Курс лекций по ТОО молоко.3-4 курсы ИТФ

Некоторые молочные заводы требуют центробежной очистки холодного(<6°С) сырого молока немедленно после доставки молока на завод, особенно если молоко будет храниться до следующего дня. Однако осветление при температуре около 55°С более эффективно, поскольку вязкость молока при этой температуре ниже.

В этом случае молоко, поступающее в очиститель, проходит через первую секцию регенеративного подогрева при 55°С.

ВОПРОС № 2 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЛИНИИ ПИТЬЕВОГО МОЛОКА

ТЕХНОЛОГИЯ ПИТЬЕВОГО ПАСТЕРИЗОВАННОГО МОЛОКА

В зависимости от законодательных норм и постановлений, действующих в данном государстве и на конкретном молочном заводе, состав технологических линий для производства питьевого молока может быть модифицирован. Например, нормализация по жиру (в случае применения) может выполняться в виде предварительной нормализации, заключительной нормализации или прямой нормализации. Гомогенизация может быть полной или частичной и т. д.

Самым простым процессом является пастеризация цельного молока. Производственная линия состоит из пастеризатора, буферного танка и упаковочной машины. Процесс усложняется, если необходимо производить несколько видов питьевого молока (или сливок), т. е. цельное молоко, обезжиренное молоко и нормализованное молоко с различным содержанием жира, а также сливки с различным содержанием жира.

Исходные данные для установки, описание которой приведено ниже:

•Сырое молоко

–массовая доля жира 3,8%

–температура 4°C

•Нормализованное молоко

–массовая доля жира 3,0%

–температура 4°C

•Нормализованные сливки

–массовая доля жира 40%

–температура 5°C

•Производительность завода

–20 000 л в час

–7 часов в день.

На рис. 7 показан типичный ход процесса на линии по производству питьевого молока. Молоко поступает на установку через балансный танк (1) и подается насосом в пластинчатый теплообменник (4), где предварительно нагревается перед поступлением в сепаратор (5), в котором разделяется на обезжиренное молоко и сливки.

Содержание жира в сливках после сепаратора устанавливают на требуемом уровне, а затем поддерживают на этом уровне, независимо от средних изменений содержания жира и интенсивности потока поступающего молока.

471

Содержание жира в сливках обычно устанавливают 35 или 40% для взбитых сливок, но его можно установить на другом уровне – например, для производства масла или других типов сливок. Установленное один раз, содержание жира в сливках удерживается постоянным посредством технологическим процессом системы регулирования, состоящей из датчиков расхода (7) и плотности (8); регулирующих клапанов (9) и системы управления для системы нормализации.

Рис. 7. Линия производства питьевого молока, поступающего в продажу, с частичной гомогенизацией.

1 Балансный танк

2 Насос для подачи продукта

3 Устройство регулировки расхода 4 Пластинчатый теплообменник

5Сепаратор

6Клапан постоянного давления

7Датчик расхода

8Датчик плотности

9Регулирующий клапан

10Отсечной клапан

11Обратный клапан

472

12Гомогенизатор

13Вспомогательный насос

14Труба для выдержки

15Возвратный клапан

16Пульт управления

Вэтом примере используется частичная гомогенизация, т. е. обрабатываются только сливки. Достоинство этой системы состоит в том, что она может функционировать с небольшим гомогенизатором (12) и, таким образом, потреблять меньше энергии, и обеспечивать высокий эффект гомогенизации.

Принцип работы системы, описанный также в главе 6.3, следующий: после прохождения через нормализующее устройство поток сливок разделяется на две части. Одна, с соответствующим почасовым объемным выходом для получения питьевого молока с требуемым содержанием жира, поступает в гомогенизатор, а другая, избыточная часть, направляется на установку для переработки сливок. Так как содержание жира в сливках, подлежащих гомогенизации, должно составлять не более 10%, обычные сливки, т. е. с массовой долей жира 40%, перед гомогенизацией должны быть “разбавлены” обезжиренным молоком. Производительность гомогенизатора тщательно рассчитывается и фиксируется на определенном уровне расхода.

