Технология производства згущенки
Вступ
Молоко і
молочні продукти ( масло, сир, кисломолочні
продукти та молочні консерви) відзначаються
високою засвоюваністю і
Сучасна промислова переробка молока – це складний комплекс взаємопов'язаних хімічних, фізико-хімічних, мікробіологічних, біохімічних, біотехнологічних, теплофізичних та інших трудомістких і специфічних технологічних процесів.
Проте, в країні майже не залишилось великих господарств молочного напрямку – тільки біля 40 господарств мають понад 1000 голів, а основна питома вага із існуючих припадає на господарства з чисельністю 100 – 200 корів.
Протягом останніх 10 років спостерігається щорічний спад поголів’я корів та відповідне зниження виробництва молока по всім категоріям господарств. За період з 2000 по 2010 рр. молочне стадо в Україні зменшилось у 1,5 рази,(за деякими джерелами у 6 разів), а виробництво молока – на 1,4 млн. тонн[7].
В 2011 році тенденція скорочення продовжується і станом на 01.11.2011 р. загальна кількість корів становить вже 2,6 млн. корів проти 8,4 млн. у 1990 році. При цьому в сільськогосподарських підприємствах їх питома вага дорівнює 22% (582 тис.гол.), у особистих господарствах населення – 78% (2,0 млн.), а в 1990 році було, навпаки, відповідно 74 і 26 відсотків.
Низькою залишається продуктивність корів – середньорічний надій на одну корову у сільськогосподарських підприємств у минулому році становив 3985 кг (в країнах ЄС – 6150 кг).
За статистичними
даними обсяги виробництва молока протягом
останніх років не перевищують 12 млн. т
проти 24,5 млн. у 1990 році. В цьому ж році
очікується біля 11 млн. тонн [11].
Лише біля 40% (в країнах ЄС – 96%) від усього
виробленого молока надходить на промислову
переробку, тоді як у 1990 році – 74%.
Споживання
молочних продуктів на душу населення
в останні роки дорівнює в середньому
210 проти 373 кг у 1990 році.
На молокопереробні підприємства від
сільськогосподарських підприємств надходить
молока екстра та вищим ґатунком – 25–35
відсотків. Це свідчить про те, що в цих
господарствах ще не створені умови для
отримання якісної молочної сировини[7].
Незважаючи
на критичну ситуацію в молочному секторі
України, Державний бюджет на 2011 р. і проект
бюджету на 2012 р. передбачає менші кошти,
ніж було раніше, на підтримку виробників
молока.
Таким чином, Україна, як експортно орієнтована
держава, поступово може перетворитися
в імпортера молочних продуктів.
Розділ 1. Огляд літератури
- Історія виникнення молочних консервів
Молоко – це біологічна рідина, секрет молочної залози ссавців. Воно забезпечує молодий організм всіма необхідними поживними, мінеральними і біологічно активними речовинами і є одним з основних продуктів харчування людини та сировиною для виробництва різних молочних продуктів [4].
Однак молоко являє собою високопоживне середовище для розвитку мікроорганізмів і піддається швидкому бактеріальному та ферментативному псуванню. Термін зберігання його, навіть в охолодженому стані, обчислюється годинами. Для підвищення стійкості молока при зберіганні його піддають консервації додаванням цукру з подальшим згущенням, згущенням з подальшою стерилізацією або сушінням до низьких значень залишкової вологості. Виробництво консервів дозволяє забезпечити рівномірне та безперебійне протягом року споживання населенням високоякісних молочних продуктів, організувати постачання віддалених і важкодоступних районів країни, де немає умов для розвитку молочного тваринництва, новобудов, експедицій. Ці продукти, що містять всі компоненти молока в концентрованому вигляді, що відрізняються приємним смаком і високою харчовою цінністю, широко використовуються в харчуванні туристів, моряків далекого плавання, військовослужбовців, космонавтів[5].
