Технология первичной обработки молока

 

Технология первичной обработки молока включает в себя сле­дующие основные процессы: учет поступившего молока, очистку, охлаждение, пастеризацию, хранение молока между технологиче­скими операциями.

Условиями получения и первичной обработки молока во мно­гом обусловлены и его технологические свойства, а следовательно, и качество молочных продуктов.

Совершенствование процессов первичной обработки молока непосредственно связано с модернизацией молочного технологиче­ского оборудования и правильной его эксплуатацией.

Оборудование для первичной обработки молока разрабатыва­ется и выпускается в соответствии с требованиями, позволяющими создать оптимальные условия для его работы и учитывающими пра­вила охраны труда. Машины и аппараты молочных линий должны отвечать требованиям прогрессивных технологий и иметь высокие технико-экономические показатели.

Применение новых средств в механизации в процессах первич­ной обработки молока позволяет значительно повысить производи­тельность труда, а также получить максимум продукции высокого качества при минимальных трудовых и денежных затратах. Пра­вильная эксплуатация оборудования для первичной обработки мо­лока позволит повысить качество этого скоропортящегося продукта питания и получить значительный экономический эффект.

 

5.1 Зоотехнические и санитарно-гигиенические требования к технологии первичной обработки молока 

 

5.1.1 Требования к принимаемому молоку. При машинном доении коров в качестве источников бактери­ального обсеменения молока наиболее часто выступают загрязненный кожный покров вымени, плохо промытые доильные стаканы, молочные шланги, молочные краны и детали молокопровода. Кро­ме того, бактерии могут попадать из воздуха в коровнике, всасы­ваемого через камеры постоянного атмосферного давления пульсатора или коллектора доильного аппарата.

Свежевыдоенное молоко при использовании в качестве инди­катора фенолфталеина показывает кислую реакцию. Кислотность молока выражают в градусах Тернера (°Т), которые показывают количество миллилитров децинормального раствора щелочи (КОН или Na ОН), идущей на нейтрализацию 100 мл молока в присут­ствии фенолфталеина. Метод определения кислотности молока и молочных продуктов изложен в ГОСТе 3624-47. Кислотность свежевыдоенного молока обычно находится в пределах 16-18 °Т. Химический состав молока не является строго постоянным для всех коров, а зависит от породы, возраста, периода лактации, усло­вий кормления коров и ряда других факторов. В силу этого он из­меняется в определенных пределах. В состав молока входят более ста различных веществ. В нем различают две основных части: воду (в среднем 87,5 %) и сухое вещество (12,5 %). Последнее в свою очередь распадается на молочный сахар - 4,5-4,8 %; белок - 2,7-3,7 %; золу - 0,6-0,8 %.

При образовании молока из организма коровы в него переходят иммунные тела и бактерицидные вещества, задерживающие развитие бактерий в свежевыдоенном молоке. Период действия этого весьма ценного свойства называют бактерицидной фазой. Длительность ее зависит от санитарных условий получения молока, а также от тем­пературы его охлаждения. Так, при температурах молока 310 и 303 К бактерицидная фаза в нем продолжается только 2-5 ч, а при тем­пературах 289 и 286 К ее длительность составляет при хороших ус­ловиях хранения от 7,6 до 36 часов. При температуре 277...278 К жизнедеятельность бактерий практически прекращается, что создает благоприятные условия для длительного хранения молока.

Требования к качеству молока установлено ГОСТом Р 52054-2003 "Молоко натуральное коровье – сырье. Технические условия".Настоящий стандарт распространяется на коровье сырое моло­ко и молоко коровье, подвергнутое в хозяйстве термической обра­ботке, закупаемое предприятиями перерабатывающей промышленности от совхозов и других сельскохозяйственных пред­приятий.

Молоко должно быть получено от здоровых животных в хозяй­ствах, благополучных по инфекционным болезням в соответствии с правилами ветеринарного законодательства, и по качеству соответ­ствовать требованиям настоящего стандарта.

Молоко после дойки должно быть профильтровано (очищено) и охлаждено в хозяйстве не позднее чем через 2 часа после дойки.

