Расчет пластинчатого теплообменника

Аппарат скомпонован из пластин АДМ ленточного – поточного типа с горизонтальными гофрами. Его основные параметры следующие:

- площадь рабочей поверхности пластины f = 0,038 м²;

- рабочая ширина пластины b = 0,07 м;

- зазор между пластинами h = 0,0014 м;

- толщина пластина δ_ст = 0,0007 м;

- коэффициент теплопроводности материала пластин λ_ст = 0,01508 кВт/(м·⁰С);

- число пластин в одном пакете n_пак = 21;

- число пластин в одном аппарате n_пак = 42;

- число межпластиных каналов в одном пакете Z = 10.

Для пластин данного типа при указанном величине зазора действительны уравнения теплоотдачи и потерь энергии.

Исходные данные для расчета:

- производительность m_м = 2000 кг/ч = 0,556 кг/с = 0,56 ·10^-3 м³/с;

- начальная температура молока t_м1 = 35 ⁰С;

- начальная температура водопроводной воды t_в.в1 = 10 ⁰С;

- кратность водопроводной воды n_в.в = 3;

- начальная температура ледяной воды t_л.в1 =0 ⁰С;

- кратность ледяной воды n_л.в = 2.

Определяем средние температуры жидкостей для параметров с, Рr , ν, и λ. Средние температуры молока и охлаждающих жидкостей принимаем ориентировочно, привязываясь к значениям начальных температур этих жидкостей, а затем применительно к этим средним температурам по справочнику находим параметры с, Рr , ν, и λ.

1. Находим среднюю температуру.

Средняя температура молока:

Для молока при этой температура находим с_м = 3,9107 кДж/(кг·⁰С); Рr_м = 14,2; ν_м = 1,74 ·10^-6 м²/с; λ_м = 0,4942 Вт/(м·⁰С) = 0,4942 ·10^-3 кВт/(м·⁰С).

Средняя температура водопроводной воды:

Этой температуре воды соответствуют с_в.в. = 4,21 кДж/(кг·⁰С); Рr _в.в = 9,396; ν_в.в. = 10^-6·1,22 м²/с; λ_в.в. = 0,57808 Вт/(м·⁰С) = 0,578 ·10^-3 кВт/(м·⁰С).

Средняя температуры ледяной воды:

Этой температуре воды соответствуют с_в.в. = 4,231 кДж/(кг·⁰С); Рr_л.в=12,5; ν_л.в. = 10^-6·1,665 м²/с; λ_л.в. =0,55064 Вт/(м·⁰С)=10^-3·0,55 кВт/(м·⁰С).

2. Находим расходы хладоносителей:

• водопроводной воды:

- ледяной воды:

.

3. Определяем скорости жидкостей в межпластинных каналах пакета пластин аппарата:

для потока молока:

для потока водопроводной воды:

для потока ледяной воды:

.

4. Вычислим критерий Rе:

для потока молока

для потока водопроводной воды:

для потока ледяной воды:

5. Вычислим критерии N_u.

Для этого воспользуемся формулой, где значения поправочного множителя (Рr_ж / Рr_ст)^0,25 .

Для потока молока (потока охлаждения жидкости):

для потока водопроводной воды (потока нагревания жидкости):

для потока ледяной воды (потока нагревания жидкости):

6. Определяем коэффициенты теплоотдачи:

для потока молока:

для потока водопроводной воды:

для потока ледяной воды:

7. Находим коэффициенты теплопередачи:

для охладителя с хладоносителем – водопроводной водой:

для охладителя с хладоносителем – ледяной водой:

8. Определяем теплообменную поверхность охладителей.

Оба одинаковой конструкции, поэтому и теплообменная поверхность у них одинакова.

Она равна 1,596 м².

9. Определяем водяные эквиваленты рабочих жидкостей:

для потока молока:

для потока водопроводной воды:

для потока ледяной воды:

.

10. Находим конечные температуры рабочих жидкостей на выходе из первого охладителя с хладоносителем – водопроводной водой:

для потока молока:

Конечная температура молока на выходе из первого охладителя t_м2 = t_м1 – δt_м1 = 35-20,52 = 14,48 ⁰С;

для потока водопроводной воды:

Конечная температура водопроводной воды на выходе из охладителя t_В.В.2 = t_В.В.1 + δt_В.В. = 10 + 4,48 = 14,48 ⁰С;

11. Определяем конечные температуры рабочих жидкостей после прохождения ими второго охладителя с хладоносителем – ледяной водой:

для потока молока:

Конечная температура молока будет:

t_м3 = t_м2 – δt_м2 = 14,48 - 12,13 = 2,35 ⁰С;

для потока ледяной воды:

Конечная температура молока будет:

t_Л.В.2 = t_л.в.1 – δt_л.в = 0 + 5,6 = 5,6 ⁰С.

12. Определяем тепловые нагрузки:

для первого охладителя – при охлаждении водопроводной водой:

для второго охладителя – при охлаждении ледяной водой:

.

13. Находим гидравлические сопротивления. В водяных трактах обоих охладителей гидросопротивления не возрастут, так как охлаждающие жидкости в оба будут подаваться отдельными насосами и нагрузка на эти насосы останется неизменной. В тракте потока молока гидросопротивления возрастут, так как молочный насос будет проталкивать жидкость через последовательно соединенные два аппарата. Поэтому поверочный расчет проводим только для молочного тракта.

14. Определяем коэффициент сопротивления межпластинных каналов в одном пакете:

.

