Характеристика цельного молока как основного сырья при получении сгущенного молока с сахаром

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

ХАРАКТЕРИСТИКА ЦЕЛЬНОГО МОЛОКА КАК ОСНОВНОГО СЫРЬЯ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ СГУЩЕННОГО МОЛОКА С САХАРОМ

Содержание

Введение

1. Характеристика цельного молока как основного сырья при получении сгущенного молока с сахаром

1.1 Характеристика молока цельного по ГОСТ 52054- 2003

1.2 Требования к качеству молока цельного по ГОСТ 52054-2003 и сгущенного молока с сахаром по ГОСТ 53436-2009

1.3 Пороки молока цельного молока сгущенного с сахаром

2. Технологическая часть

2.1 Расчет площади камеры хранения сгущенного молока с сахаром

2.2 Описание технологических схем обработки молока цельного и технологии производства молока сгущенного с сахаром

2.3 Описание и обоснование выбранных режимов и условий хранения сгущенного

2.3.1 Упаковка и маркировка

2.3.2 Технология хранения сгущенных молочных продуктов

2.4 Расчет изоляции камеры хранения

2.5 Выбор и расчет пристенных батарей

2.6 Выбор и расчет воздухоохладителя

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Молочные консервы - это продукт ,выработанные из натурального молока с применением сгущения (с последующей стерилизацией или добавлением сахара) и сушки. Они имеют высокую энергетическую ценность благодаря концентрации в них составных частей молока. Кроме того, молочные консервы характеризуются хорошей транспортабельностью и значительной стойкостью при хранении. Молочные консервы предназначены для замены натурального молока и отчасти для использования в качестве пищевых добавок.

Ранее предполагалось, что молочные консервы должны вырабатываться в основном для периферийных районов страны. В настоящее время практически повсеместно явно усилилась тенденция к потреблению концентрированных продуктов, спрос на молочные консервы повысился и в больших городах, промышленных центрах.

Сущность производства молочных консервов состоит в том, чтобы получить молочный продукт с теми же химическими компонентами и в том же соотношении, что и исходное сырье, но в концентрированном виде. Для этого необходимо удалить (полностью или частично) балластную часть продукта - воду.

В зависимости от содержания влаги в готовом продукте и технологии получения молочные консервы бывают сгущенные (концентрированные) или сухие. Каждые из этих групп подразделяется на подгруппы: молочные консервы без пищевых наполнителей (приготовленные на натурально сырье); с пищевыми наполнителями; молочные консервы детского и диетического питания. Основная задача при консервировании молока и молочных продуктов- сохранить их качество в течении длительного времени. Способ консервирования не должен приводить к необратимым изменениям составных частей сухого вещества молока и по возможности максимально сохранить пищевую и биологическую ценность продукта. [1]

1. Характеристика молока цельного как основного сырья при получении сгущенного молока с сахаром

Молочные продукты высокого качества можно выработать только из доброкачественного сырого молока. Оно должно характеризоваться нормальным химическим составом, оптимальными физико-химическими и микробиологическими показателями, определяющими его пригодность к переработке. Молоко натуральное коровье должно быть получено от здоровых животных, отфильтровано и охлаждено в хозяйстве не позднее чем через 2 часа после дойки до температуры не выше 6?С.[2]

К сырью, предназначенному для производства молочных консервов, предъявляют повышенные требования, так как пороки сырого молока в результате концентрирования сухих веществ усиливаются. Молоко должно быть термоустойчивым, иметь кислотность 16…18 ?Т (для концентрированного молока), не выше 19?Т (для стерилизованных консервов) и 20?Т (для других видов молочных консервов), а также иметь невысокую микробиологическую обсемененность. При подборе молока для консервов необходимо учитывать его химический состав и свойства. Массовая доля воды в молоке должна составлять 87,5%, жира 4,0%, СОМО 8,75%. Причем отношение жира к СОМО должно быть в пределах 0,4…0,69. Кроме того следует учитывать содержание сывороточных белков, которые понижают термостойкость. По этой причине считается непригодным для выработки консервов молозиво и стародойное молоко. Более пригодно молоко с меньшими размерами жировых шариков и мицелл казеина, так как в таком молоке замедляется отстаивание белково-жирового слоя при хранении. Таким образом, пригодность сырья устанавливают по результатам физико-химических и бактериологических анализов, а также органолептической проверки. [3]

1.1 Характеристика молока цельного по ГОСТ 52054-2003

Молоко натуральное коровье - Молоко без извлечений и добавок молочных и немолочных компонентов, подвергнутое первичной обработке (очистке от механических примесей и охлаждению до температуры (4+2)^оС после дойки и предназначенное для дальнейшей переработки.

Химический состав коровьего молока

Наибольшие колебания в химическом составе молока происходят за счет изменения воды и жира, содержание лактозы, минеральных веществ и белков постоянно. Поэтому по содержанию СОМО можно судить о натуральности молока.

Белки молока. За последние годы сформировалось устойчивое мнение, что белки являются самой ценной составной частью молока. Белки молока -- это высокомолекулярные соединения, состоящие из ос-аминокислот, связанных между собой характерной для белков пептидной связью.

Белки молока делят на две основные группы -- казеины и сывороточные белки.

Казеин относится к сложным белкам и находится в молоке в виде мицелл. Эти мицеллы формируются при участии ионов кальция, фосфора и др. Казеиновые мицеллы имеют округлую форму и величина их зависит от содержания ионов кальция. С уменьшением содержания в молоке кальция эти молекулы распадаются на более простые казеиновые комплексы.

По современным представлениям рассматривают a_s-, В-, х-казеины коровьего молока.

Казеин в сухом виде -- белый порошок, без вкуса и запаха. В молоке казеин находится в коллоидном растворе в виде растворимой кальциевой соли. Под действием кислот, кислых солей и ферментов казеин свертывается (коагулирует) и выпадает в осадок. Эти свойства позволяют выделять общий казеин из молока. После удаления казеина в молоке остаются сывороточные белки (0,6%).

Основные сывороточные белки -- альбумин и глобулин. Альбумин относится к простым белкам, хорошо растворим в воде. Под действием сычужного фермента и кислот альбумин не свертывается, а при нагревании до 70 °С выпадает в осадок.

