1.4.2 Обоснование технологических режимов и операций производство творога
Холодная очистка сырого молока.
Фильтрование молока является операцией обязательной. Очищенное от механических примесей молоко более высокого качества с увеличенным сроком хранения.
Охлаждение сырого молока. После очистки молоко должно быть немедленно охлаждено, иначе его качество резко ухудшается. Цель охлаждения молока заключается в создании условий, значительно замедляющих развитие в нём микроорганизмов. Хранение неохлаждённого молока быстро приводит к потере бактерицидных свойств и нарастанию количества микрофлоры. Бактерицидная фаза – это время, в течение которого микроорганизмы, попадающие в молоко, не развиваются в нём и даже частично отмирают. В течение бактерицидной фазы молоко обладает бактерицидными свойствами. Бактерицидные свойства молока обусловлены наличием в нём антибактериальных веществ (лизоцимов, лейкоцитов, нормальных антител, некоторых ферментов и др.).
Временное хранение молока. Сырое молоко при транспортировании и хранении подвергается вторичному микробному обсеменению, а также механическим, температурным и световым воздействиям, которые могут привести к ухудшению его качества и возникновению пороков. При продолжительном хранении холодного сырого молока целостность структуры оболочек жировых шариков нарушается, а мицеллы казеина распадаются на субмицеллы, начинается липолиз и протеолиз и возникают пороки вкуса: соответственно «прогорклый» и «горький».
Подогрев молока. Подогрев молока перед сепарированием (нормализацией) уменьшает его вязкость и улучшает результат процесса. При более высокой температуре молока возрастает степень раздробленности жировых шариков и может произойти коагуляция сывороточных белков.
Нормализация молока. Нормализация – направленное изменение состава молока в целях получения готового продукта, отвечающего требованиям стандарта по массовой доле составных частей молока (жира и белка) предусматривается в потоке. Процесс сепарирования (нормализации) подчиняется закону Стокса:
,
где V – скорость выделения жировых шариков, см/с;
R – средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см;
n – частота вращения барабана сепаратора, с-1;
r – радиус жирового шарика, см;
ρ, ρ1 – плотность плазмы и жира, кг/м3;
µ - вязкость, Па·с.
Пастеризация нормализованной смеси. Пастеризация – это процесс термической обработки молока при температуре от 63оС до точки ниже точки кипения молока. Основная цель пастеризации – полное уничтожение патогенной и токсинообразующей микрофлоры; максимальное снижение общего количества микроорганизмов и инактивация ферментов. Теоретические основы пастеризации молока были разработаны советским учёным Г.А. Куком. Многочисленными исследованиями установлены зависимость температуры пастеризации t и продолжительность выдержки Z в виде уравнения:
где 36,84 и 0,48 – постоянные величины.
Режим пастеризации молока при выработке творога. Молоко пастеризуют при температуре (76…80) 0С с выдержкой (15…20) с. Этот режим считается достаточным для уничтожения микрофлоры в нормализованной смеси и получения сгустка, удобного для дальнейшей обработки. Повышение температуры пастеризации приводит к образованию сгустков, обладающих низкой синергитической способностью; при обработке сгустка выделяется большое количество пыли с сывороткой.
При производстве творога требуется удалить избыток сыворотки из сгустка. Поэтому выбирают такие режимы обработки молока, которые способствовали бы получению плотного, но легко отдающего сыворотку сгустка.
Охлаждение нормализованной смеси до температуры заквашивания.
Температура заквашивания и сквашивания способствует получению творога стандартной кислотности и влажности. Температура заквашивания должна быть оптимальной для развития микрофлоры закваски. При более высоких температурах увеличиваются размеры белковых частиц сгустка и степень выделения влаги, в результате может получиться излишне обсушенный продукт с крошливой консистенцией.
Заквашивание нормализованной смеси. От состава закваски зависит вкус и консистенция продукта. Включение в состав закваски энергичного кислотообразователя обуславливает получение плотного колющегося сгустка с интенсивным отделением сыворотки. Закваску вносят в количестве (1…5) %.
