Молоко и его составные части

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Молоко и его составные части

Сырьем в молочной промышленности являются цельное молоко и его отдельные компоненты, в частности, жир, белок, казеин, лактоза. Различают истинные компоненты молока, которые синтезируются в процессе обмена веществ при секреции молока, и неистинные (посторонние, чужеродные) - антибиотики, гербициды, инсектициды, радиоизотопы и др.

При переработке молока происходят некоторые изменения состава и свойств составляющих его компонентов. Поэтому в процессе производства необходимо учитывать количество отдельных компонентов молока, а также характер их изменений под воздействием технологических факторов.

1.1 Составные части молока

Коровье молоко состоит примерно на 87% из воды и на 13% из сухих веществ. Эти вещества суспендированы или растворены в воде. Сухие вещества молока образуют различные дисперсионные системы.

Молоко и сливки являются примерами эмульсий “жир (масло) в воде”. Молочный жир существует в виде небольших шариков или капель, диспергированных в молочной плазме. Их диаметр составляет 0,1-20 мкм (1 мкм = 0,001 мм). Средний их размер равен 3-4 мкм, и они присутствуют в количестве порядка 15 млрд. в 1 мл. Молочный жир состоит из триглицеридов (в качестве доминирующих компонентов), ди - и моноглицеридов, жирных кислот, стероидов, каротиноидов (обусловливающих желтый цвет жира), жирорастворимых витаминов (A, D, E и К) и других компонентов, являющихся второстепенными и присутствующих в незначительном количестве.

Молочные белки. Белки являются существенной частью нашего рациона.

Белки - это гигантские молекулы, состоящие из меньших единиц - аминокислот. Белковая молекула состоит из одной или нескольких цепей с внутренними связями между аминокислотами, расположенными в специфическом порядке. Белковая молекула обычно содержит около 100-200 соединенных аминокислот, хотя известны белки, как с большим, так и с меньшим числом аминокислот. Количество белков в молоке колеблется от 3,05 до 3,85 %. В их состав входит около 82 % казеина, 12 % альбумина, 6 % глобулина. кисломолочный пищевой сметана

Ферменты, присутствующие в молоке. Ферменты являются белками, продуцируемыми живыми организмами. Они способны инициировать химические реакции и влиять на ход и скорость этих реакций. Ферменты катализируют реакции, при этом, не изменяя своего количества. Поэтому иногда их называют биокатализатора. Ферменты, присутствующие в молоке, попадают в него или из коров, или от бактерий. Первые из них являются нормальными компонентами молока и называются нативными ферментами. Вторые, бактериальные ферменты, различаются по типу и распространенности в соответствии с природой и величиной бактериальной популяции. Наиболее важными из этих ферментов являются пероксидаза, каталаза, фосфатаза и липаза.

Витамины. Витамины являются органическими веществами, присутствующими в растениях и организмах животных в очень низких концентрациях. Они совершенно необходимы для нормальной жизнедеятельности. Химический состав витаминов обычно очень сложен, но известен в настоящее время для большинства из них. Молоко содержит много витаминов. Среди них наиболее известны А1, В1, В2, С и D.

Витамины А и D растворимы в жирах и жирных растворителях, в то время как другие витамины растворимы в воде.

Минеральные вещества и соли. Молоко содержит ряд минеральных веществ, общая концентрация которых меньше 1%. Минеральные соли присутствуют в молочной сыворотке или в соединениях казеина в растворенном

виде. Наиболее важными солями являются фосфаты, хлориды, цитраты и казеинаты кальция, натрия, калия и магния. Количество солей в молоке не постоянно. К концу лактации оно более значительно, при заболевании вымени содержание хлористого натрия в молоке повышается, придавая молоку соленый привкус, в то время как количество других солей соответственно понижается.

1.2 Физические свойства молока

Внешний вид. Мутность молока обусловлена наличием в нем суспензированных частиц жира, белков и некоторых минеральных веществ. Цвет молока меняется от белого до желтого в соответствии с окраской

(в зависимости от содержания каротина) жира. Обезжиренное молоко более прозрачно и имеет слабый голубоватый оттенок.

Плотность молока это отношение массы молока при температуре 20 °С к массе того же объема воды при температуре 4 °С. Плотность сборного коровьего молока находится в диапазоне 1,027-1,032 г/см^З. На плотность молока влияют все составные части, но в первую очередь, белки, соли и жир.

