Разработка технологического процесса по приготовлению сыра

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Целью и задачей проекта является проектирование технологического процесса по приготовлению сыра на заводе: разработка структурной, функциональной и принципиальной электрической схемы завода включая ванну приёма молока, а также выбор средств автоматизации.

1. Характеристика и описание технологического процесса

Сыр -- живой продукт. Он, подобно человеку, рождается, зреет, стареет и умирает.

Технология приготовления сыра почти не меняется веками. На мелких и средних сыроварнях, где чтут традиции, сыр до сих пор делают вручную. На крупных предприятиях процессы производства сыра механизированы и автоматизированы, а оборудование оснащено программным управлением.

Сначала проверяют качество молока, определяют его жирность, затем его очищают, тщательно перемешивают, пастеризуют, чтобы уничтожить вредные микроорганизмы, и сразу же охлаждают. Так создаются условия для нормальной жизнедеятельности полезной микрофлоры -- молочнокислых бактерий. Однако есть категория сыров, для приготовления которых молоко не пастеризуют. У таких сыров лучше сохраняются вкусовые особенности того или иного молока -- коровьего, козьего, овечьего. Вкус таких сыров зависит и от времени дойки, и от сезона. К тому же для выработки таких сыров к молоку предъявляются повышенные требования -- оно должно быть получено от исключительно здоровых коров, которые питаются естественными кормами -- травой и сеном экологически чистых альпийских лугов, придающих сыру специфический ореховый аромат. Не удивительно, что сыры, изготовленные из свежего молока, гораздо дороже.

После предварительной обработки и пастеризации молоко заливают в сыродельную ванну. В зависимости от того, какой сыр хотят получить, в него вносят закваску молочнокислых бактерий или сычужный фермент. А иногда и то, и другое. Вводят в молоко сычужный фермент. Этот фермент сразу начинает действовать. И вскоре молоко превращается в сырный сгусток. Его обрабатывают, измельчая специальным режущим инструментом, чем мельче полученное зерно, тем тверже будет сыр. При выработке таких сортов, как камамбер и бри, сырный сгусток не измельчают.

Измельченную массу нагревают, причем для разного сорта сыра применяют разную температуру -- или низкую, или высокую. Выделяющуюся при нагревании сыворотку удаляют. Полученную сырную массу помещают в формы разных размеров и конфигураций (цилиндрическую, квадратную, прямоугольную, близкую к форме шара) и изготовленных из разных материалов. С помощью переворачивания или прессования удаляют сыворотку, но не всю -- сырная масса должна иметь определенную влажность. Прессуют не каждый сыр. Например, мягкие или рассольные сыры уплотняются под собственным давлением. В форме масса дозревает до стадии молодого сыра, обозначается вид сырных дырок, а сам сыр принимает форму, которую будет иметь в готовом виде. Дырки, или глазки, появляются под действием бактерий -- образующийся углекислый газ, расширяясь, определяет и их количество, и размер. Размер глазков -- разный для каждого вида сыра -- прежде всего зависит от вида микрофлоры и от сроков созревания.

Почти все сорта сыра солят -- не только для вкуса, но и для продления срока хранения. Посолка обычно происходит или в соляных ваннах, или вручную. Вслед за этим сыр отправляют в сырохранилище, где он будет лежать дни, недели или месяцы, подчиняясь таинству созревания. Каждый сорт сыра созревает при разной температуре и влажности. Многим сортам в процессе их созревания назначают различные процедуры -- чистят щеткой или обмывают в воде или рассоле. Есть сорта, которые будут готовы к употреблению уже через 1--5 дней. Некоторые сыры, например эмментальский, перед созреванием выдерживают в теплом помещении, чтобы образовались глазки. Рассольные сыры не знают сырохранилищ, их выдерживают в специальном растворе.

Во время созревания сыр приобретает характерные для каждого сорта цвет и вкус, консистенцию и рисунок -- глазки круглой, овальной, щелевидной или неопределенной форм, мелкие или крупные.

