Технология производства пастеризованного молока

                                                                             Введение

      Молоко - продукт питания, наиболее совершенный  по своему составу. Ценность молока заключается в идеальной сбалансированности питательных веществ. Молочные продукты играют огромную роль в питании человека, снабжая организм необходимыми для здоровья элементами. Молоко - наименее заменимый продукт, особенно для детского питания.

      Молоко  различных сельскохозяйственных животных отличается по химическому составу  и питательной ценности. Наиболее широко в питании людей используется коровье молоко. Молочная промышленность является одной из важнейших среди пищевых отраслей народного хозяйства. Однако, начиная с 90-ч годов прошлого века, производство молочной продукции резко снизилось. Это в первую очередь связано с положением в животноводстве.

      В настоящее время в молочной промышленности произошли большие изменения, вызванные  в большей мере возрастающим использованием сырья немолочного происхождения. В связи с этим все продукты молока (кроме масла и сыра) делятся на молочные и молокосодержащие. Кроме того, за последние годы разработаны молочные продукты различного функционального назначения с использованием витаминов, микро- и макро-элементов, бифидобактерий, различных добавок и т. д. Также очень широко стали использоваться аналоги натуральных пищевых добавок, т. е. вещества искусственного происхождения.

      Молоко - сложнейший продукт по своему химическому  составу. В состав молока входят: вода, белки, молочный жир, молочный сахар - лактоза, минеральные вещества и микроэлементы - кальций и фосфор, большинство известных витаминов, ферменты, способствующие пищеварению; гормоны, иммунные тела, газы, микроорганизмы, пигменты.

      Молоко - сырье для производства кисломолочных  продуктов и напитков, сыра, сливочного масла, сливок, мороженого.

      Молочная  промышленность выпускает коровье  молоко пастеризованное, стерилизованное, топленое, сгущенное, сухое.

      Целью данной курсовой работы будет изучение технологии производства пастеризованного молока. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                1. Обзор литературы 

      В нашей стране выпускается широкий  ассортимент молока, различающегося по тепловой обработке, по химическому составу, с внесением или без внесения наполнителей. Пастеризованное молоко в зависимости от массовой доли жира делится на следующие группы:

      - нежирное – 0,3-1 %;

      - маложирное – 1,2-2,5%;

      - классической жирности – 2,7-4,5 %;

      - жирное молоко – 4,7 – 7 %;

      - высокожирное молоко – 7,2 –  9%.

      При производстве цельного пастеризованного молока производят его очистку, нормализацию, гомогенизацию, пастеризацию, розлив.

      В зависимости от жирности исходного  сырья и вида вырабатываемого молока для нормализации по содержанию жира используют обезжиренное молоко или сливки, по содержанию сухих веществ - сухое обезжиренное молоко. На практике, как правило, приходится уменьшать жирность исходного молока.

      Проводить нормализацию можно в потоке или  путем смешивания. Для нормализации в потоке удобно использовать сепараторы-нормализаторы, в которых непрерывная нормализация молока совмещается с очисткой его от механических примесей. Перед поступлением в сепаратор-нормализатор молоко предварительно нагревается до 40-45°С в секции рекуперации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки.

      На  предприятиях небольшой мощности молоко обычно нормализуют смешиванием в резервуарах. Для этого к определенному количеству цельного молока при тщательном перемешивании добавляют нужное количество обезжиренного молока или сливок, рассчитанное по материальному балансу или путем использования специальных таблиц, составленных с учетом различной жирности исходного молока.

      Для предотвращения отстоя жира и образования  в упаковках "сливочной пробки" при производстве молока топленого, восстановленного и с повышенной массовой долей жира (3,5 - 6,0%) нормализованное молоко обязательно гомогенизируют при температуре 62-63 °С и давлении 12,5-15 МПа. Затем молоко пастеризуют при 76°С (±2 °С) с выдержкой 15-20 с и охлаждают до 4-б°С с использованием пластинчатых пастеризационно-охладительных установок. Температура пастеризации постоянно фиксируется самопишущими термографами и регулируется автоматически. Система блокировки исключает выход из аппарата недопастеризованного молока. Эффективность пастеризации в таких установках достигает 99,98%. Затем молоко при температуре 4-6°С поступает в промежуточную емкость, из которой направляется на фасование. Перед фасованием выработанный продукт проверяют на соответствие требованиям стандарта.

