутри вновь образованных капилляров и капель.

Количество влаги, отжатое на этой стадии значительно превышает удерживаемую влагу. Массовая доля влаги в спреде при этом снижается до минимального содержания 10,5…11,0% (критический момент).

На первой стадии обработки происходят процессы разрушения агрегатов, состоящих из жировых шариков, выпрессовывание из них жидкого жира, диспергирование кристаллических образований. Первая стадия завершается при достижении критического момента, когда влага поглощается монолитом спреда и выделяется из него в одинаковых количествах.

На второй стадии происходит частичное разрушение образовавшейся структуры. Под влиянием механического воздействия спред частично размягчается (становится более мягким), влагоемкость его повышается. Наряду с вработкой влаги в монолит (пласт) спреда происходит ее диспергирование и равномерное распределение в монолите. Одновременно происходит капсулировапие капиллярной влаги и пластификация продукта, равномерное распределение всех компонентов, дезагрегирование кристаллических образований и завершение смены фаз.

Третья стадия характеризуется увеличением влаги в спреде и почти полным прекращением ее отжатая. Происходит усиленное диспергирование капель плазмы и равномерное их распределение в монолите спреда. Степень дисперсности плазмы зависит от продолжительности механической обработки и прилагаемых усилий. С увеличением продолжительности обработки число крупных капель в спреде снижается и возрастает количество мелких, что не зависит от конструкций используемых маслоизготовителей. Излишняя обработка может привести к повышенной вработке воздуха в спред и появлению порока «засаленная консистенция».

Показателем завершенности обработки спреда является степень дисперсности капель плазмы в монолите, которая характеризует удельную поверхность плазмы на границе соприкосновения ее с жиром.

Поверхность хорошо обработанного сливочно-растительного спреда сухая на вид, с невидимой мелкодиспергированной влагой.

Фасование и упаковка спреда

Спред, выработанный методом сбивания смеси сливок с заменителем молочного жира «СОЮЗ 60» может быть расфасован в транспортную и потребительскую тару.

В качестве транспортной тары используют ящики из гофрированного картона по ГОСТ 13 511–91 массой нетто 20,0 кг. Внутренняя поверхность коробов и ящиков перед их заполнением должна быть выстлана пергаментом марки, А по ГОСТ 1341 или алюминиевой кашированной фольгой. Монолит спреда в коробке или ящике должен быть плотным, без пустот, с ровной поверхностью. Упаковочный материал должен плотно прилегать ко всей поверхности монолита.

При эксплуатации маслоизготовителя непрерывного действия спред из аппарата по направляющей трубе подают в бункер фасовочного автомата Перед началом работы все детали фасовочного аппарата, соприкасающиеся с продуктом, обрабатывают антиприлипающими растворами.

Для спреда, вырабатываемого методом сбивания сливок (вне зависимости от типа маслоизготовителя), традиционно применяют фасование формированием брикетов. Предусмотрено фасование брикетов массой 200 и 250 г. Спред, предназначенный для фасования в потребительскую тару должен иметь однородную консистенцию, термоустойчивость не ниже 0,7. Спред с мягкой консистенцией фасовать в потребительскую тару не рекомендуется.

Выдержка спреда перед фасовкой нежелательна. Температура фасования составляет 14…16°С в осенне-зимний период года и 12…14°С в весенне-летний. При фасовании спреда с массовой долей влаги более 20% температуру повышают на 1…2°С.

Хранение спреда

Хранение спреда при положительной температуре интенсифицирует окислительные процессы порчи в результате разложения белка, углеводов, липидов. Образуемые при этом вещества являются причиной ухудшения вкуса и запаха спреда. Повышение температуры, как и увеличение сроков хранения, ускоряет окислительные процессы порчи, вплоть до полной потери качества. При минусовой температуре хранения процессы, обусловливающие порчу спреда, протекают значительно медленнее.

Основными причинами порчи молочного жира в сливочно-растительном спреде, являются гидролитические и окислительные процессы, вызываемые посторонней микрофлорой и ее ферментами.

Перекисное окисление является последующей стадией порчи молочного жира в результате воздействия молекулярного кислорода. При действии света в результате фотоокисления липидов в спреде также происходит перекисное окисление, которое имеет практически такой же характер, как и при окислении молекулярным кислородом.

Стойкость спреда. Это свойство спреда длительное время сохранять вкусовые качества с минимальными изменениями. Повышение стойкости спреда при хранении достигается соблюдением технологических режимов производства, а также введением биологически активных веществ и антиокислителей.

Природными (естественными) антиокислителями являются: сульфгидрильные соединения белков молока, токоферол (витамин Е), в-каротин, аскорбиновая кислота, фосфолипиды, некоторые аминокислоты и др. Наиболее активным из них является токоферол.

Процессы, проходящие при хранении спреда

Действие температуры. Происходит перегруппировка кристаллов жира в в-форму, отрицательно влияет на консистенцию спреда из-за образования более крупных кристаллов, сопровождающаяся снижением легкоплавкости за счет перехода низкоплавких триглицеридов смешанных кристаллов в жидкую фазу и обогащения твердой фазы высокоплавким компонентом.

Окисление. Окислительные процессы протекают вследствие контакта с кислородом воздуха.

Действие микроорганизмов. Быстрое ухудшение качества спреда обусловлено также тем, что водная фаза может быть поражена плесенями и другими микроорганизмами. Плесени особенно быстро развиваются при повышенной влажности воздуха в складских помещениях. Спред легко поглощает посторонние запахи, хранят его в специальных помещениях, не допуская присутствия других продуктов (кроме сливочного масла).

2.5 Описание технологической схемы производства

Производство сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% происходит в несколько этапов.

Первый этап. Приемка и подготовка молока.

1. Молоко привозят на производство в автомолоковозах. Молоко и другое сырье принимают по количеству и качеству, установленному (ОТК) лабораторией предприятия. Молоко сырое не ниже 1 сорта по ГОСТ Р 52 054, кислотностью не более 19°Т, плотностью не менее 1028 кг/м^З, группа чистоты не ниже 1; термоустойчивостью не менее 75%; количество соматических клеток не более 500 тыс./см^З.

2. Молоко сепарируют на сепараторах-сливкоотделителях, соблюдая правила, предусмотренные технической инструкцией по эксплуатации сепараторов. Очистка на сепараторе холодной очистки при температуре 6−8°С.

Второй этап. Сепарация молока и получение сливок с м.д.ж. 37-39%. Подготовка заменителя растительного жира «СОЮЗ 60».

1. Очищенное от примесей молоко поступает в сепаратор, где при температуре 35…45°С разделяется на сливки и обезжиренное молоко. Обезжиренное молоко направляется в цех основного производства. Сливки направляются на пастеризацию.

2. Заменитель молочного жира предварительно темперируют до 15−22°C. При достижении температуры в центре монолита 10−14°C жир разрезается на куски массой 1−3 кг, которые загружаются в танк, оснащенную термостатируемой рубашкой и мешалкой и подвергаются растапливанию при температуре 32−34°С. Для приготовления нормализованных растительных сливок в танк с заменителем молочного жира заливают необходимое количество пахты или молока до содержания массовой доли жира смеси 38−39%.

Третий этап. Пастеризация, дезодорация и предварительное созревание смеси сливок с растительным жиром.

1. На пластинчатом теплообменнике пастеризуют при температуре сливки I сорта в леший период пастеризуют при температуре 85…90°С, а в зимний — при температуре 92…95°С (без дезодорации). Сливки II сорта пастеризуют при 92…95°С.

2. Для полного удаления летучих веществ применяют дезодорацию. Сливки с температурой 80 °C подвергают дезодорации в вакуум-дезодорационной установке при разрежении в 0,04…0,06МПа; продолжительность их пребывания в аппарате при нормальной работе составляет 4…5 с.

