Проект молочного зовада

ВВЕДЕНИЕ

        Молочная промышленность — отрасль пищевой промышленности, объединяющая предприятия по выработке из молока различных молочных продуктов. В состав промышленности входят предприятия по производству животного масла, цельномолочной продукции, молочных консервов, сухого молока, сыра, брынзы, мороженого, казеина и другой молочной продукции.

Современные молочные комбинаты  или заводы осуществляют комплексную  переработку сырья, выпускают широкий  ассортимент продукции, оснащены механизированными  и автоматизированными линиями по розливу продукции в бутылки, пакеты и другие виды тары, пастеризаторами и охладителями, сепараторами, выпарными установками, сыроизготовителями, автоматами по расфасовке продукции.

Молоко - сырье для  производства кисломолочных продуктов и напитков, сыра, сливочного масла, сливок, мороженого. Молоко и молочные продукты по химической и биологической ценности превосходят все другие продукты, которые употребляет человек. Особенно они необходимы детям, беременным женщинам, кормящим матерям и лицам пожилого возраста.

 В молоке содержится  около 20 сбалансированных аминокислот,  около 25 минеральных солей, большое  количество жирных кислот, все  виды витаминов, фосфатиды, стерины,  гормоны, ферменты, несколько видов  молочного сахара.

 Витамины, ферменты, гормоны, микроэлементы, иммунные тела содержатся в молоке в ничтожно малых количествах, но обладают высокой биологической активностью. Поэтому роль молока в питании человека огромна.

 Молоко положительно  влияет на обмен веществ, ощелачивает внутреннюю среду организма. Его используют при лечении мочекислых диатезов, сахарного диабета и других болезней обменного характера.

Целью данной курсовой работы является разработка цеха по производству питьевого молока мощностью 5 т в  смену. Охарактеризовать сырье, тару, вспомогательные материалы и готовую продукцию, выбрать и описать технологический процесс, произвести продуктовый расчет, рассчитать и подобрать технологическое оборудование, произвести расчет площадей основного цеха и вспомогательных помещений, ознакомиться с основными требованиями технохимического контроля, охраной труда и техники безопасности.

Данный молочный завод  выпускает широкий ассортимент  молочной продукции: молоко пастеризованное  жирностью 2,5%; 3,2%; 6%. Завод принимает 5 тонн цельного молока жирностью 3,6%. Вот как распределяем сырье:

На пастеризованное молоко м.д.ж. 2,5% - 2 тонны;

На пастеризованное  молоко м.д.ж. 3,2% - 2 тонн;

На пастеризованное молоко м.д.ж. 6% - 1 тонны;

1. Технологическая часть

         Молоко должно быть цельным, свежим и полученным от здоровых коров, иметь чистый, сладковатый вкус и запах, свойственный свежему молоку. Цвет от белого до светло-кремового, без каких-либо цветных пятен и оттенков. По консистенции это однородная жидкость без сгустков белка и комочков жира, без осадка, плотностью не ниже 1027 кг/м³. Не подлежит приемке молока в первые 7 дней после отела и старо дойное молоко за 10-15 дней перед запуском коровы. Не допускается в молоке резко выраженных кормовых привкусов, а также молоко со стойким запахом химикатов и нефтепродуктов с добавлением нейтрализующих веществ, с остаточным содержанием химических средств защиты растений и животных, а также антибиотиков, с прогорклым, затхлым привкусом, тягучей консистенции. Молоко подразделяется по сортам.

В качественную оценку молока при  приемке на заводе входит определение  степени чистоты по эталону, бактериальной  обсемененности, титруемой кислотности. Для определения степени чистоты  по эталону применяют приборы  разнообразной конструкции. По содержанию механических примесей молоко в соответствии с эталоном, предусмотренным ГОСТом, разделяют на три группы: в молоке 1 группы на фильтре отсутствуют частицы механических примесей, 2 - на фильтре обнаруживаются отдельный частицы3 - на фильтре имеется заметный осадок частиц механических примесей. Бактериальную обсемененность молока определяют по редуктазной пробе и относят молоко к одному из 4 классов.