      Пастеризованное молоко выпускают в бумажных пакетах, полиэтиленовых мешках вместимостью 0,25; 0,5; 1 л, а также во флягах, цистернах с термоизоляцией, контейнерах различной вместимости, мешках из полимерной пленки - от 5 до 48 л, которые герметизируют и вставляют в картонные или пластмассовые ящики для отправки крупным, потребителям - в детские сады, столовые, рестораны. Фасование молока в мелкую упаковку проводится на автоматических линиях большой производительности, состоящих из нескольких машин, соединенных между собой конвейерами.

      Все шире используется для фасования  пастеризованного молока тара разового потребления - полиэтиленовые мешки, бумажные пакеты. Такая тара значительно легче, компактнее, исключает сложный процесс мойки, гигиеничнее, удобнее для потребителя и транспортирования, требует меньших производственных площадей, трудовых и энергетических затрат. Бумажные пакеты имеют форму тетраэдра (тетра-пак), снаружи покрыты парафином, внутри - полиэтиленом; формы бруска (брик-пак) с двухсторонним покрытием полиэтиленом и применением аппликаторной ленты, что обеспечивает большую прочность швов по сравнению с пакетами тетра-пак.

      В пакеты тетра-пак молоко фасуют на автоматах  АП1-Н АП2-Н, которые из движущейся и стерилизуемой (бактерицидной лампой) бумажной ленты сваривают рукав, заполняемый молоком. Через определенные промежутки времени зажимы нагревателями пережимают рукав, образуя гирлянду пакетов молоком, которые разрезают и ставят в корзину. Фасование в пакеты брик-пак осуществляется на установках производительностью 3000-9000 упаковок от 0,1 до 1 л в час.

      Фасование молока в пакеты пюр-пак вместимостью 1 (производительность установки от 1200 до 2400 упаковок в час) осуществляется в штампованные бумажные пакеты. Пакеть пюр-пак имеют большую ширину швов, чем пакеты тетра-пак брик-пак. Это обеспечивает большую надежность упаковки.

      В полиэтиленовые пакеты молоко фасуют на машинах непрерывного действия фирмы "Фин-пак". Продольной сваркой  из полимерной пленки образуют рукав, куда наливается молоко; закрывается пакет поперечной сваркой. Чтобы пленка была, светонепроницаемой, в нее добавляют диоксид титана (TiO₂) Методом соэкструзии можно получить двухслойную пленку с содержанием в двух слоях TiO₂. Однако применение такой пленки уменьшило прочность сварных швов, негерметичность пакетов достигала 8%. Стали вводить TiO₂ только в наружный слой пленки, что сократило негерметичность пакетов до 0,28%. Высокими светозащитными свойствами обладают двухслойные пленки - черно-белая и бело-коричневая: внешний слой содержит наполнитель TiO₂, а внутренний - углеродную пищевую сажу (2%) или оксид железа.

      В настоящее время выпускают машины для фасования молока в упаковку вместимостью 1,2 и 4 л, а также машины, которые в зависимости от требований технологии можно наладить на фасование молока в пакеты различной вместимости - 0,25; 0,5; 0,75 и 1 л.

      Для розлива молока во фляги применяют машины, работающие по принципу объемного дозирования. Цистерны наполняют молоком до специальных меток или с помощью молокосчетчиков.

      Тару, в которой выпускают с предприятий  пастеризованное молоко, обязательно  пломбируют и маркируют. На алюминиевых капсулах тиснением, на пакетах, этикетках и бирках для фляг и цистерн несмывающейся краской наносят маркировку: наименование предприятия-изготовителя, полное наименование продукта, объем в литрах (на пакетах), число или день конечного срока реализации, номер ГОСТа.