Определяем напор, потерянный в одном пакете охладителя:

Последовательно соединены два двух пакетных охладителя, поэтому i_n = 2 · 2 = 4 пакета. Тогда

Н = i_n · H = 4 · 7,35 = 29,4 м.

Следовательно, с учетом такого напора и заданной производительности необходимо подобрать соответствующий молочный насос.

Рекомендуемая литература для выполнения расчётно-графической работы:

1. Бредихин С.А. Технологическое оборудование мясокомбинатов/С.А. Бредихин, О.В. Бредихина, Ю.В. Космодемьянский. – М.: Колос, 1997. – 392 с.

2. Бредихин С.А. Технология и техника переработки молока/С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский. – М.: Колос, 2001. – 400 с.

3. Золотин Ю.П. и др. Оборудование предприятий молочной промышленности/Ю.П. Золотин. – М.: Агропомиздат, 1985. – 270 с.

4. Ивашов В.И. Технологической оборудование предприятий мясной промышленности. Часть 1. Оборудование для убоя и первичной обработки/В. И. Ивашов. – М.: Колос, 2001. - 552 с.

5. Курочкин А.А. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства/А.А. Курочкин, В.В. Ляшенко. – М.: Колос, 2001. – 443 с.

6. Переработка продукции растительного и животного происхождения/ Под ред. А.В. Богомолова. – СПб.: ГИОРД, 2001. – 336 с.

7. Притыко В.П. Машины и аппараты молочной промышленности/В.П. Притыко, В.Г. Лунгрен. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 320 с.

8. Рогов И.А. Общая технология мяса и мясопродуктов/ И.А. Рогов, А.Г. Забашта, Г.П. Казюлин. – М.: Колос, 2000. - 367 с.

4. ТЕКСТЫ ЛЕКЦИЙ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

Лекция 1. Общие сведения о предприятиях молочной промышленности.

Переработка молочного сырья на пищевые, кормовые или технические продукты осуществляются с помощью соответствующих технологических процессов. При этом воздействуют на сырьё с целью изменения или сохранения его структурно-механических, физико-химических, биохимических и других свойств.

Совокупность технологических процессов, обеспечивающих получение какого-либо продукта, составляет технологический поток. Все операции технологического потока можно разделить на технологические (все виды обработки и переработки сырья и продуктов), транспортные (перемещение внутри машины и от машины к машине) и контрольные (ветеринарно-санитарный контроль).

Оборудование предприятий молочной промышленности можно классифицировать на следующие категории:

• для приёмки и хранения молока;

• для обработки и производства молочных продуктов с сохранением всех составных частей молока – очистка молока от механических примесей, обезвреживание и получение стойких для хранения продуктов, гомогенизация;

• для обработки молока и производства молочных продуктов с сохранением всех сухих веществ молока – выработка сгущённых и сухих молочных продуктов;

• для обработки молока и производства молочных продуктов из отдельных частей молока – получение сливок и разделение смесей при производстве масла, сыра, казеина, творога и мороженого;

• для розлива, дозировки и упаковки молочных продуктов;

• для мойки тары и оборудования.

Технологическое оборудование разделяют на общее и специализированное.

К общему относится оборудование предприятий молочной промышленности независимо от профиля предприятия, например для приёмки молока – весы, сепараторы –молокоочистители, резервуары, насосы.

Специализированное оборудование установлено на предприятиях в зависимости от профиля: маслодельный, сыродельный заводы.

Транспортные средства для перевозки молока и молочных продуктов подразделяются на внезаводские (автомобильный, водный и железнодорожный транспорт) и внутризаводские (электрокары, автопогрузчики, тележки и транспортёры).

Технологическое оборудования по характеру воздействия на продукт делят на аппараты и машины.

В аппаратах осуществляют тепло- и массообменные, физико-химические, биохимические процессы, в результате которых изменяются физические и химические свойства обрабатываемого продукта или изменяется его агрегатное состояние. Для работы аппаратов обычно обязательно наличие различных рабочих жидкостей (холодной и горячей воды), газа, пара, дыма, тепло- или хладагентов и т. д.

В машинах осуществляется механическое воздействие на продукт, в результате чего изменяются его геометрические и физико-механические показатели. Конструктивной особенностью машин является наличие движущихся исполнительных (рабочих) органов. Форма, размеры, материал и характер перемещения этих органов зависят от их назначения.

В процессе работы на технологическом оборудовании проводят не только основные, но и вспомогательные операции. В зависимости от соотношения этих операций, а также участия человека в их выполнении различают оборудование неавтоматического, полуавтоматического и автоматического действия.

Контрольные вопросы по лекции:

1. Классификация оборудования предприятий молочной промышленности?

2. Чем отличаются между собой термины «аппарат» и «машина»?

3. Что такое технологический поток?

Литература, используемая для лекции:

1. Бредихин С.А. Технология и техника переработки молока/С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский. – М.: Колос, 2001. – 400 с.

2. Золотин Ю.П. и др. Оборудование предприятий молочной промышленности/Ю.П. Золотин. – М.: Агропомиздат, 1985. – 270 с.

Лекция 2. Средства для транспортирования молока и молочных продуктов.

На дальние расстояния молоко перевозят транспортными системами. Внутри предприятий молоко транспортируют по молокопроводам. Для транспортирования молока по трубам и перемещения его через рабочие объёмы технологического оборудования, не имеющего собственных напорных устройств, применяют насосы различного типа.

Учёт поступающего на переработку молока осуществляют с помощью молокомеров, счётчиков, расходомеров и весов.