При использовании частичной гомогенизации гомогенизатор также присоединен к линии обезжиренного молока, так что в нем всегда имеется достаточное количество продукта для надлежащего функционирования. Таким образом, относительно низкий поток сливок компенсируется обезжиренным молоком до номинальной производительности. По ходу гомогенизации сливки с содержанием мол. жира 10% в конечном итоге смешиваются внутри производственной линии с дополнительным количеством обезжиренного молока для достижения массовой доли жира 3% перед пастеризацией. Молоко, теперь уже с нормализованным содержанием жира, подается насосом в секцию нагрева теплообменника, где оно пастеризуется. Необходимое время выдержки обеспечивается изолированной трубой выдержки продукта (14). Температура пастеризации постоянно записывается.

Насос (13) является вспомогательным. Он повышает давление пастеризованного продукта для предотвращения попадания в него непастеризованного продукта или сервисных сред в случае образования течи в теплообменнике.

473

Если температура процесса пастеризации внезапно падает, это регистрируется датчиком температуры. Сигнал приводит в действие отводной клапан (15), и молоко перетекает обратно в весовой бак. См. также главу 7.

После пастеризации молоко поступает в охладительную секцию теплообменника, где оно регенеративно охлаждается поступающим необработанным молоком, а затем в охладительную секцию, где оно доохлаждается ледяной водой. После чего холодное молоко подается насосом в упаковочные машины.

СРОК ХРАНЕНИЯ ПАСТЕРИЗОВАННОГО МОЛОКА

Срок хранения пастеризованного молока по существу всегда зависит от качества сырого молока. Естественно, важно также, чтобы условия производства были технически и гигиенически оптимизированы и чтобы правильно осуществлялось управление заводом.

При производстве из сырого молока достаточно высокого качества при хороших технических и гигиенических условиях обычное пастеризованное молоко должно иметь срок хранения 8–10 дней при температуре 5–7°С в закрытой упаковке.

Срок хранения, однако, резко сократится, если в сыром молоке находятся такие микроорганизмы, как вид Pseudomonas, который образует системы термостойких ферментов (липазы и протеазы), и/или термостойкие бациллы, образующие споры – например: B. cereus и B. subtilis.

Для улучшения бактериального качества пастеризованного молока и, таким образом, сохранения или даже увеличения его срока хранения пастеризационную установку можно дополнить бактофугой или микрофильтрационной установкой.

Бактофугирование – это отделение микроорганизмов под действием центробежных сил. Хотя эффект снижения числа вегетативных и споровых форм микроорганизмов при двухэтапном центрифугировании составляет >99% (см. главу 14 “Сыр”), это не является достаточным для получения продукта (питьевого пастеризованного молока) с длительным сроком хранения при пониженной температуре <7°С.

Эффект снижения количества вегетативных и споровых форм микроорганизмов до 99,5–99,99% может быть достигнут с помощью микрофильтрующих мембран с порами размером 1,4 мкм и меньше. На рис. 8 показана общая блок-схема обработки молока, включая микрофильтрацию.

Мембраны микрофильтрационной установки имеют очень маленький диаметр пор и удерживают не только микроорганизмы, но и жировые шарики, поэтому на установку подается обезжиренное молоко. Производственная линия, кроме микрофильтрационной установки, также включает оборудование для высокотемпературной обработки сливок и ретентата – отделенной части молока, содержащей концентрированные жировую фазу и микроорганизмы. После тепловой обработки ретентат смешивается с пермеатом – обезжиренной фазой.

474

Рис. 8. Производственная линия для переработки молока, включающая микрофильтрационную установку.

1 Балансный танк

2Пастеризатор

3Сепаратор

4Система для нормализации

5Пластинчатый теплообменник

6Микрофильтрационная

установка

7Гомогенизатор

475

Смесь сливок и ретентата стерилизуется при температуре приблизительно 130°С в течение пары секунд. После повторного смешивания с прошедшим микрофильтрацию обезжиренным молоком продукт гомогенизируется и проходит заключительную пастеризацию при температуре 72°С в течение 15– 20 секунд и охлаждается до температуры 4°С.