 Молоко сырое при сдаче-приемке на предприятиях молочной про­мышленности должно иметь температуру не выше плюс 10 С, а при сдаче-приемке в хозяйстве - не выше плюс 6 С. Сырое молоко подразделяют на три сорта - высший, первый и второй.

Молоко должно быть натуральным, белого или слабокремового цвета, без осадка и хлопьев. Замораживание молока не допускается.

Молоко должно быть плотностью не менее 1027 кг/м Молоко не должно содержать ингибирующих и нейтрализую­щих веществ (антибиотиков, аммиака, соды, перекиси водорода и др.). при обнаружении ингибирующих веществ сырое молоко, при­нятое у хозяйства (фермы, комплекса) в день анализа, относят к не­сортовому.

Приемку следующей партии молока, поступившей из хозяйства (фермы, комплекса), задерживают до получения результа­тов анализа при наличие ингибирующих веществ и бактериальной обсемененности. При подтверждении наличия ингибирующих ве­ществ молоко приемке не подлежит.

Молоко с содержанием нейтрализующих веществ, а также с со­держанием тяжелых металлов, мышьяка и афлатаксина Ml, оста­точных количеств пестицидов, превышающих максимально допустимый уровень, приемке не подлежит.

Массовая доля жира и массовая доля белка в молоке должны соответствовать базисным нормам, утвержденным в установленном порядке. Для Челябинской области эти нормы следующие: содержа­ние жира - 3,7%, содержание белка - 3,5%. Молоко плотностью 1026 кг/м, кислотностью 15 °Т и от 19 до 21°Т допускается принимать на основании контрольной (столовой) пробы первым или вторым сортом, если оно по органо-лептическим показателям, чистоте, бактериальной обсемененности и содержанию соматических клеток соответствует требованиям на­стоящего стандарта. Срок действия анализа контрольной пробы не должен превышать 1 мес.

Молоко, полученное от коров в неблагополучных хозяйствах по инфекционным болезням и разрешенное для использования в пищу ветеринарным законодательством, должно быть профильтро­вано (очищено), подвергнуто в хозяйстве термической обработке сразу после дойки и охлаждено до температуры не выше 10 С. Не допускается смешивать такое молоко с сырым молоком, получен­ных от здоровых животных.

Молоко, подвергнутое в хозяйстве термической обработке, от­носят к несортовому и по качеству оно должно соответствовать тре­бованиям настоящего стандарта.

Органолептические показатели, температуру, плотность, чисто­ту, кислотность, массовую долю жира и эффективность термической обработки определяют в каждой партии молока.

Массовую долю белка и содержание соматических клеток, бак­териальную обсемененность и ингибирующие вещества определяют одновременно не реже одного раза в декаду.  Термоустойчивость  оп­ределяют в каждой партии молока, предназначенной для выработки продуктов детского питания и стерилизованных продуктов.

Сычужно-брадильную пробу и содержание спор мезофильных анаэробных лактатсбраживающихбактерий определяют не реже од­ного раза в декаду в молоке, предназначенном для производства сы­чужных сыров.

Результаты анализов распространяют на молоко, принятое ме­жду данным и следующим анализом.

Нейтрализующие вещества определяют в молоке при подозре­нии на их наличие.

Молоко сырое, не соответствующее требованиям второго сорта, а также молоко из неблагополучных хозяйств по инфекционным бо­лезням, не отвечающее требованиям, установленным настоящим стандартом, относят к несортовому молоку, приемке на пищевые цели не подлежит.

 

5.1.2 Активное химическое воздействие молока и молочных продук­тов на многие металлы может привести к попаданию в продукт со­лей этих металлов, вызывающих отравления людей, а также к выходу из строя оборудования. В связи с этим машины для обработ­ки молока изготовляют из кислотостойких материалов, разрешен­ных к применению органами Министерства здравоохранения.

Для удобства использования, а также для качественной мойки и дезинфекции машин и оборудования их конструкция должна обес­печивать возможность быстрой разборки и сборки сборочных еди­ниц, соприкасающихся с молоком. Внутренние поверхности оборудования не должны иметь острых углов, заусенцев, незащищенных сварных швов, наплывов.