Плотность молочного жира 0,931, белка - 1,451, лактозы - 1,545, солей - 3. Таким образом, под снятие жира повышает плотность, разбавление водой - понижает. При добавлении воды к молоку в количестве 10% плотность уменьшается на 0,003 ед., поэтому может находиться в пределах Колебания плотности молока. Достоверно фальсификацию молока водой можно определить по плотности, если добавлено 15 % воды.

Кислотность. Величина pH раствора или продукта представляет собой истинную (действительную) кислотность. Нормальное молоко является слегка подкисленным раствором с pH = 6,5-6,7, при этом наиболее типичное значение составляет pH 6,6. Температура измерения pH должна составлять около 25оС. Для измерения pH применяют pH-метры.

Общая (титруемая) кислотность является важнейшим показателем свежести молока. Титруемая кислотность отражает концентрацию составных частей молока, имеющих кислотный характер. Она выражается в градусах Тернера (°Т) и для свежевыдоенного молока составляет 16-18 °Т. Основными компонентами молока, обусловливающими титруемую кислотность, являются кислые фосфорно-кислые соли кальция, натрия, калия, лимоннокислые соли, углекислота, белки. На долю участия белков в создании титруемой кислотности молока приходится 3-4 °Т. При хранении молока титруемая кислотность увеличивается за счет образования молочной кислоты из лактозы. Однако кислый характер молока определяют не только ионы водорода, которые образуются в результате электролитической диссоциации содержащихся в молоке кислот и кислых солей.

Осмотическое давление. Осмотическое давление регулируется числом молекул или частиц, а не массой растворенного вещества; так, 100 молекул с размерами частиц в 10 условных единиц будут иметь в 10 раз

большее осмотическое давление, чем 10 молекул с размерами в 100 единиц.

Следовательно, для данной массы чем меньше размер молекул, тем больше осмотическое давление. Молоко синтезируется из крови и отделяется от нее проницаемой мембраной и таким образом имеет с кровью одинаковое осмотическое давление, иными словами, является изотоническим

относительно нее. Осмотическое давление крови обладает превосходным постоянством, несмотря на то что ее состав (содержание таких компонентов, как пигменты, белки и т.п.) может меняться.

2. Ассортимент кисломолочных продуктов, их показатели качества

2.1 Общие требования к производству кисло молочных продуктов

Кисломолочные продукты - это собирательное название продуктов типа йогурта, имера, кефира, сквашенной пахты, филмьолка (скандинавской простокваши), сметаны и кумыса (продукта на основе кобыльего молока).

Общее название кисломолочных продуктов возникло благодаря кисломолочному брожению (частичное преобразование лактозы в молочную кислоту), вызываемому микроорганизмами, входящими в состав

вводимой закваски. В процессе брожения образуются двуокись углерода, уксусная кислота, диацетил, ацетальдегид и некоторые другие вещества, которые и придают продукту характерные для него свежий вкус и аромат.

Образующаяся в результате молочнокислого брожения молочная кислота оказывает консервирующее действие на молоко. Низкое значение рН сквашенного молока предупреждает рост гнилостных и других вредных микроорганизмов, продлевая, таким образом, срок годности продукта. С другой стороны, сквашенное молоко является весьма благоприятной средой для развития дрожжей и плесеней, которые вызывают появление посторонних запахов, если попали в продукт.

При производстве кисломолочных продуктов для заквасочной

культуры должны быть созданы наилучшие условия роста, что достигается термообработкой молока с целью разрушения любых конкурирующих микроорганизмов. Кроме того, молоко должно выдерживаться при температуре, оптимальной для соответствующей заквасочной культуры. Когда кисломолочный продукт приобретет наилучший возможный вкус и аромат, его надо быстро охладить для остановки процесса сбраживания. Если заквашивание слишком кратковременное, вкус может быть испорчен и консистенция окажется нестандартной.

Кроме вкуса и аромата важными свойствами являются надлежащий внешний вид и консистенция. Они определяются выбором параметров предварительной обработки. Надлежащая тепловая обработка и гомогенизация молока, иногда в сочетании с методами повышения содержания СОМО (сухой обезжиренный молочный остаток), например, в случае молока, предназначенного для производства йогурта, являются основными факторами, влияющими на структуру сгустка в течение периода сквашивания.