Хранение молока на фермах перед его отправкой на перерабатывающее предприятие, а также молока и молочных продуктов на самом предприятии осуществляется в ёмкостях специального назначения.

Для перемещения молока и продуктов его переработки внутри цехов применяются ручные и самоходные тележки, короткие молокопроводы и различные конвейеры.

При транспортировании молока с ферм на перерабатывающие предприятия используют автоцистерны и молокопроводы. При больших объёмах (1000 л и более) молоко перевозят в цистернах с помощью автомобильного, железнодорожного и водного транспорта.

Автоцистерна состоит из одной или нескольких секций эллиптической формы со сферическим днищем. Снаружи секции покрыты термоизоляцией, деревянной обшивкой и пергаментом, поверх которых установлен защитный кожух из тонколистовой углеродистой стали. Деревянная обшивка предохраняет термоизоляционный материал от механических повреждений, а кожух – от проникновения влаги. Благодаря слою термоизоляции, покрывающему секции, предотвращаются нагрев и замораживание молока при транспортировании. Секция, изготовленная из пищевого листового алюминия, в зависимости от марки автоцистерны имеет вместимость от 0,9 до 6,55 м³ молока.

В молочной промышленности применяют трубопроводы для технологических целей и общего назначения. В первом случае они бывают медные, из нержавеющей стали, алюминиевые, стеклянные и из полимеров. Трубопроводы общего назначения используют в качестве газо-, водо-, паро- и холодопровода, а также в канализационных сооружениях.

Трубопроводная арматура по назначению делится на вентили, задвижки, краны и клапаны. К задвижкам относятся запорные и регулирующие устройства в системах трубопроводов для полного или частичного постепенного прекращения подачи жидкостей. В них жидкость может выходить и входить с любой стороны. Вентили предназначены для тех же целей, что и задвижки. Их устанавливают в основном на трубопроводах для пара, сжатого воздуха, холодной и горячей воды. Краны служат для быстрого открытия и закрытия прохода в трубопроводах. Клапаны предназначены для управления потоком жидкости или газа в трубопроводах. Различают клапаны обратные (для обеспечения движения потока только в одном направлении и автоматического перекрытия трубопроводов при изменении направления потока), регулирующие и предохранительные (для предотвращения повышения давления в трубопроводах и аппаратах сверх установленного).

Для напорного перемещения (всасывания или нагнетания) применяют насосы. Насосы условно разделяют на две группы: насосы-машины, приводимые в действие от двигателей, и насосы-аппараты, которые действуют за счёт иных источников энергии и не имеют движущихся рабочих органов. Насосы-машины бывают лопастные (центробежные, осевые, вихревые), роторные (шестерённые, пластинчатые, винтовые), поршневые.

Также применяют насосы специальные и общего назначения.

Контрольные вопросы по лекции:

1. Какие насосы применяют в молочной промышленности?

2. Какой вид транспорта используют для транспортировки молока а предприятия?

3. Назначение трубопроводной арматуры?

Литература, используемая для лекции:

1. Бредихин С.А. Технология и техника переработки молока/С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский. – М.: Колос, 2001. – 400 с.

2. Притыко В.П. Машины и аппараты молочной промышленности/В.П. Притыко, В.Г. Лунгрен. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 320 с.

Лекция 3. Оборудование для учёта, взвешивания и хранения молока

При определении количества сырья, готовой продукции и вспомогательных материалов на молокоперерабатывающих предприятиях применяют молокомеры, счётчики, расходомеры и весы.

Поплавковый молокомер является наиболее простым и распространённым средством измерения небольшого количества молока. Он представляет собой цилиндрическое ведро с жёстко закреплённой ручкой. В молокомер помещён поплавок с вертикальной линейкой, входящей в прорезь ручки. Линейка отградуирована в литрах.

При наполнении ведра поплавок всплывает и линейка поднимается над ручкой на высоту, соответствующую объёму молока. Обычно вместимость молокомера поплавкового типа 10 л, а допустимая погрешность измерения ± 0,05 л.

Для измерения 50 л молока и более служат ёмкостные молокомеры цилиндрической или шаровой формы, выполненные из прозрачных материалов. На их поверхности нанесена шкала, по которой отсчитывают объём молока.

С помощью счётчиков измеряют количество продуктов в потоке, т.е. протекающего по трубопроводу. В молочной промышленности наиболее часто применяют два типа счётчиков: с кольцевым поршнем и шестерённый счётчик.

Счётчик с кольцевым поршнем применяют для измерения объёма молока в потоке. Он имеет измерительную камеру, образованную двумя концентрическими цилиндрами, корпусом счётчика и поршнем. Относительная погрешность измерения ± 0,2…0,5 %.

Шестерённый счётчик также позволяет измерить количество молока в потоке и состоит из проточной камеры, в которой под напором проходящего молока вращаются овальные шестерни с мелкими зубьями. Погрешность показаний счётчика ± 0,5 %.

Электромагнитные счётчики-расходомеры получили широкое распространение в поточных технологических линиях переработки молока. Они предназначены для измерения расхода молока и молочных продуктов в потоке и выдачи командного сигнала на какое-либо исполнительное устройство при прохождении заданного количества продукта.

Обычно такие расходомеры состоят из двух основных элементов: первичного преобразователя импульсов (ПРИМ) и измерительного устройства (ИУ). В основе работы ПРИМ положено явление электромагнитной индукции.