3. Сливки перекачивают центробежным насосом в танк для предварительного созревания смеси. После получения однородной смеси растительных сливок, их добавляют к молочным сливкам при перемешивании, при общей температуре 60−65°C. Затем сливки охлаждают до температуры 4…6°С в весенне-летний и 5…7°С в осенне-зимний периоды года. На практике продолжительность выдержки смеси молочных и растительных сливок составляет 15…20 ч, а в отдельных случаях до 48 ч.

Четвертый этап. Сбивание смеси и механическая обработка спреда.

1. Смесь сливок и заменителя молочного жира сбивают в маслоизготовителе непрерывного действия в весеннее-летний период при температуре 7…11°С, в осеннее зимний — при 8…13°С до размеров масляного зерна 1…3 мм.

2. В непрерывнодействующем маслоизготовителе масляное зерно подвергается экструзионной обработке с помощью шнеков, которыми оно продавливается через специальное устройство, состоящее из металлических решеток и мешалок. При этом происходит спрессовывание масляного зерна, гомогенизация, уплотнение монолита и его пластификация. В процессе спессовывания шнеками из масляного зерна удаляется пахта. Происходит равномерное распределение компонентов; уплотнение спреда осуществляется в конической насадке.

Пятый этап. Упаковка спреда в брикеты и коробки.

1. При эксплуатации маслоизготовителя непрерывного действия масло из аппарата по направляющей трубе подают в бункер фасовочного автомата Температура фасования составляет 14…16°С в осенне-зимний период года и 12…14°С в весенне-летний. При фасовании масла с массовой долей влаги более 20% температуру повышают на 1…2°С.

2. Спред на выходе из маслоизгоговителя представляет собой твердообразный продукт, который легко формуется крупными монолитами (массой по 20 кг) и мелкими брикетами различной формы и массы от 10 до 500 г.

3. В качестве транспортной тары используют картонные ящики массой нетто по 20 кг по ГОСТ 13 515–00, а также ящики из гофрированного картона по ГОСТ 13 511–91 массой нетто 20,0 кг.

4. Предусмотрено фасование брикетов массой 200 и 250 г. Спред, предназначенный для фасования в потребительскую тару должен иметь однородную консистенцию, термоустойчивостью не ниже 0,7.

2.6 Контроль производства и качества продукции

Технохимический и микробиологический контроль сырья, технологического процесса и готовой продукции осуществляется в соответствии с действующими инструкциями по технохимическому и микробиологическому контролю производства на предприятиях молочной промышленности и стандартами изложенными в разделе 6 ТУ 9220−001−14 173 891. Результаты производственного контроля регистрируют в журнале производственного контроля.

Транспортирование продукта должно производиться в соответствии с требованиями раздела 7 ТУ 9220−001−14 173 891.

Для обеспечения выработки продукта стабильного качества разработана схема управления качеством для приготовления сливочно-растительного спреда, предложенная в таблице 2.6.1.

Таблица 2.6.1. Схема контроля технологического процесса производства сливочно-растительного спреда

Операции по санитарной обработке и мойке проводят в соответствии с СанПиН. Режимы обработки, виды моющих средств и их дозировки должны

соответствовать указанным в «Инструкции по санитарной обработке оборудования, инвентаря, тары на предприятиях молочной промышленности».

Качество сливочно-растительного спреда зависит от качества молока-сырья, сливок, заменителя молочного жира, режимов пастеризации, дезодорации, сбивания и других факторов. Каждую партию продукта оценивают по физико-химическим и органолептическим показателям.

Технохимический и микробиологический контроль сырья и готовой продукции (табл. 2.6.2) осуществляет ОТК (лаборатория) предприятия в соответствии с действующей инструкцией по технохимическому контролю на предприятиях молочной промышленности, инструкцией по микробиологическому контролю производства на предприятиях молочной промышленности и стандартам на методы контроля.

Таблица 2.6.2. Схема организации микробиологического контроля производства сливочно-растительного спреда.

Пороки и дефекты готовой продукции

В результате нарушения технологического режима могут быть различные отклонения качества готовой продукции. Выделяют два основных дефекта качества спреда: дефекты самого спреда и дефекты упаковки. Некоторые пороки спреда и причины, вызывающие их возникновение приведены в табл. 2.6.3−2.6.6.

Таблица 2.6.3. Пороки вкуса и запаха

Таблица 2.6.4. Пороки внешнего вида

Таблица 2.6.5. Технологические пороки спреда

Таблица 2.6.6. Органолептические характеристики

2.7 Материальные расчеты

Затраты сырья и материалов при выработке сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5%

Материальный расчет сводится к составлению материального баланса технологического процесса. Материальный баланс служит для контроля производства, регулирования состава продукции и установления производственных потерь. С помощью материального баланса можно определить экономические показатели технологических процессов и способов производства (производственные потери, расход сырья, выход готового продукта). В молочной промышленности принимается нормативный метод учета расходования сырья и материалов.

Норма расхода — это максимально допустимое плановое количество сырья и материалов, используемое для производства единицы продукции установленного качества. Нормы должны быть прогрессивными, соответствующими современному уровню передовой техники и организации производства. Они должны отражать намеченные планами организационно-технологические мероприятия.

Технологические потери — величина переменная и зависит от организации производства, технического состояния оборудования, технологического процесса, квалификации работников, качества перерабатываемого сырья.

В норму расхода не включается отходы и потери, вызванные несоблюдением установленных технологических режимов, требований, стандартов технических условий по качеству сырья и материалов, неполадками в организации производства и снабжения, потери сверх утвержденных норм естественной убыли в производстве.

За один круг производства продукта планируется выпустить 15 000 брикетов масла по 0,2 кг общим весом 3000 кг. Расчет ведем на 1000 кг готового продукта.

Проведем расчет материального баланса молока при сепарировании:

— Определим массу цельного молока для получения 1634,1 кг сливок в результате сепарирования по формуле:

(2.7.1)

где Мц, Мо — масса цельного молока и сливок, кг;

Жо, Жс, Жц — массовая доля жира в молоке обезжиренном, сливках, молоке цельном, %;

кг

— Масса обезжиренного молока, полученная при сепарировании молока цельного, рассчитывается по формуле:

(2.7.2)

кг

Обезжиренное молоко является отходом производства и участвует в приготовлении других продуктов в других цехах.

Проведем расчет требуемого сырья для составления нормализованной смеси заменителя молочного жира и пахты.

В дипломном проекте заменителя молочного жира в рецептуре спреда используется 15% от общего количества сливок. Жирность начального заменителя составляет Жсоюз=99,7%. Нормализации его до общей жирности смеси Жсм=38% будет проводится в помощью добавления пахты жирностью Жп=0,6%.

(2.7.3)

где Мсоюз, Мсм, Мп — масса заменителя молочного жира «СОЮЗ 60», нормализованной смеси и пахты соответственно, кг;

Жсоюз, Жсм, Жп — жирность заменителя молочного жира «СОЮЗ 60», нормализованной смеси и пахты, %.

кг

Количество пахты для смеси рассчитываем по формуле:

(2.7.4)

кг Рассчитываем количество пахты, которая получится в качестве отхода при производстве спреда:

(2.7.5)

где Мс+союз — масса смеси сливок с нормализованной смесью заменителя молочного жира и пахты, кг кг

Потери спреда при выработке определяем по формуле:

(2.7.6)

где Мсп — масса спреда, кг

Псп — потери спреда, кг кг

Ожидаемый выход спреда из 3000 кг составит:

(2.7.7)

кг

Расход нормализованной смеси на 3000 кг спреда с учетом потерь составит: М_см = 1000*1000 / 988 = 1012,1 (кг).

Рассчитываем потери на каждой стадии производства (производительность 1000 кг спреда в сутки):

— норма потерь на стадии фасовки 0,37%, так на стадию фасовки должно попасть 1003,7 кг

— потери на стадии созревания составляют 0,78%: 1011,5 кг

— потери на стадии смешивания составляют 0,79%: 1019,4 кг

— потери сырья при транспортировке 0,82%: 1027,6 кг.