Для соблюдения принятого режима обработки молока машины и оборудование оснащают приборами автоматики, обеспечивающи­ми надежный контроль и регулирование заданного технологическо­го процесса в соответствии с зоотехническими требованиями.

Технологическое оборудование должно отвечать "Единым тре­бованиям к конструкции тракторов и сельскохозяйственных машин по безопасности и гигиене труда", а также "Правилам техники безо­пасности при эксплуатации электроустановок потребителей".

 

5.1.3 Молоко и молочные продукты - основные продукты питания для людей любого возраста. В зависимости от химического состава, способа переработки молокоперерабатывающие предприятия вы­пускают следующие виды молочной продукции:

- цельномолочные (питьевые молоко и сливки);

- кисломолочные (кефир, сметана, творог);

- сливочное масло;

- различные виды сыра;

- молочные консервы (сгущенные, сухие).

Технология питьевого молока складывается из следующих опе­раций:

Приемка молока в соответствии с ГОСТ(ом) 13264-88. Очистка, охлаждение и резервирование.

Сепарирование и нормализация. Для производства питьевого молока используют пастеризацию (76±2°С с выдержкой 20 сек.), стерилизацию (нагревание в потоке до 145°С, охлаждение до 70-80°с и разлив в тару в асептических условиях), топление (не ниже 95°С с выдержкой 3-4 часа).

Гомогенизация (повышение однородности). Молоко, предна­значенное для длительного хранения, подвергают гомогенизации. Цель гомогенизации - стабилизировать жировую эмульсию путем механического измельчения жировых шариков до размера менее 1 мкм. За счет этого жир молока практически не отстаивается.

 

5.2 Существующие процессы в линиях первичной обработки молока

 

Основным критерием, по которому процессы относятся к ка­кой-либо группе, является единство механизма процессов. В соответствии с этим процессы, происходящие в молочных линиях можно разделить на группы:

- Гидромеханические процессы, к которым относятся процес­сы с параметрами, определяемыми режимом движения жидкостей. В молочных линиях к этой группе можно отнести процессы фильт­рования, осаждения взвешенных частиц естественным отстоем или в поле центробежных сил, смешивания.

Важное значение в молочных линиях имеет операция транс­портирования жидкостей (молоко и его заменители, моющая жидкость) между отдельными звеньями.

Само по себе транспортирование молока не связано с задачей обработки и изменения его свойств, что характеризует по общепри­нятому определению технологический процесс. Вместе с тем, как показывают многочисленные исследования и опыт, режимы транс­портирования могут существенно повлиять на технологические свойства молока как сырья для дальнейшей его переработки в мо­лочные продукты. В связи с этим представляется также целесооб­разным к группе гидромеханических процессов отнести и транспортирование (перемещение) молока и его заменителей, мою­щих и дезинфицирующих растворов.

Приведем основное молочное оборудование для перечисленных выше процессов. Разделение жидкостей, осаждение частиц естественным отсто­ем или в поле центробежных сил - сепараторы-сливкоотделители, сепараторы-молокоочистители, лабораторные молочные центрифуги. Смешивание - резервуары для тепловой обработки и хранения молока и молочных продуктов, емкостные смесители для приготов­ления заменителя цельного молока. Транспортирование - молочные шланги и молокопроводы, про­точные охладители, пастеризаторы и т.д.

Оборудование, где применяются процессы охлаждения моло­ка являются, проточные и емкостные охладители, транспортные мо­локопроводы, погруженные емкости.

Основным оборудованием процесса нагрева молока являются пастеризаторы молока, проточные и емкостные.

 

 

5.3 Схемы поточных технологических линий первичной обра­ботки молока

 

Для выпуска определенного вида продукции в соответствии с технологическим процессом создается технологическая схема, на которой указывается последовательность выполнения операций. Технологический процесс переработки натурального молока произ­водят поточным методом по следующей схеме: прием молока с ки­слотностью не выше 20 °Т → сортирование → очистка от механических примесей → пастеризация → охлаждение → нормализация до содержания жира не менее 3,2 или 2,5% → разлив → укупорка → выдача.