При прохождении измеряемой жидкости через магнитное поле, созданное в трубопроводе, в ней, как в движущемся проводнике, наводится ЭДС, пропорциональная средней скорости потока. При постоянном сечении трубопровода ЭДС пропорциональна объёмному расходу жидкости.

Массу твёрдых, сыпучих или жидких продуктов и материалов измеряют при помощи весов – чаще всего с уравновешиванием грузов с помощью гирь или механизмов (шкальных и циферблатных).

Товарные гиревые весы имеют плоскую грузовую платформу, колонку и коромысло с гиредержателем. Шкалы коромысел товарных гиревых весов градуированы.

Шкальные весы имеют две шкалы: основную и дополнительную. Первая нанесена на боковую поверхность коромысла, в верхней части которого имеются пазы, служащие для фиксации зуба передвижной гири, а вторая – на особую линейку, которая жёстко соединена с коромыслом. Обычно шкальные весы устроены так, что верхний предел основной шкалы соответствует наибольшему пределу взвешивания на данных весах. Допустимая погрешность измерения на товарных гиревых и шкальных весах ± 0,1 %. Более удобны в эксплуатации циферблатные весы. Они могут быть платформенными и с подвесными ёмкостями.

Платформенные циферблатные весы состоят из трёх основных частей: грузоподъёмного механизма, промежуточного механизма и циферблатного прибора.

Грузоподъёмный механизм служит для восприятия массы груза, установленного на платформу весов, и состоит из платформы, большого и малого грузоподъёмных рычагов, а также рамы, на которой монтируется весь механизм.

Промежуточный механизм состоит из колонки, нижнего передаточного рычага, подциферблатного рычага со шкалой и передвижной гири для уравновешивания тары, а также масляного демпфера поршневого типа для успокоения колебаний весового механизма.

Циферблатный указательный прибор предназначается для автоматического уравновешивания груза и определения его массы по шкале циферблата.

Приёмка, кратковременное или длительное хранение молока осуществляются во флягах и ёмкостях общего назначения.

Фляги производят из нержавеющей стали, алюминия или специальной листовой стали. К ёмкостям общего назначения относят молокоприёмные баки и ёмкости для хранения молока, которые имеют термоизоляционный слой. В таких ёмкостях качественные изменения молока при его кратковременном хранении сведены к минимуму. К ёмкостям специального назначения относят ёмкостные теплообменные аппараты, предназначенные для качественных изменений молока и получения различных молочных продуктов: охладители молока, ванны длительной пастеризации, универсальные ёмкости, аппараты для созревания сливок и производства кисломолочных напитков и другое технологическое оборудование, имеющее в качестве основного рабочего органа какую-либо ёмкость.

Ёмкости для хранения молока могут быть вертикальные и горизонтальные. Ёмкость для хранения молока цилиндрической формы состоит из алюминиевого корпуса и стального кожуха. Пространство между ними заполнено термоизолирующим веществом. В верхней части ёмкости предусмотрены смотровое окно, светильник, моечное устройство, датчик верхнего уровня и воздушный клапан, который впускает и выпускает воздух при её опорожнении и заполнении.

Вертикальные ёмкости для хранения позволяют лучше использовать высоту помещения, а также быстрее опорожняются по сравнению с горизонтальными.

На крупных перерабатывающих предприятиях применяют ёмкости для хранения молока вместимостью 25 м³ (Г6-ОМГ-25), 50 м³ (В2-ОХР-50) и 100 м³ (В2-ОХР-100). Две последние устанавливают вне зданий.

Кроме вертикального и горизонтального исполнения ёмкости специального назначения различают:

- по назначению – охладители молока, ванны для нагревания и универсальные тепловые аппараты;

- по типу перемешивающего устройства – с лопастными, пропеллерными и специальными мешалками;

- по конструкции системы тепловой обработки продукта (охлаждение или негревание) – ёмкости с теплообменной рубашкой, оросительной системой, теплообменником в виде змеевика и комбинированным теплообменным устройством.

Молоко в ёмкостях охлаждают двумя способами: непосредственно кипящим в испарителе хладагентом или при помощи хладоносителя, т.е. воды или рассола от холодильной установки.

В ваннах длительной пастеризации или универсальных тепловых аппаратах молоко нагревается через теплопередающую стенку-рубашку от поступающей в неё горячей воды или пара, пропускаемого через воду.

Контрольные вопросы по лекции:

1. Как осуществляют учёт поступающего на предприятие молока?

2. Какое оборудование взвешивает молоко?

3. Устройство ёмкостей для хранения молока?

Литература, используемая для лекции:

1. Бредихин С.А. Технология и техника переработки молока/С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский. – М.: Колос, 2001. – 400 с.

2. Притыко В.П. Машины и аппараты молочной промышленности/В.П. Притыко, В.Г. Лунгрен. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 320 с.

Лекция 4. Оборудование для механической обработки молока

При механической обработке молоко очищают от загрязнений, разделяют его на фракции (сепарирование), диспергируют жировые шарики (гомогенизация), подвергают разделению с помощью мембранных методов.

Механическая обработка молока и молочных продуктов осуществляется с помощью фильтров, центрифуг, сепараторов различной конструкции, гомогенизаторов и мембранных фильтрационных аппаратов.

Различные механические и естественные примеси из молока и молочных продуктов удаляют с помощью фильтра, способного пропускать жидкость, но задерживать взвешенные в ней твёрдые частицы. Основной частью любого фильтра является фильтровальный элемент, в качестве которого используют ткани из волокон растительного и животного происхождений, а также из синтетических, керамических и металлических материалов. Фильтровальные элементы, изготовленные из синтетических волокон, по своим свойствам во многих отношениях превосходят хлопчатобумажные и шерстяные, так как сочетают высокую механическую прочность с термоустойчивостью и невосприимчивостью к воздействию микроорганизмов. Фильтры бывают периодического и непрерывного действия. В зависимости от конструкции фильтрующего элемента фильтры делят на цилиндрические и дисковые.