Самая большая часть в альбуминовой фракции приходится на (3-ла-ктоальбумин, а а-лактоальбумин -- самый термостабильный сывороточный белок. Альбумин содержит ценную незаменимую аминокислоту триптофан (до 7%), которую не содержат ни один белок.

Глобулин присутствует в молоке в растворенном состоянии. Он также относится к простым белкам, свертывается при нагревании в слабокислой среде до температуры 72 °С. Альбумин и глобулин относятся к белкам плазмы крови. Глобулин является носителем иммунных тел. Количество сывороточных белков увеличивается в молозиве до 15%.

Из других белков наибольшее значение имеет белок жировых шариков, который относится к сложным белкам. Оболочки жировых шариков состоят из соединений фосфолипидов и белков (липопротеиды) и представляют собой лецитино-белковый комплекс.

Сывороточные белки все шире используют в качестве добавок при производстве молочных и других продуктов. Сывороточные белки с точки зрения физиологии питания более полноценные, чем казеин, так как содержат больше незаменимых кислот и серы. Степень усвоения белков молока -- 96-98%.

Молочный жир в чистом виде представляет собой сложный эфир трехатомного спирта глицерина, предельных и непредельных жирных кислот. Молочный жир состоит из триглицеридов насыщенных и ненасыщенных кислот, свободных жирных кислот и неомыляемых веществ (витаминов, фосфатидов).

Молочный жир находится в молоке в виде жирных шариков размером 0,5--10 мкм, окруженных лецитино-белковой оболочкой. Оболочка жирового шарика имеет сложную структуру и химический состав, обладает поверхностной активностью и стабилизирует эмульсию жировых шариков.

В молочном жире преобладает олеиновая и пальмитиновая кислоты. Молочный жир в отличие от других жиров содержит повышенное (около 8%) количество низкомолекулярных (летучих) жирных кислот (масляной, капроновой, каприловой, каприновой).

Для характеристики жирно-кислотного состава молочного жира используют важнейшие химические числа: омыления, йодное, Рейхерта-Мейсля, Поленске. Молочный жир способен подвергаться фазовым изменениям. Он может находиться в отвердевшем (кристаллическом) и расплавленном состоянии, температура застывания -- 18-23 °С, температура плавления 27-34 ⁹С. Плотность молочного жира при температуре 20 °С составляет 0,930-0,938 г/см³.

В зависимости от температурных условий среды глицериды молочного жира могут образовывать кристаллические формы, отличающиеся построением кристаллической решетки, формой кристаллов, температурой плавления.

Молочный жир малоустойчив к воздействию высоких температур, световых лучей, водяных паров, кислорода воздуха, растворов щелочей и кислот. Под влиянием этих факторов он гидролизуется, осаливается, окисляется и прогоркает.

Кроме нейтральных жиров в молоке содержатся жироподобные вещества: фосфатиды (фосфолипиды) и стерины. Основные фосфа-тиды -- лецитин и кефалин, а стерины -- холестерин и эргостерин. Энергетическая ценность молочного жира составляет 37,7 кДж, усвояемость -- 95%.

Молочный сахар (лактоза) по современной номенклатуре углеводов относится к классу олигосахаридов (дисахарид). Из общего содержания сухих веществ на лактозу приходится около 40% и 26% калорийности молока.

Лактоза играет важную роль в физиологии развития, так как является практически единственным углеводом, получаемым новорожденными млекопитающими с пищей. Химическая формула лактозы Этот дисахарид расщепляется ферментом лактозой, является источником энергии и регулирует кальциевый обмен. [16]

1.2 Требования к качеству молока цельного по ГОСТ 52054-2003 и сгущенного молока с сахаром по ГОСТ 53436-2009

Молоко, в зависимости от микробиологических, органолептических и физико-химических показателей, подразделяют на сорта: высший, первый, второй и несортовое.

В соответствии с требованиями ГОСТ 52054-2003 коровье молоко должно быть натуральным, белого или слабо - кремового цвета, без осадка и хлопьев. Замораживание молока не допускается. Оно не должно содержать ингибирующих и нейтрализующих веществ (антибиотиков, аммиака, соды, перекиси водорода и др.) Наличие в молоке тяжелых металлов, мышьяка, афлатоксина М1 не должно превышать допустимого уровня, утвержденного Минздравом. Плотность молока - не менее 1027 кг/м³.

Таблица 1. Требования предъявляемые к молоку в зависимости от сорта

Наименование показателя	Норма для молока сорта
	высшего	первого	второго
Консистенция	Однородная жидкость без осадка и хлопьев. Замораживание не допускается
Вкус и запах	Чистый, без посторонних запахов и привкусов, не свойственных свежему натуральному молоку
		Допускается в зимне-весенний период, слабовыраженный кормовой привкус и запах
Цвет	От белого до светло-кремового

По органолептическим показателям молоко должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.

По физико-химическим показателям молоко должно соответствовать нормам, указанным в таблице 2.

Таблица 2 - Нормы для молока

Наименование показателя	Норма для молока сорта
	высшего	первого	второго
Кислотность, оТ	От 16,00 до 18,00	От 16,00 до 18,00	От 16,00 до 20,99
Группа чистоты, не ниже	I	I	II
Плотность, кг/мз, не менее	1028,0	1027,0	1027,0
Степень чистоты по эталону, не ниже группы	1	1	2
Бактериальная обсемененность, тыс/куб.см	до 300	300-500	500-4000
Содержание соматических клеток, тыс/куб.см, не более	500	1000	1000
Температура замерзания, оС *	Не выше минус 0,520
* Может использоваться взамен определения плотности молока.