Найдавніший спосіб консервування молока - сушка. Ще в XIII в., за свідченням Марко Поло, жителі Східної Азії вміли виробляти сухе молоко з допомогою сонячних променів. У Трудах Вільного економічного суспільства в 1792 р. була опублікована стаття Івана Еріха про виробництво сухого молока шляхом теплового сушіння, а у 1802 р. в тому ж виданні Осип Кричевський писав про отримання сухого молока тривалим виморожуванням. У Росії методи консервування харчових продуктів розробляв також Каразін Василь Назарович (1773-1842) - засновник Харківського університету[1].
Основи виготовлення консервів в герметичній тарі вперше в 1810 р. виклав француз Микола Аппер. Процес згущення молока з використанням вакуум-випарних апаратів розробив і впровадив Гэйл Борден 1856 р. У 1856 р. був виданий патент С. Персі на розпилювальних сушіння рідких розчинів.
Перший апарат для згущення молока був винайдений в 1849 році в США. Технологія виробництва "згущеного молока" швидко вдосконалювалася. Вже в 1856 році на заводі, побудованому в Нью-Йорку, стали випускати молоко згущене з цукром, по суті, не відрізняється від сучасного. Десятиліттям пізніше згущене молоко почали виробляти і в Європі[6].
Промислове виробництво згущеного молока з цукром і сухого молока в Росії було організовано в кінці XIX - початку XX вв. Перший, дуже невеликий, завод по випуску молочних консервів був побудований в 1881 році близько Оренбурга. Потім з'явилися ще два аналогічні підприємства. Однак ці підприємства виробляли настільки мало продукції, що про існування молочноконсервної промисловості в дореволюційній Росії говорити не доводиться. Розвиток і становлення вітчизняної молочноконсервної промисловості цілком відносять до післяреволюційного періоду.
Зараз
це потужна спеціалізована
Молочноконсервна промисловість в нашій країні створена в роки першої п'ятирічки і з тих пір розвивається швидкими темпами. Безперервно збільшується виробництво молочних консервів, розширюється асортимент, створені і успішно розвиваються нові напрямки - виробництво згущених стерилізованих продуктів, сухих сумішей для дитячого харчування. Виробляються також сухі суміші морозива, какао, кава з згущеними вершками і цукром і пр.
Виробництво молочних консервів нині є самою індустріалізованою галуззю молочної промисловості. Вона об'єднує близько 60 комбінатів, оснащених сучасним обладнанням, з високим ступенем автоматизації виробничих процесів[11].
Основними напрямками технічного прогресу у молочній промисловості є комплексна механізація виробничих процесів- впровадження безперервно-потокових методів виробництва, застосування високопродуктивного обладнання, що дозволяє збільшити вихід продукції і поліпшити її якість (безперервно діючих стерилізаторів, апаратів з програмним керуванням, фасувально-пакувальних і розливних ліній), прогресивних способів і засобів транспортування і зберігання готової продукції, а також створення і широке застосування нових видів упаковки, збільшення випуску продукції у дрібній розфасовці.
Молочноконсервне виробництво є досить раціональною і економічно вигідною галуззю молочної промисловості. При цьому треба пам’ятати, що вади свіжого молока повністю переходять в готовий продукт. Молоко в процесі переробки на молочні консерви концентрується в 3-8 раз. Відповідно посилюються і вади згущеного молока, виробленого з недоброякісного молока[6]
- Принципи консервування і асортимент молочних консервів.
Молочні консерви — це молочні продукти, що в результаті спеціальної обробки і пакування можуть тривалий час зберігати свої властивості без змін.
Для того, щоб надійно захистити продукти від псування, необхідно створити такі умови зберігання або так видозмінити їхні властивості, щоб мікроби, які потрапили в них, були знищені або не могли розвиватися (метод консервування). Основу методів консервування молочних продуктів складають принципи біозу, анабіозу, абіозу[2].
Методи консервування за принципом біозу. Передбачають підтримування в продукті або сировині життєвих процесів, що перешкоджають розвитку мікроорганізмів, а також використання природного імунітету сировини. Цей метод використовується при зберіганні сирого молока в періодійого бактерицидної фази, оскільки в ньому є бактерицидні речовини, що згубно діють на мікроорганізми. Для тривалого терміну зберігання молочних продуктів це метод непридатний.