Цилиндрические фильтры периодического действия бывают с одноразовыми и многоразовыми фильтрующими элементами. Первые устанавливают в доильных установках с молокопроводом, они могут быть использованы в любой технологической линии по переработке молока.

Фильтры обладают преимуществом перед сепараторами-молокоочистителями в том случае, если молоко очищается от частиц с плотностью ниже, чем плотность плазмы молока. Фильтр задерживает частицы определённого размера независимо от их плотности.

К мембранным методам обработки молока относят ультрафильтрацию, обратный осмос и электродиализ.

Сущность всех мембранных методов – это разделение и концентрирование молочного сырья в процессе фильтрации через специальные мембраны под действием давления (ультрафильтрации и обратный осмос) или электрического поля (электродиализ).

Ультрафильтрацию используют для выделения белков из молока и молочной сыворотки; при обратном осмосе происходит концентрирование молочного сырья, так как через мембраны проходит только вода; электродиализу подвергают молочную сыворотку с целью её деминерализации.

При сепарировании молока и любой гетерогенной системы, происходит осаждение дисперсной фазы в поле действия гравитационных и центробежных сил. Молоко разделяется на две фракции различной плотности: с высоким содержанием жира (сливки) и с низким (обезжиренное молоко). По назначению сепараторы делятся на:

- сепараторы-сливкоотделители для разделения парного или подогретого до температуры 35⁰С молока на сливки и обезжиренное молоко с одновременной очисткой фракций от механических примесей;

- сепараторы для получения высокожирных сливок (84 – 85% жира) из сливок жирностью 35 – 40%;

- сепараторы-молокоочистители для очистки молока от механических примесей;

- сепараторы-нормализаторы для получения нормализованного по жирности молока;

- сепараторы для получения творожного сгустка в производстве диетического творога.

По принципу поступления молока в рабочий орган и отвода продуктов различают три типа сепараторов:

- открытые – молоко из ёмкости свободно поступает в приёмную воронку сепаратора, обезжиренное молоко и сливки выводятся через рожки;

- полузакрытые – молоко свободно поступает в приёмную воронку (т.е. в открытом потоке), продукты сепарирования выводятся из барабана под давлением в закрытом потоке;

- закрытые (герметические) – молоко вводится в рабочий орган под давлением, продукты сепарирования выводятся под давлением, процесс осуществляется в закрытом потоке.

Следующий вид механической обработки молока – гомогенизация, при которой происходит раздробление (диспергирование) жировых шариков путём воздействия на молоко или сливки значительных внешних усилий. В процессе обработки уменьшаются размеры жировых шариков и скорость всплывания. Происходит перераспределение оболочечного вещества жирового шарика, стабилизируется жировая эмульсия, и гомогенизированное молоко не отстаивается. При производстве цельного молока размер жировых шариков с 3…4 мкм уменьшается до 0,7…0,8 мкм. Для гомогенизации жидких молочных продуктов используют гомогенизатор клапанного типа. Его основным узлом является гомогенизирующая головка. Гомогенизатор представляет собой горизонтально расположенный насос высокого давления. Гомогенизаторы-пластификаторы роторного типа применяют для изменения консистенции таких молочных продуктов, как плавленые сыры и сливочное масло. В обработанном с их помощью сливочном масле водная фаза диспергируется, в результате чего продукт лучше хранится.

Контрольные вопросы по лекции:

1. Классификация сепараторов?

2. Какое оборудование используют для гомогенизации?

3. Назначение и разновидности фильтров?

Литература, используемая для лекции:

1. Притыко В.П. Машины и аппараты молочной промышленности/В.П. Притыко, В.Г. Лунгрен. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 320 с.

2. Золотин Ю.П. и др. Оборудование предприятий молочной промышленности/Ю.П. Золотин. – М.: Агропомиздат, 1985. – 270 с.

Лекция 5. Оборудование для тепловой обработки молока

Тепловую обработку молока проводят при разной температуре на различном оборудовании.

При охлаждении молочного сырья замедляется жизнедеятельность микроорганизмов, вызывающих порчу, и увеличивается срок хранения молока в свежем виде.

Нагревание молока интенсифицирует многие технологические операции.

Пастеризация молока и молочных продуктов служит для подавления жизнедеятельности микроорганизмов, находящихся в вегетативной форме.

Стерилизация молока и молочных продуктов обеспечивает уничтожение не только вегетативных, но и споровых форм микроорганизмов, что позволяет значительно увеличить срок хранения готовых изделий.

Вакуум-термическую обработку применяют для удаления из жидких молочных продуктов посторонних запахов и привкусов.

Применяемое в молочной промышленности оборудование для тепловой обработки молока представляет собой отдельные аппараты: пастеризационно-охладительные или стерилизационные установки.

Оборудование классифицируют:

- по характеру соприкосновения продукта и окружающего воздуха – открытые и закрытые;

- по форме рабочих органов – плоские и круглые;

- по профилю поверхности рабочих органов – трубчатые и пластинчатые;

- по конструкции – однорядные и многорядные (пакетные);

- по числу секций – односекционные и многосекционные;

- по направлению движения охлаждающей жидкости по отношению к охлаждаемому продукту – прямоточные и противоточные.

