2. Технологічна частина

2.1 Характеристика готового продукту

Особливість вироблення кефіру полягає в дуже ретельному відборі сировини. Для його виготовлення використовують молоко високоякісне в гігієнічному відношенні, тобто з мінімальною механічною і бактеріальної забрудненістю і кислотністю не більше 19 ⁰ Т. Молоко повинно бути біологічно повноцінним, містити вітаміни і вільні амінокислоти у кількості, необхідній для успішного розвитку в ньому мікрофлори. 

Молоко повинно бути натуральним; отримано від здорових корів; мати чистий, приємний, злегка солодкуватий смак і запах, властивий свіжому молоку. Колір молока повинен бути від білого до світло-кремового, без будь-яких кольорових плям і відтінків; консистенція однорідна, без згустків білка і грудочок жиру, без осаду, щільністю не нижче 1027 кг / м ³. 

Відповідність молока стандарту за фізико-хімічними показниками встановлюють аналізом на вміст масової частки жиру, титруемой кислотності, щільності. При прийманні проводять контроль молока на санітарно-мікробіологічне стан перевіркою 1 раз на декаду. Характеристика молока по сортах представлена в табл.2.1.

Табл.2.1. Характеристика молока по сортах  

Показник	Норма для сорту
	вищого	першого	другого
Кислотність, 0 Т	16-18	16-18	16-20
Група чистоти	1	1	1
Бактеріальна забрудненість, тис. / См 3	до 300	від 300 до 500	від 500 до 400
Зміст соматичних клітин, тис. / См 3 не більше	300	1000	100

За результатами аналізів молоко поділяють на сорти, кожен з яких переробляють окремо. 

При прийманні на заводі молоко повинно мати температуру не вище 10 ⁰ С.

Сировиною для приготування кефіру є також спеціальні закваски, приготовані на чистих культурах молочнокислих бактерій. Застосування чистих культур з перевіреними біохімічними властивостями дозволяє отримувати продукт із заздалегідь визначеними властивостями. Молочні бактерії за морфологічними ознаками поділяються на дві групи: молочнокислі стрептококи, що мають кулясту форму клітин, і молочні палички, що відносяться до групи паличковидних бактерій. 

Молочнокислі палички мають більш високою енергією кислотоутворення. При розвитку в молоці вони можуть підвищувати кислотність до 3000 Т і більше. Молочнокислі стрептококи - менш активні кислотоутворювачами, гранична кислотність молока при розвитку в ньому тільки стрептококів не перевищує 120 ⁰ Т, а продукти, сквашені із застосуванням тільки стрептококових культур, мають ніжний кисломолочний смак. 

Обидві морфологічні групи бактерій розрізняються відношенням до температури. Більшість молочнокислих паличок є термофільними бактеріями з оптимальною температурою розвитку в межах 37-45 ⁰ С, мінімальна температура - близько 20 ⁰ С. 

Молочнокислі стрептококи відносяться до мезофільних мікроорганізмів. Розвиваються успішно при температурі 25-30 ⁰ С. Мінімальна температура розвитку - 10 ⁰ С, а іноді трохи нижче. З цієї групи для вироблення суцільномолочні продуктів використовують молочнокислий стрептокок - основний компонент мікрофлори заквасок для кислого, сметани, а також вершковий стрептокок і ароматобразующіх стрептокок.

2.2 Основні органолептичні властивості кефіру

Один з найважливіших факторів, що обумовлюють органолептичні властивості кисломолочних напоїв, - це розвиток заквасоковитою мікрофлори. При виробництві кисломолочних продуктів пастеризацію нормалізованої суміші проводять при більш високій температурі і тривалості (85 ... 87 ° С з видержкою 15 ... 10 хв. або 90 ... 94 ° С - 8 ... 2 хв.) . Важливу роль відіграє розвиток не заквасочной мікрофлори в пастеризованому молоці. Інтенсивність розвитку загальної мікрофлори продукту залежить від якості сировини, температури і тривалості пастеризації, сквашування, дозрівання та охолодження продукту. Органолептичні властивості, енергія кислого і аромат образованія - основні параметри при підборі і використанні заквасок з урахуванням цільових властивостей готового продукту.

Зовнішній вигляд, колір. Обумовлюються параметрами технологічного процесу, видом і якістю використовуваних заквасок, кольором молока, інших молочних продуктів і харчових добавок, що використовуються при їх виробництві. Показано, наприклад, що при зквашенні знежиреного молока штамом Lactococcus lactis ssp. lactis HB, який виробляє Екзополісахариди, порівняно зі штамом, що не виробляє їх, готовий продукт мав підвищену білизну. Візуальне сприйняття білизни зростала у міру накопичення екзополісахаридів.

Для поліпшення зовнішнього вигляду кисломолочних напоїв (в основному ароматизованих) використовують різні барвники, як натуральні природні, так і синтетичні органічної та неорганічної природи.

Структура і консистенція. Відповідно до вимог НТД закваски, використовувані при виробництві кисломолочних напоїв, за зовнішнім виглядом повинні мати щільний згусток однорідної, нев'язкої, слабовязкой або в'язкою з наявністю м'якої крупки консистенсії , з невеликим відділенням сироватки (залежно від виду продукту), При виробленні кисломолочних напоїв відбувається кислотна коагуляція казеїну. За характером зв'язків між частинками казеїну кислотні згустки відносять до просторових структурам змішаного типу - коагуляційному-конденсаційним. У коагуляціонних структурах частки утримуються міжмолекулярними силами. Між частинками залишаються прошарки дисперсійного середовища - сироватка. Структура набуває еластичність і пластичність, але її міцність невелика. У конденсаційних структурах частинки з'єднані хімічними зв'язками, які підвищують міцність, але упругохрупкіе властивості їх невеликі. Для коагуляційних структур характерні тиксотропія (самовідновлення структури після механічного руйнування, проте з'являються при цьому зв'язку менше міцні, ніж вихідні, за рахунок утворення нових структурних ассоциатов) і синерезис (мимовільне

ущільнення структури і виділення сироватки). В'язкість кисломолочних напоїв на відміну від в'язкості молока і вершків залежить від напруги і швидкості зсуву (для рідин). Кисломолочні напої відносяться до аномально вузькому (псевдопластичні рідини) рідин.

Структура продукту визначає його консистенцію. Вимірювання реологічних властивостей кисломолочних напоїв значно доповнять характеристику їх структури та консистенції, підвищує об'єктивність їх оцінки органолептичними способом. Для цього визначають ефективну (структурну) в'язкість продукту з незруйнованої, зруйнованої і відновленої структурами, у словну і пластичну в'язкість, модулі пружності та пластичності, час релаксації структури, синерезис та інші показники (табл. 2.2).

Табл. 2.2. Консистенція і синерезис кефіру,

отриманого резервуарним способом,в різні періоди року залежно від розміру міцел казеїну і в'язкості молока.

Показник	Зима	Весна	Літо	Осінь
Середній діаметр міцел казеїну молока, нм	75,2	72,5	80,1	85,2
В'язкість молока η• 10-3, Па • с	1,70	1,58	2,33	2,40
Умовна в'язкість кефіру, с *	16	16	23	25
Синерезис кефіру, %	18	19	17	15

В'язкість залежить від температури, вмісту жиру і кислотності кисломолочного напою. Так, для кефіру, отриманого резервуарним способом, при підвищенні температури дозрівання в діапазонах 8 ... 14 і 14 ... 20 ° С вона знижується відповідно на 1,5 і 1,0 с на кожні 3 ° С. При збільшенні вмісту жиру на 1% умовна в'язкість збільшується на Юс, при кислотності продукту

105 ° Т досягає максимальної величини, а потім знижується.