Расчеты за сданное молоко проводятся по базисной жирности и содержанию белка соответствующим средним нормам для данного сырья. При приемке проводят также контроль молока на санитарно-биологическое состояние (раз в декаду), на механическую загрязненность, на бактериологическую обсемененность.

Технологический процесс состоит  из следующих операций: приемка, очистка, сепарирование, нормализация (периодическим способом или сепаратором - нормализатором), гомогенизация, пастеризация, охлаждение, фасование, упаковывание и хранение.

1.1 Характеристика сырья,вспомогательных материалов,тары и готовой продукции.

Молоко представляет собой биологическую жидкость, которая образуется в молочной железе млекопитающих и предназначена для вскармливания новорожденного.

Молоко имеет сложный состав. В нем насчитывается более ста различных компонентов. Обычно в широкой практике химический состав молока характеризуют по важнейшим веществам, количество которых не является строго постоянным. Оно изменяется в зависимости от различных факторов. В среднем же молоко имеет следующий состав (процент):

• вода - 87,5;

• сухое вещество - 12,5. В том числе:

а) молочный жир - 3,8;

б) белки 3,3 (казеин - 2,7, альбумин - 0,5, глобулин - 0,1);

в) молочный сахар - 4,7;

г) минеральные вещества - 0,7.

Отклонение в составе молока объясняются влиянием многих факторов - порода скота, кормление его, стадии лактации, возраст, состояние животного, сезонов года и др. причинами.

Наиболее ценной частью молока является сухой остаток. При производстве молочной продукции стремятся к максимальному его сохранению. Сухим остатком называется все то, что остается после высушивания молока при температуре от 102 до 105 °С. В него входят все составные части молока, за исключением воды и веществ, улетучивающихся при высушивании. Наиболее изменчивой частью сухого остатка является жир, поэтому в практике чаще пользуются показателем сухого обезжиренного остатка (СОМО). Сухие вещества находятся в молоке в тонкодисперсном и растворенном состоянии, т. е. в наиболее благоприятном для усвоения виде; жир - в виде тонкой эмульсии, белки - в виде коллоидных растворов, молочный сахар - в молекулярном состоянии, минеральные соли - в коллоидном молекулярном и ионном состоянии.

Чем более тонко и равномерно диспергирована та или иная составная часть молока, тем меньше варьирует ее содержание: так содержание жира подвержено большим изменениям чем содержание белковых веществ. Наиболее постоянные по количественному содержанию части молока - лактоза и соли.

     Молоко содержит все известные витамины, ферменты, иммунные тела. Химический состав молока непостоянен и зависит от породы скота, времени года, периода лактации, корма и содержания скота.

Молочный жир благодаря своеобразному жирно-кислотному составу имеет мягкую консистенцию, низкую температуру плавления (27—34°С) и высокую усвояемость. В нем растворены витамины D, Е, каротин, фосфатиды (лецитин) и стерины (холестерин). Белковые вещества молока в основном представлены казеином (2,7%), сывороточными белками — альбумином (0,4%) и глобулином (0,2%). Белки молока полноценные, так как содержат все незаменимые аминокислоты. Молочный сахар (лактоза) состоит из глюкозы и галактозы, имеет слегка сладковатый вкус, хорошо растворяется в воде. В молоке широко представлены макроэлементы — фосфор, калий, хлор, натрий; микроэлементы — марганец, медь, железо, кобальт, йод. Преобладают соли кальция и фосфора, которые необходимы в первую очередь для построения и укрепления костного скелета. Содержание витаминов в молоке невелико и возрастает в весенне-летний период. Иммунные тела свежего молока предотвращают или задерживают в Организме развитие болезнетворных бактерий. Калорийность 1 кг молока — около 600 ккал.