      Фасованное  молоко должно иметь температуру  не выше 7°С и может быть сразу, без  дополнительного охлаждения, передано в реализацию или направлено на временное  хранение сроком не более 18 ч в холодильные  камеры с температурой не выше 8°С и влажностью 85-90%. В камерах хранения необходимо поддерживать строгую чистоту и обеспечить вентиляцию воздуха. Срок реализации молока не более 36 ч с момента изготовления.

      Готовый продукт на предприятии подвергается технологическому и микробиологическому контролю. В соответствии с требованиями стандарта пастеризованное молоко должно иметь вкус и запах, свойственные свежему молоку, без посторонних привкусов и запахов; белый цвет со слегка желтоватым оттенком (для цельного молока); однородную консистенцию; не иметь осадка, белковых сгустков; массовая доля жира и СОМО должна соответствовать виду молока и стандарту; кислотность в мелкой упаковке должна быть не более 21 °Т (для белкового не более 25 °Т), в крупной - 22 °С, степень чистоты не ниже I группы, температура не выше 8 °С. Принятый режим пастеризации должен обеспечить получение молока со следующими бактериологическими показателями: общее количество бактерий пастеризованного молока группы А в бутылках и пакетах не более 50 000 в 1 мл, титр кишечной палочки не менее 3 мл; молока группы Б соответственно 100 000 и 0,3 мл, молока в крупной упаковке (не подразделяется на группы) не более 200 000 и 0,3 мл. Пастеризованное молоко не должно содержать патогенных микроорганизмов. В торговую сеть и предприятия общественного питания пастеризованное молоко доставляют специальным автотранспортом с изотермическими или закрытыми кузовами. Допускается перевозка в открытых машинах, но ящики и фляги с молоком при этом должны быть укрыты брезентом. (1,3,7,8,10) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

               2. Требования, предъявляемые к сырью для производства                    пастеризованного молока. 

      Качество  молока, поступающего для промышленной переработки на предприятия молочной промышленности, влияет и на качество готовой продукции и на экономические показатели.

      Для молочной промышленности к молоку-сырью  согласно ГОСТ Р 52054 – 2003 и в соответствии с Федеральным законом на молоко и молочную продукцию предъявляют требования по физико-химическим, органолептическим, микробиологическим показателям.

      По  показателям молоко должно соответсвовать требованиям, указанным в таблице 1.

      Таблица 1 – Нормируемые показатели.

      3. Технологическая схема производства пастеризованного молока. 

      Технологическая схема производства пастеризованного молока включает в себя такие операции:

        1. Прием молока цельного

      2. Очистка молока (температура 40…45⁰С)

      3. Нормализация по массовой доле  жира или сухих веществ

      4. Гомогенизация (t=60…65⁰С; P=15±2,5 МПа)

      5. Пастеризация (t=76±2⁰С; ф=20с)

      6. Охлаждение (t=4…6⁰С)

      7. Розлив, упаковывание, маркирование

      8. Хранение и транспортирование

        В качестве сырья для производства  пастеризованного молока используют цельное молоко. Отобранное по качеству натуральное молоко нормализуют по массовой доле жира и СОМО 9 для белкового молока до стандартной плотности).

      Перед процессом производства молоко подвергается очистке на сепараторах-молокоочистителях, молоко подогревают до 45°С и очищают. После очистки молоко направляют на нормализацию  по жирности.

      В данно работе нормализацию проводим в потоке. Для этого используем сепараторы-нормализаторы, в которых непрерывная нормализация молока совмещается с очисткой его от механических примесей. Перед поступлением в сепаратор-нормализатор молоко предварительно нагревается до 45°С в секции рекуперации пластинчатой пастеризационно-охладительной установке.

      Затем молоко подвергают гомогенизации, чтобы улучшить не только вкусовые качества, но и равномерно распределить жир в продукте, при температуре 55°С и давлении 15 мПа.

      После гомогенизации молоко пастеризуют, в пастеризационно-охладительной  установке, при температуре 95°С выдержкой 2-3 сек.