В процессе комплексной механизации и автоматизации произ­водства отдельные машины и аппараты объединяют в агрегаты и поточные линии. Линию первичной обработки молока по виду связи между машинами в поточной линии можно отнести к линиям с по­лугибкой связью. Линия разделяется на отдельные участки (участок приемки и переработки), состоящие из группы машин с жесткими связями.

 

1- автоцистерна; 2- центробежный молочный насос; 3- молокосчетчик или весы молочные; 4- охладитель молока пластинчатый.; 5-резервуар сырого молока установленный непосредственно на участке приемки молока; 6- резервуар сырого молока установленный в аппаратном цехе.

Рисунок 5.1 - Конструктивно-технологическая схема приемки молока

По степени механизации линию первичной обработки молока можно отнести к механизированной поточной линии с полной механизацией всех технологических операций и автоматизацией ос­новных технологических процессов (рисунок 5.1).

На линии оборудованы два поста приемки молока. Молоко с помощью центробежного насоса скачивается из автоцистерны и подается на счетчик молока. Далее при необходимости молоко поступает на пластинчатый охладитель и после охлаждения в резервуар сырого молока аппаратного цеха или участка приемки.

1-центробежный молочный насос; 2-приемник накопитель молока; 3-секция рекуперации пластинчатой установки; 4-центробежный сепаратор молокоочиститель; 5-секция пастеризации пластинчатой установки; 6-секция охлаждения пластинчатой установки.

Рисунок 5.2 - Конструктивно-технологическая схема линии первичной

     обработки молока

При данной схеме (рисунок 5.2) молоко из резервуара скачивается насосом и подается в приемник накопитель. Из приемника накопителя молоко насосом подается в секцию рекуперации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки, где оно нагревается до 40-65°С в зависимости от технологии. Далее подогретое молоко поступает на очистку на молокоочиститель. После очистки под давлением создаваемым сепаратором молоко поступает в секцию пастеризации и нагревается до 80-85°С. Затем происходит охлаждение молока в секциях рекуперации и охлаждения до 5°С. После прохождения всех технологических операций молоко поступает в резервуар пастеризованного молока.

Рассмотрим еще несколько существующих конструктивно-технологических схем линий первичной обработки молока: с выдерживателем, с двумя секциями рекуперации.

 

1 - центробежный молочный насос; 2- приемник накопитель молока; 3 - секция рекуперации пластинчатой установки; 4-центробежный сепаратор-молокоочиститель; 5-секция пастеризации пластинчатой установки; 6- выдерживатель; 7 - секция охлаждения пластинчатой установки.

Рисунок 5.3 - Конструктивно-технологическая схема линии первичной

     обработки молока с выдерживателем

Такая схема (рисунок 5.3) позволяет получать пастеризованное молоко более высокого качества за счет более длительной тепловой обработке в выдерживателе.

За счет применения выдерживателя есть возможность уменьшить площадь секции пастеризации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки. В свою очередь затраты на тепловую обработку повысятся, за счет большего расхода пара и горячей воды.

Включение в схему первичной обработки молока выдерживателя требует больших затрат, чем применение одной пластинчатой пастеризационно-охладительной установки. В связи с этим такаю схему наиболее выгодно использовать при большом объеме перерабатываемого молока.

      Применение такой схемы незначительно увеличивает стои­мость самой установки. Затраты ледяной воды, пара или горячей воды остаются такими как, у обычной пастеризационно-охладительной установки.

Такая схема (рисунок 5.4) позволяет регулировать температуру молока пода­ваемого на очиститель, за счет изменения количества пластин в 1-ой секции рекуперации. Это при правильной регулировке благопри­ятно сказывается на степени очистки молока от механических при­месей.

 

1 - Центробежный молочный насос; 2 - Приемник накопитель молока; 3 - первая секция рекуперации пластинчатой установки; 4 - Центробежный сепаратор-молокоочиститель; 5 - вторая секция рекуперации пластинчатой установки;

6 - секция пастеризации пластинчатой установки; 7 - секция охлаждения пластинчатой установки.