Молоко, предназначенное для производства продуктов детского питания, стерилизованных продуктов и выработки сычужных сыров, отвечает требованиям высшего или 1 сорта, но с содержанием соматических клеток не более 500 тыс/куб.см. Молоко, направляемое на выработку продуктов детского питания и стерилизованных продуктов, по термоустойчивости должно быть не ниже 2 группы, а направляемое на выработку сыров - по сычужно-бродильной пробе соответствовать требованиям не ниже 2 класса. Содержание спор мезофильных анаэробных лактосбраживающих бактерий в таком молоке должно быть не более 10 в 1 куб.см (для сыров с высокой температурой второго нагревания не более 2 в 1 куб.см). [6]

Молоко, предназначенное для производства продуктов детского питания, стерилизованных продуктов и сычужных сыров, принимают с надбавкой к закупочной цене. Молоко, отвечающее требованиям высшего, 1 или 2 сорта, температура которого превышает 10 град., принимают как "неохлажденное" со скидкой с закупочной цены. Массовая доля жира и белка в молоке должна соответствовать базисным нормам. За каждый 0.1процент жира и белка выше установленных норм предусматриваются надбавки к закупочной цене, а за каждый 0.1 процент жира и белка ниже базисной нормы - соответствующие скидки с цены. Молоко плотностью 1026 кг/куб.м., кислотностью 15 и от 19 до 21°Т допускается к приемке на основании контрольной (стойловой пробы) 1 или 2 сортом, если оно по своим органолептическим показателям, чистоте, бактериальной обсемененности и содержанию соматических клеток соответствует требованиям стандарта. Результаты анализа контрольной пробы действительны в течение месяца. Молоко, полученное от коров в неблагополучных хозяйствах по инфекционным болезням и разрешенное для использования в пищу ветеринарным законодательством, должно быть профильтровано, подвергнуто в хозяйстве термической обработке сразу после дойки и охлаждено до температуры не выше 10 градусов. Не допускается смешивание такого молока с молоком, полученным от здоровых животных. Молоко, термически обработанное, относят к несортовому. По качеству оно должно соответствовать требованиям стандарта. Органолептические показатели. температуру, плотность, чистоту, кислотность, массовую долю жира, а также эффективность термообработки определяют в каждой партии молока, а массовую долю белка, содержание соматических клеток, бактериальную обсемененность и наличие ингибирующих веществ - не реже одного раза в декаду. При обнаружении ингибиторов сырое молоко, принятое у хозяйства в день анализа, относят к несортовому, а подвергнутое термообработке, оплачивают со скидкой с цены, если по остальным показателям оно соответствует требованиям ГОСТ. Приемку следующей партии молока из хозяйства задерживают до получения результатов анализа на наличие ингибиторов и бактериальной обсемененности. Молоко с наличием ингибиторов, а также молоко сырое, не соответствующее требованиям 2 сорта, молоко из неблагополучных по инфекционной обстановке хозяйств, не отвечающее требованиям стандарта, молоко с содержанием нейтрализаторов, тяжелых металлов, мышьяка, афлатоксина М1 и остаточных количеств пестицидов, превышающих допустимый уровень, приемке не подлежит.[5]

Основные показатели качества молока цельного сгущенного с сахаром ГОСТ Р 53436-2009

По органолептическим характеристикам продукты должны соответствовать требованиям таблицы 4.

Таблица 4 - Органолептические требования, предъявляемые к сгущенному молоку с сахаром

Наименование показателя	Характеристика
Вкус и запах	Вкус сладкий, чистый с выраженным вкусом и запахом пастеризованных молока (для молока цельного сгущенного с сахаром и молока обезжиренного сгущенного с сахаром) или сливок (для сливок сгущенных с сахаром) без посторонних привкусов и запахов. Допускается для молока обезжиренного сгущенного с сахаром недостаточно выраженный вкус молока. Допускается наличие легкого кормового привкуса.
Внешний вид и консистенция	Однородная, вязкая по всей массе без наличия ощущаемых органолептически кристаллов молочного сахара (лактозы).Допускается мучнистая консистенция и незначительный осадок лактозы на дне тары при хранении.
Цвет	Равномерный по всей массе. Для молока цельного сгущенного с сахаром и сливок сгущенных с сахаром - белый с кремовым оттенком. Для молока сгущенного с сахаром - от белого до белого со слегка синеватым оттенком.

По физико-химическим показателям продукты должны соответствовать нормам, указанным в таблице 5.

Таблица 5 - Физико - химические требования, предъявляемые к сгущенному молоку с сахаром

	Норма для
Наименование показателя	молока обезжиренного сгущенного с сахаром	молока цельного сгущенного с сахаром	сливок сгущенных с сахаром
Массовая доля влаги, %, не более	30,0	26,5	26,0
Массовая доля сахарозы, %	От 44,0 до 46,0 включ.	От 43,5 до 45,5 включ.	От 37,0 до 39,0 включ.
Массовая доля сухого молочного остатка, %, не менее	26,0	28,5	37,0
Массовая доля жира, %	Не более 1,0	Не менее 8,5	Не менее 19,0
Массовая доля белка в сухом обезжиренном молочном остатке, %, не менее	34,0
Кислотность, °Т (% молочной кислоты), не более	60 (0,540)	48 (0,432)	40 (0,360)
Вязкость, Па·с	-	От 3 до 15 включ.	-
Группа чистоты, не ниже	I
Допускаемые размеры кристаллов молочного сахара, мкм, не более	15

1.3 Пороки сгущенного молока цельного и молока сгущенного с сахаром

Пороки молока

Пороки сырого молока разнообразны, и вызывающие их факторы различны: физиологическое состояние коров; общее заболевание организма или только молочной железы; несоблюдение условий содержания и кормления скота; неудовлетворительное санитарно-гигиеническое состояние скотного двора; состояние и вид пастбищ; определенные виды кормов; использование недоброкачественных кормов; попадание в молоко лекарственных препаратов; нарушение технологии первичной обработки молока и др. сгущенный молоко сырье продукт

Различают пороки: цвета, консистенции, запаха и вкуса, технологических свойств молока.

В целях предотвращения появления пороков в молоке необходимо соблюдать санитарно-гигиенические правила получения молока, первичной обработки и транспортирования молока, мойки и дезинфекции молочного оборудования, контролировать качество используемых кормов и кормовой рацион.

Пороки цвета появляются под влиянием пигментирующих бактерий, вызывающих покраснение, посинение и пожелтение молока. Причиной изменения цвета может быть также присутствие некоторого количества крови, попавшей в молоко при выдаивании вследствие болезненного состояния животного.