2.2 Химический состав и пищевая ценность

Все молочнокислые продукты можно объединить в несколько больших групп с присущими только данному виду продуктов свойствами.

Йогурт. Йогурт является самым известным и самым популярным во всем мире из всех кисломолочных продуктов. Потребление йогуртов самое высокое в странах Средиземноморья, в Азии и в Центральной Европе.

Консистенция, вкус и аромат для разных районов различны.

В некоторых областях йогурт производят в виде высоковязкой жидкости, в то время как в других странах его готовят в виде мягкого желе. Йогурт также производится в замороженном виде, как десерт и как напиток.

Вкус и аромат йогурта отличаются от других сквашенных продуктов, а летучие ароматические вещества включают в себя небольшое количество уксусной кислоты и ацетальдегида.

Йогурт с различными наполнителями и ароматическими добавками очень популярен, хотя на некоторых рынках четко вырисовывается тенденция возврата к натуральному йогурту. Обычными добавками являются фрукты и ягоды в сиропе, обработанные или в виде пюре. Доля фруктов, как правило, составляет около 15%, из которых приблизительно 50% сахара.

Фрукты смешивают с йогуртом перед или в процессе упаковки, их можно также положить на дно упаковки перед ее заполнением йогуртом или отдельно упаковать во “второй” стаканчик, соединенный с основным.

Иногда йогурт также ароматизируют с помощью ванили, меда, кофейной эссенции и т.д. Краситель и сахар в виде сахарозы, глюкозы или аспартама (диетическое подслащивающее вещество без сахара) часто добавляют одновременно с ароматизатором.

Кефир. Кефир является одним из старейших кисломолочных продуктов. Сырьем является козье, овечье или коровье молоко. Кефир должен быть вязким и гомогенным и иметь блестящую поверхность. На вкус он должен быть свежим и кислым, с легким дрожжевым привкусом. Значение рН продукта обычно составляет 4,3-4,4. Для производства кефира используется специальная закваска, называемая кефирными грибками. Кефирные грибки содержат белки, полисахариды и смесь различных типов микроорганизмов, таких как дрожжи, ароматобразующие бактерии и вырабатывающие молочную кислоту. Дрожжи составляют приблизительно 5-10% от всей микрофлоры.

Сметана. В некоторых странах сметана изготавливается уже очень давно. Она, как и йогурт, служит основой приготовления многих блюд. Массовая доля жира в сметане может быть 10-12% или 20-30%. Заквасочная культура содержит микроорганизмы видов Str. lactis и Str. cremoris, бактерии видов Str. Diacetylactis (заквасочные культуры D и DL) и Leuc. citrovorum (заквасочные культуры DL и L) используются для получения аромата.

Сметана имеет ярко-белый цвет, она однородна по структуре и относительно вязкая. Вкус у нее мягкий и умеренно кислый. Подобно другим кисломолочным продуктам, сметана имеет ограниченный срок хранения. Для получения качественного продукта важно соблюдать санитарные правила.

Творог - продукт очень не стойкий в хранении, даже при низкой температуре. При 0° - он может храниться до 7 дней. Для более длительного хранения творог замораживают. Жирный обычно при 12°, не жирный при 18°; при этих температурах замороженный творог хранят 4-6 месяцев. Его готовят из пастеризованного молока путем сквашивания чистыми культурами молочнокислого стрептококка. При получении нежирного творога в молоко вносят молочнокислую закваску, сгусток образуется под действием молочной кислоты; для уплотнения сгустка его подогревают до 40 °С. При выработке полужирного и жирного творога сгусток не подогревают, так как это влечет за собой потери жира вместе с сывороткой; сгусток уплотняется внесением в молоко сычужного фермента. Этот способ получил название сычужно-кислого.

3. Описание общих операций технологического процесса

Приемка молока. На молочных заводах имеются специальные отделения приемки для молока, привезенного с ферм. Первое, что делается при приемке, - это определение количества молока Приёмка молока осуществляется согласно ГОСТ Р 52054-2003. Во время транспортировки невозможно избежать повышения температуры немного выше

4°С. Поэтому молоко обычно охлаждают до температур ниже 4°С в пластинчатых теплообменниках, прежде чем оно поступит в резервуары на промежуточное хранение. Резервирование молока не должно продолжаться более 6 часов. Перед очисткой молоко подогревают до 40-45 °С. Молоко поступает в сепаратор, где происходит отделение сливок от молоко. Молоко получают с массовой долей жирности равной 2,5 %.