При переработке молока образуется так называемое вторичное молочное сырье — обезжиренное молоко, пахта, сыворотка. Их нельзя считать отходами производства, так как содержат полноценные белки, молочный жир, сахар, витамины, минеральные соли, молочную кислоту и могут быть использованы для выработки продуктов питания для челове­ка и кормов для сельскохозяйственных животных. В последнее время структура потребления молочных продуктов) изменилась в пользу обезжиренного и полуобезжиренного молока, возросло производство сыров как концентрированных продуктов длительного хранения.

Молоко в зависимости  от органолептических, физико-химических и микробиологических показателей  подразделяют на сортовое (высший, первый и второй) и несортовое. По внешнему виду и консистенции сортовое молоко должно быть однородной жидкостью без осадка и хлопьев, белого или светло-кремового цвета; вкус и запах чистые, без посторонних запахов и привкусов, несвойственных свежему натуральному молоку. Для несортового молока допускаются наличие хлопьев белка и механических примесей, а также выраженные кормовые привкус и запах.

В зависимости от физико-химических показателей натуральное молоко подразделяют на сорта в соответствии с требованиями, приведенными в таблице 1.

Таблица 1. Физико-химические показатели молока

Таблица 2. Сравнительные  показатели нормального молока и  полученного в первый (после отела) и последний дни лактационного периода

Лактационным периодом называют время, в течение которого корова продуцирует молоко. Начинается лактационный период сразу после  отела и заканчивается перед  запуском. Продолжительность лактационного периода составляет примерно 10 мес. (300 дней).

Таблица 3. Показатели вязкости, кислотности и плотности

1.2. Выбор и описание технологических процессов

Производство  пастеризованного молока включает в  себя следующие стадии:

      1    — приемку молока и оценку его качества;

      2    — очистку молока, охлаждение и резервирование;

3. — сепарирование молока
4. — нормализацию по содержанию жира;
5. — подогрев и гомогенизацию;
6. — пастеризацию молока;
7. — охлаждение;
8. — фасование в тару;
9. — укупорку и маркировку тары;
10. — складирование, хранение и транспортирование готовой продукции.

      Принятое цельное молоко подвергается подогреву до 40 - 45 ⁰С и очистке на сепараторах молокоочистителях. Затем молоко нормализуется путем отделения сливок на сепараторах-нормализаторах или путем разделения цельного молока на обезжиренное и сливки в сепараторах-сливкоотделитилях с последующим смешением их в нужной пропорции. После этого молоко подогревается до 45…55⁰С и гомогенизируется при давлении 10-15 МПа. Нормализованное и гомогенизированное молоко пастеризуется при 76 ⁰С с выдержкой 15-20 с. Затем молоко охлаждается до 4-6 ⁰С. Охлажденное молоко разливается и упаковывается в стеклянную, бумажную или полимерную тару. В отличии от бутылок пакеты используются однократно. При этом исключатся сложный процесс мойки, сокращаются необходимый площади, численность обслуживающего персонала, расход энергии, моющих средств и воды, улучшаются санитарные условия производства. Полимерная тара значительно легче бутылок и поэтому удобна для потребителя и транспортировки. Срок хранения герметично упакованного пастеризованного молока при температуре 4±2⁰С составляет 3 сут.

Таблица 4. Схема направления переработки молока

Рисунок 1.  Технологическая схема производства питьевого пастеризованного молока (питьевых пастеризованных сливок)

1-емкомть для воды; 2,4,6,9,18,20-насосы; установка для восстановления  молока; 5-пастеризационная ванна; 7,12,22-пластинчатые  охладители для молока (сливок);8,11-емкости  для выдержки молока(сливок);10-трубчатая пастеризационная установка;13-емкость для пастеризованного продукта;14-гомогенизатор;15-сепаратор; 16-пульт управления;17-пастеризационно-охладительная установка; 19-уравнительный бачек; 21,23-емкости для хранения молока(сливок);ванна для растворения сухого молока.

1.2.1 Транспортировка, приемка и обработка молока.

