ВВЕДЕНИЕ 

    Молочная  промышленность - ведущая отрасль пищевой промышленности, которая обеспечивает население страны высококачественными продуктами питания.

      Молоко используют либо как продукт питания в непереработанном или переработанном виде, либо как сырье для молочной и пищевой отраслей промышленности. Молоко имеет высокую пищевую и биологическую ценность. В его состав входят необходимые для организма человека и хорошо усвояемые пищевые компоненты: молочный жир, белки, углеводы, молочный сахар и минеральные вещества. К отличительным особенностям молока как сырья относится то, что, являясь источником полноценного белка, оно поликомпонентно по составу, неадекватно по функционально-технологическим свойствам, биологически активно и под влиянием внешних факторов лабильно изменяет свои свойства и параметры. В связи с этими обстоятельствами рациональное и рентабельное использование сырья, выработка высококачественных молочных продуктов могут быть достигнуты при условии профессионального понимания основных принципов и закономерностей процессов, заложенных в технологии молока [8].

    Особое  место в молочной промышленности занимает маслоделие. Начало промышленного маслоделия  в дореволюционной России относится к шестидесятым годам девятнадцатого века и связано с именем Н.В. Верещагина.

    Первый  маслозавод открыт в имении Фоминское  в 1871 году.

    В то время ассортимент сливочного масла включал кислосливочное масло, вырабатываемое из самоквасной сметаны, несоленое, чаще соленое, а также  топленое масло.

    Масло – один из ценнейших продуктов питания, без которого невозможно организовать сбалансированное полноценное питание.

    Сливочное масло – пищевой продукт, вырабатываемый из коровьего молока, состоящий преимущественно из молочного жира, обладающий специфическими свойственными ему вкусом, запахом, пластичной консистенцией и привлекательной светло-желтой окраской. В зависимости от используемого сырья, технологической обработки, состава компонентов сливочное масло может существенно различаться по органолептическим показателям, химическому составу, цвету, консистенции, сферам использования, что предопределяет его видовые различия. Питательность (пищевая ценность) его обусловлена наличием в нем комплекса веществ, определяющих биологическую ценность и энергетическую способность (калорийность).

    Сливочное масло является носителем витаминов  и поставщиком жирных кислот, использующихся в организме человека для синтеза незаменимых аминокислот и других органических веществ. Пищевая ценность сливочного масла обусловлена наличием в нем минеральных веществ, лактозы, водо – и жирорастворимых витаминов. Пищевую ценность сливочного масла повышают также содержащиеся в нем фосфолипиды, особенно лецитин. В организме фосфолипиды взаимодействуют со многими веществами. В комплексе с белками они участвуют в построении мембран клеток организма человека. Фосфолипиды входят в состав миелиновых оболочек нервных клеток, являются неотъемлемыми компонентами ферментов и относятся к тем веществам, потребность в которых резко повышается при нервных напряжениях.

    В настоящее время одним из путей  развития отечественного маслоделия является создание разновидностей масла, с учетом его потребления, те специализации назначения: для использования в натуральном виде, кулинарных целей, длительного резервирования и т.д [3].

    Современная промышленная переработка молока представляет собой сложный комплекс последовательно выполняемых взаимосвязанных химических, физико-химических, микробиологических, биохимических, теплофизических и др. трудоемких и специфических технологических процессов. Современная технология молока базируется на многолетних исследованиях отечественных и зарубежных ученых.

    В 2008 году по России объем производства сливочного масла в натуральном выражении увеличился на 6,9% по сравнению с уровнем 2008 года. Для сравнения, в период с 2002 - 2007 гг. ежегодное увеличение объема производства не превышало 1%. Это было связано с постоянно растущими ценами на молочное сырье, обусловленные снижением его выпуска, увеличением стоимости кормов для рогатого скота и сокращением их поголовья. Вследствие этой ситуации снизилась выгодность производства натурального сливочного масла и других молочных продуктов в России.