Сравнение рецептур сладко-сливочного масла и сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% без учета потерь:

Из материального баланса видно, что проектируемый технологический процесс требует меньших затрат сырья по сравнению с заводским. Это вызвано изменением компонентов в рецептуре, то есть заменой 15% молочных сливок на нормализованную смесь из заменителя молочного жира и пахты.

2.8 Расчет фонда рабочего времени

Режим работы цеха по производству сливочно-растительного спреда периодический в 1 смену в 12 часов.

Календарный фонд рабочего времени составит:

Т_к=365•12=4380 ч Номинальный фонд рабочего времени:

Т_ном = 365 — (В + П + О + К), (2.8)

где В-выходные дни — 0;

П — праздничные дни — 12;

О — остановки на средний и текущий ремонт — 7;

К — остановки на капитальный ремонт — 0.

Рассчитываются исходя из графика планово-предупредительных ремонтов, представленных в таблице 2.8.1.

Таблица 2.8.1. Нормативы длительности ремонтов и технологических остановок

Номинальный фонд рабочего времени:

Т_ном=365 — (0+12+5+0)=348 сут.

Таким образом, годовой фонд рабочего времени составляет, ч:

Т_г=348· 12=4176 ч.

2.9 Производственная программа цеха

Суточную производительность цеха по годовому продукту Рс при заданной годовой производительности Р_г=1000 т рассчитывают по формуле:

Р_с = Р_г/ Т_ном =1000/348=3 (т) (2.9.1)

Суточная производительность цеха по сливкам Р_с1 рассчитывается по данным материального баланса — расхода сырья С, т сырья / т продукта:

Р_с1 = Р_с· С = 3· 1634,1 = 4901,95 (т) (2.9.2)

Аналогично рассчитываем суточную производительность по всем компонентам рецептуры и сводим данные в таблицу 2.9.

Таблица 2.9. Рецептура спреда при суточной производительности цеха 3000 кг готового продукта

2.10 Расчет единиц основного и вспомогательного оборудования

В производстве сливочно-растительного спреда используется оборудование как непрерывного (пастеризационно-охладительная установка, сепараторы, оборудование для приемки и учета молока, маслоизготовитель), так и периодического действия (различные резервуары, упаковочные аппараты).

Расчет количества непрерывно действующего оборудования Н рассчитывают по формуле:

Н = (2.10.1)

где М — масса перерабатываемого материала, кг;

G — массовая производительность оборудования, кг/ч;

t — время непрерывной работы оборудования, ч.

Расчет количества аппаратов периодического действия П, необходимых для выполнения годовой производственной программы по выпуску продукции, рассчитываем по формуле:

(2.10.2)

где Р_с — суточная производительность по продукту, кг/сут.

W — масса компонентов, загружаемых в аппарат, кг;

К_об — коэффициент оборачиваемости аппарата (односменный К_об=1);

К_исп — коэффициент использования аппарата.

Коэффициент использования аппарата может быть рассчитан по формуле:

(2.10.3)

где ОГФРВ — годовой фонд рабочего времени, 4176 ч;

Т_р — средний и текущий ремонт.

К_исп =

Отделение производства сливок

На сепарирование поступает подогретое молоко в количестве Мм = 50 966,85 кг. Используем сепаратор-сливкоотделитель Westfalia Separator MSD 200−01−076, производительностью 25 000 кг/ч, время непрерывной работы 2 часа.

Принимаем 1 сепаратор-сливкоотделитель Westfalia Separator MSD 200−01−076.

Далее сливки в количестве 4901,95 кг подаются в пластинчатый пастеризатор Alfa Laval BaseLine 10, производительностью 10 000 кг/ч, который непрерывно работает в течении 30 минут.

Принимаем 1 пастеризатор Alfa Laval BaseLine 10

Горячие сливки в количестве 4901,95 кг (не учитывая потери) подаются в дезодоратор П8-ОДУ-З-10, производительностью 10 000 кг/ч, который непрерывно работает в течении 30 минут.

Принимаем 1 дезодоратор П8-ОДУ-3−10

В резервуар танк Я1-ОСВ-2 с рубашкой и мешалкой загружается для расплавления заменитель молочного жира в количестве 326,5 кг и пахта в количестве 538,61 кг (масса смеси 865,11). Рабочая вместимость резервуара 1000 кг. При односменной выработке смеси и коэффициенте использования К_исп = 0,96 количество резервуаров рассчитываем по формуле 2.10.2.

Принимаем 1 резервуар Я1-ОСВ-2.

В резервуар для созревания сливок Я1-ОСВ-5 с рубашкой и мешалкой для приготовления смеси из сливок и растительных жиров загружается всего 5767,4 кг сырья. Рабочая вместимость резервуара 6 300 кг. При односменной выработке смеси и коэффициенте использования К_исп = 0,96 количество резервуаров рассчитываем по формуле 2.10.2.

Принимаем 1 резервуар Я1-ОСВ-5.

Далее смесь поступает в маслоизготовитель Westfalia BUE 3000, производительность готового продукта составляет 3 тонны, на обработку поступает 5767,4 кг смеси, аппарат непрерывно работает в течении 2 часов.

Принимаем 1 маслоизготовитель Westfalia BUE 3000.

Далее готовый продукт идет в фасовочно-упаковочный аппарат АРМ-7491 для упаковки в брикеты из фольги или пергамента, которые далее упаковываются в коробки на автомате для укладки брикетов в короба М6-АУБ. Аппараты работают непрерывно в течении часа.

Принимаем количество каждого вида оборудования равное единице.

2.13 Теплоэнергетический расчет

Расчет пластинчатой теплообменной установки Alfa Laval BaseLine 10

Секция регенерации (I)

Уравнение теплового баланса:

(2.13.1)

где Q_рег — тепловой поток, переданный молоку в зоне регенерации, Вт;

C_пр — средняя теплоёмкость продукта — молока, Дж/кгК;

t₁, t₂ — начальная температура сырого продукта и продукта после секции регенерации, єC;

t₃, t₄ — температура пастеризации и температура пастеризованного продукта после секции регенерации, єC.

Эффективность работы секции регенерации характеризуется коэффициентом регенерации:

(2.13.2)

(єC) (2.13.3)

(єC) (2.13.4)

Тепловая нагрузка секции регенерации:

(Вт) (2.13.5)

Средняя температура продукта в секции регенерации:

(єC).

где t₃ — температура пастеризации,°С;

t₆ — температура охлажденного молока.

Производительность аппарата — G_п = 10 000 л/час Массовый расход продукта:

t _пр.ср = (t₁ + t₂) / 2 = (35 +79) / 2 = 57 °C,

с_пр^57С = 1020,4 кг/м³

С_пр^57С = 3905,2 Дж/кг· К

G_пр = 10 · 1020,4 = 10 204 кг/ч Тогда тепловая нагрузка секции регенерации:

Q_рег = 10 000/3600 · 3905,2· (79 — 35) = 477 302Вт

Секция пастеризации (II).

Уравнение теплового баланса:

G_г. в. · C_г. в. (t^н_г. в. — t^к_г. в.) = G_пр · С_пр (t₃ — t₂) = Q_п, (2.13.6)

где G_г.в-массовый расход горячей воды, кг /с;

C_г. в. — теплоёмкость горячей воды, Дж / кг К;

t^н_г. в.; t^к_г. в. — начальная и конечная температуры горячей воды,°С;

Q_п — тепловая нагрузка секции пастеризации, Вт.

Кратности рабочей среды n:

(2.13.7)

Массовый расход горячей воды G_гв:

G_г. в. = 10 000*4/3600=11,1 кг/с с_г.в^95С = 984 кг/м³

n_г.в = 4

Средняя температура продукта секции пастеризации

(єC).