Среди аппаратов для охлаждения молока наибольшее распространение получили охладители открытого (оросительные и ёмкостные) и закрытого (трубчатые и пластинчатые) типов.

Для нагрева молока применяют подогреватели ёмкостного, трубчатого и пластинчатого типов. В качестве ёмкостных подогревателей обычно используют ёмкости специального назначения и ванны длительной пастеризации.

Трубчатые и пластинчатые подогреватели несущественно отличаются от охладителей подобного типов. В этих аппаратах вместо охлаждающей жидкости подают пар или реже горячую воду.

Тепловая обработка консервированных молочных продуктов осуществляется в автоклавах и стерилизаторах различного типа.

Оборудование для пастеризации и стерилизации молока в зависимости от характера выполнения операции делят на аппараты непрерывного и периодического действия. По виду источника энергии различают паровые, электрические и комбинированные аппараты. Наибольшее распространение среди оборудования этой группы получили пластинчатые и трубчатые установки непрерывного действия, а также ванны длительной пастеризации молока, относящиеся к оборудованию периодического действия. Молоко и молочные продукты пастеризуют в специальных ёмкостях, трубчатых пастеризационных установках, а также в пластинчатых пастеризационно-охладительных установках.

В некоторых пастеризационно-охладительных установках применяют устройства для удаления нежелательных запахов и привкусов. Эти устройства называют дезодораторами. Они представляют собой ёмкости цилиндрической формы, их устанавливают между выдерживателем и секцией пастеризации. Дезодораторы бывают с инжекцией острого пара в продукт при атмосферном давлении и вакуумные.

В первом случае продукт перед поступлением в дезодоратор смешивается с очищенным острым паром, в результате чего улучшается степень его дезодорирования.

В вакуумных дезодораторах предварительно нагретый продукт поступает в перфорированную камеру с отражателем. В вакуум-камере поддерживается разрежение (50…60 кПа), и поэтому продукт вскипает. Вторичный пар и выделившиеся газы удаляются из камеры с помощью эжекторного конденсатора. Продукт откачивается специальным насосом.

Такую установку можно применять как самостоятельно, так и в комплектах технологического оборудования.

Контрольные вопросы по лекции:

1. Какое оборудование используют для тепловой обработки молока?

2. Классификация оборудования для тепловой обработки молока?

3. Для чего используются дезодораторы?

Литература, используемая для лекции:

1. Притыко В.П. Машины и аппараты молочной промышленности/В.П. Притыко, В.Г. Лунгрен. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 320 с.

2. Золотин Ю.П. и др. Оборудование предприятий молочной промышленности/Ю.П. Золотин. – М.: Агропомиздат, 1985. – 270 с.

Лекция 6. Оборудование для производства сливочного масла

Оборудование для производства сливочного масла делится на оборудование для подготовительных операций и оборудование для выработки сливочного масла.

Подготовительные операции по производству масла осуществляются с помощью заквасочников и ёмкостей созревания сливок.

Для выработки масла служат маслоизготовители и маслообразователи.

Технология масла способом сбивания сливок предусматривает выполнение следующих последовательно осуществляемых операций: приёмки молока, охлаждения, хранения, нагревания, сепарирования молока, тепловой обработки сливок, низкотемпературной их подготовки (физическое созревание сливок), сбивания сливок, промывки масляного зерна, посолки масла (только для солёного масла), механической обработки, фасования и хранения масла.

Для выработки масла способом сбивания в маслоизготовителях непрерывного действия используют сливки жирностью 35…50 %. Такая концентрация жира способствует ускорению образования масляного зерна и повышает производительность маслоизготовителя. При выработке масла способом взбивания в маслоизготовителях периодического действия используют сливки средней жирности 32…37 %.

Сбивание сливок в масло – сложный процесс, зависящий от многих факторов, из которых основные: частота вращения рабочего органа маслоизготовителя, начальная температура сбивания сливок, жирность сливок.

Созревшие сливки до начала сбивания охлаждают и выдерживают при этой температуре в течение 30…40 мин. В течение выдержки устанавливается равновесие между твёрдым и жидким жиром. Затем сливки поступают в маслоизготовитель непрерывного действия, где осуществляются сбивание сливок, промывка масляного зерна, посолка и обработка масла.

Во избежание пенообразования сливки перекачивают из ёмкостей в Маслоизготовитель объёмными насосами (ротационными, винтовыми).

Для производства масла способом непрерывного сбивания используют маслоизготовители как отечественного, так и зарубежного производства, которые могут иметь свои конструктивные особенности, однако основным рабочим органом маслоизготовителя непрерывного действия служат сбиватель и обрабатывающие устройства (маслообработник).

Сбиватель представляет собой цилиндр с установленной внутри мешалкой (билом), частота вращения которой может достигать 2800 мин^-1 и более. Сбиватель имеет систему охлаждения. Сливки, подаваемые в сбиватель, подвергаются интенсивному механическому воздействию мешалки-била, что приводит к разрушению жировой эмульсии и образованию масляного зерна.

В маслоизготовителях непрерывного действия применяют экструзионно-шнековый способ обработки масла, заключающийся в механическом воздействии на масло с помощью шнеков и специального устройства, состоящего из металлических решёток и мешалок, с целью отпрессовывания масляного зерна, диспергирования плазмы, равномерного распределения компонентов в пласте масла и его уплотнения. Поэтому обработник масляного зерна состоит из нескольких шнековых камер и укомплектован дозирующим устройством.