В результаті інгібування ряду заквасочних штамів молочнокислих бактерій деякими СЖК консистенція кисломолочних напоїв, вироблених з молока з вираженим ліполізом, менш щільна і стійка.

На структуру і консистенцію кисломолочних напоїв в значною мірою впливають режим теплової обробки молока і вид використовуваної закваски. При низькотемпературної пастеризації згусток слабкий, з підвищенням температури і збільшенням витримки нагрівання, а також при ступінчастою пастеризації молока згусток стає щільніше і міцніше. Це відбувається внаслідок підвищення ступеня гідратації і дезагрегації мицелл казеїну, збільшення вмісту денатурованих сироваткових білків, що в цілому призводить до збільшення жорсткості і влагоудерживающей здібності структури. При цьому згусток схильний меншим механічних впливів при

перемішуванні, а синерезис готового продукту менш виражений (табл. 3.2 ... 3.4). У процесі дозрівання при. 16 ° С протягом 9 год. структурні властивості кефіру поліпшуються і консистенція має більш високу органолептичну оцінку.

Структура і консистенція кисломолочних напоїв залежать від гомогенізації молока (рекомендовані режими - тиск .17,5 МПа при 55 ... 65 ° С). При підвищенні дисперсності кульок жиру і частково мицелл казеїну виходить продукт з гомогенної консистенцією і більш стійкою структурою.

На структуру і консистенцію кисломолочних напоїв значно впливає дисперсність білкових частинок. Чим вона вища, тим структура стійкіше при зберіганні, а консистенція більш гомогенна, хоча і більш рідка, ніж у продукту з більш низькою дісперсностью білкових частинок. Органолептичні властивості кефіру, жирністью 0,05-3,2%. Наведені в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3. Органолептичні властивості кефіру, жир 0,05-3,2%

Властивість	Кефір (у тому числі «Таллінський»)	Кефір «Фруктовий»
Колір	Молочно-білий, злегка кремовий, рівномірний по масі	Характерний для наповнювача, рівномірний по масі
Структура, консистенція	Однорідна; при резервуарному способі з порушеним і при термостатному - з непошкодженими згустком	Однорідна, допускаються пластівці, з наявністю частинок наповнювача
	На поверхні допускається виділення сироватки не більше 2% обсягу продукту (крім дитячого кефіру). Допускається газоутворення у вигляді окремих очок, викликане розвитком нормальної мікрофлори
Запах і смак	Кисломолочні, освіжаючі. Смак злегка гострий. Для дитячого кефіру чисті, кисломолочні, освіжаючі, специфічні для кефірних грибків	Кисломолочні, з ароматом і смаком наповнювача. Смак в міру солодкий

2.3 Характеристика якісних показників кефіру

Кефір – кисломолочний напій, призначений для безпосереднього вживання в їжу і виробляється з нормалізованого по жиру сухих речовин суміші молока, вершків і сухих молочних продуктів шляхом її пастеризації, гомогенізації і ферментації бактерійним концентратом.

За органолептичними показниками готовий продукт повинен відповідати вимогам, вказаним у таблиці 2.4[7,13].

Таблиця 2.4. Органолептичні властивості кефіру

Показник	Характеристика
Смак та запах	Чисті, кисломолочні, без сторонніх присмаків та запахів. Смак ледь гострий, допускається дріжджовий присмак.
Колір	Молочно-білий, рівномірний по всій масі
Консистенція та зовнішній вигляд	Однорідна, з порушеним згустком. Допускається газоутворення у вигляді одиничних газових бульбашок, яке викликано розвитком нормальної мікрофлори.

За фізико-хімічними показниками кефір жирністю 1,5 % повинен відповідати наступним вимогам, що зазначені у таблиці 2.5 [7,13].

Таблиця 2.5 – Фізико-хімічні показники кефіру

Показник	Норма для продукту
Масова доля жиру, % не менше	1,5
Кислотність, оТ не більше	120
рН, не менше	4,1
Температура зберігання, оС не більше	6

Допускається в окремих пакувальних одиницях відхилення масової частки жиру ± 0,05 %.

За мікробіологічними показниками продукт повинен відповідати вимогам, приведеним у таблиці 2.6

Таблиця 2.6. Мікробіологічні показники кефіру

Найменування показника	Норма
Загальна кількість молочної мікрофлори в 1 г	Не менше 1∙106
Бактерії групи кишкової палички (коліформи) в 0,1 см3	Не допускається
Патогенні мікроорганізми, в тому числі сальмонели в 25 см3	Не допускається
S. aureus в 1 см3	Не допускається

За вмістом токсичних елементів продукт повинен відповідати вимогам, вказаним у таблиці 2.7. [7,13].

Таблиця 2.7. Допустимий вміст токсичних елементів

Показники	Допустимі рівні, мг/кг			Примітки
Токсичні елементи:
Свинець	0,1
миш’як	0,05
Кадмій	0,03
Ртуть	0,005
Мідь	1,0
Цинк	5,0
Мікотоксини:
афлатоксин М1	0,0005
	Антибіотики:
Левоміцетин	не допускається		<0,01 од/г
тетрациклінова група	не допускається		<0,01 од/г
Стрептоміцин	не допускається		<0,5 од/г
Пеніцилін	не допускається		<0,01 од/г
Пестициди:
Гексахлорциклогексан (α, β, γ-ізомери)	0,05
ДДТ і його метаболіти	0,05
Радіонукліди:
цезій-137		100	Бк/л
стронцій-90		25	Бк/л

Інформаційні дані про харчову та енергетичну цінність кефіру наведені у таблиці 2.8

Таблиця 2.8. Харчова та енергетична

цінність 100 г кефіру жирністю 1,5 %

Назва виду продукції	Масова доля, г			Енергетична цінність 100г продукту, ккал
	жиру	Білків	Вуглеводів
Кефір жирністю 1,5 %	1,5	3,0	3,5	39

2.4 Характеристика основної сировини та допоміжних речовин,молоко жирністю 3,2% ,потужністю 4т/добу

Сировиною для виробництва кефіру служить:

• молоко коров'яче незбиране;

• молоко знежирене кислотністю не більше 20°Т, отримане із молока коров'ячого незбираного;

• молоко згущене знежирене;

• молоко незбиране сухе;

• молоко сухе знежирене;

• вершки;

• концентрат грибкової закваски або закваски кефірних культур і інших видів молочнокислих мікроорганізмів, що поставляються по імпорту, що мають дозвіл на використання в молочній промисловості;

• вода питна, згідно з роботою [13].

Припускається виготовлення молока із суміші натурального і відновленого молока.

Для виготовлення кефіру використовують молоко високоякісне в гігієнічному відношенні, тобто з мінімальним механічним і бактеріальним забрудненням, і кислотністю не більше 19 °Т. Молоко повинно бути

біологічно повноцінним, містити в собі вітаміни, та вільні амінокислоти в кількості, що необхідно для успішного розвитку у ньому мікрофлори.

Згідно [8] молоко повинно бути натуральним, отримано від здорових корів, мати чистий, приємний, злегка солодкуватий смак та аромат, що властиві свіжому молоку. Колір молока повинен бути від білого до світло-кремового, без будь-яких кольорових плям і відтінків, консистенція однорідна. Не припускається у молоці наявність різко виражених присмаків, особливо часнику, цибулі, полині, які не зникають підчас технологічної обробки. Не можна приймати на завод молоко зі стійким запахом хімікатів і нафтопродуктів, з додаванням нейтралізуючих речовин, з залишковим вмістом хімічних засобів захисту рослин та тварин, затхлим присмаком, тягучою консистенцію, що свідчить про наявність у великих кількостях гнилісної та сторонньої мікрофлори.