Хранить сыр лучше в той упаковке, в которой его купили, и в нее же заворачивать после каждого использования. Можно использовать также пищевую пленку или фольгу. Твердые сыры, такие как эмментальский, можно лучше сохранить, обернув чистым куском ткани, смоченным слегка разбавленным водой белым вином. Можно хранить сыр и в пластиковом пищевом контейнере. Все сорта сыра не выносят сильного охлаждения, поэтому в холодильнике его лучше держать в отделении для овощей, где температура самая подходящая (для сыра это будет неким подобием погреба). Нарезанный на куски сыр всегда плохо хранится. Доставать же сыр из холодильника рекомендуется минимум за полчаса до подачи на стол, чтобы он успел проявить свой настоящий вкус.

Обоснование технологических режимов при производстве сыров:

Приемка молока.

Молоко принимают по количеству и качеству. Приемку молока проводят в соответствии с ГОСТ 52054-2003.

При отборе проб должно учитываться:

молоко должно быть не ниже 1 сорта;

биологически полноценно;

нормальное по содержанию сухих веществ;

не должно содержать ингибирующих веществ;

должно быть сыропригодным.

Сыропригодность - это комплекс показателей, которые характеризуют качество молока.

Молоко, принимаемое от хозяйств в соответствии с ГОСТ Р 52054-2003 и СанПиН 2.3.2. 1078-01, должно быть плотностью не менее 1027 кг/м3, титруемой кислотностью 16…18єТ, белка не менее 3%, температурой не более 8єС. Ко всему молоку предъявляют высокие требования по гигиеническим показателям: группа чистоты - не ниже I, бактериальная обсемененность КМАФАнМ - не более 5·105 КОЕ/г, отсутствие ингибирующих веществ, класс молока по сычужно-бродильной пробе - не ниже II, количество соматических клеток - не более 1·106 клеток в 1 см3 .

Также проводится контроль по содержанию спор мезофильных анаэробных лактатсброживающих бактерий: не более 10 в 1 см3 молока.

Наиболее опасными для сыроделия являются масляно-кислые бактерии. Споры этих микроорганизмов часто присутствуют в молоке - выдерживают пастеризацию и попадают в сыр, вызывая позднее вспучивание сыра . Для удаления спор микроорганизмов проектом предусматривается бактофугирование.

Созревание молока.

Зрелое молоко характеризуется небольшим повышением кислотности (на 1…2єТ), понижением рН на 0,03…0,14, незначительным увеличением объема микрофлоры, в том числе молочнокислой, увеличением буферной емкости молока, среднего диаметра частиц казеина, понижением окислительно-восстановительного потенциала, увеличением количества растворимых соединений кальция и неорганических соединений фосфора на 10…12%. Созревание молока производится при температуре 10єС.

Нормализация.

Нормализация проводится в потоке, с помощью сепаратора-нормализатора до заданной массовой доли жира, т.е. для Российского сыра - 3,25%.

Пастеризация.

Цели пастеризации: инактивирование ферментов; уничтожение патогенной микрофлоры; создание благоприятных условий для развития заквасочной микрофлоры; придание определенных технологических свойств; снижение общей бактериальной обсемененности.

Эффективность пастеризации зависит от температуры и продолжительности нагревания молока. Чем меньше продолжительность нагревания, тем выше температура.

Помимо температуры, инактивация микроорганизмов зависит от активности воды.

В процессе пастеризации, кроме уничтожения микроорганизмов, происходят и другие необратимые изменения составных частей молока, которые зависят от способа и продолжительности пастеризации. Пастеризация также влияет на структурно-механические и синеретические свойства сгустка. С повышением температуры пастеризации увеличивается прочность сгустка и снижается интенсивность отделения сыворотки. При выработке сыров применяется температура пастеризации 72±2єС с выдержкой 20 секунд.

Охлаждение до температуры свертывания.