     При транспортировке молока на перерабатывающие предприятия необходимо максимально сохранить его первоначальные качества. Молоко перевозят молоковозами в специальных изотермических молочных цистернах. Цистерна состоит из двух секций со сферическими днищами. Молоко в цистерны подается насосом. Каждая секция цистерны заполняется молоком однородного качества и полностью, чтобы не было его подсбивания. При транспортировке зимой молоко предохраняют от замораживания. Молоко, полученное от коров больных маститом, туберкулезом, бруцеллезом, лейкозом и другими заболеваниями доставляют в отдельной таре. Цистерна молоковоза должна мыться и дезинфицироваться после каждой партии молока.

При приемке молока-сырья на заводы проводят оценку качества молока, т.к  правильная организация приемки молока является предпосылкой успеха при его переработке. При приемке молока на завод качество его оценивают по органо-лептическим показателям, содержанию жира, кислотности и температуре. Для производства пастеризованного молока применяемое натуральное молоко должно быть не ниже 2-го сорта. Молоко 1-го сорта имеет кислотность 16-18 °Т, механическую и бактериальную загрязненность 1-го класса, температуру не выше 10 °С, плотность в пределах 1,030 г/см3.

    При оценке качества из партии молока берут среднюю пробу, представляющую собой часть продукта, отобранную от каждой упаковки в одну емкость, а из автомобильных или железнодорожных цистерн — из каждого отсека отдельно. Перед отбором средней пробы молоко перемешивают до полной однородности. На посуду со средней пробой молока наклеивают этикетку, указывают сдатчика и дату поступления. Основная цель приемки молока - это сохранить качество молока.

Общие требования, за которые отвечает приемка молока:

- Оптимальная мощность принимающей системы, обеспечивающая быструю обработку и транспортировку сырья в танки на хранение;

- Возможность деаэрирования сырья и точного измерения его количества;

- Возможность быстрого охлаждения сырья в потоке;

- Возможность термической обработки сырья;

- Возможность механической и бактериальной очистки сырья и какой-либо сепарации;

- Возможность быстрого лабораторного анализа сырья;

- Высокий уровень гигиены трубопроводов и танков для хранения, возможность CIP – мойки;

Обработка молока. Главная цель первичной обработки молока – сделать сырой продукт безопасным для употребления его человеком и подготовить к последующему использованию в качестве сырья. Достигается это путем осуществления ряда мероприятий по очистке продукта и уничтожению содержащейся в нем побочной микрофлоры, без чего не обходится даже мини переработка молока. При этом следует отметить, что развитие микроорганизмов значительно замедляется при охлаждении молока, для чего используются специализированные таны-охладители в купе с генераторами ледяной воды.

Однако, прежде всего, требуется  произвести очистку сырого молока от механических примесей. Это могут  быть частицы подстилки для животных, шерстинки, кусочки корма и пр. Для того чтобы удалить их используется система фильтров, проходя через которые при сливе молоко освобождается от видимых загрязнений. В качестве материалов для изготовления фильтров используются вата, марля, фланель, а также сетки из современных синтетических материалов, таких как лавсан и капрон.

После этого, переработка  молока (мини завод или цех) подразумевает  его достаточно быстрое охлаждение с целью замедления процесса развития микроорганизмов. Для этого используется ледяная вода и специальные емкости, а также танки. В крайних случаях молоко замораживается. Причем делается это таким образом, чтобы сохранить его структуру. Добиваются этого путем использования технологии послойного замораживания. В его процессе молоко заливается в специально предназначенные для этого противни. Толщина каждого нового слоя не должна превышать 2-3 см. Хранение заполненных продуктом противней происходит при низких температурах, гарантирующих сохранность замороженного молока на протяжении достаточно долгого периода времени.