    Главная причина столь резкого роста  объема производства сливочного масла  в 2009 году - снижение объема импорта на 17,3% и повышения цен на импортируемую продукцию. В свою очередь, объем импорта уменьшился из-за снижения объема выпуска молока в связи с засухой в крупных странах-производителях сливочного масла - Австралии и Новой Зеландии, а также увеличение спроса на молочную продукцию, особенно в странах Юго-Восточной Азии.

    Основными поставщиками сливочного масла в  Россию на протяжении последних шести лет (2003 - 2008 гг.) являлись Новая Зеландия и Финляндия. В 2008 году вся импортная продукция в России на 60% была представлена сливочными маслами именно из этих стран. Доля остальных стран-импортеров не превышала 9% в общем объеме импортных поставок сливочного масла в Россию.

    Самыми  крупными районами-производителями  сливочного масла по итогам 2009 года стали Центральный и Приволжский федеральные округа с совокупной долей порядка 67% от общероссийского выпуска.

    В пятерку крупнейших регионов-производителей в 2009 году вошли Республика Татарстан, Удмуртская Республика, Ивановская область, Алтайский край и Самарская область. Их совокупная доля составила чуть больше 32% в общем объеме производства на территории нашей страны.

    Отличительной чертой российского рынка сливочного масла также является жесткая  конкуренция между производителями: крупные игроки «поглощают» мелких региональных производителей, увеличивая тем самым свою долю в производстве сливочного масла в России.

    Среди российских производителей лидерами на рынке сливочного масла являются ООО «Ивмолокопродукт», ООО «Ува - молоко», ГК «Юнимилк», ГК «ВАМИН Татарстан», «Вимм - Билль - Данн» и пр. Зарубежные игроки представлены такими компаниями, как «Валио» (Финляндия), ГК «Lactalis International» (Франция), корпорацией «New Zealand Dairy Board» (Новая Зеландия), ОАО «Тульчинский маслосырзавод» и ОАО «Житомирский маслозавод» (Украина).

    Современный этап развития отечественного маслоделия характеризуется на ряду с производством  традиционных видов сливочного масла  освоением ассортимента продуктов с измененным соотношением массовой доли жира и нежировой составляющей в сторону увеличения последней, а также скомбинированной жировой фазы  за  счет частичной замены молочного жира композициями немолочных жиров.

    В целом состояние молочной промышленности в настоящее время с нарастающими темпами двигается в сторону технической оснащенности производства, автоматизации технологических процессов, улучшения и поддержания высокого качества выпускаемой продукции, увеличения объемов производства [66, 67, 75].  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

     1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 

 

    1.1 Схема технологического направления переработки молока

    Важным  аспектом проектирования является схема  технологического направления предприятия. При составлении схемы технологического направления решается вопрос о рациональной переработке вторичного сырья на пищевые цели. При этом руководствуются комплексным использованием всех компонентов молока, минимальными затратами труда, энергетических ресурсов и спросом на вырабатываемую продукцию. Кроме того, безотходная технология позволяет учесть экологические аспекты охраны окружающей среды. На основе данной схемы проектируется ассортимент продукции предприятия.

    Схема технологического направления показывает ассортимент продукции. При составлении  выбирается направление переработки  молока, обезжиренного молока, сливок на выработку запланированных продуктов с учетом всех компонентов. С помощью схемы выполняются продуктовые расчеты.

    Схема технологических процессов должна обеспечить малоотходную технологию, получение продуктов высокого качества в соответствии с технологическими инструкциями, ГОСТами, ОСТами, ТУ, наиболее полную механизацию и автоматизацию производства, использование поточных линий.

    В данной схеме предусмотрено в  качестве сырья только молоко, его  сепарирование, учтено резервирование обезжиренного молока и дальнейшая реализация, а так же нормализация молока. 

    Схема технологического направления представлена на рисунке 1. 
 