На рисунке изображен центробежный сепаратор.

Бактофугирование - это процесс, при котором для отделения микроорганизмов от молока применяется специально сконструированная центрифуга, получившая название “бактофуга”. Плотность микроорганизмов и особенно термоустойчивых спор значительно выше, чем у молока. Поэтому бактофуга является высокоэффективным средством очистки от них молока. Так как споры весьма устойчивы к тепловой обработке, установка Bactofuge представляет собой очень удачное дополнение к термизации, пастеризации и стерилизации. После этого молоко подвергается гомогенизации. Гомогенизация стала стандартным производственным процессом, повсеместно практикуемым в качестве средства удерживания жировой эмульсии от разделения под действием силы тяжести. Эффект гомогенизации оказывает положительное воздействие на физическую структуру и свойства молока и проявляется в следующем:

* Уменьшение размеров жировых шариков, что предотвращает отстой сливок

* Более белый и аппетитный цвет

* Повышенная сопротивляемость окислению жира

* Улучшенные аромат и вкус

* Повышенная сохранность кисломолочных продуктов, изготовленных из гомогенизированного молока.

Процессы сепарации, бактофугации и гомогенизации проходят при температуре 67 °С.

Пастеризация является одним из наиболее важных процессов обработки молока. При правильном выполнении этот процесс позволяют получить молоко с длительным сроком хранения. Температура и время выдержки являются очень важными факторами, которые должны быть строго оговорены в зависимости от требований к качеству молока, его срока хранения и т. д. Температура пастеризации для гомогенизированного молока обычно составляет 72-75°C для 15-20 сек. Переработанное молоко охлаждается до температуры 4°C и поступает на хранение в резервуары емкостью 50000 л. Хранение не должно превышать 6 часов.

В зависимости от получения того или иного продукта переработанное молоко подвергается: нормализации, пастеризации, гомогенизации, термической обработке, заквашиванию, охлаждению. Затем готовый продукт упаковывают и отправляют на хранение.

4. Управление технологическим процессом

Технология молочного производства за несколько последних десятилетий претерпела огромные изменения. На смену многочисленным ручным операциям в мелких разрозненных хозяйствах пришли централизованные комплексы заводского типа. Со временем на предприятиях было установлено все большее число приборов дистанционного управления. Клапаны с ручным управлением заменялись электрическими и пневматическими клапанами.

Выключатели для запуска и остановки клапанов, насосов, мешалок и других двигателей монтировались на пультах управления. Устанавливались датчики, направляющие на панель управления данные о параметрах процесса (давление, уровень, температура, расход, pH и т.д.). Для сообщения оператору о правильном срабатывании клапанов и двигателей (на открытие/закрытие и старт/стоп) соответствующие узлы и детали были снабжены специальными устройствами для отправки сигналов обратной связи. Так постепенно появилась возможность автоматизировать производственный процесс.

Автоматизация означает, что все действия, необходимые для управления процессом с оптимальной эффективностью, выполняются системой управления в соответствии с инструкциями, заложенными в ее программу:

* Для поддержания связи с системой управления и технологическим процессом используется интерфейс оператора

* Современные автоматизированные системы имеют программное обеспечение для обработки информации, необходимое для составления отчетов, ведения статистики, анализов и т.д.

При планировании молочного производства необходимо учитывать несколько факторов. Следовательно, окончательное решение - всегда компромисс между факторами, имеющими отношение к продукции, к производственному процессу и к экономии. Только при этом условии удовлетворяются внешние требования к предприятию. Эти внешние требования связаны с такими факторами, как рабочая сила, вид продукции и ее количество, качество продукции, вопросы гигиены, законодательства, наличия товаров, гибкости и экономичности производства.

Правильно выполненная автоматизация, с полным пониманием специфики продукции, технологических процессов и производственного оборудования, дает массу преимуществ, главные из которых:

* Безопасность

* Высокое качество продукции

* Надежность

* Экономичность производства

* Гибкость производства

* Управление производством.