Рисунок 5.4 - Конструктивно-технологическая схема линии первичной

обработки молока с двумя секциями рекуперации

 

2.5 Очистка молока

 

Очистка молока - важнейшая операция первичной обработки ценнейшего продукта питания. От того, насколько эффективно оно очищено, во многом зависят его физико-химические свойства. Каче­ство молока зависит от многих технологических факторов, связан­ных с режимом работы молокоочистителя и свойствами очищаемого продукта.

Существуют два способа очистки: с помощью фильтров и цен­тробежных сепараторов-очистителей. Между тем применение этих устройств неравнозначно. Обширный опыт свидетельствует о бесспорных преимуществах сеараторов-молокоочистителей. С помощью фильтров удаляют лишь крупные частицы примесей, которые, осев на фильтрующем материале, размываются и измельчаются очеред­ными порциями молока, причем высвобождаемые из толщи осадка микроорганизмы попадают в молоко.

Для очистки молока используют сепараторы-сливкоотделители, которые малопригодны, так как из барабана этого сепаратора выхо­дят сливки и обезжиренное молоко. При дальнейшем их смешива­нии уже нельзя получить однородную смесь, в результате чего молоко теряет ряд важных свойств. Кроме того, время безостано­вочной работы этого сепаратора в 3 раза меньше, а потери белка с сепараторной слизью в 2 раза больше, чем у специальных очистите­лей, увеличивается также диспергирование жировой фазы молока. Сейчас в сельском хозяйстве используют сепараторы-молокоочистители, которые практически ничем не отличаются от аналогичных агрегатов, применяемых в молочной промышленности.

Наиболее важными параметрами, влияющими существенно на качество очистки молока, являются температура, скорость вращения барабана и продолжительность безостановочной работы молоко-очистителя.

Молоко следует подвергать минимальной обработке, при кото­рой максимально сохранились бы его первоначальные качества, так как по санитарным правилам молочной промышленности все моло­ко, поступающее на заводы, подвергается повторной обработке, в том числе очистке, независимо от первичной обработки молока.

Вопрос выбора температуры очистки молока, подаваемого на молокоочистители, является весьма важным. Чтобы сохранить ис­ходные качества молока, выгоднее подвергать очистке холодное молоко. Но при этом, в соответствии с законом Стокса, из-за возрас­тания вязкости молока уменьшится скорость всплывания частиц. Повышение температуры молока до 80-85 °С увеличивает скорость всплывания частиц загрязнений молока. Но такая высокая темпера­тура приводит к другому отрицательному последствию, которое яв­ляется причиной недопустимости высокотемпературной очистки молока. При высокой температуре часть механических загрязнений или растворяется, или раздробляется в молоке, что не позволяет их выделить под действием центробежной силы. В результате этого очистка ухудшается. Поэтому в современных технологических ли­ниях чаще всего на молокоочистители поступает молоко с темпера­турой 35-45°С. На городских молочных заводах, в большинстве своем снабженных универсальными пластинчатыми установками, молоко на молокоочистители подают из регенеративной секции универсальных аппаратов.

Применение безтарельчатых сепараторов-очистителей позво­ляет производить обработку холодного молока, но при работе очи­стителя наблюдается турбулентный режим течения жидкости, что ведет к подбиванию жира и смыванию части отложений из грязе­вого пространства.. К этому стоит добавить, что при одинаковых размерах барабана тарельчатых и безтарельчатых очистителях, у последних более низкая производительность.

Продолжительность безостановочной работы молокоочистителей зависит от времени заполнения грязевого пространства сепара­торной слизью. Это, в свою очередь, зависит от степени загрязнения молока и размеров грязевого пространства. В случае очистки молока с повышенной кислотностью, когда в молоке возможно образование мельчайших белковых хлопьев, продолжительность безостановоч­ной работы очистителей резко сокращается. В связи с этим в поточ­ных линиях применяют сепараторы-очистители с центробежной выгрузкой сепараторной слизи из грязевого пространства, что по­зволяет увеличить продолжительность безостановочной работы и применять безразборную мойку очистителя в составе поточной ли­нии.