Температура горячей воды на выходе из секции пастеризации:

t_г.в^к = t_г.в^н — С_пр / (n_г.в · С_г.в) · (t₃ — t₂) (2.13.8)

C_г.в^{84 C} = 4217,6 Дж / кг· К

t_г.в^к = 95 — 3854,6 / (4 · 4217,6) · (90 — 79) = 92°С

C_пр^{84 C} = 3854,6 Дж / кг· К Тепловая нагрузка секции Q_п:

(Вт).

Секция водяного охлаждения (III)

Уравнение теплового баланса:

t_х.в^к = t_х.в^н + С_пр / (n_х.в · С_х.в) · (t₅ — t₄)

=

t_х.в^к = 15 + 3891,8/(4 · 4212,6) · (80 — 46) = 23 °C Тепловая нагрузка секции водяного охлаждения

Вт

Определение средних температурных напоров

Секция регенерации теплоты (I)

Т.к. температурные напоры на входе Дt₁ и на выходе Дt₂ из секции регенерации теплоты одинаковы:

Дt₁ = t₄ — t₁ = 46 — 35 = 11 єC,

Дt₂ = t₃ — t₂ = 90 — 79 = 11 єC,

то средний температурный напор Дt_рег = 11 єC.

Секция пастеризации (II)

Дt_б = t^к _гв — t₂ = 92 — 79 = 13 єC,

Дt_м = t^н _гв — t₃ = 95 — 90 = 5 єC.

Т.к., то

єC (2.13.9)

Секция водяного охлаждения (III)

Дt_б =t₅ -t^к _хв = 80 — 23 = 57 єC,

Дt_м = t₄ — t^н _хв = 46 — 15 = 31 єC.

Т.к., то

Выбор скоростей продукта и рабочих жидкостей

При заданной производительности аппарата и выбранном типе пластин (П-2) скорость потока молока и компоновка пакета (число параллельных каналов в нём) связаны друг с другом, т. е. выбор одного из этих параметров определяет значение другого.

Скорость молока в каналах между пластинами W_пр = 0.25 м/с Число каналов в пакете определяется на основании уравнения расхода:

G_пр=W_пр · b · h · m · с_пр, (2.13.10)

где b, h — ширина проточной части и зазор между пластинами соответственно, м.

сечение канала: b · h = 0,315 · 0,003 = 9,45 · 10^-4 м²

с_пр^41С = 1018 кг / м, плотность молока при средней температуре:

(єC).

Находим m — число каналов в пакете:

m = G_пр / W_пр · b · h · с_пр (2.13.11)

m = 10 000 / (3600 · 0.315 · 0.003 · 0.25 · 1018) = 11,6

Принимаем число параллельных каналов в пакете m = 12 и уточняем скорость молока:

W_пр=G_пр/b· h·с_пр·m=10 000/3600·0.315·0.003·1018·12= 0.24 м/с (2.13.12)

Скорость горячей воды и рассола принимаем

W_гв = W_p = 2W_пр = 2 · 0,24 = 0.48 м/с Скорость холодной воды равна скорости молока = 0,24 м/с

Определение теплофизических характеристик молока и рабочих жидкостей, расчет режимов движения

Секция регенерации (I)

При средней температуре сырого молока в секции (сторона нагревания)

t _пр.ср = (t₁ + t₂) / 2 = (35+79) / 2 = 57°C

теплопроводность (л), вязкость (м), плотность ©, теплоемкость ©, критерий Прандтля (Р_r) [1,2] соответственно равны:

л = 0,5 Вт/м· К м = 1,17 · 10^-3 Па· с с = 1020,4 кг/м³

С = 3905,2 Дж/кг· К Р_r = 8,26 кг/м³

Режим движения сырого молока

(2.13.13)

где d_э = 2· h = 2· 0,003 = 0,0056 м, эквивалентный диаметр канала.

Для пастеризованного молока (сторона охлаждения)

(єC), (2.13.14)

л = 0,516 Вт/(мК) м = 0,870 · 10^-3 Па· с с = 1016 кг/м³

С = 3870 Дж/(кг· К)

Pr = 6,5

Секция пастеризации (II)

Для потока горячей воды

(єC), (2.13.15)

л = 0,672 Вт/(м · К) м = 0,370 · 10^-3 Па · с с = 974 кг/м³

С = 4190 Дж/(кг · К)

Pr = 2,3

Для потока молока

(єC),

л = 0,618 Вт/(м · К) м = 0,62 · 10^-3 Па · с с = 1005,4 кг/м³ С = 3854,6 Дж/(кг · К) Pr = 3,52

Секция водяного охлаждения (III)

Для потока холодной воды

(єC),

л = 0,580 Вт/(м · К) м = 1,25 · 10^-3 Па · с с = 999,5 кг/м³

С = 4190 Дж/(кг · К)

Pr = 9,2.

Для потока молока

(єC),

л = 0,5 Вт/м· К м = 1,17 · 10^-3 Па· с с = 1020,4 кг/м³

С = 3905,2 Дж/кг· К Р_r = 8,26 кг/м³

Расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

Коэффициенты теплоотдачи б₁ и б₂ для пластин П-2

(2.13.16)

Коэффициенты теплоотдачи в секциях регенерации тепла и пастеризации рассчитаем с учётом отложений на пластинах при коэффициенте использования поверхности теплообмена ц=0,85, для секции рассольного охлаждения принимаем ц=1

(2.13.17)

где д_ст = 0.125 м, толщина стенки;

л_ст=15,12 Вт/(м· К), коэффициент теплопроводности материала пластин.

Секция регенерации (I)

При нагревании сырого продукта Вт/(м² · К).

При охлаждении пастеризованного продукта

Вт/(м² · К) Коэффициент теплопередачи Вт/(м² · К).

Секция пастеризации (II)

При нагревании продукта

Вт/(м² · К).

При охлаждении горячей воды Вт/(м² · К).

Коэффициент теплопередачи Вт/(м² · К).

Секция водяного охлаждения (III)

При охлаждении продукта Вт/(м² · К).

При нагревании воды

Вт/(м² · К).

Коэффициент теплопередачи Вт/(м² · К).

Расчет рабочих поверхностей, числа пластин и числа пакетов. Компоновка секций в аппарате. Поверочный расчет.

Секция регенерации (I)

Поверхность теплопередачи секции м² (2.13.18)

Число пластин в секции

(2.13.19)

где f = 0,21 м² — рабочая поверхность пластины.

При числе каналов в пакете m = 18 число пакетов

(2.13.20)

Принимаем компоновку секции с x_рег =4, m = 18

Компоновка секции

Поверхность теплопередачи:

м² (2.13.21)

Секция пастеризации (II)

Поверхность теплопередачи секции м² (2.13.22)

Число пластин в секции

(2.13.23)

Число каналов в пакете m=18; число пакетов в секции для молока:

(2.13.24)

Принимаем x_п = 1

Число параллельных каналов в пакетах со стороны горячей воды определим из уравнения массового расхода:

(2.13.25)

Отсюда Принимаем компоновку секции: Х_п = 1, m = 18

Ввиду изменения числа каналов m=18 уточняем W _г. в.:

Учитываем поправку е_t в Дt_п на смешанный ток теплоносителя

°С (2.13.26)

и уточняем все параметры:

режим движения горячей воды коэффициент теплоотдачи

Вт/(м² · К)

Вт/(м² · К) коэффициент теплопередачи Вт/(м² · К) поверхность теплопередачи м²

число пластин необходимое число пакетов

Таким образом, целое число пакетов в секции x_п = 1

Поверхность теплопередачи:

м².

Секция водяного охлаждения (III)

Поверхность теплопередачи секции

м² (2.13.27)

Число пластин в секции

(2.13.28)

При числе каналов в пакете m = 18 число пакетов в секции для молока

(2.13.29)

Принимаем x_в = 1.