Охлаждение производят до температур в пределах 28…35єС, в зависимости от времени года и технологических свойств молока. Эти температуры являются приближенными к температуре развития микрофлоры закваски.

Внесение ферментного препарата, закваски, CaCl2.

Температуру свертывания выбирают в зависимости от требований прочности получаемого сгустка. При нормальной зрелости молока для получения сыра с нужной консистенцией устанавливают температуру 32єС. В качестве молокосвертывающего препарата планируется использовать ферментный препарат ВНИИМС. При применении этого препарата образуется прочный эластичный сгусток с нормальным синерезисом.

В качестве закваски проектируется использовать бактериальные препараты БК-Углич-С - для сыра Российского.

БК-Углич-С представляет собой лиофилизированный концентрат универсального назначения, состоящий из лактококков.

Рекомендуется применять в любое время года, особенно летом, когда из-за высокой температуры окружающей среды бактерии группы кишечных палочек представляют повышенную опасность для качества сыров.

Свертывание нормализованной смеси.

Образование сгустка осуществляется за счет внесения в нормализованную смесь молокосвертывающего фермента. Для этого используют ферментный препарат или сычужный порошок по ТУ 10-02-824-89. Количество вносимого препарата должно обеспечить свертываемость молочной смеси за (30±5) минут. От скорости получения структурно-механических и синеретических свойств сычужного сгустка зависит структура, консистенция, рисунок и другие показатели сыра.

На образование сгустка влияют следующие факторы: кислотность молока, температура пастеризации, содержание свободных ионов кальция и температура свертывания. Оптимальная температура действия сычужного фермента 40єС. При этой температуре сгусток образуется быстро, но микроорганизмы закваски при этой температуре развиваться не будут, т.к. оптимальная температура для развития культур мезофильных бактерий 30…35єС. Поэтому предусматривается применять температуру свертывания 32єС.

Обработка сгустка и сырного зерна.

Обработку сгустка и получение сырного зерна проводят с целью его обезвоживания, а также регулирования интенсивности и уровня молочнокислого процесса. Цель обработки сгустка - удаление не связанной с белками влаги (сыворотки) с растворенными в ней составными частями молока. От количества воды в сырной массе зависит развитие микробиологических и биохимических процессов при созревании сыра. Чем больше сыворотки выделится из сырной массы, тем активнее протекают микробиологические и биохимические процессы при созревании сыра и тем меньше образуется молочной кислоты. Молочная кислота играет важную роль в регулировании микробиологических процессов и образовании хорошей консистенции и вкуса сыра. Для этого последовательно осуществляют следующие операции: разрезку сгустка и постановку сырного зерна, вымешивание зерна, второе нагревание и вымешивание после него (обсушка зерна).

Кислотность сыворотки в конце должна быть в пределах (15±1)єТ.

Второе нагревание.

Цель второго нагревания - уменьшение выделения сыворотки и создание условий для развития определенных видов молочнокислых микроорганизмов. Температура и продолжительность второго нагревания оказывают значительное влияние на микробиологические процессы в сыре, а следовательно, на формирование органолептических показателей готового продукта. При нагревании склеивающая способность сырных зерен увеличивается. Во избежание комков сырную массу необходимо непрерывно перемешивать. Нагревание сырного зерна производят, постепенно поднимая температуру в течение 1 минуты на 1…3єС. Чем медленнее нагревается сырная масса, тем интенсивнее идет обезвоживание.

После второго нагревания зерно вымешивают. Для Российского сыра вымешивание - 40…50 мин. Размер основной части готового формованию сырного зерна 5…6 мм.

Формование, прессование.

Цель формования сыра - соединить зерна в монолит придать сыру форму и способность выделению сыворотки, находящейся между зерном. Уплотнение сырной массы в процессе формования, влияет на образование рисунка сыра. Чем плотнее масса, тем более крупный и правильный рисунок. Чтобы зерна не потеряли клейкость, сырную массу не охлаждают, поэтому формовать ее необходимо быстро, а в помещении поддерживать температуру 18…20єС. Сырное зерно из сыроизготовителя насосом подается в формовочный аппарат.