При получении масла методом преобразования высокожирных сливок используют цилиндрический маслообразователь. Он состоит из трёх последовательно сообщающихся цилиндров с рубашками, в которые подаётся хладоноситель (рассол или ледяная вода). В каждом цилиндре есть вытеснительный барабан, который при вращении перемешивает и продвигает сливки, находящиеся в зазоре между цилиндром и вытеснительным бараваном, по спирали вдоль барабана. На барабане закреплены два откидывающихся при вращении плоских ножа, которые снимают с внутренней охлаждающей поверхности цилиндра отвердевший слой высокожирных сливок.

Сливки при температуре 60…70^оС поступают вначале в нижний, а затем в средний и верхний цилиндры. В нижнем цилиндре сливки интенсивно охлаждаются до 22…23^оС. В среднем цилиндре происходит дополнительное охлаждение. В верхнем формируется требуемая структура и консистенция масла. Температура масла, выходящего из верхнего цилиндра, составляет 13…17 ^оС.

Контрольные вопросы по лекции:

1. Какие методы используются для получения сливочного масла?

2. Назначение и принцип работы маслоизготовителя?

3. Назначение и принцип работы маслообразователя?

Литература, используемая для лекции:

1. Бредихин С.А. Технология и техника переработки молока/С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский. – М.: Колос, 2001. – 400 с.

2. Притыко В.П. Машины и аппараты молочной промышленности/В.П. Притыко, В.Г. Лунгрен. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 320 с.

3. Золотин Ю.П. и др. Оборудование предприятий молочной промышленности/Ю.П. Золотин. – М.: Агропомиздат, 1985. – 270 с.

Лекция 7. Оборудование для выработки твёрдых натуральных и плавленых сыров

Технология натуральных сыров.

Сыр представляет собой пищевой продукт, вырабатываемый из молока путём коагуляции белков, обработки полученного белкового сгустка и последующего созревания сырной массы. При созревании все составные части сырной массы подвергаются глубоким изменениям, в результате которых в ней накапливаются вкусовые и ароматические вещества, приобретаются свойственные данному виду сыра консистенция и рисунок.

Среди продуктов питания сыр занимает одно из первых мест по пищевой и энергетической ценности.

Общая схема технологического процесса производства сыра состоит из следующих стадий и технологических операций:

- подготовка молока к выработке сыра: контроль качества и сортировка молока, резервирование молока, созревание молока, нормализация, тепловая обработка, вакуумная обработка, ультрафильтрация молока;

- подготовка молока к свёртыванию: внесение в молоко хлорида кальция, внесение в молоко нитрата калия или натрия, применение бактериальных заквасок и концентратов;

- получение и обработка сгустка: свёртывание молока, обработка сгустка и сырного зерна;

- формование сыра, самопрессование и прессование сыра, посолка сыра;

- созревание сыра.

Рассмотрим эти технологические операции подробнее.

Для производства сыра плотность молока должна быть не менее 1027 кг/м³, кислотность – 16…18 ^оТ, массовая доля жира – не менее 3,2 %. С целью получения однородного сырья на сутки работы завода молоко резервируют, Оно заключается в его хранении при температуре от 2 до 6 ^оС не более 24 ч после дойки, очистки и охлаждения. Сыр нельзя вырабатывать из парного молока и охлаждённого непосредственно после дойки. Для получения стандартного по составу сыра молоко нормализируют. Её проводят в потоке с использованием сепаратора-нормализатора или путём смешения цельного молока с рассчитанной массой сливок или обезжиренного молока. Для получения высококачественного готового продукта важнейшее значение имеют отсутствие в молоке посторонней микрофлоры и газообразной фазы, что достигается тепловой и вакуумной обработкой молока, а также необходимая массовая доля белка в молоке, которая обеспечивается путём ультрафильтрации части переработанного молока. Тепловую обработку молока проводят на пластинчатых пастеризационно-охладительных установках, в которых молоко нагревают до температуры пастеризации, выдерживают и охлаждают до температуры свёртывания. Вакуумную обработку проводят для удаления из молока мелкодисперсной газовой фазы и летучие соединения. Для этого используют дезодораторы. Ультрафильтрацию осуществляют при температуре 50±5^оС после нормализации молока по жиру перед его пастеризацей.

Бактериальные закваски и бактериальные концентраты представляют собой концентрат клеток бактерий, участвующих в свёртывании молока и созревании сыра.

Формирование вкуса, запаха и консистенции сыров присходит в результате микробиологических и биохимических процессов. Во время выработки и созревания сыра микроорганизмы развиваются в сыре и воздействуют на сырную массу.

Для свёртывания молока в сыроделии применяют молокосвёртывающие ферменты живого происхождения: сычужный фермент и пепсин, а также ферментные препараты на их основе. Сычужный фермент получают из желудков молочных телят, ягнят и козлят. Важные условия для действия сычужного фермента – кислотность и температура молока. В сыроделии обычно применяют температуру свёртывания молока 28…36 ^оС. Для равномерного распределения ферментного препарата по всему объёму молоко после внесения препарата перемешивают в течение 6±1 мин, а затем оставляют в потоке до образования сгустка. Затем сгусток обрабатывают. Его цель – удаление не связанной с белками влаги (сыворотки) с растворёнными в ней составными частями молока. Для удаления избыточного количества влаги из сгустка служат следующие технологические операции: разрезание сгустка, постановка зерна, вымешивание зерна, тепловая обработка сырного зерна (второе нагревание), обсушка зерна.