 

 

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рисунок 1. Схема технологического направления 

 

    

    1.2 Схема технологических процессов 

    Для построения схемы технологических процессов необходимы результаты продуктовых расчетов. График технологических процессов составляется одновременно с подбором оборудования.

    В схеме технологических процессов  описываются все технологические  операции необходимые для выработки  продуктов, начиная с приёмки молока и заканчивая реализацией готовой продукции. В схеме указываются режимы, характеризующие технологический процесс. Применяемая схема технологических процессов должна обеспечивать высокое качество продуктов, минимизировать производственные затраты и потери составных частей молока. Схема используется при составлении графика работы машин и аппаратов и подборе оборудования.

    Схема технологических процессов представляет собой перечень продуктов, вырабатываемых на проектируемом заводе. Она составляется в строгом соответствии с выбранным способом и технологической инструкцией по выработке того или иного продукта. При выборе способа производства учитываются следующие вопросы:  

    1. получение продукта высокого качества;

    2. наиболее полная автоматизация  и механизация производства;

    3. использование поточных линий;

    4. использование малоотходной и  безотходной технологии и др. 

    Частные операции приводятся с указанием  режимов, характеризующих процесс: температуры, продолжительности, давления и др. параметров в соответствии с требованиями технологических инструкций, технологических условий, ГОСТов, ОСТов. Схема технологических процессов необходима для составления графика технологических процессов и подбора оборудования. 

    Схема технологических процессов представлена на рисунке 2.

 

    

 
 
 

    Рисунок 2. Схема технологических процессов

 

    1.3 Продуктовый расчет

 

    Продуктовый расчет выполняют для определения объема производства, расчета и подбора технологического оборудования, расчета площадей камер хранения молочных продуктов, определения расхода воды, пара, холода, электроэнергии. Их ведут на сутки максимального поступления сырья и на год.

    Учитывая, что на каждом заводе должна вырабатываться цельномолочная продукция для снабжения местного населения, целесообразно продуктовый расчет начинать с этой продукции, а оставшееся молоко направляется на выработку основных продуктов. 

    Исходные  данные:

    - производственная мощность – 80 т/см,

    - количество смен в сутки –  2 смены. 

    Характеристика  поступающего сырья: 

    - жирность -3,7 %,

    - плотность – 1,028 г/см³.  

    Ассортимент вырабатываемой продукции:

1. Молоко питьевое пастеризованное с м.д.ж. 2,5 %, упаковка - пакеты типа «Тетра-Рекс» по 1,0 л., ГОСТ Р 52090-2003;
2. Кисломолочный продукт «Бифитон» маложирный с м.д.ж. 2,5 %, упаковка - пакеты типа «Тетра-Рекс» по 0,5 л., ТУ 9222-120-00419785-99;
3. Творог нежирный, упаковка - пластмассовые стаканчики, запечатанные фольгой по 0,25 кг, ТТИ ГОСТ Р 52096-008;
4. Масло «Крестьянское» сладкосливочное несоленое с м.д.ж. 72,5 %, упаковка - пластмассовые стаканчики, запечатанные фольгой по 0,2 кг, ГОСТ Р 52969-2008;
5. Биосметана с м.д.ж. 30 %,  упаковка - пакеты типа «Тетра-Рекс» по 0,25 л, ТУ 9222-125-00419789-04;
6. Сухое нежирное молоко, упаковка - бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем массой 5 кг, ГОСТ Р 10970-87.

 

    Продуктовый расчет производим для того, чтобы определить количество молока, расходуемого на выработку молочных продуктов.

    Продуктовый расчет производится на сутки по формулам с учетом норм предельно допустимых потерь на разных стадиях переработки  молока.

    Результаты расчета представлены в сводной таблице 1.

    Масса цельномолочных продуктов в необходимом  ассортименте рассчитывается по формуле:

                                     Мпр. = Н ∙Ф,                                                              (1)

    где Н - численность населения, человек;

          Ф - физиологическая норма потребления  продукта на одного человека  в сутки, кг/сут. [37].