Цель прессования - удаление излишков сыворотки. При прессовании на сыре образуется замкнутый и прочный поверхностный слой.

Посолка сыра.

Поваренная соль является не только вкусовым наполнителем, ни и оказывает существенное влияние на развитие в сыре микробиологических и биохимических веществ. От содержания поваренной соли в сыре во многом зависит формирование всех его органолептических показателей: вкуса, запаха, консистенции, рисунка и даже внешнего вида. Посолку сыра производят в рассоле с концентрацией соли 18%. Концентрацию рассола ниже 18% допускать нельзя, т.к. это приведет к набуханию (ослизнению) поверхности сыра, что в дальнейшем затрудняет наведение нормальной корки и способствует увеличению потерь при мойке головок сыра.

Температуру рассола поддерживают в пределах 10…12єС. Более высокая температура может вызвать изменение: газообразование в сыре, что может неблагоприятно отразиться на формировании в нем рисунка. Для поддержания равномерной концентрации и температуры по всей массе рассола осуществляют его принудительную циркуляцию.

Продолжительность посолки Российского сыра 2-е суток. Количество соли в сыре составляет - 1,3-1,8%.

Созревание сыра.

Созревание сыра - сложный биохимический процесс, протекающий при участии сычужного фермента, под действием молочнокислой микрофлоры и ее ферментов. При созревании сыра в нем накапливаются продукты распада белка, молочного сахара, жира. В результате этого готовый продукт приобретает специфический вкус и запах, пластичную консистенцию, рисунок. Созревание сыра проходит при температуре 10…12єС.

Российский сыр через 14 суток созревания, когда произойдет полное сбраживание молочного сахара и образуется достаточное количество молочной кислоты, угнетающей постороннюю микрофлору, помещают в камеру с температурой 14…15єС на 20 суток для интенсивного протекания молочнокислого брожения, а затем перемещают обратно в камеру с температурой 10…12єС.

Хранение и реализация.

После созревания сыр рассортировывают по видам, датам выработки, номерам варок. Оценивают по качеству. Российский и Костромской сыры сортовые, следовательно, подразделяются на сорта. Маркируют транспортную тару и отправляют в реализацию. Если сыр направляют на хранение, то температура в камере хранения должна быть 0…8єС, влажность воздуха 80…85%. Качество сыра проверяется не реже чем 1 раз в 30 суток.

2. Задачи и характеристика объекта управления

Задачи:

- автоматизация производительности труда;

- снижение потерь сырья;

- обеспечивается выполнение требований (как санитарно-гигиенических и техники безопасности);

- улучшение качества вырабатываемых продуктов.

Характеристика объекта управления:

Территория молочного предприятия должна иметь четкое деление на функциональные зоны: предзаводскую, производственную и хозяйственно-складскую.

В предзаводской зоне следует размещать здание административных и санитарно-бытовых помещений, контрольно-пропускной пункт, площадку для стоянки личного транспорта, а также площадку для отдыха персонала.Каркас должен быть выполнен из железобетонных конструкций и состоит из фундамента, колон, балок, плит перекрытия. Наружные стены самонесущие, сплошные, выполнены из кирпича. Внутренние перегородки толщиной 200мм. Стены обладают необходимой теплозащитными свойствами, удовлетворяют требованиям огнестойкости, прочности, морозостойкости, долговечности.

Пол находиться на уровне 1,4м от уровня земли и принят за нулевую отметку. В камере хранения, в складе тары полы бетонированные. В лабораториях, комнатах мастера, проектируется укладка линолеума по бетонному основанию.

Покрытие и кровля проектируются плоскими, с уклоном 20 для стока осадков. Покрытие защищает здание от разных природных воздействий (дождя, ветра, снега), а также воспринимает все действующие нагрузки и передает их на колоны.