      Пастеризованное молоко охлаждают до температуры 4°С, затем разливают и упаковывают в тару TETRA-PAK, емкостью 1 л.

      Срок  хранения герметически упакованных  пастеризованного и топлёного молока при температуре 4±2°С составляет 3 сут. ( 10,11,4) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      4. Характеристика оборудования  для производства пастеризованного молока. 

      Технологический цикл производства пастеризованного молока представлен на рис. 1.

      Рисунок 1 – Технологическая линия производства пастеризованного молока

      1 - Центробежный насос; 2 - Пластинчатая  пастеризационно-охладительная установка; 3 - Терморегулятор; 4 - Автоматический возвратный клапан; 5 - Сепаратор-нормализатор-очиститель; 6 - Гомогенизатор; 7 - Резервуар для пастеризованного молока; 8 - Машина для розлива и упаковки молока; В - Выдерживатель пластинчатой установки; П - Пастеризационная секция; IP - Первая секция регенерации; ИР - Вторая секция регенерации; ВО - Секция водяного охлаждения; РО - Секция рассольного охлаждения.

      Сепаратор-молокоочиститель А1-ОЦМ-10. (5)

      Предназначены для очистки молока от загрязнений, посторонних примесей и слизи c частичной пульсирующей центробежной выгрузкой осадка полузакрытого исполнения.

Техническая характеристика сепаратора

      Производительность, л/час 10000

      Частота вращения барабана, об/мин 6500

      Максимальный  диаметр барабана 405

      Число тарелок в барабане, шт 53

      Межтарелочный зазор, мм 0,7

      Угол  наклона образующей тарелки, град 50

      Температура сепарирования, ⁰С 35-40

      Мощность  электродвигателя, кВт 7,5

      Давление  на выходе очищенного молока, МПа 0,3

      Электродвигатель  тип, исполнение 4А132М, М300

      Габаритные  размеры, мм 1375х880х1210

      Масса сепаратора, кг 470

      Молоко  по центральной трубке поступает  в тарелкодержатель барабана, откуда оно по щелеобразному каналу, образованному основанием тарелкодержателя и днищем корпуса барабана, попадает в грязевое пространство. Здесь процесс очистки начинается, а в межтарелочном пространстве завершается.

      Молоко, освобожденное от частиц механических примесей, по зазору между верхними кромками тарелок и тарелкодержателем поднимается в камеру, в которой расположен напорный диск, обеспечивающий выход молока из барабана и подачу в другие машины и аппараты, предназначенные для дальнейшей технологической переработки.

      Сепаратор-нормализатор ОСЦП-5, производительностью 5 т/ч предназначен для непрерывного разделения молока на сливки и обезжиренное молоко 9обрат), с одновременной очисткой от слизи и механических примесей.

      Пастеризационно-охладительная  установка ОКЛ-5МВ универсальная (2) модульная пластинчатая пастеризационно-охладительная установка ОКЛ-5МВ, производительностью 5000 л/ч, предназначена для пастеризации и охлаждения молока, в тонкослойном непрерывном потоке при  автоматическом контроле процесса, что обеспечивает высокие санитарно-гигиенические условия производства.

      Гомогенизатор ГМ-4,0 (6), производительностью 4000 л/ч  предназначен для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких продуктах.

      Гомогенизатор представляет собой многоплунжерный  насос высокого давления с гомогенизирующий головкой.

      Гомогенизация осуществляется путём прохода продукта под высоким давлением, с большой  скоростью через гомогенизирующую головку, представляющую собой две ( одну) ступени щели между притертыми клапаном и седлом, соединённые между собой каналом. Давление в гомогенизаторе регулируется вращением винтов 9 от 0 до 200 атм), изменяющих размер щели между клапаном и седлом.

      В качестве установки для розлива  пастеризованного молока мы используем – автомат розлива TETRA PAK TBA 8 1000ml Base Line (8)? Производительностью 6000 упаковок в час, объём упаковки 1 литр. (7,5,8,2) 
 

                            5. Продуктовый расчёт. 

