Режимы гомогенизации нормализованной смеси
Гомогенизация оказывает существенное влияние на консистенцию продукта посредством диспергирования жировых шариков и последующего включения их в структуру кисломолочного геля: увеличивается прочность геля, уменьшается синерезис из-за повышения гидрофильности и способности связывать воду благодаря взаимодействию казеина и мембран жировых шариков и взаимодействию белок – белок. При этом термостабильность белков уменьшается вследствие изменений в их взаимодействии из-за сдвига солевого баланса и некоторой денатурации белков. Причем, чем больше массовая доля сухих веществ или жира в нормализованной смеси, тем больше влияние гомогенизации оказывает на термостабильность. Поэтому необходимо учитывать кислотность гомогенизируемой смеси и ее состав. При pH ниже 6,6 – 6,5 свойства гомогенизируемого продукта ухудшаются. Обычно молочную основу для кисломолочных напитков рекомендуется гомогенизировать одноступенчато при температуре 65 – 70ºС и давлении 15 – 20 МПа (при этом достигается средний диаметр жировых шариков от 1,38 до 0,69 мкм), для продуктов сливочных (с массовой долей жира 10%) более эффективна двухступенчатая гомогенизация при 12,5 и 3,5 МПа на первой и второй ступенях соответственно [6].
Жировые шарики молока после гомогенизации ведут себя подобно крупным мицеллам казеина, так как их оболочки состоят из него, и участвуют в процессе кислотного свертывания молока. Уменьшение диаметра жировых шариков с 1,8 до 1,1 мкм вызывает повышение стойкости продукта в хранении в 2 раза. В рекомбинированном молоке, оболочки жировых шариков состоят из сывороточных белков, поэтому влияние гомогенизации менее выражено.
По некоторым данным, гомогенизация молочной основы после тепловой обработки приводит к достижению более высокой стойкости продукта, так как во время образования новых жировых шариков, гомогенизатор благодаря действию поверхностно-активных сил вызывает разрывы казеиновых мицелл и при сквашивании гидрофобные взаимодействия приводят к образованию более стабильной белковой системы. Но в этом случае возникает опасность повторного загрязнения продукта, и для ее исключения необходим асептический гомогенизатор.
Режимы гомогенизации рекомендуется выбирать также в зависимости от содержания в смеси сухих веществ молока. Для смеси с содержанием 9,5 – 12% сухих веществ (СОМО 9 – 11%) – менее 15 МПа при 55 – 65ºС.
Технологическая схема производства кисломолочных напитков резервуарным способом
К кисломолочным напиткам относятся различные виды простокваши (простокваша обыкновенная, ряженка, йогурт и др.), кефир, кумыс, ацидофильные напитки. Кроме того, вырабатывают кисломолочные напитки из пахты и сыворотки.
Для получения кисломолочных напитков используют молоко цельное и обезжиренное, сливки, сгущенное и сухое молоко, казеинат натрия, пахту и другое молочное сырье, а также плодовоягодные и овощные наполнители, пищевые ароматизаторы, красители, подсластители, стабилизаторы структуры.
Существуют два способа производства кисломолочных напитков – резервуарный и термостатный. В данной выпускной квалификационной работе рассмотрим резервуарный способ (рис. 1.3) производства кисломолочных напитков, так как он более эффективен по сравнению с термостатным [15].
Основные этапы технологического процесса следующие:
- тепловая обработка и гомогенизация молока, идущего на выработку кефира;
- сквашивание молока, охлаждение и созревание кефира в резервуарах.
При производстве кефира резервуарным способом молоко пастеризуют при 85ºС и выдерживают. С увеличением температуры пастеризации продолжительность выдержки уменьшается. Обязательной операцией является гомогенизация молока: она препятствует отстою сыворотки в готовом продукте и придает ему однородную сметанообразную консистенцию. Молоко гомогенизируют под давлением не ниже 125 атм, оптимальное давление гомогенизации 175 атм. Сквашивают молоко при температуре 20 – 25ºС в двустенных танках-резервуарах, специально сконструированных для производства кисломолочных напитков. Закваску вносят в потоке или любым другим способом при непрерывном перемешивании молока в резервуаре. Конец сквашивания определяют по достижению кислотности сгустка 85 – 90ºС. В межстенное пространство танка от охлаждения сгустка до температуры созревания подают воду температурой 1 – 3ºС, а затем включают мешалку для размешивания его и оставляют в покое для созревания [10].