Відповідність молока стандарту за фізико-хімічними показниками встановлюють аналізом на вміст масової частки жиру, кислотності, що титрується, густини, та, при необхідності, СОМО (за масовою часткою жиру та густиною). При прийомі проводять контроль молока на санітарно-біологічний стан перевіркою 1 раз у декаду.

При прийомі на завод молоко повинно мати температур не вище 10 °С. В іншому випадку воно приймається зі знижкою в ціні як «неохолоджене». При прийомі данні молока в господарстві його температура повинна бути не вище 6 °С.

За результатами аналізів молоко розділяють на ґатунки, кожний з яких перероблюють окремо (табл. 2.9).

Таблиця 2.9. Характеристика молока за ґатункам

Показник	Норма для ґатунку
	Вищого	Першого	Другого
Кислотність, °Т	16-18	≤ 19	≤ 20
Група чистоти	1	1	1
Бактеріальна обсеміненіст, тис/см3	≤ 300	≤ 500	≤ 3000
Вміст соматичних клітин, тис/см3	≤ 400	≤ 600	≤ 800
Температура, °С	≤8	≤10	≤10
Масова частка сухих речовин, %	≥11.8	≥11.5	≥10.6

Молоко з частковим вмістом антибіотиків не підходить для переробки на кисломолочні продукти, так як у ньому призупиняється розвиток кисломолочних бактерій, а розвиток шкідливих для здоров'я людини бактерій та мікробів (наприклад, кишкова паличка) продовжується.

Молоко корів, хворих маститом, не дивлячись на те, що ця хвороба не передається таким чином людині, також не підходить для переробки на кисломолочні продукти. В молоді хворих корів міститься велика кількість стафілококів, які виділяють токсини, що можуть викликати харчове отруєння молочними продуктами і бути причиною небезпечних захворювань [15].

Для виробництва кефіру використовують сухий бактеріцидний концентрат. Концентрат містить таку мікрофлору: лактококи (L. Lactis), термофільні стрептококи, пропіонові бактерії, молочнокислі палички – лактобактерії (Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum, Lb.bulgaricus, Lb. асidophilus, Lb. brevis), біфідобактерії (B. Bifidum), дріжджі (Saccharomyces lactis і Saccharomyces fragilis, Candida pseudotropialis, Candida mycoderma, Torulopsis kefir) та оцтовокислі бактерії Acidobacter асidi, що наведено у роботах [15].

Молочнокислі бактерії – це специфічна група мікроорганізмів, що спричинюють молочнокисле бродіння, тобто розпад вуглеводів (сахаров) до молочної кислоти.

В природі молочнокислі бактерії представлені у вигляді кулястих (коків) і паличкоподібних (лактобактерії) форм.

Молочнокислі стрептококи представлені трьома родами – Lactococcus (Lac.), Leuconostoc (Leu.), і Streptococcus (Str.).

Рід Lactococcus (від греч. Lacticus – молочний) включає п'ять видів.

Представники Lac. lactis (за винятком підвиду Lac. lactis subsp. hordnia) широко використовуються в молочній промисловості.

Лактококи є факультативними анаеробами, тобто ростуть не тільки в умовах аеробів, але і без доступу молекулярного кисню.

По відношенню до температури лактококи є мезофілами, їх оптимальна температура зростання 30 ºС, розвиваються при 10 ºС, але не вище 45 ºС. Багато штамів Lac. lactis мають широкий діапазон температур зростання – від 8 до 41 ºС.

Молочнокислі палички (лактобактерії) відносяться до сімейства Lactobacteriaceae, роду Lactebacterium, що включає три (по Орла-Ієнсену) підроди: Thermobacterium (термобактеріі), Streptobacterium (стрептобактеріі) і Betabacterium (бетабактеріі).

Лактобактерії - палички розміром (4 15)×(0,5  0,6) мкм, зустрічаються зігнуті і булавоподібні форми (корінеформи), також короткі кокобактерії. Вони, як правило, нерухомі, спор і капсул не утворюють, по Граму фарбуються позитивно.

Молочнокислі палички є факультативними анаеробами або мікроаерофілами, краще ростуть при пониженому вмісті кисню або в атмосфері, що містить 5  10 % СО2. Деякі штами при виділенні є анаеробами. По відношенню до температури стрептобактерії і бетабактерії є мезофілами, термобактерії- термофілами.

Лактобактерії відносяться до хемоорганотрофам. На звичайних середовищах вони не ростуть, їх вирощують на середовищах з молоком. При

розвитку в молоці викликають утворення однорідного щільного згустку з приємним кисломолочним запахом і смаком. Біфідобактерії. Це облігатна і домінуюча частина кишкової мікрофлори здорової людини і теплокровних тварин. Вона проявляє активність антагоніста по відношенню до патогенних, умовнопатогенним і небажаним мікроорганізмам в кишечнику.

Біфідобактерії грають важливу роль в життєдіяльності людини, підтримуючи його здоров'я на оптимальному рівні. Вона є переважаючою мікрофлорою в кишечнику. В 1 грамі вмісту товстого кишечника дорослої людини знаходять декілька мільярдів клітин біфідобактерій.

Біфідобактерії застосовують при виготовленні кисломолочних продуктів для дітей раннього віку і пробіотиків для людей і тварин, оскільки сприяють нормалізації мікрофлори кишечника.

Бета-бактерії. При зброджуванні лактози, паралельно з молочною кислотою утворюється підвищена кількість летючих кислот. В кефірі зустрічаються Betabacterium caucasium і Betabacterium brevis.

Дріжджі. Є основними збудниками спиртного бродіння. Найбільше значення в харчовій і молочній промисловості має сімейство Saccharomycetaceae, рід Saccharomyces.

До цього роду відносяться і молочні дріжджі S. lactis, S. casei, які можуть розвиватися в сирах і кисломолочних продуктах.

Оцтовокислі бактерії. Оцтовокислі бактерії при сумісному вирощуванні з молочнокислими, різко збільшують продовження життєдіяльності останніх.

Пропіоновокислі бактерії. Це безспорові нерухомі палички (зустрічаються також і кулеподібні форми), краще розвиваються без доступу кисню. Межова кислотність, яка утворюється в молоці пропіоновокислими бактеріями 160 – 170 °Т. Оптимальна температура росту 30 – 35 °С. Пропіоновокислі бактерії грають значну роль при созріванні сирів. Здатні

синтезувати вітамін В12, вони можуть використовуватися для збагачення молочнокислих продуктів даним вітаміном.

2.5 Основні стадії у виробництві кефіру

Кисломолочне і спиртове бродіння.

Кисломолочне і спиртове бродіння лежить в основі отримання кисломолочних продуктів: процес утворення молочної кислоти із молочного цукру під дією молочнокислих бактерій.

Молоко є сприятливим середовищем для розвитку кисломолочних бактерій.

Молочний цукор (лактоза) зброджується при молочнокислому бродінні, що викликане молочнокислими бактеріями, розкладається з утворенням молочної кислоти. Молоко скисає, а казеїн коагулює (згортається) з утворенням згустку.

Цей процес поясняється тим, що мікроорганізми виділяють ферменти, мізерна кількість яких здатна перетворити великі маси одних речовин в інші. Ці ферменти володіють вибірковою здатністю, кожний з них діє лише на одну речовину (або групу речовин).

Молекули дисахариду лактози під дією ферменту лактази розкладається на дві молекули моносахаридів – глюкозу і галактозу:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

Лактоза Глюкоза Галактоза

Таким чином, з глюкози та галактози утворюється по дві молекули піровиноградної кислоти, яка під дією ферменту кодегідрази відновлюється до молочної кислоти:

СН₃ СН₃

‌ | ‌ |

С = О + 2Н⁺ = СНОН

| |

СООН СООН

Піровиноградна Молочна

кислота кислота

Всього із одної молекулі молочного цукру утворюється 4 молекули молочної кислоти. Сумарне рівняння молочнокислого бродіння:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → С₃Н₆О₃

Молочнокисле бродіння протікає інтенсивніше при сприятливій для розвитку молочнокислих бактерій температурі (30 – 45 ⁰С). Чим вища температура молока, тим менше необхідно кислоти для його згортання.

