1 Материальные расчеты в производстве питьевого молока, сливок и кисломолочных напитков

Согласно №88-ФЗ [2], питьевое молоко – молоко с массовой долей жира не более 9%, произведенное из сырого молока и (или) молочных продуктов и подвергнутое термической или другой обработке в целях регулирования его составных частей, без применения сухого цельного или обезжиренного молока.

Согласно ГОСТ Р 52090 [3], в зависимости от режима тепловой обработки различают пастеризованное, топленое, стерилизованное и ультрапастеризованное (УВТ) молоко. Также ГОСТ Р 52090 [3] регламентирует массовую долю жира в питьевом молоке.

Технологический процесс производства пастеризованного молока (и сливок) включает следующие стадии: приемка, очистка, нормализация молока или сепарирование (получение сливок), гомогенизация, пастеризация, охлаждение, фасование, хранение [1].

Основной контролируемый физико-химический показатель качества питьевого молока – массовая доля жира. Получение продукта, стандартного по массовой доле жира, обеспечивает нормализация молока, ввиду чего материальный расчет ведется на данной стадии.

В зависимости от исходных данных существует два способа продуктового расчета: от готового продукта и от сырья. В каждом из способов возможны два варианта нормализации молока: в потоке и смешением. Однако, следует иметь ввиду, что нормализация в потоке имеет ряд преимуществ: непрерывность и поточность технологического процесса; предотвращение загрязнения и бактериального обсеменения молока; экономия производственных площадей [4].

Продуктовый расчет пастеризованного молока

Расчет от готового продукта

Задача расчета – определить массу цельного молока, требуемого для производства заданного количества пастеризованного молока требуемой жирности.

Методика расчета – по нормам расхода нормализованной смеси и формулам баланса жира с учетом предельно-допустимых потерь [1,4,5,6].

Последовательность расчета от готового продукта:

1. Определение количества нормализованной смеси, М_н.м, кг:

, (2.1)

где М_г.п – масса готового продукта, кг;

Н_н.м – норма расхода нормализованной смеси на 1 т готового

продукта, кг [5].

2. Расчет количества компонентов нормализации.

Молоко нормализуют по массовой доле жира. При нормализации в потоке, в зависимости от соотношения массовой доли жира в нормализованном и цельном молоке существует два варианта расчета:

1. если массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Ж_н.м>Ж_ц.м, то нормализацию проводят путем отделения части обезжиренного молока.

Массы цельного, М_ц.м, кг, и обезжиренного, М_об.м, кг, молока определяют, решая совместно уравнения материального баланса (2.2) и (2.3):

, (2.2)

где n_ж – предельно-допустимые потери жира при нормализации, %.

(2.3)

где Ж_об.м – массовая доля жира в обезжиренном молоке, %;

Масса цельного молока, М_ц.м, кг, направляемая на сепарирование с целью получения рассчитанного количества нормализованной смеси:

(2.4)

Масса обезжиренного молока, оставшегося от нормализации, М_об.м, кг:

, (2.5)

или:

(2.6)

где n_об.м – потери обезжиренного молока при сепарировании, % [5].

2. если массовая доля жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Ж_н.м<Ж_ц.м, то нормализацию проводят путем отделения части сливок.

Массы цельного молока, М_ц.м, кг, и сливок, М_сл, кг, определяют, решая совместно уравнения материального баланса (2.7) и (2.8):

, (2.7)

(2.8)

где Ж_сл – массовая доля жира в сливках, %.

Масса цельного молока, М_ц.м, кг, направляемая на сепарирование:

(2.9)

Масса сливок, оставшихся от нормализации, М_сл, кг:

, (2.10)

или:

(2.11)

При нормализации смешением в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента, в зависимости от соотношения массовой доли жира в нормализованном и цельном молоке существует два варианта расчета:

1. если массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Ж_н.м>Ж_ц.м, то нормализацию проводят путем добавления сливок к цельному молоку.

Массы цельного молока и сливок, необходимых для нормализации, определяют по уравнениям материального баланса (2.12), (2.13):

(2.12)

(2.13)

Масса цельного молока на составление нормализованной смеси:

(2.14)

Масса сливок для составления нормализованной смеси:

(2.15)

Масса цельного молока, , кг, направляемая на сепарирование для получения рассчитанного количества сливок:

(2.16)

Масса обезжиренного молока, , кг, оставшегося от сепарирования:

(2.17)

Общая масса цельного молока, М_общ, кг, необходимая для нормализации:

(2.18)

2. если массовая доля жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Ж_н.м<Ж_ц.м, то нормализацию проводят путем добавления обезжиренного молока к цельному.

Массы цельного и обезжиренного молока, необходимые для нормализации, определяют по уравнениям материального баланса (2.19), (2.20):

, (2.19)

(2.20)

Отсюда, масса цельного молока:

(2.21)

Масса обезжиренного молока:

, (2.22)

Масса цельного молока, , кг, направляемая на сепарирование для получения рассчитанного количества обезжиренного молока:

. (2.23)

Масса сливок , кг, оставшихся от сепарирования:

(2.24)

Общая масса цельного молока, М_общ, кг, необходимая для нормализации:

. (2.25)

Расчет от сырья

Задача расчета от сырья – определить массу пастеризованного молока, выработанного из заданного количества цельного молока с учетом потерь.