Число параллельных каналов в пакетах со стороны холодной воды определим из уравнения массового расхода:

(2.13.30)

Отсюда Компоновка секции: Х_в.ох= 1, m = 18

Ввиду изменения числа каналов m=18 уточняем W _г. в.:

Учитываем поправку е_t в Дt_в.охл на смешанный ток теплоносителя

°С (2.13.31)

и уточняем все параметры:

режим движения горячей воды коэффициент теплоотдачи

Вт/(м² · К)

Вт/(м² · К) коэффициент теплопередачи Вт/(м² · К) поверхность теплопередачи м²

число пластин необходимое число пакетов

Таким образом, целое число пакетов в секции x_в = 1.

Поверхность теплопередачи:

м².

Общее число рабочих пластин

n = 2 · m (x_рег + х_п + х_р) = 2 · 18 (4 + 1 + 1) = 216

Поверочный расчет

Секция регенерации (I)

t₄ = t₃ — = 90 — (90−35)/(1+10 000*3905,2/(3600*1240,9*30,24))

= 45,9°C ~ 46°C

t₂= t₁ + = 35+(90 — 35)/(1 + 10 000*3870/(3600*1240,9*30,24))=78,6°C ~ 79°C

Секция пастеризации (II)

Первый пакет. Схема движения противоток Поверхность пакета F₁ = 2 · m · f = 2 · 18 · 0,21 = 7,56 м²

Для горячей воды дt₁= (t_гв^н — t_пр²) · Z

W₁ / W₂ = 16,67*4190/4,17*3856 = 4,347

K · F¹ / W₁ = 1769,43*7,56/69 847,3 = 0,19

Z =(1 — e^{-(1 — W1 / W2) · (K · F1 / W1)})/ (1 — W₁ / W₂ · e^{-(1 — W1 / W2) · (K · F1 / W1)}) = 0,123

дt₁ = (95 — 79)*0,123 =1,968°С Температура горячей воды на выходе из первого пакета:

t_гв^к = t_гв^н — дt₁ = 95 — 1,968 = 93°С

Для молока дt₂ = (t_гв^н — t₂) (W₁ / W₂) · Z = (95 — 79)· 4,347·0,123 = 10,76°C

Для молока на выходе:

t₃= t_пр + дt₂ = 79 + 10,76 = 89,76°С

Расчёт гидравлического сопротивления теплообменника

Секция регенерации теплоты (I)

Для потока сырого продукта при Re = 1020,44

(2.13.32)

Гидравлическое сопротивление секции со стороны сырого молока Па (2.13.33)

где L_п — приведённая длина одного канала, м;

d_э — эквивалентный диаметр канала, м;

о — коэффициент гидравлического сопротивления длины канала.

Для потока пастеризованного молока при Re = 1569,5

.

Гидравлическое сопротивление секции для пастеризованного молока Па.

Секция пастеризации (II)

Для потока пастеризованного молока при Re = 7076

.

Гидравлическое сопротивление секции Па.

Секция водяного охлаждения (III)

Для потока молока при Re = 1074,66

.

Гидравлическое сопротивление секции Па.

Общее сопротивление теплообменника по линии движения продукта

?Р = ?Р_{рег, 1} + ?Р_{рег, 2} + ?Р_п + ?Р_в.охл

?Р =33 399,77 + 29 762,4 + 15 118,5 + 24 893,6 = 103 174 Па Поверхность теплообмена аппарата:

F = FI + FII + FIII = 7,56 + 7,56 + 30,24 = 45,36 м²

3. Специальная разработка

В данном дипломном проекте модернизирована технологическая линия по производству сладко-сливочного несоленого масла «Крестьянское»" с жирностью 72.5%, действующая на ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский. Изменения заключаются в том, что часть молочных сливок будет заменена растительными жирами, что позволит улучшить пищевую и биологическую ценность продукта, а так же снизить затраты на его производство.

Так как масло будет содержать компоненты немолочного происхождения, то такой продукт будет называться спредом. Доля таких компонентов 15%, отсюда, исходя из определений данных ГОСТом /гост №/, конечный продукт будет называться сливочно-растительный спред.

В качестве растительных жиров для производства спреда использует заменитель молочного жира, произведенный компанией «СОЮЗ». Она специализируется на производстве и поставках российским предприятиям пищевой промышленности масложировых систем — специализированных жиров под торговой маркой «СОЮЗ"®‚ вырабатываемых из высококачественного сырья — пальмового‚ кокосового‚ соевого и других масел.

Преимущества использования молочных жиров «СОЮЗ»

Использование жиров «СОЮЗ» в молочной промышленности позволяет вырабатывать в широком ассортименте высококачественную, безопасную для потребителя продукцию и получать значительный экономический эффект.

Получение высококачественной продукции

Жиры «СОЮЗ» являются жировыми системами со сбалансированным жирнокислотным составом, что позволяет вырабатывать продукцию, как общего, так и функционального назначения. Отличные свойства плавления предупреждают возникновение ощущения салистости в готовом продукте.

Стабильный показатель содержания твердого жира при 20 °C и 30 °C обеспечивает постоянство структурно-механических характеристик, способствует сохранению качества жиров в процессе транспортировки и обеспечивает высокую термоустойчивость вырабатываемых продуктов.

Выработка безопасной продукции

Содержание транс-изомеров в жирах «СОЮЗ» не превышает безопасного уровня.

Жиры «СОЮЗ» не содержат генетически модифицированных источников, так как сырье, используемое для их производства, является безопасным по этому показателю.

Жиры «СОЮЗ» вырабатываются на основе высококачественных растительных масел, поэтому в своем составе не содержат холестерин.

Экономическая эффективность

Снижение себестоимости продукции за счет полной или частичной замены молочного жира на жиры «СОЮЗ».

Расширение ассортимента вырабатываемой продукции.

Увеличение выхода готовой продукции из 1 тонны молочного сырья.

Сглаживание сезонности производства молочной продукции.

Гибкая ценовая политика Корпорации «СОЮЗ».

Стабильность качества жиров «СОЮЗ»

Постоянный контроль на всех этапах производства обеспечивает стабильно высокое качество готового продукта. При производстве жиров «СОЮЗ» используется сырье, соответствующее европейским стандартам качества. Высокая микробиологическая чистота жиров «СОЮЗ» обеспечивается за счет низкого содержания влаги в продукте (не более 0,3%). Высокая окислительная стабильность жиров «СОЮЗ».

Применение жиров «СОЮЗ» не требует существенного изменения технологического процесса и введения дорогостоящих единиц оборудования в технологическую цепочку.

Возможность полной или частичной замены молочного жира на растительные жиры «СОЮЗ». Оптимальный подбор температуры плавления и температуры застывания жиров «СОЮЗ» позволяет учитывать особенности технологии производства различных молочных продуктов.

Применение жиров «СОЮЗ» дает возможность изготовления молокосодержащих продуктов с новыми потребительскими свойствами.

Применение жиров «СОЮЗ» позволяет сгладить некоторые пороки вкуса молочного сырья (кормовой, силосный, затхлый привкусы).

Применение жиров «СОЮЗ» обеспечивает стабильность параметров технологического процесса и качественных характеристик готового продукта.

Как известно, молочный жир имеет уникальные характеристики плавления: оставаясь совершенно твёрдым при низкой температуре, он полностью расплавляется при температуре тела, что исключительно важно для вкусовых ощущений во время потребления продукта, содержащего молочный жир. Заменитель молочного жира «СОЮЗ 60» обладает аналогичными молочному жиру свойствами плавления и может заменять его, сохраняя при этом традиционное качество готового продукта. Необходимо отметить, что параметр показателя твёрдости молочного жира имеет склонность к сезонным колебаниям, а у растительных жиров, в частности, у заменителя молочного жира «Союз 60» этот показатель стабилен в течение года.

Заменитель молочного жира «Союз 60» обладает значительной устойчивостью к окислению и прогорклости, что увеличивает хранимоспособность молочных продуктов.

«Союз 60» обладает улучшенными органолептическими свойствами, он почти не содержит транс-изомеров жирных кислот, тщательно подобран состав данной жировой системы — кривая плавления максимально приближена к кривой плавления молочного жира.