Молочна кислота руйнує казеїнкальційфосфатний комплекс, в результаті відділяється казеїн, звільнений від кальцію, і молочнокислий кальцій. В процесі частинки казеїну збільшуються і утворюють згусток.

У випадку зброження незначної кількості молочного цукру, молочнокисле бродіння при виробництві кисломолочних продуктів при сприятливих умовах поступово призупиняється. Це пов’язано з накопиченням молочної кислоти – продукту життєдіяльності молочнокислих бактерій, яки згубно впливають на ці бактерії, їх життєдіяльність припиняється.

Границя кислотності складає 110 – 140 ⁰Т в залежності від вигляду продукту. Встановлено, чим вище кислотність продукту, тим менше залишилось у ньому молочного цукру.

В процесі бродіння протікають побічні процеси, в результаті яких утворюються леткі кислоти, спирти, вуглекислий газ та інші продукти.

Діацетил й ацетоїн обумовлюють специфічний аромат кисломолочного продукту (ароматостворюючі бактерії розкладають молочний цукор з утворенням цих речовин).

Молочний цукор зброджується при спиртовому бродінні. Дріжджі і деякі бактерії викликають спиртове бродіння. Дріжджі, зброджуючи лактозу, як правило не зброджують інший цукор, наприклад сахарозу.

Спиртове бродіння в загальному. вигляді може бути виражено наступним рівнянням:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 4С₂Н₅ОН + 4СО₂

Молочний Етиловий Вуглекислий

цукор спирт газ

Спиртове бродіння протікає складніше, з утворенням проміжних продуктів, в тому числі піровиноградної кислоти. В кінці бродіння піровиноградна кислота під дією ферменту карбоксилази, який знаходиться в клітинах дріжджів і ароматостворюючих молочнокислих бактерій, розкладається на оцтовий альдегід і вуглекислий газ:

СН₃ СН₃

‌ | ‌ |

С = О → С = О + СО₂

| |

СООН Н

Піровиноградна Оцтовий

кислота альдегід

При відновленні оцтовий альдегід перетворюється в етиловий (винний) спирт:

СН₃

‌ |

С = О + 2Н⁺ = СН₃СН₂ОН

|

Н

2.5.1Блок-схема виробництва кефіру

Розглянемо на рисунку 2.1 . Блок-схему виробництва кефіру по стадіям.

Молоко

Очищення молока

Т = 35 – 45 °С

0,05 %

Сепарація і нормалізація

Т = 35 – 45 °С

Вершки

0,3 %

Гомогенізація

Т = 75 ± 2 °С, 15 ± 2,5 МПа

0,2 %

Пастеризація

Т = 92 ± 2 °С 5 – 6 хв.

0,25 %

Сквашування

Т = 25 ± 1 °С 14 ± 2 год.

Закваска

0,05%

0,2 %

Розлив

0,5 %

Рисунок 2.1 – Блок – схема виробництва кефіру

2.5.2 Норми біотехнологічного виробництва

Кефір виробляється резервуарним способом.

Технологічний процес виробництва продукту включає наступні стадії, згідно з роботою [13]:

– прийом сировини, очищування, сепарація;

– нормалізація, гомогенізація, пастеризація;

– внесення бакконцентрату;

– сквашування суміші;

– перемішування і охолодження;

– фасування, пакування, маркування;

– доохолодження і дозрівання згустку.

Прийом сировини, очищування, сепарація.

Молоко та іншу сировину приймають по масі та якості, встановленою лабораторією підприємства. Молоко приймає приймальник або майстер з обов'язковою участю лаборанта. При готуванні продукту із сирого молока, останнє відновлюють у відповідності з технологічною інструкцією по виробництву коров’ячого пастеризованого молока. Припускається виготовлення кефіру всіх видів із повністю відновленого молока.

Очищення молока. Після зважування молоко очищують фільтрацією

або центробіжним способом. Основною метою очищування молока є видалення різних механічних домішок, які забруднюють молоко і складають умови для розвитку мікроорганізмів. Для очищування в фільтрах молоко підігрівають до 30 – 40 °С, а в сепараторах-молокоочисниках до 35 – 45 °С.

Окрім очищування від механічних домішок молоко проходить бактеріологічне очищування шляхом бактеріофугування на сепараторі (бактофузі) з частотою обертання барабана до 200 с^-1 при температурі 65 – 75 °С.

Сепарування молока. Виконується у спеціальних машинах – сепараторах. Сепаратор, призначений для розділення молока на вершки і знежирене молоко, називають сепараторами-вершковідділювачами, а для очищування молока – сепараторами-молокоочисниками. Сепаратори вершковідділювачі з пристроями нормалізації молока називаються сепараторами-нормалізаторами.

Процес сепарування являє собою механічне розділення молока на фракції під дією центробіжної сили. Сепарування молока застосовується для розділення молока на вершки та знежирене молоко, а також для його очищування від механічних і природних (кров, слиз тощо) домішок. Крім цього, при сепаруванні із сироватки виділяють білки, отримують високожирні вершки, відділяють мікроорганізми від молока та ін..

Ефективність сепарування залежить від вмісту жиру в молоці, розмірів та дисперсності жирових кульок. Крупніші кульки швидше видділяються.

Швидкість виділення жирових кульок зворотнь-опропорційна в'язкості молока, яка залежить від температури. Рекомендована температура молока при сепаруванні складає 35 – 45 °С.

Поряд з цим температурним режимом застосовується і більш жорсткий: 60 – 90 °С. Таке сепарування доцільне для отримання високожирних вершків з масовою долею жиру до 82 %, тому що сепарують вершки 30 – 40 % - ної жирності.

Також застосовують сепарування холодного молока температурою 4 –20 °С. При сепаруванні холодного молока на звичайних сепараторах їх продуктивність знижується до 50 %.

Нормалізація, гомогенізація, пастеризація.

Нормалізація. Нормалізація молока являє собою технологічну операцію, метою якої є отримання продукту з потрібним вмістом сухих речовин і жиру. При нормалізації в молоці встановлюється таке співвідношення компонентів, яке дозволяє збільшити термін зберігання готової продукції. Нормалізацію можна проводити змішуванням складових частин незбираного молока (вершків, знежиреного молока, пахти) або безперервного в потоці. Нормалізація змішуванням виконується в ємностях для зберігання, ваннах, обладнаних змішуючими приладами. Для зменшення масової частки жиру у незбираному молоці його змішують зі знежиреним молоком, а для збільшення – з вершками. В потоці молоко нормалізують в сепараторах-вершковідділювачах, які оснащені спеціальними пристроями для нормалізації (сепаратори-нормалізатори).

Сухе молоко відновлюють у відповідності до технологічних інструкцій по виробництву питного молока, затвердженого у встановленому порядку.

Відновлення сухого молока – значить його розчинення у воді з таким розрахунком, щоб отримати продукт з бажаним вмістом жиру та сухого знежиреного молочного залишку (СЗМЗ). Припускається після відновлення сухих молочних продуктів молочну суміш охолодити до температури 4 – 2 і витримати 2 – 4 години.

Густина нормалізованої молочної суміші для кефіру класичного білкового повинна відповідати показникам, які вказані в таблиці 2.10.