Методи консервування за принципом анабіозу. Передбачають пригнічення (уповільнення) життєдіяльності мікроорганізмів різними фізичними, хімічними і біологічними засобами. Розрізняють кілька різновидів анабіозу: термоанабіоз, ксероанабіоз, осмоанабіоз, наркоанабіоз і ценоанабіоз[2].
Термоанабіоз полягає в охолодженні (психроанабіоз) і заморожуванні (кріоанабіоз). При охолодженні молока (2-10 С) знижується біологічна і біохімічна активність мікрофлори й ферментів молока. При заморожуванні (- 12...-25 °С) ферментні процеси припиняються і мікробна клітина втрачає здатність розмножуватися. У замороженому стані можна зберігати сире молоко, вершки, сир, згущене молоко.
Ксероанабіоз — припинення розвитку мікробів шляхом видалення з продукту води або доведення її до мінімальної кількості, при якому мікробіологічні і ферментні процеси максимально пригнічуються. У молочній промисловості застосовують сушіння молока і молочних продуктів, у яких гине частина вегетативних форм мікроорганізмів, а життєздатність спор зберігається. При зволоженні продукту мікроорганізми починають розвиватися, що призводить до його псування.
Осмоанабіоз — пригнічення розвитку мікроорганізмів шляхом створення високих концентрацій сухих осмотично-діяльних речовин у продукті, у результаті чого відбувається плазмоліз клітини. У виробництві згущених молочних консервів з цукром використовують дію сахарози, що консервує, глюкозо-фруктозних сиропів та галактози. Необхідним для ефективного консервування є застосування осмотичного тиску 16-18 МПа та концентрації в згущеному молоці сахарози 62,5-63,3% або глюкози 35-36%, оскільки молярність розчинів глюкози майже удвічі більша, ніж сахарози. Осмотичний тиск 1% розчину сахарози становить близько 0,07 МПа, глюкози -0,12 МПа. Деякі мікроорганізми адаптуються до підвищеного осмотичного тиску і можуть розвиватися в згущених молочних продуктах із цукром. Тому для попередження псування їх необхідно зберігати за низьких температур[2].
Наркоанабіоз — інгібуючий вплив на мікроорганізми кисню, вуглекислого газу, азоту. Застосовують для зберігання молока і сухих продуктів у середовищі азоту або вуглекислого газу.
Ценоанабіоз — припинення життєдіяльності шкідливої мікрофлори шляхом введення корисних мікроорганізмів і створення сприятливих умов для їхнього розвитку. Застосовують при виробництві кисломолочних продуктів, а також замінників незбираного молока, сквашуючи сколотини і знежирене молоко закваскою молочнокислих бактерій, що пригнічують розвиток гнильних мікробів.
Методи консервування за принципом абіозу передбачають повне припинення життєвих процесів у сировині, продукті і мікрофлорі. Застосовують при стерилізації продуктів.
Теплова стерилізація - дія високої температури, що викликає загибель клітин мікробів у результаті денатурації білка й інших незворотних змін у цитоплазмі. Молоко стерилізують за високої температури (105-107 °С, 130- 150 °С).
Променева стерилізація здійснюється під дією ультрафіолетових променів. Найбільшу бактерицидну властивість мають промені з довжиною хвилі 200-295 нм. Застосовують для знезаражування тари, повітря, поверхні стін, пакувального матеріалу, поверхні голівок сиру та ін.
Радіаційна стерилізація — застосування іонізуючих випромінювань для зменшення кількості мікроорганізмів, інактивації ферментів, дезінсекції харчових продуктів і сировини. Опромінення молока інтенсивністю 1 кДж/кг сприяє більш тривалому збереженню його за низьких температур. Однак при обробці молочних продуктів У-променями в них з'являються сторонні запахи і присмаки, розкладається аскорбінова кислота і швидко окиснюється жир. Усе це обмежує застосування іонізуючих випромінювань у молочній промисловості.
Хімічна стерилізація — це застосування антисептиків і антибіотиків з метою пригнічення розвитку мікроорганізмів у молочних продуктах[2].