Ингредиенты ЗМЖ «Союз 60»: натуральные рафинированные дезодорированные, частично гидрогенизированные растительные масла, прежде всего пальмовое, кокосовое, соевое и другие в меньшем количестве, эмульгатор, антиоксидант.

Пальмовое масло — масло, получаемое из мясистой части плодов масличной пальмы. Имеет красно-оранжевый цвет, богато каротиноидами и пальмитиновой кислотой. Затвердевает при температуре ниже 30 °C.

Примерный жирнокислотный состав:

- линолевая кислота — 4−10%;

- олеиновая кислота — 35−40%;

- пальмитиновая кислота — 40−50%

Также в незначительных количествах содержится — лауриновая, миристиновая, стеариновая, арахиновая и другие жирные кислоты.

СН₃(СH₂)₁₂СООН С₁₁Н₂₃СООН миристиновая кислота лауриновая кислота С₁₇Н₃₅СООН С₁₉Н₃₉СООН стеариновая кислота арахиновая кислота Масло устойчиво к окислению. Применяется в молочной промышленности как частичная замена молочного жира; в масложировой промышленности при производстве маргарина, спредов, шортенингов; применяется также в качестве фритюрного жира.

Недавние исследования показали, что пища, в которой содержится пальмитиновая кислота (С_16:0) увеличивает уровень высокоплотного липопротеинового холестерола, предотвращающего риск коронарных заболеваний сердца.

Пальмовое масло является естественным источником витамина Е, в котором содержится до 30% токоферолов и 70% токотриенолов. Токотриенолы и выполняют роль сильнейшего антиоксиданта, предотвращающего окисление ненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов и витамина А, удаляют свободные радикалы и, таким образом, предотвращают старение клеток, появление атеросклероза и раковых заболеваний.

Так как пальмовое масло отличается высокой устойчивостью к окислению, разрушению и прогорклости продукты, произведенные на его основе:

- обладают более продолжительным сроком хранения;

- не повышают уровень холестерола в крови;

- не провоцирует появление атеросклероза и раковых заболеваний.

После рафинации и дезодорации пальмовое масло должно иметь белый цвет, вкус обезличен, температура плавления 36−38°С.

Кокосовое масло получают из высушенной мякоти кокосового плода пальмы, которая произрастает в Индонезии, Малайзии, Шри Ланка и других тропических странах. Высушенная мякоть (копра) содержит до 75% жира.

Сырое кокосовое масло имеет сладковатый запах, по консистенции напоминает топленое масло, после рафинации приобретает снежно-белый цвет. Температура плавления — 20−28°С.

Жирнокислотный состав:

- лауриновая кислота — 39−54%;

- миристиновая кислота — 15−23%;

- олеиновая кислота — 4−11%;

- каприловая кислота — 5−10%;

- каприновая кислота — 4,5−9,7%;

- пальмитиновая кислота — 7,5−10,5%;

- капровая кислота — 0,2−0,5%

- стеариновая кислота — 1,0−3,2%.

Почти 50% из жирно-кислотного состава масла составляет лауриновая кислота, которая преобразовывается в монолауриновую жирную кислоту в организме. Лауриновая кислота неблагоприятно действует на разнообразные микроорганизмы, включая, бактерии, дрожжи, грибы, и окутанные вирусы. Она — главный компонент человеческого грудного молока, и помогает защищать детей от болезни в течение младенчества.

Каприловая кислота, которая составляет еще 7% от жирно-кислотного состава кокосового масла, также стимулируют антимикробную деятельность.

Соевое масло получают из бобов сои методом прямой экстракции или отжима. Бобы содержат наряду с жирами и белки. Сырое масло имеет коричневый цвет с зеленым оттенком, после рафинации и дезодорации — светло-желтое, прозрачное, вкус и запах обезличены.

Физико-химические свойства: температура застывания от -15 до -180°С; йодное число 120−141; кинематическая вязкость при 200 єС (59−72)*10^-6 м²/сек.

Химический состав: Витамины Е₁ (необходимый для нормальной работы половых желез), С, Е, соли Са, Nа, Мg, К, Р. Ценным компонентом соевого масла является лецитин.

Жирнокислотный состав:

- линолевая кислота — 46,2 — 52,6%;

- альфа-линоленовая — 7,9 — 8,5%;

- олеиновая — 22 — 26%;

- пальмитиновая — 9 — 12%;

- стеариновая — 5 — 6%.

Соевое масло свободно от холестерина и содержит незначительную долю насыщенных жирных кислот. Его уникальное отличие от других растительных масел заключается в том, что наряду с традиционными жирными кислотами, в нем представлены жирные кислоты, характерные для жиров рыб, и, как было установлено, именно благодаря им, обусловлено снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний при потреблении рыбных жиров.

Изменения в рецептуре

В отличие от действующего производства в технологический процесс внесено изменение на стадии смешивания и созревания. Прежде чем смешать жировую систему «СОЮЗ 60» с молочными сливками из неё приготавливают так называемые растительные сливки. Жир разрезают на мелкие куски и растапливают, затем приготавливают нормализованную смесь с жирностью 38% с помощью пахты. Пахту используют полученную при производстве предыдущей партии спреда (сливочного масла). Затем готовую нормализованную смесь добавляют в молочные сливки и оставляют на низкотемпературное созревание.

Введение

заменителя жира «СОЮЗ 60» позволит получить готовый продукт практически не содержащий транс-изомеров и холестерина и у которого больший срок хранения.

Жировую систему «СОЮЗ 60» берут в определенном количестве, согласно приведенной рецептуре, с целью доведения массовой доли жира до необходимой. Все дальнейшие операции (низкотемпературное созревание, получение масляного зерна, фасовка и хранение в камере) проводят согласно технологической инструкции для производства сливочного масла. В таблице 3.1 представлена рецептура сливочно-растительного спреда «Ополье» с массовой долей жира 72,5%.

Таблица 3.1. Рецептура сливочно-растительного спреда «Ополье» с массовой долей жира 72,5%.

3.1

Введение

нового оборудования

В данном дипломном проекте введен аппарат для плавления жировой системы «СОЮЗ 60» — резервуар Я1-ОСВ-2 с рубашкой и мешалкой, общий вид которого изображен на рисунке 3.1.1. Технические характеристики отображены в таблице 3.1.1

Таблица 3.1.1. Технические характеристики резервуара для созревания сливок Я1-ОСВ-2

Резервуар Я1-ОСВ-2, предназначен для созревания сливок при выработке сливочного масла, сметаны и производства кисломолочных напитков, так же применяется для высокотемпературной обработки молока, плавления жиров. Применяются на маслозаводах и других предприятиях молочной промышленности.

Резервуар имеет трехслойные стенки, между верхней и средней стенкой проложена изоляция, а между средней и внутренней стенкой расположены обогреватели. Обогрев осуществляется горячей водой.

Описание конструкции и принцип действия

Корпус представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с днищем и крышкой, теплообменной рубашкой в виде змеевика и патрубками подвода и отвода теплохладагента. Корпус термоизолирован фенолформальдегидным пенопластом и облицован тонколистовой нержавеющей сталью. К нижнему днищу приварены регулируемые опоры.

Мешалка, установленная вертикально, имеет форму трубчатого контура с диагональной лопастью. В нижней части мешалка опирается на подшипник скольжения. Привод представляет собой плиту с установленным на ней мотор-редуктором.

Моечное устройство состоит из двух моющих головок, вращающихся во взаимно перпендикулярных плоскостях, каждая из которых имеет изогнутые трубки, создающие при вытекании из них жидкости (моющего раствора или воды) реактивную силу, вращающую головки.

Заполнение и опорожнение резервуара продуктом осуществляется через патрубок, расположенный в нижней части корпуса.

Для контроля температуры продукта в нижней части корпуса установлены стеклянный термометр и термометр сопротивления. Для определения верхнего уровня продукта в верхней части корпуса установлены датчики верхнего уровня, для сигнализации опорожнения — датчик нижнего уровня. Для взятия пробы продукта в целях определения его кислотности лабораторным способом в цилиндрической части резервуара предусмотрен пробоотборный кран.