Кроме того, система автоматизации может предоставить данные и информацию, необходимые для производства, в виде отчетов, статистики, анализов и т.д. Эта информация помогает принимать безошибочные решения по управлению производством.

Программное обеспечение для обработки информации

Компьютеры позволяют повышать производительность не только в цехе, но и в офисе. Они умеют собирать и анализировать информацию и представлять ее в упорядоченной форме, на основе которой можно принимать обоснованные управленческие решения. Современные системы располагают такой возможностью. Вот несколько характерных примеров того, что автоматика берет на себя рутинный круг обязанностей тех, кто осуществляет

руководство и надзор за производством:

* Регистрация информации, получаемой с производственных участков

*Слежение за продвижением продукта - на каждый элемент производственного оборудования и для каждого продукта на данном предприятии у автоматической системы есть персональный электронный журнал регистрации. Это позволяет фиксировать всю информацию, от которой зависит готовая продукция. Сюда, в частности, входит систематизация сырья и отслеживание качества обработки продукции.

* Регистрация производственной информации. Все данные, имеющие отношение к производству, регистрируются и подвергаются обработке. Эти данные идут в основу отчетов о производстве как конечного продукта, так и промежуточного. Эти отчеты могут выдаваться через необходимые промежутки времени - например, раз в смену, в день, в месяц

* Анализ стоимости, позволяющий оценить экономичность производства.

Производительность техники, коммунальные расходы, эффективность эксплуатации машин и оборудования - все эти факторы принимаются в расчет

* Производственное планирование - это ключ к более оптимальному и эффективному использованию оборудования предприятия. Машина обрабатывает информацию обо всех сделанных заказах и сопоставляет ее с характеристиками всех производственных единиц.

В результате появляется ежедневный производственный план для молочного завода, представляющий собой подробную программу производства на данный день, в которой расписаны планы для всех машин и их обеспечение всем необходимым - продуктами, упаковками различных видов, размеров и т.д.

* Планирование технического обслуживания может стать более эффективным, если руководство получает доступ к информации о том, сколько часов проработала каждая машина и сколько срабатываний было у каждого клапана после того, как он в последний раз проходил техническое обслуживание

* Гарантия качества. Причина некачественного функционирования легко отслеживается с помощью предоставляемой компьютером информации.

Роль оператора

В задачу автоматизации входит не устранить необходимость в операторе, а увеличить его возможности. Чем сложнее система, тем с меньшим числом мелочей ему приходится иметь дело. Программа должна управлять всеми рутинными функциями процесса, проблемами тактического уровня, в то время как оператор, как главнокомандующий, должен заниматься стратегическими вопросами. Например, он отвечает за выбор емкостей для производственного процесса, определяет время начала промывки различных объектов, при необходимости изменяет время, температуру и другие производственные параметры, заложенные в программу, принимает решения о мерах, направленных на устранение сбоев и нарушений производственного процесса. Имеется ряд средств, которые помогают оператору в этой работе:

* Цветной графический видеодисплей

* Принтеры

* Локальные пульты управления.

Как работает система управления?

Управление осуществляется командным блоком, который в определенной последовательности посылает сигналы-команды на срабатывание и остановку различных исполнительных устройств таким образом, чтобы удовлетворялись заложенные в командном блоке логические условия, относящиеся к данному производственному процессу. Исполнительные устройства посылают в командный блок ответные сигналы, подтверждающие исполнение команд. Эти сигналы обратной связи с командным блоком являются условием, позволяющим сделать очередной шаг в управлении работой исполнительных механизмов.

Если сигнал обратной связи не получен, может быть послан сигнал о неисправности. В этом случае или останавливается процесс, или подключается другой участок командного блока, чтобы помочь справиться с возникшими трудностями. Это, естественно, предполагает, что данная неисправность предсказуема. Чем сложнее управляемый процесс и чем более жесткие требования предъявляются к его надежности и экономичности, тем более развитой должна быть логическая система блока управления.

Все датчики и все управляемые объекты процесса должны быть соединены с блоком управления. Так, в систему управления поступает вся необходимая информация о температурах, расходах, давлениях и т.д. Обработав эти сигналы, блок управления направляет сигналы-команды в адрес управляемых объектов, задействованных в данном процессе.