Линия, показанная на рис. 8, может перерабатывать до 10 000 литров сырого молока в час. После сепарирования обезжиренное молоко направляется в модуль МФ. Часть сливок, обычно с содержанием жира 40%, повторно смешивается с обезжиренным молоком в процессе нормализации молока, в то время как избыток сливок обрабатывается отдельно. Пропорции подмешиваемых и избыточных сливок зависят от требуемой массовой доли жира питьевого молока.

Приблизительно 5% поступившего молока выходит из модуля МФ в виде ретентата – фазы, содержащей микроорганизмы. Суммарное содержание сухих веществ в ретентате в среднем составляет 9–10%, из которых около 3,9% – белок (включая белок микроорганизмов) и около 0,25% жира.

Производственная линия, изображенная на рисунке, включает полную гомогенизацию молока, но возможна также и частичная гомогенизация.

Молоко, обработанное таким образом, будет сохранять свежий вкус и белый цвет. Более того, если на заводе соблюдаются строгие санитарные требования от получения сырого молока и до упаковки молока включительно, то основа для длительного срока хранения молока заложена. Если молоко хранится при температуре не более 7°С на протяжении всего периода времени от молочного завода через розничную торговлю к потребителю, можно достичь срока хранения 40–45 дней в закрытом виде.

ВОПРОС №3. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЛИНИИ СЛИВОК ПРОИЗВОДСТВО СЛИВОК

Существуют различные виды питьевых сливок, отличающихся по массовой доле жира. Сливки с более низким содержанием жира, 10–18%, часто упоминают как одинарные или кофейные сливки; они все больше используются для десертов и в кулинарии. Сливки с высоким содержанием жира, обычно 35– 40%, уже более жирные. Их можно взбить в густую пену, следовательно, они называются “взбиваемыми сливками”. Взбиваемые сливки используются взбитыми или невзбитыми в качестве десерта, в кулинарии и т. д.

ВЗБИТЫЕ СЛИВКИ

Помимо хорошего вкуса и внешнего вида, взбитые сливки должны также обладать способностью “хорошо взбиваться”, т. е. они должны легко взбиваться и с образованием нежной сливочной пены (взбитость). Пена должна быть крепкой и устойчивой и не должна быть чувствительной к синерезису. Хорошая взбиваемость зависит от того, достаточно ли высокое в сливках содержание жира. Взбивать сливки с содержанием жира 40% обычно легко, взбиваемость падает по мере снижения содержания жира до 30% и ниже.

476

Однако можно получить хорошие взбитые сливки с низким содержанием жира (приблизительно 25%), добавив вещества, которые улучшают взбиваемость, например, порошок с высоким содержанием лецитина, изготовленный из сладкой пахты.

При производстве сливок следует избегать случайного попадания воздуха, которое приводит к образованию пены и дестабилизации. Если сливки подвергают чрезмерной механической обработке, особенно непосредственно после их выхода из секции охлаждения, будут повреждены мембраны жировых шариков, что приведет к слиянию жира и образованию кластеров. Образование верхнего слоя сливок происходит, когда грубо обработанные сливки хранятся в упаковке. Слой сливок будет плотным и липким. “Эффект гомогенизации” сильно портит характеристики взбиваемости сливок.

При взбивании сливок воздух вбивается намеренно. При этом образуется пена, полная небольших воздушных пузырьков. Жировые шарики в сливках собираются на стенках этих воздушных пузырьков. Механическая обработка разрушает мембраны большого числа шариков жира с освобождением некоторого количества жидкого жира, посредством которого шарики слипаются.

Для получения крепкой пены жировые шарики должны содержать жидкие и кристаллизованные фракции жира в определенном соотношении. В жировых шариках теплых сливок содержится в основном жидкий жир, что делает взбивание невозможным. Сливки для взбивания должны, следовательно, выдерживать при низкой температуре (4–6°С) в течение относительно длительного периода времени для достижения надлежащей кристаллизации жира в жировых шариках. Этот период хранения называется временем созревания. Сливки обычно выдерживают в танках с двойными стенками и со скребковой мешалкой. Во время кристаллизации выделяется теплота. Однако охлаждение и перемешивание можно начинать только приблизительно через два часа после наполнения танка. Причина состоит в том, что в течение этого периода кристаллизации жировые шарики легко разрушаются, высвобождая жидкий жир и приводя к образованию скоплений. При охлаждении перемешивание должно быть слабым. См. также рис. 8.4, где показан процесс

кристаллизации сливок с содержанием жира 40%. Несколько более низкие конечные температуры могут быть использованы летом, когда соотношение легкоплавких и твердоплавких фракций жира в жировых шариках изменяется.