Таблиця 2.10. Густини нормалізованої молочної суміші для кефіру

Найменування суміші	Густина суміші, кг/м3, не менше
Нежирний з масовою часткою СЗМЗ 10 %	1036
3 масовою часткою жиру 1 %, СЗМЗ 10 %	1035
3 масовою часткою жиру 2,5 %, СЗМЗ 10 %	1034
3 масовою часткою жиру 3,2 %, СЗМЗ 10 %	1033

Жирність нормалізованого молока залежить від жирності вихідного, тому в сепаратори–нормалізатори повинно надходити молоко постійної жирності.

Гомогенізація. При зберіганні молока, а також тривалому сквашуванні без перемішування на поверхні його виділяється шар вершків. Втрачається однорідність (гомогенність) молока, тому що верхні шари його становляться значно збагачені жиром, ніж нижні.

Гомогенізація стала стандартним виробничим процесом, який практикується в якості утримання жирової емульсії від розділення під дією сили тяжіння. За своєю густиною жир значно відрізняється від плазми (знежиреної частини молока). Густина молочного жиру 0,92–0,93, а густина плазми 1,035 г/см³, внаслідок чого жирові кульки спливають на поверхню. Гомогенізація призводить до розщеплення жирових кульок на більш дрібні (від 2 – 5 до 0,2 мкм в середньому). В результаті зменшується утворення вершків і може бути знижена тенденція кульок до злипання або утворення крупних агломератів. В основному гомогенізоване молоко виробляється механічним способом. Воно на високій швидкості проганяється крізь вузький канал (кільцеву клапанну щілину гомогенізуючої голівки машини) в спеціальних апаратах — гомогенізаторах, які являють собою плунжерні насоси високого тиску. Руйнування жирових кульок досягається зведенням таких факторів, як турбулентність та кавітація.

Дрібні жирові кульки втрачають властивість спливати до поверхні. При перемішуванні вони рівномірно розподіляються по всій масі молока, і цим досягається його гомогенність, а також гомогенність вироблених із них кисломолочних продуктів, сприяє кращій засвоюваності їх в організмі людини. Молочну суміш гомогенізують при температурі пастеризації і тиску 15 ± 2,5 МПа і охолоджують до 25 ± 1 °С. Зберігання суміші не припускається.

Пастеризація. Це одна із основних і необхідних технологічних операцій переробки молока, яка проводиться з метою знезараження. Ефективність пов'язана з термостійкістю молока, обумовлена його білковим, сольовим складом і кислотністю, які, в свою чергу, залежать від пори року, періоду лактації, фізичного стану і породи тварин, режимів та раціону харчування.

Ефектом пастеризації називається ступінь винищення бактерій, як правило, вище 99 % (99,98 %).

Пастеризація — це нагрів молока в інтервалі температур від 65 °С до температури декілька нижче температури кипіння.

Для виготовлення кефіру використовують режим високотемпературної обробки – нагріванні при 92 ± 2 °С з витримкою 5-6 хвилин. Або при температурі 87 ± 2 °С з витримкою 10 хвилин. При тепловій обробці молока стараються досягти не тільки певного ефекту пастеризації, але й дію на білки молока з метою отримання при сквашуванні щільного згустку, який гарно утримує сироватку. При сквашуванні молока, пастеризованого при температурі 85 – 87 °С і вище, молочнокисле бродіння протікає інтенсивно, утворюється щільний згусток, який добре утримує сироватку. В теперішній час для обробки молока, як правило, застосовують пластинчасті пастеризатори або ж трубчасті пастеризатори. Трубчасті пастеризатори можна поєднувати з пластинчастими апаратами в одній установці для теплової обробки молока.

Внесення бак концентрату.

У теперішній час для приготування кефіру частіше використовують не кефірні грибки, а сухі закваски, тому що це є більш доцільним з точки зору економіки (закваски швидше сквашують молоко), а за смаковими якостями отриманий продукт виходить не гірше, ніж при використанні кефірних грибків.

Сухий концентрат грибної закваски кефіру має більш високу концентрацію клітин в порівнянні із закваскою: 1г заквашувального препарату містить не менш 310³ КЕО молочнокислих бактерій, 110⁶ – дріжджів і 110⁵ оцтовокислих бактерій.

Використовування сухого концентрату закваски кефіру для виробництва кефіру спрощує технологічний процес виробництва продукту, виключає з технологічного циклу трудомістку операцію культивування грибків кефірів в умовах кожного окремого підприємства, забезпечує більш високу бактерійну чистоту і стабільність його мікробіологічих показників.

При роботі з концентратом повинні дотримуватися загальні санітарно-гігієнічні правила, передбачені для підприємств молокопереробної промисловості, затверджені в установленому порядку.

Сухий концентрат може бути використаний безпосередньо для виробництва кефіру (без і з активацією концентрату) і, при необхідності, для приготування закваски:

а) використання концентрату грибкової закваски кефіру для приготування кефіру без активації. Згідно цьому способу, флакон або пакет з сухим заквашувальним препаратом з дотриманням правил асептики відкривають і висипають його вміст підготовлену молочну основу і старанно перемішують протягом 20 – 30 хвилин. Концентрат вносять з розрахунку 10 г на 1 т молочної основи . Сквашування проводять при температурі 25 ± 6 °С

протягом 14 ± 2 годин до утворення згустку.

і наростання кислотності 80 ± 5 °Т;

б) використання концентрату грибкової закваски кефіру для приготування кефіру з активізацією.

Для активізації концентрату використовують свіже цільне або знежирене молока кислотністю не більше 19 °Т. Молоко пастеризують при температурі 95 ± 2 °С протягом 25 ± 5 хвилин і охолоджують до температури 25 ± 1 °С. Сухий концентрат 5 ± 1 г розчиняють в 1 л молока, підготовленого, як вказано вище. Молоко з концентратом перемішують і витримують в термостаті при температурі 25 ± 1 °С протягом 3 ± 1 годин до наростання кислотності 45 ± 5 °Т.

Активізований концентрат вносять в 1 т підготовленої для сквашування, молочної основи. Сквашування продукту проводять при температурі 25 ± 1 протягом 12 ± 1 годин при використанні 10 г заквашувального препарату і 14 ± 1 годин при 5 г;

в) приготування закваски з концентрату грибкової закваски кефіру.

При необхідності можна з концентрату приготувати закваску.

В 300 л підготовленого молока вносять одну порцію концентрату грибкової закваски кефіру, ретельно перемішують і витримують протягом 12 ± 2 годин при температурі 25 ± 1 °С до наростання кислотності (80 ± 5 °Т). Для поліпшення смаку і запаху рекомендується додатково витримати закваску протягом 5 ± 1 годин при температурі 20 ± 2 °С.

Отриману закваску в кількості від 1 до 3 % використовують для приготування кефіру. Сквашування продукту проводять при температурі 22 ± 2 °С протягом 10 ± 2 годин до утворення згустку і наростання кислотності ( 9 ± 10 °Т ). Сухий концентрат необхідно зберігати при температурі 4 ± 2 °С. Срок зберігання 4 місяця з дня виготовлення.

Сквашування суміші.

Перед використанням із закваски видаляють, верхній шар, старанно її перемішують і вливають в молоко тонкою струйкою крізь металічне сито, оброблене розчином хлорного вапна і киплячою водою. При великому об'ємі виробництва закваску подають насосом.

Середня норма закваски, яка вноситься, звичайно, складає 5 % від кількості заквашуваного матеріалу. Внесення великих доз не виправдане і потребує додаткового обладнання (пастеризатори, ванни ВДП тощо) для приготування великої кількості заквасок і виробничих площин для його розміщення. У теперішній час на багатьох виробництвах стараються знизити норми внесення заквасок до 1 – 2 %, застосовуючи лабораторні закваски.