Перемешивание заквашенной смеси. Смесь перемешивают для равномерного распределения закваски в массе.
После этого в него вносят 40%-ный раствор хлористого кальция из расчёта 400 г безводной соли на 1 т молока для восстановления солевого равновесия и свёртывающей способности молока. В результате улучшается, ускоряется свёртывание молока, улучшается структура сгустка, при обработке уменьшаются потери жира и белка в сыворотку, ускоряется отделение сыворотки. Сычужный фермент или пепсин вносят в виде 1%-ого раствора из расчёта 1 г на 1 т молока. Сычужный фермент вносят одновременно с закваской. Повышение кислотности молока усиливает активность вносимого сычужного фермента, что улучшает качество сгустка. При кислотно-сычужном способе производства творога коагуляция белков происходит в результате образовавшейся молочной кислоты и внесённого сычужного фермента.
Сквашивание нормализованной смеси. Главными физико-химическими процессами, которые протекают при производстве творога, являются брожение молочного сахара и зави сящая от него коагуляция казеина с образованием сгустка. В результате этих процессов формируются определённая консистенция, вкус и запах кисломолочных продуктов.
Сущность молочнокислого брожения сводится к следующему:
β - галактозидаза
лактоза глюкоза галактоза
В результате ферментных превращений из глюкозы и галактозы образуются по две молекулы пировиноградной кислоты.
-4Н
глюкоза пировиноградная кислота
Пировиноградная кислота под действием фермента восстанавливается до молочной кислоты.
лактатдегидрогеназа
пировиноградная кислота молочная кислота
Таким образом, из одной молекулы молочного сахара образуется четыре молекулы молочной кислоты. Суммарное уравнение молочнокислого брожения можно представить в следующем виде:
β - галактозидаза
лактоза молочная кислота
При выработке творога кислотно-сычужным способом на казеин совместно действуют молочная кислота и внесённый сычужный фермент. Под действием сычужного фермента казеин превращается в параказеин, имеющий изоэлектрическую точку в менее кислой среде рН (5…5,2). В изоэлектрической точке казеиновые и параказеиновые частицы при столкновении агрегируют, образуя цепочки или нити, а затем пространственную сетку, в ячейки или петли которой захватывается дисперсионная среда с жировыми шариками и другими составными частями молока. Происходит гелеобразование. Конец сквашивания устанавливают по виду и кислотности сгустка. В период сквашивания молока формируются кисломолочные вкус и запах творога. В твороге, наряду с молочной кислотой, диацетилом и ацетальдегидом, активно накапливаются летучие кислоты (уксусная, пропионовая и др.), а также свободные аминокислоты. Готовность сгустка определяют по кислотности, отбирая пробу из творогоизготовителя. Готовый сгусток при этом даёт ровный, с блестящими краями излом с выделением прозрачной светло-зелёного цвета сыворотки. Если сгусток ещё не готов, излом будет иметь дряблый вид с выделением мутной сыворотки. Неправильное определение готовности сгустка влечёт за собой ухудшение качества сгустка и уменьшение его выхода. Наиболее точно готовность сгустка определяют по его кислотности.
Перемешивание творожного сгустка. Для ускорения выделения сыворотки сгусток необходимо перемешать. В результате перемешивания образуется сгусток с однородной, равномерно распределённой дисперсной фазой. Творожный сгусток тщательно перемешивают (5…10) мин, более длительное перемешивание увеличивает потери сухих веществ с сывороткой.
Сквашивание, отделение сыворотки, прессование и охлаждение творога планируется осуществлять на полуавтоматической линии ООО «ОСКОН» Рисунок 1.
Рисунок 1 – Полуавтоматическая линия ООО «ОСКОН»
Цель установки новой линии:
-автоматизировать и интенсифицировать процесс производства творога; -систематизировать технологические процессы производства творога; - улучшить экономические показатели в производстве творога, в том числе в экономии тепло-хладо ресурсов, питьевой и технологической воды, электроэнергии, моющих растворов.