477

Рис. 9. Тест на вытекание взбитых сливок после 2-часовой выдержки при температуре 18–20°С и относительной влажности 75%.

МЕТОД ВЗБИВАНИЯ

Наилучшее взбивание достигается, когда температура сливок ниже 6°С. Чаша и инструмент для взбивания должны быть пропорционально подобраны один к другому, так, чтобы взбивание выполнялось как можно быстрее. В противном случае температура во время взбивания может заметно повыситься, что приведет к образованию худшей пены (в наихудшем случае может образоваться масло).

Время взбивания и увеличение объема (взбитость) – это два критерия, которые следует определять для контроля способности к взбиванию. Для этого теста необходимы надлежащая чаша (емкостью 1 литр) и инструмент(предпочтительно электрическая сбивальная машина). Соответствующий объем сливок (то есть 2 дл) охлаждают до температуры 6°С ±1°С, а затем выливают в чашу.

Высоту сливок измеряют перед началом взбивания. Сбивальная машина останавливается, когда пена достигает приемлемой крепости (это означает, что она не начинает стекать, когда чашу переворачивают).

Время взбивания измеряют по секундомеру, который запускают и останавливают одновременно со сбивальной машиной.

Для определения степени взбитости измеряется высота взбитых сливок. Если, например, высота первоначально была 5 см и составляет 10,5 см после взбивания, степень взбитости составит (10,5 – 5) х 100 – 5 = 110%. Для 40%-

478

ных сливок время взбивания должно составлять приблизительно 2 минуты, а взбитость от 100 до 130%.

Качество пены определяют по вытеканию жидкости после 2-часовой выдержки при температуре 18–20°С и относительной влажности 75%.

Непосредственно после взбивания и измерения взбитости все взбитые сливки помещают на плоскую металлическую сетку. Пену укладывают, как показано на рис. 9, сетку размещают над воронкой соответствующего размера, которая, в свою очередь, опускается в градуированный мерный стакан. Количество жидкости, которая скапливается в стакане, измеряют после двухчасовой выдержки при вышеупомянутой температуре и влажности. Критерий для оценки следующий:

ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ВЗБИТЫХ СЛИВОК МЕТОД СКАНИЯ

Этапы процесса производства взбитых сливок включают в себя нагрев цельного молока до температуры сепарирования, 62–640С, сепарирование, нормализацию сливок по содержанию жира до требуемого значения, пастеризацию и охлаждение сливок в теплообменнике перед тем, как они поступят в танк для созревания.

Рис. 10. Процесс кристаллизации сливок с массовой долей жира 40% при температуре 8°С.

Обработка сливок с высокой массовой долей жира сопряжена с рядом проблем, которые необходимо внимательно рассмотреть при проектировании производственной линии. Самая серьезная проблема состоит в том, чтобы

479

избежать поперечных перемещений и турбулентности во время кристаллизации жира. Жир в шариках переходит в жидкое состояние при более высоких температурах, и жировые шарики становятся менее чувствительны к обработке при температурах выше 40°С.

Фракция жира в жировых шариках начинает кристаллизоваться, как только в производственной линии начинается охлаждение. Это медленный процесс: кристаллизация отчасти продолжается более четырех или пяти часов.

Кристаллизованный жир имеет более низкий удельный объем, чем жидкий жир, так что во время кристаллизации в шариках жира возникают силы натяжения. Это делает шарики жира очень чувствительными к грубой обработке при температуре 10–40°С.

Рис. 11. Линия по производству взбитых сливок по методу Скания.

1 Танк для выдержки

2 Насос для подачи продукта

3Пастеризатор

4Вспомогательный насос

5Труба для выдержки

6Танки для созревания

7Насос для подачи продукта

480