В резервуаре имеется люк, закрываемый крышкой посредством защелки. У крышки люка установлен конечный выключатель. На верхней крышке резервуара расположен патрубок для подсоединения к внешней охладительной установке. Система охлаждения в виде замкнутой спиральной рубашки позволяет прокачивать теплохладагенты под избыточным давлением, что повышает эффективность теплообмена и упрощает проектные решения по обвязке резервуаров у потребителя трубопроводами теплохладагентов.

Заменитель молочного жира с температурой в центре монолита около 15 °C разрезается на куски массой 1−3 кг, которые загружаются в резервуар ОСВ. По обогревательным змеевикам пускают горячую воду заданной температуры (не менее 70°С). Для приготовления нормализованных растительных сливок в резервуар с уже растопленным заменителем молочного жира заливают необходимое количество пахты или молока до содержания массовой доли жира в смеси 38% и включают мешалку; перемешивание ведется при температуре 60−65°C.

Резервуары типа ОСВ оснащены средствами контроля, автоматического и дистанционного управления технологическими процессами, что позволяет обеспечить минимальную трудоемкость эксплуатации и высокое качество вырабатываемых продуктов. Резервуары полностью выполнены из пищевой нержавеющей стали. Резервуар монтируется на основание (пол, междуэтажное перекрытие, эстакаду и т. д.), рассчитанное на массу резервуара в заполненном состоянии. Устанавливать резервуар ОСВ нужно строго вертикально.

Также в данном дипломном проекте предлагается заменить маслоизготовитель КМ-1500 1974 года выпуска на более современный маслоизготовитель непрерывного действия Westfalia BUE 3000 (рис. 3.1.2).

Предназначен для производства сладкоили кисло-сливочного масла, а также культурированного сливочного масла (соленого или несоленого) и спредов.

Смесь сливок и растительных жиров для сбивания спреда подаются в маслоизготовитель при помощи насоса. Измерения расхода и электронная регулировка скорости обеспечивают постоянное значение расхода подаваемых сливок.

Смесь сливок и растительных жиров сначала попадают в первый маслобойный цилиндр I (1). Вращающееся било сбивает сливки в масляное зерно и пахту. Далее обе фазы подаются во второй маслобойный цилиндр (2). Он разделен на две секции кольцевым порогом. Охлажденная пахта вводится в первую секцию, где сбивается суспензия масляного зерна в пахте с последующим охлаждением. Далее масляное зерно с пахтой перетекает через кольцевой порог во вторую секцию второго маслобойного цилиндра. Пахта отделяется от масляного зерна на мелкоячеистом сите. Из вращающего сборника пахта отводится в накопительную емкость. Масляное зерно из второго маслобойного цилиндра падает на шнеки в корпусе первого текстуратора. Остатки пахты выжимаются и откачиваются во второй маслобойный цилиндр для осветления (извлечение масляного зерна).

Далее в камере вакуумирования (5) из продукта удаляется воздух. Необходимое разрежение создается жидкостным кольцевым вакуумным насосом.

Вращающиеся навстречу шнеки (6) и встроенный насос для перекачки спреда создают оптимальные условия перемещения спреда ко второму участку смешивания. Интенсивное перемешивание обеспечивает однородную текстуру и равномерное распределение влаги. Технические характеристики маслоизготовители представлены в таблице 3.1.2.

Таблица 3.1.2. Технические характеристики маслоизготовителя непрерывного действия Westfalia BUE 3000

В отличае от действующего производства предлагается произвести замену ручного труда. Для этого используем полуавтомат М6-АУБ для укладки брикетов спреда в короба. Он предназначен для штабелирования и укладки брикетов сливочно-растительного спреда в картонные ящики. Работает совместно с автоматом АРМ для фасовки и упаковки сливочно-растительного спреда.

Полуавтомат состоит из станины с приводом, магазина, механизма толкателей пачек, механизма стола, опрокидывателя, электрооборудования и пневмосистемы. Станина служит основанием полуавтомата и выполнена из сваренных между собой прокатных профилей. К станине крепятся все механизмы полуавтомата. С правой стороны предусмотрена дверца, закрывающая нишу, в которой помещен щит электрооборудования.

Магазин состоит из приемной камеры с крышкой и коробки с двумя микропереключателями. Камера выполнена из нержавеющей стали. В переднем листе камеры предусмотрено окно для входа брикетов в полуавтомат. С задней стороны крепится коробка с микропереключателями. Крышка камеры снабжена блокирующим устройством.

Механизм стола состоит из цилиндра стола и цилиндра зажимов. Цилиндр стола служит для формирования блока рядов брикетов по вертикали. Он крепится к раме полуавтомата и к цилиндру зажимов и состоит из цилиндра, к штоку которого прикреплены столик и направляющая планка с гребенкой. Цилиндр зажимов состоит из двухстороннего цилиндра, шток которого служит отсекателем и крепится к кронштейнам толкателей. Отсекатель цилиндра зажимов зацепляется с гребенкой цилиндра стола. В процессе движения отсекателя шток цилиндра стола с гребенкой собственной массой опускается на один шаг гребенки (равный высоте брикета) вниз. Технические характеристики полуавтомата для укладки брикетов масла в ящики представлены в таблице 3.1.3

Таблица 3.1.3. Технические характеристики полуавтомата для укладки брикетов в короба М6-АУБ

Используемые аппараты не только позволят увеличить качество получаемой продукции, но и сократить энергетические затраты. Ручной труд исключается, что улучшит микробиологическое состояние линии, так как процесс производства будет полностью автоматизированным. Аппараты оборудованы датчиками, контролирующими качество сырья и качество готовой продукции, что экономит время производства продукции. В лаборатории делается только контрольная проверка упакованного масла, прежде чем отпустить его на реализацию.

4. Автоматизация технологических процессов

Автоматизация процесса смешивания нормализованной смеси заменителя молочного жира и пахты со сливками в резервуаре ОСВ и процесса производства спреда в маслоизготовителе Westfalia BUE.

Выход продукции и ее качество в любом химико-технологическом процессе в значительной степени зависят от того, насколько точно режимные параметры процесса (температура, давление, расход, уровень, концентрация компонентов и т. д.) поддерживаются во время проведения процесса на оптимальном уровне. Требованию оптимизации в этом смысле наиболее полно удовлетворяет автоматическое управление химико-технологическими процессами.

Автоматическое управление химико-технологическими процессами, кроме того, обеспечивает наивысшую производительность труда при наименьших производственных затратах, надежность работы оборудования, снижает нежелательные воздействия химико-технологического производства на окружающую среду, улучшает условия труда производственного персонала.

В данном разделе разработана САУ участка производства спреда. Разработана схема автоматизации с использованием МПК «МФК-1500».

Многофункциональный программируемый контроллер МФК1500 предназначен:

— для построения информационных систем объема от 100 до 1000 измерительных каналов в одном контроллере;

— для построения управляющих и информационных систем автоматизации технологических процессов среднего уровня сложности;

— для построения систем блокировок и противоаварийной защиты (ПАЗ).

Контроллер может использоваться как в системах автономного управления, так и в составе распределенных АСУ ТП. Кроме того, возможно его использование в качестве локального устройства управления в составе сложной распределенной системы управления. [сайт]

Контроллер устойчив к воздействию следующих климатических и механических факторов: рабочая температура: для исполнения со знаком «i» от -40 до 60 °C; для обычного исполнения от 1 до 60 °C; относительная влажность окружающего воздуха от 5 до 95% без конденсации влаги; атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа; вибрация для частот от 5 до 9 Гц с амплитудой смещения 3,5 мм.

К работе с контроллером МФК1500, его модулями, МКС и УДС допускается персонал, прошедший обучение и имеющий допуск для работы на электроустановках с напряжением до 1000 В.