Подготовка  молока для различных технологических  процессов проходит на аппаратном участке, который может быть:

- Централизованный, когда технологическое оборудование расположено в одном помещении и обработанный продукт подается на различные технологические участки;

- Децентрализованный, когда технологическое оборудование расположено непосредственно на технологических участках;

- Смешанный, когда часть технологического оборудования сконцетрирована в одном помещении, а некоторые компоненты расположены на технологических участках;

На данном заводе используется централизованный аппаратный участок, т.к он подходит для мелких и средних предприятий с сравненно короткими технологическими линиями, независимо от количества технологических участков, или для крупных предприятий с одним или двумя технологическими участками.

Децентрализованный участок  подходит для крупных предприятий  с большим количеством технологических участков.

Смешанный аппаратный участок  наиболее оптимален для средних  и крупных предприятий с целью оптимизирования длинных технологических линий, по которым транспортируется переработанный продукт.

1.2.2 Очистка молока

     Очистку проводят для того, чтобы удалить механические загрязнения и микроорганизмы. Осуществляют очистку способом фильтрования под действием сил тяжести или давления и центробежным способом на сепараторах-молокоочистителях. При фильтровании молоко должно преодолеть сопротивление, оказываемое перегородкой фильтра, выполненной из металла или ткани. При прохождении жидкости через фильтрующую перегородку на ней задерживаются загрязнения в количестве, пропорциональном объему жидкости, прошедшей через фильтр.

Периодически через  каждые 15...20 мин необходимо удалять  загрязнения из фильтра. Эффективность  очистки в значительной мере зависит от давления, при котором происходит фильтрование. Обычно в цилиндрические фильтрационные аппараты молоко поступает под давлением 0,2 МПа. Фильтрационные аппараты с тканевыми перегородками имеют ряд недостатков: кратковременность безостановочной работы; необходимость частой разборки для промывки; возможность прорыва ткани; уменьшение производительности фильтров в зависимости от продолжительности работы.

Наиболее эффективна очистка молока с помощью сепараторов-молокоочистителей. Центробежная очистка в них осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока и посторонних примесей. Посторонние примеси, плотность которых больше, чем у плазмы молока, отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней в виде слизи.

Традиционно в технологических линиях центробежная очистка молока осуществляется при 35...45С, так как в этих условиях осаждение механических загрязнений более эффективно вследствие увеличения скорости движения частиц.

1.2.3 Режимы охлаждения

       После очистки молока, молоко резервируется, его охлаждают в танках-охладителях.

Охлаждение молока —  чрезвычайно важный процесс, предупреждающий  дальнейшее развитие бактериальной  обсемененности. Чем быстрее пройдет  процесс охлаждения молока и чем  ниже выдерживается температура охлаждения, тем дольше возможно хранение молока без изменения первоначальных свойств, поскольку развитие микрофлоры в молоке приостанавливается при 10°С и прекращается полностью при 2—3°С.

 При хранении молока  не более суток его охлаждают  до 4°С и хранят при этой температуре. Наиболее простым методом охлаждения является погружение фляг в проточную воду или воду со льдом (что позволяет снизить температуру на 2—3°С) в специально сооруженном бассейне.     Конецтрубы, подающей холодную воду, опускают на дно, а переливную устанавливают в противоположном конце бассейна на высоте 50—55 см от дна, чтобы фляги с молоком хорошо омывались холодной водой.

       Уровень молока во флягах должен быть ниже, чем уровень воды в бассейне. Это наиболее несовершенный и длительный способ охлаждения молока, но при этом самый дешевый. Наиболее совершенное охлаждение молока достигается специальными аппаратами-охладителями. По своей конструкции данные аппараты могут быть  в открытых емкостях и в закрытых, цилиндрических бочка и плоских ваннах, одно- и двухсекционных емкостях. При олаждении молока на таких

проточных установках для  его рзервирования и хранения необходимо иметь специальные танки (горизонтальные или вертикальные) или другие резервуары. Для охлаждения молока на фермах часто используют установки, сочетающие охладительные агрегаты и резервуары для хранения

Размножение большинства  микроорганизмов, встречающихся в  молоке, резко замедляется при  охлаждении его ниже 10 °С и почти  полностью прекращается при температуре  около 2...4 °С.