Антисептики (сорбінова кислота, сорбати калію і натрію) додають у згущені молочні продукти з цукром для пригнічення розвитку пліснявих грибів. Так, для пригнічення шоколадно-коричневої плісняви сорбінову кислоту в . кількості 0,02% маси продукту додають на стадії його охолодження або в цукровий сироп.
Антибіотик нізин використовують при виробництві стерилізованих молочних продуктів. Одночасно з тепловою обробкою він ефективно впливає на спороутворюючі бактерії при порівняно м'яких режимах. Стерилізацію проводять за температури 112 °С замість 118 °С з витримкою 10-12 хв замість 18-20 хв.
Отже, за принципами консервування молочні консерви поділяють на три основні групи:
- за принципом абіозу - стерилізовані молочні консерви;
- за принципом осмоанабіозу - згущені молочні консерви з цукром;
- За принципом ксероанабіозу - сухі молочні продукти.
Жоден із
принципів, покладених в основу цієї
класифікації, не може бути реалізований
на практиці в чистому вигляді. Однак
кожен метод консервування
Асортимент молочних консервів
На формування асортименту молочних консервів впливають: вид основної сировини, термічна її обробка, добавки, вміст жиру, призначення.
Залежно від термічної обробки молочні консерви поділяють на згущені і стерилізовані[12].
За видами основної сировини вони бувають з молока і вершків.
В залежності від методів консервування які використовуються, молочні консерви ділять на згущені і сухі.
Згущені молочні консерви діляться на: консервування стерилізацією; підвищенням осмотичного тиску (додаванням сахарози); сухі молочні консерви.
Згущене молоко випускають незбираним і нежирним. Залежно від наповнювачів незбиране згущене молоко може бути з цукром, з цукром і кавою, з цукром і кавовими напоями, з цукром і какао, вітамінізоване; нежирне — без цукру, з цукром, вітамінізоване. Згущені молочні продукти з цукром та добавками виробляють для безпосереднього вживання і як сировину для різних галузей харчової промисловості, а також використовують у виробництві морозива[10].
Згущені вершки бувають з цукром, з цукром і кавою, з цукром і кавовими напоями, з цукром і какао. Стерилізоване молоко за вмістом жиру поділяється на нежирне, незбиране (жиру 7,8%) і концентроване (жиру 8,6%). Випускають також стерилізовані вершки.
1.3 Основні технологічні процеси виробництва молочних консервів
Загальними технологічними операціями виготовлення всіх видів згущених молочних консервів є такі: приймання, сортування та очистка молока, вершків й іншої сировини, нормалізація молока і вершків за вмістом жиру, додавання цукру (консерви з цукром), пастеризація суміші при 85—95° С, фільтрація суміші для відокремлення скоагульованого альбуміну, охолодження суміші до температури 50—55° С, згущення, охолодження і розлив у тару[11].
Згущене незбиране молоко з цукром
В згущеному
молоці з цукром повинно міститися
не більше 26,5% вологи, не менше 43,5% бурякового
цукру (сахарози), не менше 28,5% загальної
кількості сухих речовин
За мікробіологічними показниками згущене молоко з цукром повинно відповідати наступним вимогам: загальна кількість мікроорганізмів в 1 г — не більше 50000, титр кишкової палички — не нижче 0,3, вміст патогенних мікроорганізмів не допускається[3].
Готовий продукт повинен мати солодкий чистий смак з присмаком пастеризованого молока, консистенцію при 15-20°С в’язку, текучу, однорідну по всій масі, без відчутних кристалів молочного цукру. Основні фізико- хімічні показники: густина — 1280-1295 кг/м3, теплоємність — 2,26-2,43 кДж/(кг-К), теплопровідність — 0,27-0,29 Вт/(м-К), в’язкість — 2-4 мПа-с, pH 6.1, електропровідність — 6,7 • 10"4 Ом. Калорійність згущеного молока з цукром середнього складу рівна 1430-1440 кДж.
Технологічний
процес виробництва згущеного
Згущене
збиране молоко з цукром, як правило,
виробляють періодичним способом у
вакуум-апаратах періодичної дії, конструкція
яких забезпечує проведення циклічного
процесу згущення молока та цукрового
сиропу до потрібної консистенції.