Пороки консистенции образуются в результате деятельности некоторых микроорганизмов. Густую консистенцию молоко приобретает вследствие деятельности молочнокислых бактерий, слизистую или тягучую -- при действии слизеобразующих микроорганизмов. В результате развития дрожжей, кишечной палочки и масляно-кислых бактерий в молоке образуется ПЕНА. При замерзании нарушается коллоидное состояние молока, в результате чего оно расслаивается -- на стенках тары образуется опресненный лед, жир всплывает на поверхность, а белок концентрируется в центральной и нижней частях. При оттаивании в молоке образуются хлопья и комочки.

Пороки запаха чаще всего обусловлены специфичными запахами кормов или возникают при хранении молока в открытой таре в помещениях, где хранятся остро пахнущие продукты. Из порочащих запахов наиболее известны хлебный, чесночный, сырный и др.

Пороки вкуса легко возникают под влиянием бактериальных процессов.

-- кислый вкус появляется в результате деятельности молочнокислых бактерий;

-- горький -- при длительном хранении молока при температуре ниже 10 градусов вследствие развития гнилостных микроорганизмов;

-- мыльный привкус молоко приобретает при длительном хранении, когда в результате развития гнилостной микрофлоры образуются щелочные вещества, которые омывают жир;

-- неприятные привкусы в молоке могут появляться от скармливания животным свежей крапивы, осоки, капусты, чеснока, репы и др.;

-- соленый вкус образуется при некоторых заболеваниях вымени животных. [9]

Пороки сгущенных молочных продуктов бывают физические, химические, биохимические и микробиологические.

Физические пороки -- отстой жира, образование осадка лактозы, мучнистость, песчанистость, выпадение кристаллов сахарозы, расслоение, загустевание, гелеобразование.

Химические пороки -- потемнение, карамелизация, загустевание, слабый кормовой привкус.

Биохимические пороки -- появление прогорклого нечистого вкуса. Микробиологические -- загустевание, появление плесени, бомбаж, свертывание, образование нечистого вкуса.

Физические пороки. Отстой молочного жира, расслоение сгущенных продуктов с сахаром и образование осадка лактозы возникает при жидкой консистенции сгущенного молока с сахаром.

Мучнистость, песчанистость приводят к образованию осадка на дне банке и появляются при нарушении режимов охлаждения продукта.

Выпадение кристаллов сахарозы на стенках и дне банки происходит при увеличении концентрации сахарозы, снижении влаги или при низких температурах хранения.

Загустевание проявляется в образовании пастообразной консистенции, при которой продукт не вытекает из банки.

Гелеобразование сгущенного стерилизованного молока является результатом взаимодействия агломерированных частиц белка и потери нормальной текучести продукта.

Бомбаж (ложный), хлопающие концы банок, возникает в результате термического сжатия и расширения содержащегося в банках сгущенного молока и приводит к вспучиванию дна и крышки банки [10].

Химические пороки. Потемнение -- в результате реакции меланои-динообразования, при хранении свыше 27 °С изменяются цвет (от выраженного кремового до темно-бурого) и вкус (привкус карамели).

Карамелизация появляется при повышении термической обработки во время стерилизации.

Загустевание -- при нарушении солевого равновесия и повышения СОМО в продукте увеличивается вязкость до полной потери текучести сгущенного молока с сахаром.

Кормовой привкус является результатом позднего введения сахарного сиропа, наличия в продукте инвертного сахара более 1%, ощущается в виде постороннего привкуса (привкус сахарного сиропа).

Биохимические пороки. Прогоркание сгущенных молочных консервов с сахаром образуется при липолизе молочного жира.

Нечистый вкус -- результат протеолиза белков в сырье или в сгущенных молочных консервах с образованием комков белка.

Микробиологические пороки. Загустевание возникает при вторичном обсеменении (фасовании) продукта микроорганизмами при этом повышаются вязкость и кислотность продукта, возникает затхлый запах.

Появление плесени (образование пуговиц) возможно при попадании в продукт шоколадно-коричневой плесени. Этот порок проявляется наличием комков, плоских уплотнений (сгустков) от светло-желтого или кремового до темно-кремового цвета, появлением привкуса карамелизации и легкой кисловатости.

Бомбаж -- результат заражения продукта дрожжами или гнилостной микрофлорой. Продукт не годен для употребления.

Свертывание происходит при развитии спорообразующих бактерий с образованием комочков, сгустков . [8]

2. Технологическая часть

2.1 Расчет площади камеры хранения сгущенного молока с сахаром

Грузовую площадь, F, м², необходимую для хранения каждого вида продукта, определяют по формуле:

F= ЕЧ 100/ УЧ К^-1, (1)

Е- грузовая вместимость камеры, т;

У- значение укладочной массы, кг/м²;

К- коэффициент использования площади.

F=12Ч100/1400Ч (0,75)^-1=6,4 м²

F_стр=FЧв= 6,4Ч1,3= 8,35 м² (2)

l₂= F_стр/l₁=8,35/6=1,4 (3)

Q₁= Q₁' + Q₁^”, (4)

где Q₁- теплопотоки в охлаждаемое помещение, обусловленные наличием разности температур с обеих сторон ограждения, кВт;

Q₁^”- теплопотоки, обусловленные солнечной радиацией, кВт;

Q₁= kЧF(t_н-t_в), (5)

где k- коэффициент, теплопередачи, Вт/(м²К)

Он принимается:

-для наружных стен k= 0,37…0,41 Вт/(м²К)

-для междуэтажных перекрытий k=0,45 Вт/(м²К)

-для полов k=0,58 Вт/(м²К)

-для потолков k=0,48 Вт/(м²К)

-для перегородок между камерами k=0,58 Вт/(м²К)

F- площадь поверхности охлаждения, м²;

t_н- температура наружного воздуха самой жаркой пятидневки июля, ?С.

t_в- температура воздуха в камере, ?С.

