Технологические расчеты в цельномолочном производстве

Материальные расчеты в производстве питьевого молока, сливок. Согласно №88-ФЗ [2], питьевое молоко - молоко с массовой долей жира не более 9%, произведенное из сырого молока и (или) молочных продуктов и подвергнутое термической или другой обработке в целях регулирования его составных частей, без применения сухого цельного или обезжиренного молока. Согласно ГОСТ Р 52090 [3], в зависимости от режима тепловой обработки различают пастеризованное, топленое, стерилизованное и ультрапастеризованное (УВТ) молоко. Также ГОСТ Р 52090 [3] регламентирует массовую долю жира в питьевом молоке. Технологический процесс производства пастеризованного молока и сливок включает следующие стадии: приемка, очистка, нормализация молока или сепарирование (получение сливок), гомогенизация, пастеризация, охлаждение, фасование, хранение. Основной контролируемый физико-химический показатель качества питьевого молока - массовая доля жира. Получение продукта, стандартного по массовой доле жира, обеспечивает нормализация молока, ввиду чего материальный расчет ведется на данной стадии. В зависимости от исходных данных существует два способа продуктового расчета: от готового продукта и от сырья. В каждом из способов возможны два варианта нормализации молока: в потоке и смешением. Однако, следует иметь ввиду, что нормализация в потоке имеет ряд преимуществ: непрерывность и поточность технологического процесса; предотвращение загрязнения и бактериального обсеменения молока; экономия производственных площадей [4].

Продуктовый расчет в производстве питьевых сливок ведется аналогично родуктовому расчету пастеризованного молока. Расчет от готового продукта Задача расчета - определить массу цельного молока, требуемого для производства заданного количества пастеризованного молока требуемой жирности. Методика расчета - по нормам расхода нормализованной смеси и формулам баланса жира с учетом предельно-допустимых потерь [1,4,5,6]. Последовательность расчета от готового продукта: 1.Определение количества нормализованной смеси, Мн.м, кг: Мн.м= Мг.п/1000*Нн.м; Где Мг.п - масса готового продукта, кг; Нн.м - норма расхода нормализованной смеси на 1 т готового продукта, кг [5]. 2.Расчет количества компонентов нормализации Молоко нормализуют по массовой доле жира. При нормализации в потоке, в зависимости от соотношения массовой доли жира в нормализованном и цельном молоке существует два варианта расчета:

а) если массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м>Жц.м, то нормализацию проводят путем отделения части обезжиренного молока. Массы цельного, Мц.м, кг, и обезжиренного, Моб.м, кг, молока определяют, решая совместно уравнения материального баланса (2.2) и (2.3): Мц.м= Моб.м+Мц.м+Мц.м-nж/100; Где nж - предельно-допустимые потери жира при нормализации, %. Мц.м-Жц.м=Мц.м-Жц.м+Моб.м-Жоб.м+Мц.м-Жц.м-nж/100; где Жоб.м - массовая доля жира в обезжиренном молоке, %; Масса цельного молока, Мц.м, кг, направляемая на сепарирование с целью получения рассчитанного количества нормализованной смеси: Мц.м= Мц.м*(Жц.м-Жоб.м)/Жц.м-Жоб.м; Масса обезжиренного молока, оставшегося от нормализации, Моб.м, кг: Моб.м=Мц.м*(Жн.м-Жц.м)/Жц.м-Жоб.м*100-nоб.м/100; или: Моб.м=(Мц.м-Мн.м)*100-nоб.м/100. где nоб.м - потери обезжиренного молока при сепарировании, % [5].