    Физиологические нормы потребления цельномолочной продукции представлены в таблице 1.

    Таблица 1 - Физиологические нормы потребления цельномолочной продукции

 

    1.3.1 При производстве молока питьевого пастеризованного м.д.ж. 2,5 %, в пакетах типа «Тетра-Рекс», V= 1,0 л, ГОСТ Р 52090-2003.

    1.3.1.1 Масса сырья, необходимого для выработки молока пастеризованного, рассчитывается  по формуле:

    где  Мнс - масса сырья, кг;

    Ммп - масса пастеризованного молока, кг;

    Нмп - норма расхода сырья, необходимого для выработки 1 тонны продукта с учетом потерь, в зависимости от вида фасовки и мощности предприятия,  кг/т [29].

    

    1.3.1.2 Масса обезжиренного молока, необходимого для нормализации молока в резервуаре, определяется по формуле:

                                                                                           (3)

    

    1.3.2 При производстве кисломолочного продукта «Бифитон» м.д.ж. 2,5% по ТУ-9222-120-00419785-99, упаковка - пакеты типа «Тетра-Рекс» объемом 0,5 л.

    1.3.2.1 Масса сырья, необходимого для выработки кисломолочного напитка «Бифитон», рассчитывается  по формуле (2) [29]:

    

 

    1.3.2.2 Масса обезжиренного молока, необходимого для нормализации молока в резервуаре, рассчитывается по формуле:

                                                                                         (4)

    

 

    1.3.2.3 Масса цельного молока, необходимого для выработки кисломолочного напитка «Бифитон» рассчитывается по формуле: 

                                                     М_цм=М_нм-М_ом                                                      (5)

    М_цм=6590,0 -2167,0=4423,0кг 

    1.3.2.4 В нормализованную смесь вносится закваска прямого внесения DVS   (мезофильные лактококкки, пропионовокислые и уксуснокислые бактерии, бифидобактерии).

    Количество  закваски прямого внесения DVS: FD: PS-4, CN-N-22, Bb-12 для производства кисломолочного продукта «Бифитон» рассчитывается по пропорции: если на 5000 кг смеси идет по 0,1 кг закваски PS-4, по  0,025 кг Bb-12 и по 0,1 кг CN-N-22  тогда

    РТА=

    Bb-12= 

    CN-N-22=

    Масса закваски, внесенной в смесь, в  продуктовом расчете не учитывается. 

    1.3.3 При производстве биосметаны с м.д.ж. 30% по ТУ 9222-125-00419789-04, упаковка - пакеты типа «Тетра-Рекс» объемом 0,25 л.  

    1.3.3.1 Масса сырья, необходимого для выработки биосметаны, рассчитывается  по формуле (2) [29]:

    

    1.3.3.2 Масса цельного молока, необходимого для нормализации сливок в резервуаре, рассчитывается по формуле:

                                            

                                  (6)

    

    1.3.3.3 Масса сливок для производства биосметаны рассчитывается по формуле (5):

    Мсл=909,0-145,20=763,80кг 

    1.3.3.4 В нормализованную смесь вносится закваску прямого внесения DVS   (чистых культур мезофильных стрептококков и бифидобактерий) – Nu-trish FD: АВТ-5; АВТ-2; Вb-12; Bb-46; La-5; Lc-01.

    Количество  закваски прямого внесения Nu-trish для  производства биосметаны рассчитывается по пропорции: если на 1000 кг смеси идет по 0,05 кг закваски ABТ-2 и АВТ-5 и  по 0,025 кг закваски Bb-12 и Bb-46, La-5, Lc-01, тогда 

    АВТ-2, АВТ-5=

    Bb-12, Bb-46, La-5, Lc-01 = 

    Масса закваски, внесенной в смесь, в продуктовом расчете не учитывается. 