Тогда формула (4) принимает вид

Q₁= l₁ЧhЧ0,58Ч0,8(t_н- t_в) + l₁ЧhЧ0,58Ч0,8(t_н- t_в) + l₂ЧhЧ0,58Ч0,8(t_н- t_в) + l₂ЧhЧ0,58Ч0,6(t_н- t_в) + l₁Ч l₂Ч0,37(t_н- t_в) + l₂ЧhЧ0,58(t_н- t_в)=

= 6Ч3,6Ч0,58Ч0,8(20-0) +6Ч3,6Ч0,58Ч0,8(20-0) +1,4Ч3,6Ч0,58Ч0,8(20-0) + 1,4Ч3,6Ч0,58Ч0,8(20-0) +1,4Ч3,6Ч0,58Ч0,6(20-0) + 6Ч1,4Ч0,37(20-0) +6Ч1,4Ч0,58(20-10-0)=0,594 кВт.

Теплопотоки от поступающих в камеру продуктов Q_пр и от тары Q_тара рассчитывают по формулам:

Q_пр= G_прЧ(i_пр1-i_gh2)/(24Ч3600), (6)

Q_тара= G_тараЧc_т(t_пр1-t_пр2)/(24Ч3600), (7)

Где G_пр, G_тара- соответственно масса поступающего в течение суток продукта и тары, кг/сут;

c_т-удельная теплоемкость тары, Дж/(кгЧК)

i_пр1,i_gh2- удельные энтальпии продукта, соответствующие начальной

t_пр1 и конечной t_пр2 температуре продукта, Дж/кг.

Q_пр= 12000(43,57- 21,74)/24Ч3600=3,03 кВт

Q_тара= 600Ч980(20)/24Ч3600=136,1 кВт

Q₂= Q_пр+ Q_тара, (8)

Q₂= 3,03+ 136,1=139,13 кВт

Q₃ = 0,

Q₄= 0,1 Ч Q₁, (9)

Q₄=0,1Ч 0,594=0,0594 кВт

У Q_хр= Q₁+ Q₂+ Q₄=0,594+139,13+0,0594=139,78 кВт.

2.2 Описание технологических схем обработки молока цельного и технологии производства молока сгущенного с сахаром

Первичной обработкой молока является очистка, цель которой- удаление различных механических загрязнений и микроорганизмов. Существуют несколько способов очистки молока: фильтрованием под действием сил тяжести или давления и сепарированием на механических центрифугах.

Для отделения механических включений применяются различные фильтры, через которые пропускается молоко. Жидкость проходит фильтрующий материал, и на нем задерживаются загрязнения в количестве, пропорциональном объему жидкости, прошедшей через фильтр. Главным недостатком фильтрационных аппаратов является не продолжительность их работы и неспособность задерживать посторонние частицы небольшого размера.

Применяя сепарирование в молочной промышленности, можно решать многие задачи, а именно: проводить очистку молока от механических примесей и микробиологических загрязнений, отделять сливки от обезжиренного молока, белкового сгустка из молочного сырья.

Молочные продукты высокого качества можно выработать только из доброкачественного сырого молока. Доброкачественное молоко характеризуется нормальным химическим составом, оптимальными физико-химическими и микробиологическими показателями, определяющими его пригодность к переработке. Изменение свойств и особенно микробиологических показателей сырого молока в значительной степени обусловлено жизнедеятельностью микроорганизмов, которые попадают в молоко при несоблюдении санитарно-гигиенических правил дойки, содержания животных, мойки оборудования для дойки, хранение и транспортирования молока. Чтобы предотвратить бактериальное загрязнение сырья, необходимо не только соблюдать санитарные и ветеринарные правила получения молока, но и подвергать его первичной обработке. Цель первичной обработки- обеспечить стойкость молока при его транспортировании и хранении.

На молокоперерабатывающих предприятиях существует определенный порядок приемки и оценки качества молока. Приемку осуществляют в соответствии с требованиями действующего стандарта на молоко натуральное коровье ГОСТ Р 52054-2003. Молоко натуральное коровье должно быть получено от здоровых животных, отфильтровано и охлаждено в хозяйстве не позднее, чем через два часа после дойки до температуры не выше 6?С.

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, не свойственных свежему натуральному молоку. Для несортового молока допускаются наличие хлопьев белка и механических примесей, а также выраженные кормовые привкус и запах.[2]

В зависимости от физико-химических показателей натуральное молоко подразделяют на сорта в соответствии с требованиями:

1) Высший сорт:

Кислотность от 16 до 18 ?Т

Группа чистоты не ниже I

Плотность, кг/м³, не менее 1028,0

Температура замерзания ,?С не выше минус 0,520

2) Первый сорт:

Кислотность от 16 до 18 ?Т

Группа чистоты не ниже I

Плотность, кг/м³, не менее 1027,0

Температура замерзания ,?С не выше минус 0,520

3) Второй сорт:

Кислотность от 16 до 20,99 ?Т

Группа чистоты не ниже II

Плотность, кг/м³, не менее 1027,0

Температура замерзания ,?С не выше минус 0,520

Молоко плотностью 1026 кг/м³, кислотностью 15 или 21 ?Т допускается принимать на основании стойловой пробы вторым сортом, если оно по остальным показателям соответствует требованиям действующего стандарта.

Очистка молока.

Первичной обработкой молока является очистка, цель которой- удаление различных механических загрязнений и микроорганизмов. Существует несколько способов очистки молока: фильтрованием под действием сил тяжести или давления и сепарированием на механических центрифугах.

Для отделения механических включений применяются различные фильтры, через которые пропускается молоко. Жидкость проходит фильтрующий материал, и на нем задерживаются загрязнения в количестве, пропорциональном объему жидкости, прошедший через фильтр. Главным недостатком фильтрационных аппаратов является не продолжительность их работы (через каждые 15-20 мин необходимо удалять загрязнения с поверхности фильтрующего материала) и неспособность задерживать посторонние частицы небольшого размера.

Применяя сепарирование в молочной промышленности, можно решать многие задачи, а именно: проводить очистку молока от механических примесей и микробиологических загрязнений, отделять сливки от обезжиренного молока, белкового сгустка из молочного сырья. [15]

Сепарирование и нормализация молока.

Молоко- дисперсная система, состоящая из компонентов, имеющих различные плотности. Такую смесь можно разделить двумя способами:

- отстоем в поле земного тяготения: более тяжелые составляющие с течением времени осядут, более легкие всплывут.

- сепарированием на механических центрифугах в поле центробежных сил: более тяжелые составляющие смеси перемещаются к периферии вращающегося барабана, более легкие вытесняются к центру.