При безперервному способі
Приймання, очищення, охолодження і проміжне зберігання молока. При правильно і своєчасно проведеній первинній обробці зберігаються початкові властивості свіжовидоєного молока. Первинна обробка молока включає очищення його від механічних домішок, охолодження, зберігання при низькій температурі, а потім транспортування на молочні заводи[9].
Якщо
молоко на заводах стандартизують методом
змішування незбираного молока з
розрахованою кількістю знежиреного,
то прийняте молоко очищають і охолоджують.
Попередньо його нагрівають до 45°С. Підігріте
молоко надходить у сепаратор-
Після очищення молоко зберігається до подальшої переробки в резервуарах. Тривале зберігання молока в охолодженому стані (більше 36 год) не рекомендується, оскільки при цьому можливе зниження його якості в результаті розвитку психрофільних мікроорганізмів[3].
Стандартизація і пастеризація молока. До складу згущеного незбираного молока з цукром має входити не більш як 26,5 % води, не менш як 28,5 % сухих речовин (у тому числі не менш як 8,5 % жиру) і не менш як 43,5 % цукру. В готовому продукті відношення жиру до СЗМЗ становить 0,425 (СЗМЗ не менш як 20 %, жиру не менш як 8,5 %). Щоб одержати згущене молоко з цукром із зазначеним співвідношенням жиру і СЗМЗ, для згущення треба використовувати молоко з таким самим співвідношенням. При випаровуванні молока зменшується кількість води в ньому, а концентрація сухих речовин у згущеному молоці за співвідношенням жиру і СЗМЗ залишається постійною[10].
Згущене молоко з цукром за співвідношенням жиру та СЗМЗ близьке до молока поширених у нас порід корів. Щоб довести це співвідношення до 0,425 (норма), у вихідне молоко слід додати знежирене. Якщо у вихідному молоці співвідношення жиру і СЗМЗ менше за норму, то для його стандартизації треба додавати розраховану кількість вершків.
Стандартизацію проводять у резервуарах для зберігання незбираного молока. Залежно від вмісту жиру до нього додають розраховану (або визначену за таблицями нормалізації суміші) масу знежиреного молока чи вершків. Молоко перемішують і направляють на теплову обробку[4].
Метою пастеризації
молока при виробництві молочних
консервів є різке скорочення
загальної кількості
Приготування цукрового сиропу. Цукор-пісок, який використовують у виробництві згущеного молока з цукром, має бути без сторонніх присмаків, добре розчинятися у воді без утворення осаду, мати білий колір, містити не менш як 99,75 % чистої цукрози, не більш як 0,05 % редукуючих речовин і не більш як 0,14 % вологи. Цукор дуже гігроскопічний. При підвищенні вологості у ньому може з'явитися плісень, тому його зберігають у спеціальних приміщеннях за відносної вологості повітря не вище 70 %, у бункерах чи в мішках на дерев'яних піддонах.
Цукор вносять у молоко у вигляді водного розчину (сиропу) 70- 75%-ї концентрації. За такої густини сироп легко перекачується і не зацукровується у трубопроводах при незначному його охолодженні[10].
Цукровий сироп виробляють у сироповарильних котлах, а за вищої продуктивності молококонсервного заводу — на сироповарильних станціях, де забезпечується безперервний процес.
Сироповарильний котел має міжстінний простір для нагрівання водного розчину цукру. Інтенсивне розчинення цукру забезпечується роботою мішалки пропелерного типу. Розрахована маса води подається в котел, нагрівається до 65 — 70 °С, і в неї засипають попередньо просіяний цукор-пісок. Після його часткового розчинення включається подача пари в міжстінний простір. Цукровий сироп доводиться до кипіння, після чого подачу пари припиняють[3].
Від механічних
домішок цукровий сироп очищають
за допомогою фільтрів з тканинними
вставками. Сироп під тиском проходить
через фільтрувальний матеріал, натягнутий
на металеву сітку камери. Для забезпечення
безперервного процесу
За температури кипіння змінюється колір цукрового сиропу, тому бажано після фільтрації дещо знизити його температуру. Завдяки цьому зменшується утворення інвертного цукру в сиропі і не підвищується його в'язкість.