Процес сквашування ведуть в два етапи. Перший - при температурі 25 ± 1 °С до рівня кислотності 55 ± 5 °Т; другий - при температурі 20 ± 2 °С, що досягається шляхом її зниження зі швидкістю від 1 до 4 °С на годину, до утворення згустку і рівня кислотності 75 – 80 °Т. Тривалість сквашування складає 14 ± 2 години. Допускається проводити сквашування в один етап при температурі 25 ± 1 °С.

Перемішування і охолодження.

Після закінчення сквашування в міжстінний простір резервуару подають крижану воду до зниження температури згустка в пристінному шарі на 3 – 10 °С, потім згусток обережно перемішують до отримання однорідної консистенції

Охолодження згустку допускається проводити в резервуарі шляхом подачі в його міжстінний простір крижаної води або в потоці на охолоджувачі.

В першому випадку після першого перемішування допускаються подальші перемішування через кожні 2 – 3 години протягом 5 – 10 хвилин, але не більше трьох разів, включаючи перемішування перед розфасовкою.

В другому випадку перемішаний згусток насосом, призначеним для в'язких рідин, подають на охолоджувач, охолоджують до температури 4 ± 2 і направляють на розфасовку.

Фасування, пакування, маркування.

Перед початком розливу кефір в резервуарах перемішують від 2 до 5 хв. Кефір повинен упаковуватися у споживчу тару:

– скляну тару місткістю від 0,1 до 1,0 л;

– стаканчики із полістиролу місткістю від 100 до 1000 г;

– полімерну плівку у вигляді пакетів по діючій нормативній документації місткістю від 250 до 100 г;

– заготовки пакетів для пакування молока та молочних продуктів “ПюрПак” місткістю від 250 до 100 г.

Указані види споживчої тари повинні мати дозвіл для використання МОЗ України.

Припускається упаковувати кефір в інші види споживчої тари, дозволені для використання МОЗ України.

Кефір у споживчій тарі повинен бути закупорений способом, який забезпечує збереження продукту.

Кефір, упакований у споживчу тару повинен випускатися з підприємства у транспортній тарі – дротяних ящиках , або полімерних ящиках.

На кожну одиницю споживчої тари повинна бути наклеєна етикетка або нанесена типографським способом маркіровка державною мовою з

зазначенням наступних даних, згідно з роботою [13]:

– назва підприємства-виробника, його адреса, знак для товару;

– назва продукту;

– маса нетто, г;

– позначка справжніх технічних умов;

– склад продукту;

– дата виготовлення;

– дата кінцевого терміну реалізації або термін споживання;

– інформаційні дані про харчову та енергетичну цінність;

– умови зберігання;

– штриховий код.

Доохолодження і дозрівання згустку.

У разі потреби розфасований продукт доохолождують в холодильній камері до температури від 0 до 6 °С.

Дозрівання кефіру проводять при температурі охолоджування від 8 до 12 годин. Після цього технологічний процес вважається закінченим і продукт готовий до реалізації.

2.6 Розрахунки матеріальних потоків для виробництва кефіру жирністю 3,2%,потужністю 4т/добу.

2.6.1 Вихідні дані для матеріальних розрахунків

Вихідні дані:

Проектна потужність цеху – 4,0 т кефіру на добу;

Жирність кефіру, що виробляється – 3,2 %;

Жирність незбираного молока – 3,4 %;

Жирність знежиреного молока 0,05 %;

Жирність вершків 20 %;

Кількість механічних домішок 0,05 %;

Об'єм закваски 5 % .

2.6.2 Матеріальні розрахунки за стадіями біотехнологічного процесу

2.6.3 Розрахунок на одиницю сировини М_м=1000 кг

а) очищення сирого молока

Знайдемо кількість очищеного молока без механічних домішок:

M_м.о= М_м  (1 – 0,05/100) (2.8)

M_м.о= 1000  0,9995 = 999,5 кг

де M_м.о – маса очищеного молока, кг.

Втрати складають:

В = 1000 – 999,5 = 0,5 кг

б) сепарація з нормалізацією

Маса нормалізованого молока після видалення вершків:

M_н.м = М_м.о – М_в (2.9)

Маса вершків:

М_в = М_м(Ж_м – Ж_н.м)/(Ж_в – Ж_н.м) (2.10)

М_в =

M_н.м = 999,5 – 167,84 = 831,66 кг

Кількість нормалізованого молока, яка далі йде на стадію гомогенізації з урахуванням втрат:

М_н.м.(г) = M_н.м  (1– 0,3/100) (2.11)

М_н.м.(г) = 831,66  0,997 = 829,17 кг

Втрати складають:

В = 831,66 – 829,17 = 2,49 кг

в) гомогенізація

У результаті гомогенізації втрати молока становлять 0,2 %, тоді маса нормалізованого, яка переходить на стадію пастеризації, складатиме:

М_н.м.(п) = М_н.м.(г)  (1 – 0,2/100) (2.12)

М_н.м.(п) = 829,17  0,998 = 827,51 кг

Втрати складають:

В₃= 829,17 – 827,51 = 1,66 кг;

г) пастеризація

З урахуванням 0,25 % втрат маса на стадію сквашування молока буде становити:

М_н.м.(с) = М_н.м.(п)  (1 – 0,25/100) (2.13)

М_н.м.(с) = 827,51  0,9975 = 825,44 кг

Втрати складають:

В₄= 827,51 – 825,44 = 2,07 кг

д) сквашування молока

Маса закваски, що додається:

М_з = М_н.м.(с)  0,05 (2.14)

М_з = 825,44 0,05 = 41,272 кг

Маса кефіру з урахуванням втрат:

М_к = [М_з + М_н.м.(с)]  (1 – 0,2/100) (2.15)

М_к = [41,272 + 825,44]  0,998 = 866,712  0,998 = 864,98 кг

Втрати складають:

В₅= 866,712 – 864,98 = 1,732 кг

е) розливання й пакування

Маса готового продукту з урахуванням на 0,5 % втрат на стадії розливу:

М_к.г = М_к  (1 – 0,5/100) (2.16)

М_к.г = 864,98  0,995 = 860,66 кг

Втрати складають:

В₆= 864,98 – 860,66 = 4,32 кг

є) загальний вигляд матбалансу

М_м + М_з = М_к.г + М_в + ∑В (2.17)

∑втрат = В + В + В + В + В + В

∑втрат = 0,5 + 2,49 + 1,66 + 2,07 + 1,732 + 4,32 = 12,772 кг

1000 + 41,272 = 860,66 + 167,84 + 12,772

1041,272 = 1041,272

2.6.3.1 Матеріальні розрахунки технологічної лінії потужністю 4,0 т/добу

Визначаємо скільки необхідно молока для виробництва 4,0 т/добу кефіру:

1000 кг молока – 860,66 кг кефіру

Х кг молока – 4000 кг кефіру

(2.18)

а) очищення сирого молока

Знайдемо кількість очищеного молока без механічних домішок:

M_м.о= М_м (1– 0,05/100) (2.19)

M_м.о= 4647,6  0,9995 = 4645,28 кг

де M_м.о – маса очищеного молока, кг.