Влияние процесса центробежной очистки молока на качество изучены недостаточно. Некоторые исследователи определили при испытаниях молокоочистителей увеличение бактерий после пропус­ка молока через сепаратор. Были попытки объяснить это увеличение воздействием механических колебаний, могущих возникать в ре­зультате сотрясений работающего сепаратора именно такой частоты, которая оптимальна для интенсификации жизнедеятельности микрофлоры.

Профессор Р.Э. Герлах совершенно справедливо указал, что увеличение числа бактерий в молоке после пропуска его через молокоочиститель является кажущимся и может быть легко объяс­нено самими методами подсчета бактерий по количеству колоний, развивающихся на питательной среде. Число колоний оказывается после прохождения молока через сепаратор действительно повы­шенным, но не от того, что в молоке увеличилось количество со­держащихся в нем единичных бактерий, а от того, что под влиянием сильного воздействия процесса сепарирования отдельные скопления бактерий дробятся на более мелкие и каждая из последних дает на питательной среде свою колонию.

В действительности молокоочистители несколько снижают со­держание микроорганизмов в молоке, так как сепараторная слизь ими чрезвычайно сильно насыщена. Очистка от механических при­месей происходит полностью.

Профессор А. Лембке (Исследовательский институт вирусов и экспериментальной медицины, Сильбек близ Эйтина. ФРГ) провел экспериментальное исследование по очистке молока на молокоочистителях от бактерий. Сливкоотделительный сепаратор "Альфа-Лаваль" производительностью 100 литров в час был в этой экспере­ментальной работе подвергнут переделке: вместо сливкоотдели­тельного пакета тарелок вставлен был пакет молокоочистительный, число оборотов барабана доведено до 16000 в минуту, производи­тельность снижена до 40 литров в час, температура сепарирования принята 60° С. При этих условиях молоко эффективно очищалось от бактерий. В области бактериальной очистки жидкостей на сепарато­рах также работают и другие институты.

 

5.6 Особенности использования закрытых центробежных сепараторов

 

Центробежные молочные сепараторы нашли широкое приме­нение на фермах и в молочной промышленности главным образом для очистки и сепарирования молока.

Многочисленными исследованиями и опытом доказано, что эффект очистки при использовании центробежных молокоочистителей гораздо выше, чем фильтров. Установлено, что при использовании таких молокоочистителей достигается также и частичное удаление микроорганизмов и соматических клеток.

Изучение различных технологических схем молочных производственных линий показывает, что наиболее перспективна при об­работке молока поточная схема, в которой использован закрытый сепаратор. Наличие в приемно-выводном узле закрытого сепаратора напорного устройства позволяет исключить из поточной линии центробежный насос для прогона молока через остальные технологиче­ские звенья. Напорные устройства закрытых сепараторов имеют принципиально отличную от центробежных насосов напорную ха­рактеристику. Это отличие заключается в том, что в интервале до­пустимых значений напора в нагнетательном тракте сепаратора производительность последнего практически не меняется.

Если у центробежных насосов при изменении характеристик производительность линии изменяется до у закрытых сепараторов этого не происходит вследствие неоднозначной зависимости напора и производительности. Таким образом, закрытые сепараторы-очистители по своим напорным характеристикам хорошо приспо­соблены к работе в линиях первичной обработки молока.

Работа напорного устройства закрытого сепаратора происхо­дит следующим образом. Из барабана очищенное молоко поступает в напорную камеру. Откуда по лопаточным отводам диска и комму­никациям выводится для дальнейшей транспортировки. Перетека­ние молока из барабана в напорную происходит через специальные отверстия в перегородке. В момент прохода жидкости через отвер­стия в перегородке между напорной камерой и барабаном частицы жидкости приобретают угловую скорость, равную приблизительно угловой скорости барабана, поэтому поток жидкости попадает в ка­меру, уже обладая угловой скоростью. Для уменьшения отставания угловой скорости обрабатываемой жидкости от угловой скорости барабана стенки камеры снабжены специальными ребрами. Зазор между диском и стенками напорной камеры (кожуха) у современ­ных сепараторов колеблется в пределах 3-5 мм.

Характер потока жидкости в напорной камере определяют в основном конструктивные параметры камеры, а также расход жидкости и ее свойства.