Згущення молока. Молоко згущують у вакуум-апаратах, де у результаті розрідження в системі воно кипить при 50 -60 °С. Внаслідок випаровування вологи відбувається концентрація всіх його складових частин. Є різні вакуум-апарати за принципом випаровування (циркуляційні і плівкові), продуктивністю, конструкцією (періодичні і безперервні з вертикальними і нахиленими калоризаторами, пластинчасті поверхневого нагрівання) та використанням вторинної пари. Найбільшого поширення набули вакуум- апарати циркуляційного типу з використанням вторинної (сокової) пари[9].
Пастеризоване стандартизоване молоко з температурою 70 -80 °С подається в калоризатор , де є два колектори з увапьцьованими трубами з нержавіючої сталі. їх зовнішня поверхня обігрівається гострою парою. Молоко, що проходить через труби , миттєво закипає, спрямовується вгору і з великою швидкістю подається по широкій трубі у паровідокремлювач. Вторинна пара (пара, одержана від молока) частково відводиться у конденсатор, а більшість використовується в калоризаторі 2 як пара для нагрівання.
Підзгущене молоко похилим трубопроводом 6 повертається у калоризатор 2 і знову закипає в його трубах. Таким чином, знову відбувається згущення молока. Нові порції гарячого молока із резервуара під впливом розрідження всмоктуються у вакуум-апарат. У другий період згущення (за 10 - 15 хв до закінчення процесу) тим самим трубопроводом, що й молоко, вводять цукровий сироп. Більш раннє його додавання різко знижує інтенсивність циркуляції молока, а потім і продуктивність вакуум-апарата[4].
Закінчення згущення визначають за концентрацією сухих речовин у згущеному молоці, у відібраних пробах продукту за допомогою рефрактометра (вміст сухих речовин має становити 73,8 - 74,0 %). Крім того, закінчення процесу згущення можна виявити за густиною згущеного молока з цукром, яка при 50 °С має становити 1,28 -1,30 г/см3.
Стандартизація
згущеного молока. Якщо вивантаження
згущеного молока із вакуум-апарата
затримується, то готовий продукт
одержують нестандартним за вмістом
жиру або концентрацією сухих
речовин. У таких випадках до охолодження
і кристалізації лактози
Якщо у виробленому згущеному молоці вміст жиру і сухих речовин занижений, то проводять стандартизацію продукту вершками, які завчасно пастеризують і охолоджують до температури згущеного молока.
Охолодження згущеного молока і кристалізація молочного цукру (лактози).У згущеному молоці з цукром після вивантаження його з вакуум- апарата лактоза перебуває в стані насиченого розчину. За нерегульованого охолодження утворюються кристали лактози великих розмірів, внаслідок чого згущене молоко набуває піскуватої і борошнистої консистенції. Щоб запобігти цьому, треба створити умови, за яких лактоза в продукті утворює спочатку невеликі кристали, а потім повністю переходить у кристалічний стан[9].
Невеликі
кристали виникають при утворенні
великої кількості центрів
Згущене
молоко з цукром охолоджують у
відкритих вертикальних кристалізаторах-охолоджувачах,
У кристалізаторах-охолоджувачах молоко проходить три стадії охолодження: перша — швидке охолодження від 56 -60 °С до температури масової кристалізації (31 -34 °С); друга — витримування за цієї температури впродовж 40-60 хв; третя — охолодження продукту до 17-18°С. Весь процес охолодження і кристалізації лактози триває 4-6 год.
При використанні
вертикальних вакуум-охолоджувальних
установок закрита система
Під час охолодження продукту в першому корпусі із другого охолоджене згущене молоко надходить на фасування. Таким чином забезпечується безперервність процесу охолодження молока і кристалізації молочного цукру. Правильність перебігу оцінюють за розмірами кристалів, які виявляють за допомогою мікроскопа, обладнаного окуляром з мірною лінійкою.
Фасування
та зберігання згущеного молока з
цукром. Після охолодження і