Чистота и свежесть молока. Чем ниже кислотность и загрязненность, тем дольше может работать сепаратор без остановок. Повышенная механическая загрязненность и кислотность молока в результате частичной коагуляции белков приводит к быстрому заполнению грязевого пространства, повышает бактериальное загрязнение молока, что влечет за собой переход жировых шариков в обезжиренное молоко и загрязнение его механическими примесями. Поэтому предельная кислотность молока направляемого на сепарирование должна быть не выше 20?Т.

Сепаратор - нормализатор, предназначен для получения сливок и нормализации молока по жиру. (Рисунок 1)

Рисунок 1 - Сепаратор - нормализатор

1 - регулятор жирности слив; 1 - регулятор жирности сливок; 2 - центральная трубка; 3 - напорная камера нормализованного устройства; 4 - напорный диск сливок; 5 - верхняя тарелка; 6 - отверстия в тарелках; 7 - крышка сепарирующего устройства; 8 - тарелка; 9 - тарелкодержатель; 10 - корпус.

В сепарирующем устройстве сепаратора-нормализатора молоко; поступающее по центральной трубке в это устройство, направляется на периферию пакета тарелок: При перемещении по межтарелачным зазорам оно отводится из пакета через вертикальные каналы, которые образованы отверстиями в тарелках. Поверхность тарелок от оси вращения до отверстий предназначена для выделения сливок. Сливки направляются к оси вращения и удаляются из барабана через напорный диск. Частично обезжиренное и очищенное молоко, поступающее из отверстий в тарелках к напорному диску, отводятся из сепаратора.

В сепараторе - нормализаторе поверхность тарелок различна по назначению: периферийная часть предназначена для очистки молока, а центральная часть для выделения сливок. Количество уходящих сливок контролируется ротаметром и регулируется краном. [10]

Пастеризация молока

Молоко- это высокопитательная среда, в которой хорошо развиваются многие виды микроорганизмов. Для предотвращения развития посторонней микрофлоры и увеличения сроков хранения готового продукта применяются различные способы его температурной обработки. Данный процесс назван пастеризацией по имени французского ученого Пастера.

Основными целями пастеризации является:

- уничтожение патогенной микрофлоры и обеспечения безопасности продукта при максимальном хранении первоначальных свойств молока, его пищевой и биологической ценности.

- разрушение ферментов, вызывающих порчу продукта и снижении его стойкости при хранении.

- направленное изменение физико- химических свойств молока для получения заданных свойств продукта.[2]

Влияние тепловой обработки на свойство молока.

При тепловой обработке молока происходит процесс уничтожения микроорганизмов и инактивация ферментов. Повышенные температуры влияют также на органолептические свойства, пищевую и биологическую ценность продукта.

Белки. В состав молока входят три основных группы белков: казеин, сывороточные белки и белки оболочек жировых шариков.

Казеин является термоустойчивым белком, но при нагревании претерпевает физико-химические изменения.

Сывороточные белки не одинаково подвержены изменениям под действием температуры. Так, наиболее чувствительны к нагреванию иммуноглобулины, сывороточный альбумин и в-лактоглобулин.

Белки оболочек жировых шариков также подвержены изменениям при тепловой обработке. Высокие температуры вызывают денатурацию оболочечных белков, и в результате происходит частичное вытапливание жира.

Липиды. Молочный жир при тепловой обработке претерпевает наименьшее изменение. Высокие температуры незначительно влияют на жирнокислотный состав глицеридов. Но образованный в процессе обработке свободный жир отрицательно влияет на качество хранимого продукта.

Молочный сахар. Лактоза- это дисахарид, состоящий из в -D-галактозы. Лактоза представляет собой редуцирующий сахар, свойство которой используется для количественного ее определения.

В процессе длительного нагревания происходит взаимодействие лактозы и свободных аминокислот, образованных вследствие распада белков, и как следствие изменяется цвет и вкус продукта, а также уменьшается количество незаменимых аминокислот,а это снижает биологическую ценность продукта.

Ферменты.- Это высокомолекулярные биологические катализаторы белковой природы. Как и все белки, ферменты денатурируют под действием высоких температур.

Витамины. Это биологически активные низкомолекулярные вещества различной химической природы, объединенные по признаку строгой необходимости организму человека в обмене веществ. Режим стерилизации, особенно при проведении длительной стерилизации в таре, приводит к более значительному разрушению витаминов. Так, витамины С и В₁₂ разрушаются полностью.[5]

Технологии производства молока сгущенного с сахаром

Продукт вырабатывают из пастеризованного коровьего молока с применением сгущения и добавления сахара для подавления роста микрофлоры. По органолептическим показателям готовый продукт имеет чистый и сладкий вкус без посторонних привкусов и запахов, однородную консистенцию без наличия кристаллов сахара, ощущаемых на вкус. По химическому составу в сгущенном цельном молоке с сахаром массовая доля влаги составляет не более 26,5 %, сахарозы - не менее 43,5 %, общая массовая доля сухих веществ- 28,5 %, в том числе жира - не менее 8,5 %.[13]

Технологический процесс производства сгущенного молока с сахаром осуществляется в такой последовательности: приемка молока, подготовка и резервирование сырья, нормализация, гомогенизация и пастеризация, приготовление и введение сахарного сиропа, сгущение, охлаждение, фасование и хранение.

При приемке молока производят оценку качества сырья. Оценка качества принимаемого молока производится в полном соответствии с требованиями стандарта на закупаемое молоко. Обязательно определяют плотность, чистоту, микробиологическую обсемененность. Для контроля используют стандартные методы.

Массовую долю сухого обезжиренного молочного остатка в молоке цельном, обезжиренном и сливках рассчитывают по разнице между массовыми долями всего сухого молочного остатка и жира.

При оценки качества принимаемого молока следует контролировать тепловую стойкость молока. Этот контроль необходимо осуществлять по рН титруемой кислотности и солевому равновесию. Методы определения рН и титруемой кислотности общеизвестны.