Перед установкой модулей в шасси контроллера МФК1500 необходимо проверить их внешний вид на предмет отсутствия механических повреждений. Допускается «горячее включение» всех модулей, то есть установка их в шасси и каркас контроллера МФК1500 при включенном питании. Монтаж проводов, подходящих УДС и МКС контроллера МФК1500, проводится при отключенном электропитании. При эксплуатации контроллера МФК1500 запрещается перекрывать поток воздуха снизу и сверху шасси (каркаса). При размещении контроллера МФК1500 в шкафу минимальное расстояние над шасси (каркасом) должно быть не менее 50 мм. Запрещается пользование средствами связи на расстоянии ближе 3 м. [сайт]

Проектом предусмотрено, что информация о значениях параметров поступает на пульт управления инженера-технолога, причем информация о ходе технологического процесса может фиксироваться на видеотерминале; наиболее важная часть информации может выводиться на печатающее устройство. [списать название методички]

Для качественного ведения процесса смешивания сливок с нормализованной смесью заменителя молочного жира (ЗМЖ) и пахты, а также процесса получения спреда необходимо контролировать и регулировать ряд параметров, представленных в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Контролируемые и регулируемые параметры

Автоматическая система управления технологическим процессом включает в себя 4 контура регулирования и 6 контуров контроля. Контуры регулирования:

1. Регулируется клапаном подача сливок на резервуар ОСВ.

2. Регулируется клапаном подача нормализованной смеси из ЗМЖ и пахты.

3. Регулируется температура смеси в резервуаре ОСВ путем изменения подачи холодной воды к змеевику.

4. Регулируется температура готового спреда на выходе из маслоизготовителя Westfalia BUE путем изменения подачи холодной воды к маслоизготовителю.

Контуры контроля:

1. Контролируется давление подачи сливок к резервуару ОСВ.

2. Контролируется давление подачи нормализованной смеси из ЗМЖ и пахты.

3. Контролируется расход холодной воды на участок.

4. Контролируется давление холодной воды на змеевик резервуара ОСВ.

5. Контролируется давление холодной воды на маслоизготовитель.

6. Контролируется давление смеси на входе в маслоизготовитель.

Разберем работу одного из контуров регулирования, а именно контур регулирования температуры смеси в резервуаре ОСВ путем изменения подачи холодной воды к змеевику. Температура смеси измеряется датчиком температуры ТСМУ Метран 274 (позиция 8а). Клапан КМР ЛГ 101 НЖ 50 40,0 НЗ УХЛ (1) (позиция 8б), установленный на линии подачи холодной воды, регулирует приток холодной воды и тем самым стабилизирует температуру в резервуаре, необходимую для созревания смеси.

Типы выбранных приборов и средств автоматизации, сгруппированные по параметрам, представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2. Спецификация на проборы и средства автоматизации

Список использованных источников

1. Бредихин, С. А. Технология и техника переработки молока / С. А. Бредихин, Ю. В. Космодемьянский, В. Н. Юрин. — М.: Колос, 2003. — 400 с.

2. Закон РФ О техническом регулировании. — М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, 2004. — 32 с.

3. Закон РФ О качестве и безопасности пищевых продуктов. — Екатеринбург.: Уралюриздат, 1999. — 40 с.

4. Закон РФ О защите прав потребителей. — М.: ИНФРА-М, 2004. — 35 с.

5. ГОСТ Р 51 917;2002 Продукты молочные и молокосодержащие. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 2000. — 16 с.

6. Барабанщиков, В. Н. Молочное дело / В. Н. Барабанщиков, А. С. Шувариков. — 3-е изд., доп. и перераб. — М.: Изд-во МСХА, 2000. — 348 с.

7. Повышение качества молочной продукции / О. Б. Федотова, Е. В. Шепелева // Мол. пром. — 2004. — № 2. — с. 39−40.

8. СанПиН 2.3.2.1078 — 01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. — М.: Ника, 2001. — 320 с.

9. Действие пробиотических продуктов на возбудителей кишечных инфекций / В. И. Ганина, Е. В. Болылакова // Мол. пром. — 2001. — № 11. — с. 47−48.

10. Пробиотический кисломолочный напиток / Г. В. Иванова, Т. П. Арсеньева // Мол. пром. — 2000. — № 9. — с. 8−9.

11. Продукты лечебного и профилактического назначения: основные направления научного обеспечения / В. Д. Харитонов, О. Б. Федотова // Мол. пром. — 2003. — № 12. — с. 71−72.

12. Современный взгляд на пробиотические продукты / В. И. Ганина // Всё о молоке. — 2001. — № 3.

13. Новые достижения в технологии кисломолочных продуктов / В. Ф. Семенихина, И. В. Рожкова // Мол. пром. — 2002. — № 9. — с. 41−42.

14. Современные тенденции в технологии кисломолочных напитков / З. Жбиковский // Мол. пром. — 2004. — № 1. — с. 42−43.

15. ТУ 9222−001−14 173 891−04 Продукт кисломолочный «Бифилайф». — М: ООО «Мир биотехнологий», 2002. — 9 с.

16. О консистенции кисломолочных продуктов / З. С. Зобкова, Т. П. Фурсова // Мол. пром. — 2002. — № 9. — с. 31−32.

17. Горбатова, К. К. Химия и физика молока / К. К. Горбатова. — Спб.: ГИОРД, 2004. — 288 с.

18. Системы управления качеством в молочной промышленности / С. Зайка, А. Тарчинска // Мол. пром. — 2004. — № 6. — с. 21−22.

19. О консистенции кисломолочных продуктов / З. С. Зобкова, Т. П. Фурсова // Мол. пром. — 2002. — № 11. — с. 27−29.

20. Шидловская В. П. Органолептические свойства молока и молочных продуктов / В. П. Шидловская. — М.: Колос, 2000 — 280 с.

21. ГОСТ Р 52 054 — 2003 Молоко натуральное коровье — сырье. Технические условия. — М.: Изд-во стандартов, 2003. — 20 с.

22. Технологическая инструкция по производству продукта кисломолочного «Бифилайф». — М.: ООО «Мир биотехнологий», 2002. — 7 с.

23. Горбатова, К. К. Биохимия молока и молочных продуктов / К. К. Горбатова — 2-е изд., доп. и перераб. — СПб.: КОЛОС, 1997. — 288 с.

24. О консистенции кисломолочных продуктов / З. С. Зобкова, Т. П. Фурсова // Мол. пром. — 2002. — № 10. — с. 23−24.

25. Гигиеническая значимость и безопасность / А. А. Иванов // Мол. пром. — 2004. — № 7. — с. 13−16.

26. Производители «Бифилайф» — лидеры молочного производства / И. В. Кунков // Мол. пром. — 2002. — № 2. — с. 32.

27. Никифоров, А. Д. Управление качеством / А. Д. Никифоров. — М.: ДРОФА, 2004. — 720 с.

28. Закваски прямого внесения и ингридиенты для производства кисломолочных продуктов / И. Приданникова, В. Елизарова // Мол. пром. — 2004. — № 2. — с. 32−33.

29. Самойлов, В. А. Справочник технолога молочного производства. Том 7. Оборудование молочных предприятий / В. А. Самойлов, П. Г. Нестеренко, О. Ю. Толмачёв. — Спб.: ГИОРД, 2004. — 832 с.

30. Степаненко, П. П. Микробиология молока и молочных продуктов: учеб. Для ВУЗов / П. П. Степаненко. — Сергиев Посад: ООО «Все для вас — Подмосковье», 1999. — 145 с.

31. Степанова, Л. И. Справочник технолога молочного производства. Том 1. Цельномолочная продукция. Технология и рецептуры / Л. И. Степанова. — Спб.: ГИОРД, 2003. — 794 с.

32. «Бифилайф» — свежий взгляд на молочную промышленность / В. Ю. Чистяков // Мол. пром. — 2002. — № 3−4. — с. 156−157.