    1.3.4 При производства масла сливочного «Крестьянское» м.д.ж. 72,5%, упаковка – пластмассовые стаканчики, запечатанные фольгой по 0,2кг,  ГОСТ Р 52969-2008. 

    1.3.4.1 Масса цельного молока идущего на сепарирование рассчитывается по формуле:

                 (7) 

    М_сеп=160000-(12525,0+4423,0+145,20+4075,0)=138831,8кг 

    1.3.4.2 Сливки, полученные при сепарировании молока рассчитываются по формуле:

                        

                               (8)

    где Мм2 – молоко на сепарирование, кг;

          Жм – массовая доля жира в молоке, %;

          Жо – массовая доля жира в обезжиренном молоке, %;

          Жсл – массовая доля жира в сливках, %;

          Псеп – нормативные потери при сепарировании, % (Псеп = 0,38 %).

    

    Из 14444,0 кг сливок полученных при сепарировании на производство биосметаны идет 763,80 кг, тогда на производство масла идет 13680,2 кг сливок.

    1.3.4.3 Масса обезжиренного молока, полученного при сепарировании рассчитывается по формуле:

                                

                                                (9)

    где Мо, Мм – масса обезжиренного и цельного молока соответственного;

          Жсл, Жм,  Жо – массовая доля жира в сливках, цельном молоке и обезжиренном молоке соответственного, %. 

       

    1.3.4.4 Масса ВЖС для производства масла «Крестьянского» рассчитывается из уравнения материального баланса:

                          (10)                                               
            

    1.3.4.5 Количество пахты находится как разность между массой сливок и массой ВЖС:

                                              М_пх1=М_сл-М_ВЖС                                              (11)

    

    1.3.4.6 Масса готового продукта рассчитывается с учетом потерь при сепарировании ВЖС по формуле:

                              

                                   (12) 

    1.3.5 При производстве творога нежирного, в брикетах по 0,25 кг,  ТТИ ГОСТ Р 52096-008.

    1.3.5.1 Масса сырья, необходимого для выработки творога нежирного рассчитывается  по формуле [30]: 

    

 

    1.3.5.2 Масса обезжиренного молока, необходимого для нормализации молока в резервуаре, определяется по формуле:

                                                                                         (13)

    

 

    1.3.5.3 Масса цельного молока, необходимого для выработки творога нежирного с м.д.ж. не более 1,8% рассчитывается по формуле: 

                                                     М_цм=М_нм-М_ом                                              

    М_цм=8500,0 - 4425,0= 4075,0кг

    1.3.5.4 В нормализованную смесь вносится закваску прямого внесения DVS (чистые культуры термофильного молочнокислого стрептококка и мезофильных стрептококков).

    Рекомендуемая доза внесения DVS-eXact культуры 0,10 кг на 1000 кг продукта, тогда

    DVS-eXact =

    Масса закваски, внесенной в смесь, в  продуктовом расчете не учитывается. 

    1.3.5.5 Масса сыворотки рассчитывается по формуле:

             (14)

    где М_сыв - масса сыворотки, кг;

           %_сыв- количество сыворотки, %. 

    М_сыв=

    1.3.6 При производстве сухого нежирного молока, бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем массой 5,0 кг, ГОСТ Р 10970-87.

    Количество  обезжиренного молока необходимого для производства сухого обезжиренного молока определяется по разности между общей массой обезжиренного молока полученного при сепарировании и его расходом на выработку цельномолочной продукции.

    1.3.6.1 Определение количества обезжиренного молока, направляемого на производство СОМ:

                   

                 (15)

    1.3.6.2 Норму расхода обезжиренного молока рассчитывают по формуле:

                                 

                             (16)

    

    где В_{сух. ом} – массовая доля влаги в сухом обезжиренном молоке, %;

          С_о – массовая доля сухих веществ в обезжиренном молоке, %;

          П_сух – норма потерь сухих веществ, % (П_сух = 3,6 % на распылительной сушке и 3,0 % на пленочной).

                                      

                                    (17)