Освобождение молока от механических примесей и микроорганизмов

Это обязательная операция технологического процесса. Оседая на поверхностях, соприкасающихся с молоком, примеси и микроорганизмы увеличивают гидравлические и теплообменные сопротивления, сокращают продолжительность непрерывной работы аппаратов, усложняют санитарно- техническое обслуживание технологического оборудования и молокопроводов. При очистке молока с помощью сепараторов- молокоочистителей зависит от подготовки молока. При очистке предварительно подогретого молока микробиологические процессы при последующем хранении протекает более интенсивно вследствие раздробления скоплений микроорганизмов. Наименьшее количество бактерий после 24 ч хранения было в молоке, которое очищали от примесей и микроорганизмов без подогрева при 5-10? С.

В молочной промышленности для очистки молока находят применение также сепараторы- диспергаторы, в которых наряду с выделением примесей и микроорганизмов обеспечивается частичная гомогенизация молока. Сущность процесса состоит в том, что молоко, поступая в сепаратор- диспергатор, обезжиривается. Образовавшиеся сливки подвергаются воздействию гомогенизирующей турбины. После гомогенизации сливки вместе с молоком снова направляются в нижнюю часть корпуса для для вторичного обезжиривания. По эффективности диспергирования жира соответствует гомогенизации в плунжерных гомогенизаторах при давлении 7-8 МПа. В процессе диспергирования из молока выделяются механические примеси. [13]

Охлаждение молока

Охлаждение молока на фермах и предприятиях молочной промышленности способствует сохранению натуральных свойств сырья.

Охлаждение сырого молока до температур, близких к 0?С, как прием обработки, не изменяющий исходного качества его при резервировании, оправдывает себя только в случаях кратковременного хранения молока, не превышающего 12 ч.

Тепловая обработка молока, предшествующая его охлаждению в целях длительного резервирования, подавляет жизнедеятельность психротрофной микрофлоры и инактивирует липазу. Подогрев молока до 60-63 ?С в течении 15 секунд и последующее охлаждение до 4-6?С обеспечивают сохранение исходных свойств молока длительное время. Через 48 часов титруемая кислотность, вязкость, рН остались на исходном уровне, тепловая стойкость не изменялась в течение 24 часов и более. Это обусловлено повышением дисперсности частиц казеинаткальцийфосфатного комплекса при пастеризации, предшествующей охлаждению, и воздействием ее на микрофлору и, прежде всего, психотрофную, а также на ферменты.

При неизбежности резервирования молока пригодность его к консервированию достигается охлаждением сырого или предварительно нагретого молока. Так, чем меньше продолжительность резервирования молока, тем меньше изменяются его исходные физико-химические свойства и биологическая ценность.[5]

Нормализация молока

Нормализация это- доведение жирности молока до стандартной смешиванием его с молоком иной жирности, обезжиренным молоком, сливками или сепарированием молока.

При удалении воды из молока без разделения сухого остатка на составные части на протяжении всего процесса производства молочных консервов соотношение массовых долей жира и сухого обезжиренного молочного остатка остается неизменным.

Способы нормализации:

- смешивание нормализуемого молока с одним из продуктов сепарирования любой другой партии молока большими массами в емкостях или малыми в потоке с помощью дозаторов.

- смешивание в потоке продуктов сепарирования нормализуемого молока в соотношениях, обеспечивающих в смеси обезжиренного молока и сливок, т.е. в нормализованной смеси.[15]

Тепловая обработка нормализованных смесей

Сущность тепловой обработки состоит в уничтожении микроорганизмов и инактивации ферментов при возможно полном сохранении исходных свойств и биологической ценности молочного сырья.

В зависимости от режимов различают обычную пастеризацию при температурах, не превышающих 100?С , или кратковременную ультравысокотемпературную обработку при 100-140 ?С. Продолжительность УВТ- обработки составляет доли секунды. [16]

Физико-химические изменения молока в процессе тепловой обработки

Молоко предназначенное для консервирования, должно выдерживать тепловую обработку, необходимую для уничтожения микроорганизмов и инактивации ферментов, с максимальным сохранением исходных свойств. При этом наиболее полно должны быть сохранены нативные свойства ККФК, который обладает достаточной устойчивостью к воздействию тепла благодаря гидратации, электрозаряженности частиц и присутствию казеина, являющегося природным поверхностно-активным веществом.

Тепловая обработка неизбежно сопровождается денатурацией сывороточных белков. Устойчивость сывороточных белков к тепловому воздействию зависит от температуры. При нагревании до 45-60?С сывороточные белки практически остаются в исходном состоянии. После выдерживания молока при 96-100 ?С около 0,1 % сывороточных белков остается неденатурированным.

Тепловая обработка молока практически не оказывает влияние на молочный жир. Состав и константы молочного жира при пастеризации сохраняются. Дисперсность жировой фазы не нарушается.

Нагревание молока непосредственно паром до 140 ?С с последующей выдержкой при температуре в течение 3-4 секунд и быстрым охлаждением в вакуум-камере и через стенку до 85-90 ?С показало, что независимо от способа тепловой обработки массовая доля витамина А изменялась незначительно, потери каротина составили 10-17 % и были тем больше, чем выше температура нагревания, несущественно снижалась масса витамина В₁. Стойким к нагреванию оказался витамин В₂, и лишь витамин С разрушался на 26-30%. [18]

Концентрирование молочного сырья сгущением

Сущность этого процесса заключается в частичном удалении свободной воды при условии сохранения системы в текучем состоянии при заданной температуре. Способы удаления воды могут быть различными : в замороженном виде(криоконцентрирование), жидком(молекулярная фильтрация) и в виде пара(выпаривание).

При криоконцентрировании исходное молочное сырье подвергается охлаждению до отрицательных температур, вода выкристаллизовывается в виде кристаллов льда, которые затем отделяются на сепараторах. Составные части молока при замораживании изменяются несущественно. Несмотря на значительные энергетические преимущества этого метода, так как затраты при переводе жидкости в пар больше, чем при ее переводе в лед, метод не находит применения из-за значительных потерь сухих веществ со льдом, высоких капитальных и производственных затрат.

Без фазовых превращений вода удаляется из молочного сырья с помощью молекулярной фильтрации, на основе обратного осмоса, через мембраны из ацетатцеллюлозы или других материалов, с диаметром 1-3 мкм, под давлением не более 5 МПа. Используя обратный осмос, можно сгущать цельное молоко до 18%, обезжиренное молоко и сыворотку до 30-35% сухих веществ. При такой обработке достаточно полно сохраняются исходные свойства сгущаемого сырья, невелики затраты электроэнергии.

