Реферат: Технологическая линия производства пастеризованного молока

а — молокоочистителя; б — сливкоотделителя; / — исходное молоко; 2 — легкая фракция (очи­щенное молоко или сливки); 3— частицы, образующие осадок; 4— осадок (слизь); 5— тяжелая фракция (обезжиренное молоко)

Большое внимание уделяют сепарированию при низких темпе­ратурах, так называемому сепарированию холодного молока. Од­нако сепарирование при низкой температуре на обычных сепарато­рах приводит к снижению их производительности почти вдвое из-за повышения вязкости и частичной кристаллизации жира.

Процесс сепарирования в сепараторе осуществляется в такой последовательности (рис. 1, б). Цельное молоко по центральной трубке поступает в тарелкодержатель, из которого по каналам, об­разованным отверстиями в тарелках, поднимается в верхнюю часть комплекта тарелок и растекается между ними. В межтаре­лочном пространстве жировые шарики как более легкая фракция молока движутся к центру барабана, далее по зазору между кром­кой тарелки и тарелкодержателем поднимаются вверх и поступают в камеру для сливок. Затем под напором сливки поступают в пат­рубок, на котором установлены измеритель количества сливок (ротаметр) и регулировочный вентиль. Обезжиренное молоко как более тяжелая фракция направляется к периферии барабана (в грязевое пространство), поднимается вверх и поступает в патру­бок, на котором установлены манометр и регулировочный вен­тиль (кран).

Регулировочный вентиль предназначен для регулирования жирности получаемых сливок, которая изменяется в зависимости от количества сливок и обезжиренного молока. При постоянных количестве и массовой доле жира в поступающем молоке умень­шение количества выходящих сливок приводит к повышению массовой доли жира в них и, наоборот, увеличение количества сливок снижает в них массовую долю жира.

Исходя из соотношения масс сливок и обезжиренного молока можно найти требуемую жирность сливок. Определив расчетным путем соотношение между массами сливок и обезжиренного мо­лока, устанавливают это соотношение при помощи регулировоч­ного устройства.

На молочные предприятия молоко поступает с разным содер­жанием жира и сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО), а в готовом продукте жир и СОМО должны быть в опре­деленном количестве или соотношении. В связи с этим необходи­ма нормализация сырья.

Нормализация — это регулирование состава сырья для получе­ния готового продукта, отвечающего требованиям стандарта.

При нормализации исходного (цельного) молока по жиру мо­гут быть два варианта: жира в цельном молоке больше, чем требу­ется в производстве, и жира в цельном молоке меньше, чем требу­ется. В первом варианте жир частично отбирают путем сепариро­вания или к исходному молоку добавляют обезжиренное молоко. Во втором варианте для повышения жирности исходного молока добавляют к нему сливки. Массы сливок и обезжиренного молока, необходимых для добавления к исходному молоку, рассчитывают по уравнениям материального баланса, который можно составить для любой составной части молока.

Один из простейших способов нормализации по жиру — нор­мализация путем смешивания в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента (сливок или обезжиренного молока). Нормализующий компонент добав­ляют при тщательном перемешивании смеси в емкости.

Нормализацию смешиванием можно осуществить в потоке (рис. 2, а), когда непрерывный поток нормализуемого молока сме­шивается в определенном соотношении с потоком нормализую­щего продукта.

Нормализация молока с использованием сепаратора-сливкоот­делителя осуществляется в таком порядке: нормализуемое молоко подается на сепаратор-сливкоотделитель, где разделяется на слив­ки и обезжиренное молоко. Затем полученные сливки и обезжи­ренное молоко смешиваются в потоке в требуемом соотношении, а часть сливок (при Жм > Жн м) или обезжиренного молока (при Жи < Жн м) отводится как избыточный продукт (рис. 2, б).

Массовая доля жира в молоке, нормализованном в потоке, ре­гулируется автоматически с помощью систем управления УНП (управление нормализацией в потоке) и УНС (управление нор­мализацией в потоке с применением сепаратора-сливкоотдели­теля). Основная задача систем управления процессом нормали­зации заключается в получении стабильных заданных значений массовой доли жира или другого параметра нормализованного молока.