Втрати складають:

В = 4647,6 – 4645,28 = 2,32 кг

б) сепарація з нормалізацією

Маса нормалізованого молока після видалення вершків:

M_н.м = М_м.о – М_в (2.20)

Маса вершків:

М_в = М_м (Ж_м – Ж_н.м)/(Ж_в – Ж_н.м) (2.21)

М_в =

M_н.м = 4645,28 – 780,03 = 3865,25 кг

Кількість нормалізованого молока, яка далі йде на стадію гомогенізації з урахуванням втрат:

М_н.м.(г) = M_н.м  (1– 0,3/100) (2.22)

М_н.м.(г) = 3865,25 0,997 = 3853,65 кг

Втрати складають:

В = 3865,25 – 3853,65 = 11,6 кг

в) гомогенізація

У результаті гомогенізації втрати молока становлять 0,2 %, тоді маса нормалізованого, яка переходить на стадію пастеризації, складатиме:

М_н.м.(п) = М_н.м.(г)  (1– 0,2/100) (2.23)

М_н.м.(п) = 3853,65  0,998 = 3845,94 кг

Втрати складають:

В₃= 3853,65 – 3845,94 = 7,71 кг

г) пастеризація

З урахуванням 0,25 % втрат маса на стадію сквашування молока буде становити:

М_н.м.(с) = М_н.м.(п)  (1– 0,25/100) (2.24)

М_н.м.(с) = 3845,94  0,9975 = 3836,32 кг

Втрати складають:

В₄= 3845,94 – 3836,32 = 9,62 кг

д) сквашування молока

Маса закваски, що додається:

М_з = М_н.м.(с)  0,05 (2.25)

М_з = 3836,32  0,05 = 191,82 кг

Маса кефіру з урахуванням втрат:

М_к = [М_з + М_н.м.(с)]  (1– 0,2/100) (2.26)

М_к = [191,82 + 3836,32]  0,998 = 4028,14  0,998 = 4020,08 кг

Втрати складають:

В₅= 4028,14 – 2020,08 = 8,06 кг

е) розливання й пакування

Маса готового продукту з урахуванням на 0,5 % втрат на стадії розливу:

М_к.г = М_к  (1– 0,5/100) (2.27)

М_к.г = 4020,08  0,995 = 3999,98 кг

Втрати складають:

В₆= 4020,08 – 3999,98 = 20,1 кг

є) загальний вигляд матбалансу

М_м + М_з = М_к.г + М_в + ∑В (2.28)

_{∑втрат} = В + В + В + В + В + В

∑втрат = 2,32 + 11,6 + 7,71 + 9,62 + 8,06 + 20,1 = 59,41 кг

4647,6 + 191,82 = 3999,98+ 780,03 + 59,41

4839,42 = 4839,42

2.6.1 Зведений матеріальний баланс

Для виробництва кефіру жирністю 3,2 % потужністю цеху 4,0 тонн/добу необхідно: 4,648 т незбираного молока (3,4 % жиру) та 0,192 т закваски. В таблиці 2.9 представлений зведений матеріальний баланс.

Таблиця 2.9. Зведений матеріальний баланс виробництва кефіру

Витрачено		Одержано
Найменування сировини і напівпродуктів	Маса, кг	Найменування кінцевого продукту, відходів і втрат	Маса, кг
Молоко незбиране	4647,6	Кефір	3999,98
Закваска	191,82	Вершки	780,03
		Втрати	59,41
Разом	4839,42	Разом	4839,42

2.7 Технологічні розрахунки

2.7.1 Вибір основного технологічного обладнання за обсягом та продуктивністю виробництва.

Розглянемо,основну технологічну схему виробництва кефіру резервуарним способом з охолодженням в резервуарах.

1 - молокохранільний резервуар; 2 - відцентровий насос для перекачування кислого молока; 3 балансувальний бачок; 4-відцентровий насос; 5-високотемпературний теплообмінник; 6 - пульт; 7 - сепаратор-молокоочістітель; 8 - обхідний клапан; 9 - гомогенізатор; 10- видержіватель пастеризованого молока; 11 - змішувач закваски; 12-насос для подачі закваски; 13 - двостінний резервуар для кисломолочних напоїв

Рисунок 2.3. Основна технологічна схема виробництва кисломолочних напоїв резервуарним способом

Резервуари Я1-ОСВ. Робочі об'єми від 1000 до 10 000 літрів. Резервуари закритого типу з люком обслуговування. Мають мішалку рамного типу для ефективного перемішування продукту. Привід мішалки складається з редуктора і електродвигуна з муфтою. Замість муфти може застосовується також і кліноременная передача. . Ємності повністю виконані з харчової нержавіючої сталі 12Х18Н10Т. Конструктивно мають подібний змійовик з неіржавіючої сталі для нагріву або охолодження продукту. Такі резервуари незамінні в молочній та харчовій промисловості. Застосовуються в молочній промисловості для виготовлення кефіру, сметани, йогуртів і т.д., в харчовій промисловості для виготовлення різних сумішей, кетчупів, паст і.т.д.

Резервуари мають можливість підключення засобів автоматичного та дистанційного контролю параметрів. Резервуара можуть використовуватися в багатьох галузях народного господарства.

Марка резервуара	Я1-ОСВ-6,3
Тип	Вертикальною системою охолодження
Геометрична місткість, дм3	6600
Робоча місткість, дм3	6300
Внутрішній діаметр,мм	2000
Умовний прохід патрубка наповнення спорожнення, мм	50
Товщина шару термоізоляції, мм	50
Встановлена ​​потужність приводу мішалки, кВт	0,75
Частота обертання мішалки, об / хв	16
Умовний прохід патрубка подачі хладоагента, мм	50
Температура вхідного хладоагента, С	+4
Температура вхідного теплоносія, С	+24
Тиск надходить теплохладоагента, МПа	0,15
Умовний прохід патрубка подачі миючих розчинів, мм	50
Тиск надходить миючого розчину, МПа	3,0
Габаритні розміри, мм   Ширина Зовнішній діаметр Висота	2500 2135 3912
Маса	1500

 

1 − скляний термометр; 2 − термометр опору; 3 − пробний кран;

4 − привід; 5 − мийне устаткування; 6 − кришка; 7 − вхід хладоносія; 8 − змішувач; 9 − теплоізоляція; 10 − корпус; 11 − днише; 12 − вихід хладоносія; 13 − датчик нижнього рівня; 14 − патрубок наповнения-випорожнения; 15 − опора; 16 − кришка люка; 17 − драбина із площою обслуговування; 18 − оглядове вікно; 19 − світильник; 20 − дачіки верхнього рівня; 21 − повітряний клапан

Рисунок 2.4. Апарат Я1-ОСВ-6,3

Конструктивні розрахунки

Для виробництва кефіру потужністю 4 т/добу приймаємо апарат Я1−ОСВ−6,3.

Розрахуємо робочий об'єм апарату V_р по формулі, м³:

V_р =V_заг.·K

де К – коефіцієнт заповнення апарату (0,7–0,8)

V_р = 6,3 ·0,7 = 4,41 м³

Повний об'єм апарату V_п обчислюємо за формулою:

V_п = V_заг. + 2 V_дн ,

де V_дн – об'єм днища.

Об'єм еліптичної частини днища розраховуємо по формулі:

V_дн = 4 / 3 · ·h_ел· R r

де R – радіус циліндричної части апарата, 1 м

r – радіус еліптичної частини апарату, 0,25 м

h_ел – висота еліптичної частини апарату, приймаємо 0,2 м

V_дн = 4/3 ∙ 3,14 ∙ 0,2 ∙1 ∙0,25 = 0,2 м³

Повний об'єм апарату V_п:

V_п = 6,3 + 2 ∙0,2 = 6,7 м³

Розрахунковий повний об'єм апарату узгоджується з паспортним геометричним об’ємом (табл. 2.1).

Площа перерізу апарату по внутрішньому діаметру визначається по формулі:

F = /4

F = 3,14 ∙2²/4 = 3,14 м²

Висота циліндричної частини апарату розраховуємо по формулі:

Н_ц = (V_п – 2 ·V_дн) / F, м

Н_ц = (6,7 – 2 ·0,2) / 3,14 = 2,0 м

Загальна висота апарату, м :

H_заг. = H_ц + 2 · h_ел

H_заг = 2,0 + 2 ∙0,2 = 2,4 м

Розрахунок товщині стінки проводимо за формулою:

де δ – товщина стінки, м;

р – робочий тиск, 0,65 МПа;

D – діаметр апарата, м;

φ – коефіцієнт міцності зварних швів, 0,7 – 1;

σ_доп. – напруга, що допускається, МПа

для неіржавіючої сталі за температури 132,9 °С (за температури насиченої пари і стерилізації) σ_доп. =140 МПа;

С – додаток до розрахункової товщини для компенсації корозії, м.