Специальные устройства ввода/вывода (3) преобразуют сигналы, поступающие от контролируемого процесса и направляемые к нему (4) в форму, пригодную для компьютерной обработки. Все необходимое оборудование оператора - видеотерминал (1), печатающие терминалы (2) и локальные пульты управления - подсоединено к блоку управления

5. Технология производства сметаны

В некоторых странах сметана изготавливается уже очень давно. Она, как и йогурт, служит основой приготовления многих блюд. Массовая доля жира в сметане может быть 10-12% или 20-30%.. Сметана имеет ярко-белый цвет, она однородна по структуре и относительно вязкая. Вкус у нее мягкий

и умеренно кислый. Подобно другим кисломолочным продуктам, сметана имеет ограниченный срок хранения. Для получения качественного продукта важно соблюдать санитарные правила. В негерметичной упаковке могут развиться дрожжи и плесень. Эти микроорганизмы развиваются главным образом на поверхности сметаны. В случае длительного хранения ферменты молочнокислых бактерий, которые расщепляют в-лактоглобулин, активизируются, и сметана приобретает горький привкус. Потеря вкусовых качеств у сметаны связана с диффузией двуокиси углерода и других ароматических веществ через упаковку.

Производство сметаны.

Технология сметаны состоит из следующих операций: приёмка молока(молоко должно соответствовать ГОСТ Р 52054 - 2003), охлаждение молока до 4 °С (осуществляется для предотвращения развития микрофлоры и порчи молока), резервирование молока, очистка молока, сепарирование молока (происходит разделение цельного молока на обезжиренное молоко (обрат) и сливки с заданной долей жира).

Линия для производства сметаны включает в себя оборудование для нормализации содержания жира, гомогенизации и тепловой обработки сливок, а также заквашивания и упаковки.

Нормализация сливок осуществляется при необходимости для корректировки по жирности в готовом продукте.

Гомогенизация. Сливки гомогенизируют. Для сливок с содержанием жира 10-12% давление гомогенизации обычно составляет 15-20 МПа (150-200 бар) при температуре 60-70°С. До некоторого момента повышение температуры гомогенизации улучшает консистенцию. Для сливок с массовой долей жира 20-30% давление гомогенизации должно быть ниже, 10-12 МПа (100-120 бар), так как в них нет достаточного количества белка (казеина) для образования мембран на увеличенной общей жировой поверхности.

Тепловая обработка. Гомогенизированные сливки обычно выдерживают в течение 5 минут при температуре 90°С. Можно использовать другое сочетание времени/температуры тепловой обработки, если метод гомогенизации для нее тщательно подобран.

Пастеризация 90-95 °С (уничтожение вегетативных форм микроорганизмов, инактивация ферментов находящихся в нативном состоянии, обеспечение условий для формирования необходимой консистенции готового продукта.

Заквашивание и упаковка. Предварительно обработанные сливки охлаждают до температуры сквашивания 18-21°С. Затем добавляют заквасочную культуру в количестве 1-2%. Заквашивание осуществляют в танке или в таре. Продолжительность сквашивания 18-20 часов. Когда сквашивание завершено, сметану быстро охлаждают для предотвращения дальнейшего увеличения кислотности. Вязкость сметаны может быть очень высокой, и, следовательно, ее может быть трудно упаковать. Несмотря на меры предосторожности, механическая обработка, которой сметана подвергается во время перемешивания, перекачивания и упаковки, также вызывает незначительное ухудшение консистенции продукта - он становится жидким. Чтобы избежать нежелательной механической обработки, сливки иногда заквашивают, упаковывают и сквашивают в таре. После заквашивания сливок и последующей упаковки продукт хранят при температуре 20°С до тех пор, пока кислотность обезжиренной фазы не составит 85°Th, что занимает приблизительно 16-18 часов. Упаковки осторожно переносят на холодный склад, где они хранятся перед поставкой потребителю не менее 24 часов при температуре около 6°С.

Во время производства сметаны составные компоненты вносятся следующим образом:

1) Белковые добавки, сухое молоко, казеин, творог, коприципитат до нормализации по жиру.

2) Сычужный фермент, пепсин - с закваской.

3) Вкусовые добавки, витамины - в готовый продукт перед перемешиванием.

Согласно ГОСТ Р 52094-03 срок годности сметаны устанавливает производитель.

Размещено на Allbest.ru