б) если массовая доля жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м<Жц.м, то нормализацию проводят путем отделения части сливок. Массы цельного молока, Мц.м, кг, и сливок, Мсл, кг, определяют, решая совместно уравнения материального баланса (2.7) и (2.8) Мц.м=Мц.м+Мсл+Мц.м*nж/100; Мц.м*Жц.м=Мн.м*Жн.м+Мсл*Жсл+Мц.м*Жц.м*nж/100; Где Жсл - массовая доля жира в сливках, %. Масса цельного молока, Мц.м, кг, направляемая на сепарирование: Мц.м=Мц.м*(Жсл-Жц.м)/Жсл-Жц.м; Масса сливок, оставшихся от нормализации, Мсл, кг: Мсл=Мц.м*(Жц.м-Жн.м)/Жсл-Жц.м*100-nж/100. При нормализации смешением в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента, в зависимости от соотношения массовой доли жира в нормализованном и цельном молоке существует два варианта расчета: а) если массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м>Жц.м, то нормализацию проводят путем добавления сливок к цельному молоку. Массы цельного молока и сливок, необходимых для нормализации, определяют по уравнениям материального баланса (2.12), (2.13): Мн.м=Мц.м+Мсл; Мн.м*Жн.м=Мц.м*Жц.м+Мсл*Жсл; Масса цельного молока на составление нормализованной смеси Мц.м=Мн.м*(Жсл-Жн.м)/Жсл-Жц.м; Масса сливок для составления нормализованной смеси: Мсл=Мн.м*(Жн.м-Жц.м)/Жсл-Жц.м; Масса цельного молока, Мц.м”, кг, направляемая на сепарирование для получения рассчитанного количества сливок Мц.м”=Мсл*(Жсл-Жоб.м)/Жц.м-Жоб.м*100/100-n; Масса обезжиренного молока, Моб.м”, кг, оставшегося от сепарирования: Моб.м”= Мц.м”-Мсл; Общая масса цельного молока, Мобщ, кг, необходимая для нормализации: Мобщ=Мц.м+Мц.м”. б) если массовая доля жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м<Жц.м, то нормализацию проводят путем добавления обезжиренного молока к цельному. Массы цельного и обезжиренного молока, необходимые для нормализации, определяют по уравнениям материального баланса (2.19), (2.20): Мн.м=Мц.м+Моб.м; Мн.м*Жн.м=Мц.м*Жц.м+Моб.м*Жоб.м; Отсюда, масса цельного молока: Мц.м=Мн.м*(Жн.м-Жоб.м)/Жц.м*Жоб.м; Масса обезжиренного молока Моб.м=Мн.м*(Жц.м-Жн.м)/Жц.м-Жоб.м; Масса цельного молока, Мц.м”, кг, направляемая на сепарирование для получения рассчитанного количества обезжиренного молока: Мц.м”=Моб.м*(Жсл-Жоб.м)/Жсл-Жц.м*100/100-nоб.м; Масса сливок , Мсл”, кг, оставшихся от сепарирования: Мсл”= Мц.м”-Моб.м; Общая масса цельного молока, Мобщ, кг, необходимая для нормализации: Мобщ=Мц.м+Мц.м”.

Расчет от сырья Задача расчета от сырья - определить массу пастеризованного молока, выработанного из заданного количества цельного молока с учетом потерь.

Методика расчета - по нормам расхода нормализованной смеси и формулам баланса жира с учетом предельно-допустимых потерь [1,4,5]. Последовательность расчета от сырья: 1.Расчет количества нормализованной смеси и сливок/обезжиренного молока, полученных из заданного количества цельного молока. При нормализации в потоке возможны два варианта расчета: а) массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м>Жц.м. Из уравнений (2.2) и (2.3), масса нормализованного молока: Мн.м=Мц.м*(Жц.м-Жоб.м)/н.м-Жоб.м*100-nж/100; Масса обезжиренного молока, оставшегося от нормализации Моб.м=Мц.м(Жн.м-Жц.м)/Жц.м-Жоб.м*100-nоб.м/100; б) массовая доля жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м<Жц.м. Из уравнений (2.7) и (2.8) масса нормализованного молока Мн.м=Мц.м(Жсл-Жц.м)/Жсл-Жц.м*100-nж/100; Масса сливок, оставшихся от нормализации Мсл=Мц.м(Жц.м-Жн.м)/Жсл-жц.м*100-nж/100;