В основе сгущения исходных смесей выпариванием лежит парообразование. При атмосферном давлении молоко кипит при 100,5 ?С. При такой температуре происходят необратимые изменения составных частей молока. Парообразование кипением при 50?С не сопровождается необратимыми изменениями молока. Устойчивы к этому нагреванию даже такие свойства, как вязкость, электропроводность, поверхностное натяжение. Необратимые изменения отмечаются лишь при нагревании до 70?С и выше. Таким образом, для молока оптимальными для парообразования кипением являются температуры от 50 до 70 ?С, которые обеспечиваются при кипении в разреженном пространстве, когда давление паров кипящей жидкости будет превышать действующее на него общее давление.

Вакуум-выпарные аппараты, применяемые в молочноконсервной промышленности, делятся на две группы: первая- одно- и многокорпуные пленочные или пластинчатые с поточным поступлением в них сырья и поточным выпуском сгущенного продукта; вторая- одно- и многокорпуные циркуляционные вакуум- выпарные аппараты с многократной циркуляцией, поточным поступлением сырья и периодическим (однокорпуные) или поточным и периодическим (многокорпусные) выпуском сгущенного продукта.

Выпаривание в многокорпусных вакуум-выпарных аппаратах по расходу острого пара является более экономичным. По технологическим показателям также отдается предпочтение многокорпусному выпариванию. По мере перехода сгущаемого продукта из одного корпуса в другой массовая доля сухих веществ в нем увеличивается, а температура выпаривания уменьшается. Этим обеспечивается наиболее полное сохранение исходных свойств молока.

Продолжительность теплового воздействия на сгущаемый продукт в пленочных вакуум-выпарных аппаратах колеблется от 3 до 15 минут и зависит от числа ступеней выпаривания и заданной конечной массой доли сухих веществ. [17]

Кристаллизация лактозы

Молочный сахар, или лактоза, представляет собой дисахарид, состоящий из двух остатков гексоглюкозы и галактозы, и является специфическим углеводом, присутствующим лишь в молоке в двух изомерных формах : б и в- лактозы, имеющих разные физические свойства.

При производстве молока цельного сгущенного с сахаром необходимо получить кристаллы, имеющие размеры не более 10-11 мкм, органолептически не ощущаемые, исключающие отрицательное влияние малосладких кристаллов лактозы на качество продукта и позволяющие оценить его консистенцию как однородную.

Для массового зарождения кристаллов лактозы необходимо быстрое охлаждение продукта, интенсивное механическое воздействие на него и внесение затравочного материала. Соблюдение этих основных условий кристаллизации при любом аппаратурном оформлении процесса охлаждения обеспечивает массовое формирование зародышей кристаллов лактозы таких размеров, которые в стадии роста не увеличиваются более. Чем до 10 мкм. Необходимое условие кристаллизации молочного сахара (перехода его из молекулярного раствора в твердое кристаллическое состояние)- охлаждение сгущенного молока. В результате растворимость молочного сахара снижается, раствор становится перенасыщенным и оставшееся в продукте количество воды не может удержать лактозу в растворенном состоянии. В этот момент начинается кристаллизация молочного сахара. Чем ниже температура, тем интенсивнее она протекает.[20]

Молоко цельное сгущенное с сахаром необходимо охлаждать так, чтобы выкристаллизовывалось максимальное количество лактозы. В противном случае хранение продукта при низких температурах, когда снова наступает насыщение системы, может привести к дальнейшему кристаллообразованию оставшейся в растворенном состоянии части молочного сахара.

В сгущенном молоке с сахаром массовая доля лактозы составляет 11,4 %, или 0,44 кг на 1 кг воды. Растворимость лактозы в чистой воде составляет: при 60?С- 0,587 кг/кг воды, при 40?С- 0,326 кг/кг воды, при 20?С- 0,192 кг/кг воды.

Сахароза, присутствующая в сгущенных молочных консервах в соотношении с лактозой 4:1, снижает растворимость лактозы практически в 1,5 раза. Следовательно, уже при 40…60?С, а тем более при 20?С лактозы находится в пересыщенном состоянии и способна кристаллизоваться.

Однако вследствие медленного перехода в- в б- форму не удается в достаточной мере снять пересыщение и добиться полной кристаллизации лактозы в процессе охлаждения. Это приводит к росту кристаллов во время длительного хранения продукта или низких температур. Интенсивность кристаллообразования можно усилить путем внесения наряду с мелкокристаллической лактозой поверхностно- активных веществ.

Охлаждение сгущенного молока с сахаром сопровождается увеличением вязкости продукта в 2…3 раза и кристаллизацией лактозы.

Кристаллизация объясняется тем, что при падении температуры растворимость лактозы снижается и получаются пересыщенные растворы, в которых образуются центры кристаллизации. Для массового зарождения кристаллов лактозы продукт быстро охлаждают, интенсивно перемешивают и вносят затравочный материал. Охлаждать сгущенное молоко с сахаром следует таким образом, чтобы получить кристаллы размером не более 10 мкм. Такие кристаллы при органолептической оценке не ощущаются, и продукт имеет однородную консистенцию. Массовой кристаллизации лактозы в продукте способствует внесение затравки из мелкокристаллической лактозы с кристаллами размером не более 3…4 мкм. Затравку вносят в количестве 0,02 % массы продукта при температуре интенсивной кристаллизации (31…37?С). При этой температуре наступает пересыщение лактозы при минимальном увеличении вязкости молока. [19]

Усиление процесса кристаллообразования способствует дополнительное введение льняного или подсолнечного масла в количестве 0,001…0,01%. Масло вводят при подаче молочной смеси на сгущение или перед поступлением продукта на охлаждение.

Наибольшая эффективность достигается при внесении затравочных паст, приготовленных из подсолнечного масла и мелкокристаллической лактозы в соотношении 1:1. Растительное масло перед приготовлением нагревают до 90?С в течении 30 мин. Затравочную пасту вносят при температуре интенсивной кристаллизации лактозы.