Оптимальные сроки хранения молока, охлажденного до 4...6 °С, не более 12 ч. При более длительном хранении молока в условиях низких температур возникают пороки вкуса и консистенции.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МОЛОКА

2.2.4 Сепарирование и нормализация молока.

Сепарирование молока - это разделение его на две фракции различной плотности: высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное молоко). Осуществляется сепарирование под действием центробежной силы в барабане сепаратора. Молоко, распределяясь в барабане между тарелками в виде тонких слоев, перемещается с небольшой скоростью, что создает благоприятные условия для наиболее полного отделения высокожирной фракции (жировых шариков) за короткое время. Оптимальная температура сепарирования 35...45 °С. Нагревание молока до этой температуры обеспечивает хорошее обезжиривание.

Наряду с сепарированием при 35...45 °С иногда применяют высокотемпературное  сепарирование при 60...85 °С. С увеличением  температуры сепарирования повышаются производительность сепаратора и качество обезжиривания. Однако высокотемпературное сепарирование имеет и ряд недостатков: увеличение содержания жира в обезжиренном молоке вследствие частичного выпадения альбумина, препятствующего выделению жира; сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока; возрастание раздробления жировых шариков.

Большое внимание уделяют  сепарированию при низких температурах, так называемому сепарированию  холодного молока. Однако сепарирование  при низкой температуре на обычных  сепараторах приводит к снижению их производительности почти вдвое из-за повышения вязкости и частичной кристаллизации жира.

Нормализация - это регулирование состава сырья для получения готового продукта, отвечающего требованиям стандарта.

При нормализации исходного (цельного) молока по жиру могут быть два варианта: жира в цельном молоке больше, чем требуется в производстве, и жира в цельном молоке меньше, чем требуется. В первом варианте жир частично отбирают путем сепарирования  или к исходному молоку добавляют обезжиренное молоко. Во втором варианте для повышения жирности исходного молока добавляют к нему сливки. Массы сливок и обезжиренного молока, необходимых для добавления к исходному молоку, рассчитывают по уравнениям материального баланса, который можно составить для любой составной части молока.

Один из простейших способов нормализации по жиру - нормализация путем  смешивания в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и  нормализующего компонента (сливок или  обезжиренного молока). Нормализующий компонент добавляют при тщательном перемешивании смеси в емкости.

2.2.5 Гомогенизация молока

Гомогенизация - это обработка молока (сливок), заключающаяся в дроблении (диспергировании) жировых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий. В процессе гомогенизации размеры жировых шариков уменьшаются примерно в 10 раз (размер - 1,0 мкм), а скорость всплывания их соответственно становится примерно в 100 раз меньше. В процессе дробления жирового шарика перераспределяется его оболочечное вещество. На построение оболочек образовавшихся мелких шариков мобилизуются плазменные белки, а часть фосфатидов переходит с поверхности жировых шариков в плазму молока. Этот процесс способствует стабилизации высокодисперсной жировой эмульсии гомогенизированного молока. Поэтому при высокой дисперсности жировых шариков гомогенизированное молоко практически не отстаивается.

В настоящее время  применяют два вида гомогенизации: одно-и двухступенчатую. При одноступенчатой  гомогенизации могут образовываться агрегаты мелких жировых шариков, а при двухступенчатой происходит разрушение этих агрегатов и дальнейшее диспергирование жировых шариков.

ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА МОЛОКА

2.2.6 ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА МОЛОКА

Тепловую обработку  молочного сырья проводят с целью его обеззараживания. Она должна обеспечить не только надежное подавление жизнедеятельности микроорганизмов, но и максимально возможное сохранение исходных свойств молока. Любое тепловое воздействие на молоко нарушает его первоначальный состав и физико-химические свойства. Степень физико-химических изменений составных частей молока зависит главным образом от температуры и продолжительности тепловой обработки.