В процессе созревания кефир приобретает специфический вкус, отличный от вкуса, присущего простокваше.
Способ охлаждения зависит от выбранной схемы технологического процесса, принятой на данном предприятии.
При производстве кефира большое значение имеет перемешивание и охлаждение при его подаче. Мешалка должна не взбалтывать, и не резать его на пласты и кубики, а плавно и равномерно перемешивать всю массу кефира. Частичное перемешивание или резка сгустка приводит к отделению сыворотки (синерезису) так же как взбалтывание кефира мешалкой приводит к пенообразованию, что влечет за собой образование отстоя сыворотки. Для сохранения качества кефира нельзя пользоваться насосами, вспенивающими кефир и разбивающими продукт. Ниже приводится основная технологическая схема производства кисломолочных напитков резервуарным способом, разработанная ВНИКМИ и предусматривающая механизацию и автоматизацию основных и вспомогательных операций [16].
Особенностью этого технологического режима является то, что молоко сквашивается в двустенном резервуаре или в обычном молокохранительном танке 13, оборудованным приводными трубчатыми мешалками, а по достижении кислотности 85 – 90ºТ продукт с помощью тихоходного насоса 14 из танка 13 поступает на охладитель 15. Напиток охлаждается в тонком слое очень быстро. Далее он поступает на промежуточный танк 16, а затем самотеком направляется на фасовку [5].
Рис. 1.3. Основная технологическая схема производства кисломолочных напитков резервуарным способом с охлаждением в потоке:
1 – резервуар для хранения молока; 2 – центробежный насос для перекачивания молока; 3 – балансировочный бачок; 4 – центробежный насос; 5 – высокотемпературный теплообменник; 6 – пульт; 7 – сепаратор-молокоочиститель; 8 – обходной клапан; 9 – гомогенизатор; 10 –выдерживатель пастеризованного молока; 11 – насос для подачи закваски; 12 – смеситель закваски; 13 – танк для заквашивания молока; 14 – тихоходный насос для перекачивания кефира; 15 – пластинчатый охладитель; 16 – промежуточный резервуар для созревания кефира
Преимущества производства кисломолочных напитков резервуарным способом следующие:
- почти полностью исключается ручной труд в результате механизации и автоматизации технологического процесса;
- повышается квалификация рабочих, обслуживающих линию;
- снижаются затраты труда и повышается его производительность;
- снижается стоимость 1т продукта;
- сокращаются производственные площади, так как готовый продукт созревает и охлаждается в тех же танках, в которых приготавливается, а не в термостатных помещениях;
- снижается расход тепла и холода.
Практика эксплуатации оборудования для резервуарного способа получения напитков показала, что линии, скомплектованные из машин и аппаратов, специально сконструированных для резервуарного способа производства кисломолочных напитков, в эксплуатации рентабельны и обеспечивают выпуск продуктов высокого качества. Линия производства кисломолочных напитков, скомплектованная из двустенных танков, является универсальной, так как на ней можно вырабатывать напитки по двум вариантам технологической схемы после внесения в нее насоса и пластинчатого пастеризатора [9].
Резервуарный способ производства кисломолочных напитков по сравнению с термостатным имеет ряд преимуществ. Во-первых, этот способ позволяет уменьшить производственные площади за счет ликвидации громоздких термостатных камер. При этом увеличивается съем продукции с 1м2 производственной площади и снижается расход теплоты и холода. Во-вторых, он позволяет осуществить более полную механизацию и автоматизацию технологического процесса, сохранить затраты ручного труда на 25% и повысить производительность труда на 35%.
Техническая характеристика линии производства кисломолочных напитков резервуарным способом приведена в табл.1.1.
Таблица 1.1
Техническая характеристика линии производства кисломолочных напитков резервуарным способом
Производительность, л/сутки |
30000 |
|
Режим работы |
Двухсменный |
|
Расход пара, кг/ч |
на молоко |
500 |
на закваску |
150 |
|
Расход холода, для охлаждения (с 25 до 8ºС), ккал |
кефира |
510000 |
закваски |
147000 |
|
Установленная мощность, кВт |
130 |
|
Температура пастеризации, ºС |
85 – 90 |
|
Давление гомогенизации, атм |
125 – 175 |
|
Температура заквашивания, ºС |
20 – 25 |
|
Температура охлаждения готового напитка, ºС |
8 |
|