С = П · τ_а,

де П – корозійна проникність, 10^-4 м/рік,

τ_а – амортизаційний термін служби апарата, 10 років

С₁ – додаток на заокруглення до цілого числа мм.

Товщина стінки апарата 10 мм

2.8 Стандартизація та контроль якості продукції

Технологічний та мікробіологічний контроль сировини, основних матеріалів технологічного процесу здійснює лабораторія підприємства у відповідності діючим інструкціям по технологічному та мікробіологічному контролю на підприємствах молочної промисловості, затвердженими у встановленому порядку.

Всі дані по виробництву продукту записуються у технологічний журнал.

Кожну партію продукту оцінюють за фізико-хімічними та органолептичними показниками. Мікробіологічний контроль здійснюється періодично не менше одного разу в 5 днів відповідно діючий «Інструкції по мікробіологічному контролю на підприємствах молочної промисловості» [18].

Контроль якості готової продукції здійснюється у відповідності зі стандартами методики та методами, які вказані в справжніх технічних умовах:

• відбір проби та підготовка до іспиту за ГОСТ 26809, ГОСТ 9225, ГОСТ 26929;

• органолептичну оцінку кефіру здійснюють, візуально та за допомогою органів відчуттів та нюху;

• якість упаковки та манкіровки визначають візуально;

• масу нетто визначають за ГОСТ 3622;

• масову долю жиру – за ГОСТ 5867, масову частку сухих речовин за ГОСТ 3626;

• кислотність – за ГОСТ 3624;

• фосфатазу – за ГОСТ 3623

• мікробіологічні показники – за ГОСТ 9225, відповідно до кисломолочних напоїв;

• визначення патогенних мікроорганізмів проводять відповідно СНиП 42-42-4940;

• визначення вмісту токсичних елементів;

• визначення мікотоксинів – відповідно з «Методическими рекомендациями по обнаружению, идентификации и определению афлатоксинов в продовольственном сырье и пищевых продуктах с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии» №4082.

• визначення антибіотиків – відповідно з «Методическими рекомендациями по определению остаточных количеств антибиотиков в продуктах животноводства» №3049;

• визначення вмісту радіонуклідів – відповідно з «Методическими ркомендациями по контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах внешней среды», утв. в 1979 р.

• визначення вмісту гормональних препаратів проводяться по методикам, затвердженими МОЗ України;

• визначення залишкових кількостей пестицидів – відповідно

ГОСТ 23452.

• температуру – за ГОСТ 3622;

Схема контролю технологічних процесів виробництва рідких кисломолочних напоїв наведена у таблиці 2.17.

Таблиця 2.17. Контроль технологічних процесів

виробництва рідких кисломолочних напоїв

Об’єкт дослідження	Показник, що контролюється	Періодичність контролю	Відбір проб	Методи контролю, прилади
Молоко незбиране, знежирене, вершки	Органолептичні показники	Щодня	У кожній партії	Органолептичні
	Температура, С	Щодня	У кожній партії	Термометр, ГОСТ 26754
	Кислотність, Т	Кожні 3 години	У кожній ємкості	Титруванням за ГОСТ 3624, рН-метр за ГОСТ 26781
	Масова доля	Щодня	У кожній ємкості	Кислотний метод ГОСТ 26754
Заквашувана суміш	Масова частка жиру,%	Щодня	У кожній ємкості	Кислотний метод Гербера, ГОСТ 5867
	Температура, С	Щодня	У кожній ємкості	Термометр, ГОСТ 26754
Сквашування	Температура, С	Щодня	У кожній ємкості	Термометр, ГОСТ 26754
	Тривалість процесу, год	Щодня	У кожній ємкості	Годинник, секундомір
	Кислотність, Т	Вкінці сквашування	У кожній ємкості	Титруванням за ГОСТ 3624
	В’язкість	Вкінці сквашування	У кожній ємкості	Віскозиметр, годинник
Перемішування і охолодження	Тривалість, хв.	Щодня	У кожній ємкості	Годинник, секундомір
	Температура, С	Щодня	У кожній ємкості	Термометр, ГОСТ 26754
Продукт перед розливом	Органолептичні показники	Щодня	У кожній ємкості	Органолептичні
	Температура, С	Щодня	У кожній ємкості	Термометр, ГОСТ 26754

Масова частка жиру,%	Щодня	У кожній ємкості	Кислотний метод Гербера, ГОСТ 5867
Об’єкт дослідження	Показник, що контролюється	Періодичність контролю	Відбір проб	Методи контролю, прилади
	Ефективність пастеризації	Щодня	У кожній ємкості	Наявність фосфатази або пероксидази ГОСТ 3624
	Кислотність, Т, рН	Щодня	У кожній ємкості	Титрування за ГОСТ 3626
Готовий продукт	Органолептичні показники	Щодня	У кожній ємкості	Органолептичні
	Температура, С	Щодня	У кожній ємкості	Термометр, ГОСТ 26754
	Кислотність, Т, рН	Щодня	У кожній ємкості	Титрування за ГОСТ 3626
	Масова частка жиру,%	Щодня	У кожній ємкості	Кислотний метод Гербера ГОСТ 5867
	В’язкість, с	Щодня	У кожній ємкості	Віскозиметр, годинник Гербера ГОСТ 5867
	Термостій-кість, група	Щодня	У кожній ємкості	Алкогольна проба ГОСТ 25528
	Густина, кг/м	Щодня	У кожній ємкості	Ареометр ГОСТ 3625
Нормалізація	Органолептичні	Щодня	У кожній партії	Органолептичні
	Кислотність, Т, рН	Щодня	У кожній партії	Титрування за ГОСТ 3626
	Густина, кг/м	щодня	У кожній партії	Ареометр ГОСТ 3625
	Маса, кг, об’єм, м	Щодня	У кожній партії	Ваги, рахівник
	Масова частка жиру,%	Щодня	У кожній партії	Кислотний метод Гербера ГОСТ 5867
Очистка нормалізованої суміші	Температура підігріву, С	Щодня	У кожній партії	Термометр, ГОСТ 26754
Гомогенізація суміші	Температура, С	Щодня	У кожній партії	Термометр, ГОСТ 26754
	Тиск, МПа	Щодня	У кожній партії	Манометр

Об’єкт дослідження	Показник, що контролюється	Періодичність контролю	Відбір проб	Методи контролю, прилади
	Ефективність гомогенізації	Щодня	У кожній партії	Центрифугуванням, Візуально
Пастеризація суміші	Температура, С	Щодня	У кожній партії	Термометр, ГОСТ 26754
	Тривалість витримки, хв.	Щодня	У кожній партії	Годинник, секундомір
Охолодження суміші до температури заквашування	Температура, С	Щодня	У кожній партії	Термометр, ГОСТ 26754
Заквашування суміші	Маса, кг	Щодня	У кожній партії	Ваги
	Кислотність, Т, рН	Щодня	У кожній партії	Титрування за ГОСТ 3626
	Температура, С	Щодня	У кожній партії	Термометр ГОСТ 26754
	Об’єм, дм	Щодня	У кожній партії	Мірний циліндр
	Ефективність пастерізації	Щодня	У кожній партії	Наявність фосфатази або пероксидази ГОСТ 3626

3 АВТОМАТИЧНИЙ КОНТРОЛЬ І КЕРУВАННЯ

3.1 Аналіз об’єкта керування