Методика расчета – по нормам расхода нормализованной смеси и формулам баланса жира с учетом предельно-допустимых потерь [1,4,5].

Последовательность расчета от сырья:

1. Расчет количества нормализованной смеси и сливок/обезжиренного молока, полученных из заданного количества цельного молока.

При нормализации в потоке возможны два варианта расчета:

1. массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Ж_н.м>Ж_ц.м.

Из уравнений (2.2) и (2.3), масса нормализованного молока:

(2.26)

Масса обезжиренного молока, оставшегося от нормализации:

(2.27)

2. массовая доля жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Ж_н.м<Ж_ц.м.

Из уравнений (2.7) и (2.8) масса нормализованного молока:

(2.28)

Масса сливок, оставшихся от нормализации:

, (2.29)

При нормализации смешением в емкости возможны два варианта:

1. если массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Ж_н.м>Ж_ц.м, то нормализацию проводят путем отбора части обезжиренного молока.

Массы нормализованного и обезжиренного молока определяют по уравнениям материального баланса (2.30), (2.31):

(2.30)

(2.31)

Из уравнений (2.30) и (2.31) масса нормализованного молока:

(2.32)

Отбираемое количество обезжиренного молока:

(2.33)

Это количество обезжиренного молока получают путем сепарирования части цельного молока.

Количество сливок, оставшееся от сепарирования, возвращаемое в нормализуемое цельное молоко:

(2.34)

Масса части цельного молока, , кг, направляемая на сепарирование:

(2.35)

Масса цельного молока, М_ц.м, кг, в составе нормализованного:

(2.36)

2. если массовая доля жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Ж_н.м<Ж_ц.м, то нормализацию проводят путем отбора части сливок.

Массы нормализованного молока и сливок определяют по уравнениям материального баланса (2.37), (2.38):

, (2.37)

. (2.38)

Из уравнений (2.37) и (2.38) масса нормализованного молока:

(2.39)

Отбираемое количество сливок:

, (2.40)

Количество обезжиренного молока, оставшееся от сепарирования, возвращаемое в нормализуемое цельное молоко:

(2.41)

Масса цельного молока в составе нормализованного:

(2.42)

В рассмотренных вариантах расчета нормализации массовая доля жира нормализованного молока принимается равной массовой доле жира готового продукта согласно установленным нормам [3], обезжиренного молока – 0,05%, сливок – в зависимости от дальнейшей переработки.

2. Определение количества готового продукта, М_г.п, кг:

, (2.43)

Продуктовый расчет в производстве питьевых сливок ведется аналогично.

Материальный расчет для выработки молока пастеризованного с наполнителями расчет ведется по рецептуре.

Продуктовый расчет топленого молока

Особенностью производства топленого молока является стадия топления – выдержка молока не менее 3 ч при температуре 85-99С с целью достижения характерных органолептических свойств, а именно, кремового или светло-коричневого цвета, специфических вкуса и запаха [1,2].

Массовая доля жира нормализованной смеси уточняется с учетом выпаренной влаги в ходе технологического процесса по формуле:

,

где В – количество выпаренной влаги, кг.

Дальнейший расчет зависит от исходных данных, способа нормализации и выполняется аналогично расчету пастеризованного молока.

Продуктовый расчет кисломолочных напитков

Согласно №88-ФЗ, кисломолочный продукт – молочный или молочный составной продукт, произведенные путем сквашивания молока, приводящего к снижению рН и коагуляции белка, с использованием заквасочных микроорганизмов и последующим добавлением (или без него) не в целях замены составных частей молока немолочных компонентов, и содержащие живые микроорганизмы в установленном количестве. Ассортимент кисломолочных напитков представляют простокваша, ацидофилин, варенец, ряженка, йогурт, кефир, кумыс, айран и др. [2].

Главная особенность технологии кисломолочных напитков – стадии заквашивания и сквашивания молока, осуществляемые при внесении в нормализованное по жиру молоко бактериальной закваски, количество которой следует учитывать при расчете нормализации [1].

Массовая доля жира в нормализованной смеси, Ж_н.м, %, уточняется с учетом количества внесенной закваски:

, (2.44)

где Ж_зак – массовая доля жира в закваске, %;

З, НАП – доза закваски и наполнителя, соответственно, % [6].

Обычно закваску, приготовленную на обезжиренном молоке, вносят в количестве 3-5% от общей массы нормализованной смеси:

, (2.45)

где М_зак, М_НАП – масса закваски и наполнителя, соответственно, кг.

Масса нормализованной смеси без закваски и наполнителей, М_н.м1, кг:

, (2.46)

В производстве ряженки массовая доля жира в нормализованном молоке перед тепловой обработкой, Ж_н.м1, %, определяется с учетом потерь на испарение влаги (без потерь жира) – 5,5%, по формуле:

Масса нормализованного молока, М_н.м1, кг, с уточненной массовой долей жира:

Масса закваски, приготовленной на обезжиренном молоке:

Последовательность дальнейшего продуктового расчета аналогична расчету питьевого молока и зависит от исходных данных и способа нормализации.