Рис. 2. Схема нормализации с применением сепаратора-сливкоотделителя, снабжен­ного нормализующим устройством

а - при Жм > ЖИ. м; б - при Жч < Жн, „. Здесь Жм, Жн. м - соответственно массовые доли жира в исходном и нормализованном молоке

1.2.2. Гомогенизация молока

Гомогенизация — это обработка молока (сливок), заключающая­ся в дроблении (диспергировании) жировых шариков путем воз­действия на молоко значительных внешних усилий. Известно, что при хранении свежего молока и сливок из-за разницы в плотности молочного жира и плазмы происходит всплывание жировой фракции, или ее отстаивание. Скорость отстаивания жира зависит от размеров жировых шариков, вязкости, от воз­можности соединения жировых шариков друг с другом. Как из­вестно, размеры жировых шариков колеблются в широких преде­лах — от 0,5 до 18 мкм. Согласно формуле Стокса скорость выде­ления (всплывания) жирового шарика прямо пропорциональна квадрату его радиуса. В процессе гомогенизации размеры жиро­вых шариков уменьшаются примерно в 10 раз (размер -1,0 мкм), а скорость всплывания их соответственно становится примерно в 100 раз меньше. В процессе дробления жирового шарика перерас­пределяется его оболочечное вещество. На построение оболочек образовавшихся мелких шариков мобилизуются плазменные бел­ки, а часть фосфатидов переходит с поверхности жировых шари­ков в плазму молока. Этот процесс способствует стабилизации вы­сокодисперсной жировой эмульсии гомогенизированного молока. Поэтому при высокой дисперсности жировых шариков гомогени­зированное молоко

??????????? ?? ????????????.

Рис. 3. Схема дробления жировых шари­ков в клапанной щели гомогенизатора

d — диаметр отверстия в седле клапана; v₀ — скорость движения молока в клапане; v'₀ — скорость в пограничном сечении; р₀ — дав­ление в клапане; v₁ — скорость движения в шели клапана; р₁ — давление в шели клапа­на; h— высота шели клапана

Механизм дробления жировых шариков, схематично показан­ный на рисунке 3, заключается в следующем. В гомогенизирую­щем клапане на границе седла гомогенизатора и клапанной щели имеется порог резкого изменения сечения потока, а следователь­но, и изменения скорости движения. При переходе от малых ско­ростей движения к высоким жировой шарик деформируется: его передняя часть, включаясь в поток в гомогенизирующей щели с большой скоростью, вытягива­ется в нить и дробится на мел­кие капельки. Таким образом, степень раздробленности, или эффективность гомогенизации, зависит прежде всего от скорос­ти потока при входе в гомоге­низирующую щель, а следова­тельно, от давления гомогени­зации, которое всегда опреде­ляет скорость.

С повышением давления уси­ливается механическое воздей­ствие на продукт, возрастает дис­персность жира, а средний диа­метр жировых шариков умень­шается. По данным ВНИКМИ, при давлении 15МПа средний диаметр жировых шариков составляет 1,43 мкм, а эффективность гомогенизации 74 %, при давлении 20 МПа средний диаметр ша­риков уменьшается до 0,97 мкм, а эффективность возрастает до 80 %. Повышения давления можно достигнуть, снабдив гомоге­низатор двумя или тремя клапанами. Такие гомогенизаторы на­зывают двух- или трехступенчатыми. Однако повышение давле­ния приводит к увеличению расхода электроэнергии, поэтому оптимальное давление составляет 10...20 МПа. Рекомендуемое давление гомогенизации зависит от вида и состава изготовляе­мого продукта. С повышением содержания жира и сухих ве­ществ в продукте следует применять более низкое давление го­могенизации, что обусловлено необходимостью снижения энергетических затрат.

Интенсивность гомогенизации возрастает с повышением тем­пературы, так как при этом жир переходит полностью в жидкое со­стояние и уменьшается вязкость продукта. При повышении темпе­ратуры снижается также отстаивание жира. При температурах ниже 50 "С отстаивание жира усиливается, что приводит к ухудшению ка­чества продукта. Наиболее предпочтительной считают температуру гомогенизации 60...65 °С. При чрезмерно высоких температурах сы­вороточные белки в гомогенизаторе могут осаждаться.