При размещение оборудования необходимо придерживаться следующих требований:

- расположение оборудования должно обеспечивать поточность технологического процесса;

- создать удобство обслуживания машин и аппаратов;

- учитывать требования промышленной санитарии, эстетики, техники безопасности и охраны труда;

3. Разработка структурной схемы автоматизации

Рисунок 1 - Структурная схема регулирования уровня молока в приёмной ванне

Задающее устройство выдаёт сигнал , соответствующий заданному значению регулируемой величины. Устройство сравнения сравниевает сигналы от датчика и задатчика и в случае их различия выдаёт сигнал рассогласования (разбаланс) на управляющее устройство. Управляющее устройство преобразует, а в случае необходимости усиливает этот сигнал, и с помощью исполнительного механизма и регулирующего органа осуществляет управляющее воздействие на объект управления, изменяя входную величину () так, чтобы выходная величина приняла первоначальное значение.

4. Разработка функциональной (функционально - технологической) схемы автоматизации, принципы работы схемы

Рисунок 2 - Технологическая схема процесса производства сыра: 1- приёмная ванна; 2- насос; 3 - молокоочиститель; 4 - пластинчтый охладитель; 5 - танк для молока; 6 - сепаратор; 7 - пастеризатор; 8 - сыроизготовитель; 9 - приёмник для сыворотки; 10 - формовочный аппарат; 11 - вибрирующий лоток; 12 - бункер лотка для сырной массы; 13 - транспортёр; 14 - форма для сыра; 16 - этажер для сыра; 17 - бассейн посолочный; 18 - стелажи передвижные

Рисунок 3 - Функциональная схема регулирования уровня молока в приёмной ванне

Функциональная схема автоматизации:

LE - нижний уровень, чувствительный элемент (первичное преобразование); EIJ - любая электрическая величина, показание, автоматическое переключение (обегание); E - любая электрическая величина.

Чувствительный элемент регулятора - поплавок измеряет уровень молока в ванне; текущее положение уровня определяется положением штока и жестко с ним соединённого рычага - контакта, который через пружину соединён с источником питания - напряжением. Заданные значения верхнего и нижнего уровней определяются положением передвижных упоров - контактов устанавливаемых вручную.

При подъёме уровня выше заданного контакта замкнётся с другим контактом и под напряжением окажется обмотка Б тягового электромагнита, благодаря чему сердечник мгновенно переместится вверх, что приведёт к закрытию регулирующего органа (клапана). При понижении уровня ниже заданного контакт замкнётся с другим контактом, под напряжением окажется обмотка А тягового электромагнита, якорь переместится вниз, что приведёт к открытию регулирующего органа.

5. Разработка принципиальной схемы автоматизации, принцип работы

Рисунок 4 - Схема электрическая принципиальная схема автоматизации регулирования уровня молока в приёмной ванне

SA - ключ управления; QS - автоматический выключатель; KM - магнитный пускатель; RU - датчик уровня поплавкового реле; Y - электромеханический магнит.

Описание принципиальной схемы управления:

Предусматривающая два режима управления: ручное и автоматическое. Выбор режима производится с помощью ключа SA. Если рукоятка SA поставлена в положение M (ручное), то управление двигателем M1 насоса осуществляется по обычной схеме - с помощью кнопок SB1 (Пуск), SB2 (Стоп) и магнитного пускателя KM1 и одновременно открытия или закрытия заслонки. Включение или отключение насоса в этом случае производится оператором, который следит за уровнем жидкости в резервуаре.

При установке ключа SA в положение А автоматическое управление двигателем насоса производится от датчика уровня (поплавкового реле) RU. При нормальном уровне жидкости в резервуаре контакт РУ разомкнут, и насос не включен, заслонка закрыта. Если жидкость достигает нижнего уровня, контакт RU замкнут, получает питание катушка пускателя KM! и включается двигатель M1, заслонка открывается. Насос начинает работать и перекачивать жидкость из ёмкости в приёмную ванную. Контакт RU поплавкового реле остаётся замкнутым до тех пор, пока уровень жидкости в резервуаре не повысится до верхней отметки. Тогда контакт RU разомкнётся, что вызовет отключение пускателя KM1 и остановку двигателя насоса и закрытия заслонки.