      1. Определим количество нормализованного молока с учётом производственных потерь.

      m_н=m_m+П,

      где m_н – масса нормализованного молока с учётом потерь, кг;

      m_m- масса молока, кг;

      П – потери, кг.

      Потери  при упаковке TETRA PAK – 7,8 кг на 1 тонну готовой продукции. Потери с 4 т готовой продукции – 31,6 кг.

      4000+31,2=4031,2 кг

      2. Т. к. жирность исходного молока выше готового продукта, то воспользуемся следующей формулой. 3,2>2,5

      При нормализации молока в потоке расчёт от массы готового продукта осуществляется по формулам:

      При Ж_m>Ж_н: m_м=m_н*(Ж_м-Ж_н)/(Ж_сл- Ж_м)

      Где m_м – масса молока,кг;

      Ж_м, Ж_сл,Ж_н – содержание жира в исходном молоке,5

      m_м=4031(25-2,5)/25-3,6=4238,4 кг.

      Масса сливок рассчитывается по формуле:

      m_сл=m_м-m_н,

      где m_сл – масса сливок, кг.

      m_сл =4238,4-4031,2=207,2 кг    (11)

      Производственно-технологические  параметры пастеризованного молока представлены в таблице 2. 
 

      Таблица 2 - Производственно-технологический журнал выработки пастеризованного молока

      6. Контроль технологических  процессов производства. 

      Технологический процесс производства пастеризованного коровьего молока состоит из следующих этапов: прием молока и определение его качества, нормализация, очистка, гомогенизация, тепловая обработка (пастеризация, топление, стерилизация), охлаждение, розлив, упаковка, маркировка, хранение и транспортирование готового продукта.

      К каждой из этих операций предъявляются  определенные требования, (частично изложенные в предыдущих разделах) выполнение которых необходимо для получения молока высокого качества по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям.

      Согласно  технологической инструкции по производству молока, предназначенного для непосредственного употребления в пищу, установлен режим тепловой обработки при температуре 76±2 градуса С с выдержкой 20 сек. Проведенными исследованиями установлено, что принятый режим пастеризации при производстве питьевого молока гарантирует уничтожение болезнетворных микроорганизмов и кишечной палочки. Следует признать нецелесообразной практику постоянного повышения температуры пастеризации при выработке молока, так как она приводит к ряду нежелательных последствий:

      - снижается питательная ценность  молока;

      - ухудшаются эксплуатационные характеристики  и долговечность работы пастеризационно-охладительных установок (часто выходят из строя резиновые прокладки между пластинами, что создает возможность попадания недопастеризованного молока в пастеризованное, образуется "пригар" на пластинах пастеризаторов, что приводит к ухудшению теплоотдачи и снижению эффективности пастеризации);

      - снижается эффективность охлаждения молока, что способствует размножению нежелательной микрофлоры после пастеризации.

      Поскольку в пастеризованном молоке остается термофильная микрофлора необходимо его охладить до температуры 4±2 градуса С.

      Качество  пастеризованного молока в значительной степени связано с санитарным состоянием оборудования (танков, разливочных машин), молокопроводов, упаковочной тары (стеклянные бутылки, бумажные пакеты с полимерными покрытиями, полиэтиленовые мешочки, фляги, цистерны).

      Очень важным моментом, который может неблагоприятно сказаться на качестве молока, является розлив. Должен быть организован тщательный контроль за качеством мытья бутылок и фляг, идущих на розлив. Для просмотра бутылок между бутыломоечной и укупорочной машинами устанавливается светофильтр (хорошо освещенный из матового стекла экран), мимо которого проходят все бутылки и контролеры проверяют качество мойки, состояние стеклянной тары, посторонние попадания и т.д. Для работы в качестве контролеров должны отбираться работницы с хорошим зрением, а непрерывность работы контролера на светофильтре не должна превышать 1,5-2 часов. Посуда, недостаточно чистая с наличием посторонних попаданий должна направляться на повторную санитарную обработку, битая - собираться в специальную емкость. Запрещается незаполненные молоком бутылки ставить на долив.