Кроме того, эффективность гомогенизации зависит от свойств и состава продукта (вязкость, плотность, кислотность, содержание жира и сухих веществ). С повышением кислотности молока эф­фективность гомогенизации уменьшается, так как в кислом моло­ке снижается стабильность белков и образуются белковые агломе­раты, затрудняющие дробление жировых шариков. При повыше­нии вязкости и плотности молока эффективность гомогенизации также снижается.

В настоящее время применяют два вида гомогенизации: одно-и двухступенчатую. При одноступенчатой гомогенизации могут образовываться агрегаты мелких жировых шариков, а при двухсту­пенчатой происходит разрушение этих агрегатов и дальнейшее диспергирование жировых шариков.

Иногда при производстве молочных напитков и сыров исполь­зуют раздельную гомогенизацию. Раздельная гомогенизация пред­назначена для получения гомогенизированного молока с требуе­мым содержанием жира, повышенной стабильностью жировой дисперсной фазы и белков. Раздельная гомогенизация отличается от полной тем, что при ней механическому воздействию подверга­ется лишь высококонцентрированная жировая эмульсия (сливки определенной жирности). Сущность раздельной гомогенизации заключается в том, что молоко вначале сепарируют, а полученные сливки гомогенизируют, после гомогенизации их смешивают с обезжиренным молоком, нормализуют, пастеризуют и охлаждают. При производстве раздельно гомогенизированного молока с ис­пользованием двухступенчатой гомогенизации массовая доля жира в сливках не должна превышать 25 %, а при одноступенчатой гомогенизации 16 %.

Раздельную гомогенизацию применяют для того, чтобы уве­личить производительность гомогенизации и ограничить неже­лательное механическое воздействие на молочный белок при вы­работке питьевого молока, кисломолочных продуктов и сыров. Полученное при раздельной гомогенизации молоко по своим физико-химическим и органолептическим свойствам не отличает­ся от обычного гомогенизированного молока при условии, если массовая доля жира в сливках, используемых при гомогенизации, не превышает 12 %. В молоке, полученном из сливок с повышен­ным содержанием жира и гомогенизированном раздельным спо­собом, наблюдается усиленное отстаивание жира.

1.3. Тепловая обработка молока

1.3.1. Влияние тепловой обработки на свойства молока

Тепловую обработку молочного сырья проводят с целью его обеззараживания. Она должна обеспечить не только надежное по­давление жизнедеятельности микроорганизмов, но и максимально возможное сохранение исходных свойств молока. Любое тепловое воздействие на молоко нарушает его первоначальный состав и фи­зико-химические свойства. Степень физико-химических измене­ний составных частей молока зависит главным образом от темпе­ратуры и продолжительности тепловой обработки.

Молочные белки под действием тепла денатурируют. Наиболее чувствительны к нагреванию сывороточные белки, которые дена­турируют при температурах выше 65 °С, казеин же обладает высо­кой тепловой стойкостью. При температурах выше 100 "С начина­ется частичное разложение лактозы, в результате которого молоко приобретает специфический вкус, запах и цвет (бурый). Молоч­ный жир при нагревании до 100 °С практически не меняется. В процессе тепловой обработки частично разрушаются витамины, особенно водорастворимые (С, В12, тиамин и др.), а также инакти-вируются ферменты (редуктаза, фосфатаза, пероксидаза). Мине­ральные соли в результате перехода растворимых солей кальция и фосфора в нерастворимое состояние частично выпадают в осадок. Изменение составных частей молока, отрицательно влияющее на пищевую ценность и органолептические показатели, должно быть незначительным.

К видам тепловой обработки относятся пастеризация и стери­лизация. Разновидности пастеризации — это ультравысокотемпе­ратурная (УВТ) обработка и термизация.

1.3.2. Пастеризация молока

Пастеризация молока — это тепловая обработка молока с целью уничтожения вегетативных форм микрофлоры, в том числе пато­генных. Режим пастеризации должен обеспечить также получение заданных свойст