6. Выбор средств автоматизации, технические характеристики

Формование и прессование сыра

Формовочный аппарат марки Р3-ОСО - формование, прессование сыра и удаление сыворотки.

Сырное зерно с сывороткой подается насосом по трубопроводу в загрузочный бункер и направляется на поверхность распределительного конуса, где равномерно распределяется по объему верхнего перфорированного участка цилиндрической вставки. По мере опускания сырной массы вниз от нее отделяется сыворотка, которая собирается в полости между цилиндрической вставкой и корпусом и отводится через патрубок. В нижней части перфорированной цилиндрической вставки с перфорированными участками сырная масса уплотняется под действием собственного веса. Окончательное отделение сыворотки осуществляется непосредственно перед выгрузкой сырной массы в форму через нижнюю перфорированную обечайку. Подпрессованная сырная масса выгружается в форму посредством ножевого устройства. Высота сырной массы в аппарате контролируется датчиком уровня ЭРСУ-3-1, который подает сигнал на исполнительный механизм отключения насоса.

По истечении времени формования одной головки сыра насос снова включается. Подача пустых форм, загрузка их сырной массой и, удаление наполненных форм осуществляются автоматически.

Аппарат позволяет интенсифицировать процесс формования сыра, снизить потери сырной пыли и сыворотки, а также автоматизировать подачу пустых форм. Значительно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.

В комплект сигнализатора входят три электрода-датчика и релейный блок. Прибор предназначен для сигнализации уровня продукта в трех различных точках. Релейный блок содержит три транзисторных релейных каскада с выпрямителями, работающих независимо друг от друга.

Оборудование для приемки, охлаждения и хранения молока

Оборудование производительностью по учету молока 12000 л/ч.; по фильтрации, 200мкм предназначено для приема, очистки, учета количества и последующего охлаждения молока состоит из:

- буферной цилиндрической емкости с конусным днищем, вместимостью 160 л., изготовленной из нержавеющей стали. Емкость может быть использована для приготовления моющих растворов;

- углового трубчатого фильтра с грязеулавливающей сеткой, которая демонтируется через заглушку DN 80;

- центробежного насоса ОНЦП 1М:

-производительность, м3./ч, 6,3;

- высота всасывания, м.вод.ст. 20;

- к.п.д насоса, % 45;

- электродвигатель АИР80А2, 1,5 кВт/400 В/50 Гц

- частота вращения,об/мин 3000

- исполнение IP 54

- воздухоотделителя с автоматической управляющей головкой и пневматическим перепускным клапаном ВО-40, предназначенным для отделения воздуха от молока;

- электромагнитного счетчика типа РМ-5М-50, состоящего из датчика, вмонтированного в трубопровод, преобразователя, принимающего сигнал и показывающего дисплея;

- пластинчатого охладителя молока ООЛ-5, изготовленного из нержавеющей стали, предназначенного для сбора молока и понижения его температуры до +4 єС, применяется на молокоприемных пунктах молочных заводов малой мощности.

Вспомогательное оборудование

Передвижная моющая установка представляет собой насос высокого давления. Всасываюший патрубок присоединяется к магистрали подачи воды или моющих растворов, а нагнетательный патрубок снабжен шлангом длиной 5 м со специальным наконечником для разбрызгивания моющих растворов.

Заключение

сыропригодность молочный пастеризация фермент

В данном проекте была автоматизирована часть линии по производству сыра.

В результате автоматизации повышается производительность труда, снижение потерь сырья, обеспечивается выполнение требований, как санитарно-гигиенических, так и техники безопасности, улучшается качество вырабатываемых продуктов.

Размещено на Allbest.ru