При нормализации смешением в емкости возможны два варианта: а) если массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м>Жц.м, то нормализацию проводят путем отбора части обезжиренного молока. Массы нормализованного и обезжиренного молока определяют по уравнениям материального баланса (2.30), (2.31): Мн.м=Мц.м-Моб.м; Мн.м*Жн.м=Мц.м*Жц.м-Моб.м*Жоб.м; Из уравнений (2.30) и (2.31) масса нормализованного молока: Мн.м=Мц.м(Жц.м-Жоб.м)/Жн.м-Жоб.м; Отбираемое количество обезжиренного молока: Моб.м=Мц.м-Мн.м; Это количество обезжиренного молока получают путем сепарирования части цельного молока. Количество сливок, оставшееся от сепарирования, возвращаемое в нормализуемое цельное молоко: Мсл=Мц.м(Жн.м-Жц.м)/Жсл-Жц.м; Масса части цельного молока, М” кг, направляемая на сепарирование: М”ц.м=Моб.м+Мсл; Масса цельного молока, Мц.м, кг, в составе нормализованного: Мц.м=Мн.м-Мсл; б) жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м<Жц.м, то нормализацию проводят путем отбора части сливок. Массы нормализованного молока и сливок определяют по уравнениям материального баланса (2.37), (2.38) Мн.м=Мц.м-Мсл; Мн.м*Жн.м=Мц.м*Жц.м-Мсл*Жсл; Из уравнений (2.37) и (2.38) масса нормализованного молока: Мн.м=Мц.м(Жсл-Жц.м)/Жсл-Жн.м;

2. Отбираемое количество сливок: Мсл=Мц.м-Мн.м; 3. Количество обезжиренного молока, оставшееся от сепарирования, возвращаемое в нормализуемое цельное молоко: Моб.м=Мн.м(Жц.м-Жн.м)/Жц.м-Жоб.м; 4. Масса цельного молока в составе нормализованного: Мц.м=Мн.м-Моб.м; В рассмотренных вариантах расчета нормализации массовая доля жира нормализованного молока принимается равной массовой доле жира готового продукта согласно установленным нормам [3], обезжиренного молока - 0,05%, сливок - в зависимости от дальнейшей переработки. 5. Определение количества готового продукта, Мг.п, кг: Мг.п=Мн.м/Нн.м*1000. Сливки частично или полностью получают от предыдущих технологических операций или целенаправленно - при сепарировании молока. Количество сливок и обезжиренного молока от сепарирования: Мсл=Мц.м(Жц.м-Жоб.м)/Жсл-Жоб.м*100-nж/100; где nж = 0,16% - потери жира при сепарировании, % [5]. Моб.м=Мц.м(Жсл-Жц.м)Жсл-Жоб.м*100-nоб.м/100. где nоб.м = 0,4% - потери обезжиренного молока при сепарировании, %. Сливки меньшей жирности нормализуют сливками более высокой жирности, сливки более высокой жирности - обезжиренным молоком с учетом закваски. 1. Расчет компонентов нормализации сливок : Моб.м+зак, кг, для составления нормализованной смеси: Моб.м+зак=Мсл(Жсл-Жн.сл)/Жн.сл-Жоб.м; 2. Количество нормализованной смеси для выработки сметаны, Мн.см, кг: Мн.см=Мсл+ Моб.м+зак; 3. Количество закваски, приготовленной на обезжиренном молоке, Мзак, кг: Мзак=Мн.см*3/100; 4. Количество обезжиренного молока без закваски Моб.м-зак, кг: Моб.м-зак= Моб.м+зак-Мсл; 5. Количество готового продукта, Мг.п, кг: Мг.п=Мн.сл/Нн.см*1000. где Нн.см - норма расхода нормализованной смеси на 1 т сметаны, кг  Последовательность расчета от готового продукта: 1. Количество нормализованной смеси, Мн.м, кг, с учетом потерь при фасовании: Мн.см=Мн.м*Ннсм*Нф/1000*1000; Где Нн.см - норма расхода нормализованной смеси на 1 т сметаны, кг. Нф - норма расхода сметаны при фасовании на 1 т готового продукта, кг. 2. Потери смеси при производстве сметаны, Пн.см, кг: Пн.см=Мн.см-Мн.м; 3. Количество закваски, Мзак, кг, определяется по формуле (2.52). Мзак=Мн.см*3/100; 4. Количество сливок, Мсл, кг, для составления смеси: Мсл=Мн.см-Мзакв.