Сгусток разрезают специальными режущими устройствами вначале вдоль, а затем поперёк режущим устройством с вертикально расположенными режущими элементами. В результате получаются столбики квадратного сечения со сторонами 7…10 мм в зависимости от вида сыра. Затем сгусток разрезают режущим устройством с горизонтально расположенными режущими элементами и получают кубики с размером ребра от 8 до 12 мм. Разрезка сгустка длится 10…15 мин со скоростью, соответствующей прочности сгустка. Нежный сгусток режут медленно, чтобы не образовалась сырная пыль, более плотный сгусток режут быстрее, чтобы не допустить преждевременного уплотнения. Для каждой группы сыров получают зерно определённой величины – проводят постановку зерна. Так, при выработке швейцарского сыра в результате постановки получают зерно размером 2…3 мм, при выработке голландского сыра – 5…6, а для мягких сыров – 20…30 мм. После постановки продолжают вымешивание зерна в целях его дальнейшей обсушки. В процессе вымешивания выделяется сыворотка, уменьшается объём зерна, оно становится круглым.

Цель формования сыра – соединение сырных зёрен в монолит, которому придают определённую форму, и выделение части межзерновой сыворотки. Важный фактор формования сыра и получения плотной массы – температура, поэтому, чтобы сырная масса не охлаждалась, её формуют быстро, а в помещении поддерживают температуру 18…20 ^оС. В зависимости от вида вырабатываемого сыра применяют следующие способы формования: из пласта, наливом и насыпью.

Формование из пласта. Из сырного зерна получают пласт сырной массы, осуществляют в аппарате выработки сырного зерна. Готовый пласт разрезают на куски требуемого размера и помещают в формы.

Цель самопрессования и прессования – удаление излишков сыворотки, а также максимально допустимое для каждого вида сыра уплотнение сырной массы. Кроме того, при прессовании на сыре образуется замкнутый и прочный поверхностный слой. Самопрессование осуществляется под действием веса сыра, прессование – под действием внешнего давления.

В процессе самопрессования продолжает развиваться молочнокислое брожение в сырной массе, происходит её дальнейшее обезвоживание. Давление в головке сыра увеличивается от верхнего слоя к нижнему, поэтому для равномерного уплотнения всей массы сыра его переворачивают через 15…30 мин, а затем реже – через 1…1,5 ч. В зависимости от вида сыра делают 5…8 переворачиваний. Уплотнение сырной массы – длительный процесс, поэтому самопрессование мягких сыров длится от 3 до 24 ч. Необходимое условие самопрессования – поддержание температуры сырной массы, поэтому температура воздуха в помещении при самопрессовании должна быть 15…20 ^оС. Продолжительность самопрессования твёрдых сыров составляет 30…40 мин с одним или двумя переворачиваниями. Для прессуемых сыров самопрессование – обязательный процесс, который предшествует прессованию. В процессе прессования продолжаются развитие микрофлоры закваски и уплотнение сырной массы, удаляются остатки межзерновой сыворотки и образуется замкнутый поверхностный слой. Сыр прессуют в специальных формах. Продолжительность процесса различна для отдельных видов сыра. Сыры типа голландского достаточно прессовать 1,5…2 ч, типа швейцарского – 16 – 18 ч.

Затем сыр солят разными способами: сухая, комбинированная, посолка в зерне, инъекционный способ и в рассоле. Последний осуществляют путём погружения сыра в рассол, представляющий собой водный раствор хлорид натрия (поваренной соли), и выдержки в нём до окончания просаливания. Посолку осуществляют в специальном помещении в солильном бассейне, разделённом на секции с таким расчётом, чтобы каждая секция бассейна вмещала сыры одной выработки. Для механизации посолки используют специальные контейнеры. На каждой полке контейнера сыры размещают в один ряд. Контейнер с сыром погружают в рассол и извлекают из него с помощью подъёмных механизмов.

Свежая сырная масса имеет чистый молочный вкус и эластичную, резиноподобную консистенцию. В процессе созревания сыр приобретает вкус и аромат. Созревание зависит от внешних условий: температуры, относительной влажности воздуха, кратности обмена воздуха в камере созревания, а также способов ухода за поверхностью сыра. После посолки сыр сначала обсушивают на стеллажах в солильном помещении в течение 2…3 сут при температуре 10±2 ^оС.

В процессе посолки и созревания масса сыра из-за усушки уменьшается. Наибольшая потеря массы, наблюдаемая в период посолки сыра за счёт извлечения из него влаги, 4,5±1,5 % массы сыра. После посолки масса сыра продолжает уменьшаться вследствие испарения влаги с его поверхности. Поэтому применяют защитные покрытия повнрхности сыров.

В процессе самопрессования продолжает развиваться молочнокислое брожение в сырной массе, происходит её дальнейшее обезвоживание. Давление в головке сыра увеличивается от верхнего слоя к нижнему, поэтому для равномерного уплотнения всей массы сыра его переворачивают через 15…30 мин, а затем реже – через 1…1,5 ч. В зависимости от вида сыра делают 5…8 переворачиваний. Уплотнение сырной массы – длительный процесс, поэтому самопрессование мягких сыров длится от 3 до 24 ч. Необходимое условие самопрессования – поддержание температуры сырной массы, поэтому температура воздуха в помещении при самопрессовании должна быть 15…20 ^оС. Продолжительность самопрессования твёрдых сыров составляет 30…40 мин с одним или двумя переворачиваниями. Для прессуемых сыров самопрессование – обязательный процесс, который предшествует прессованию. В процессе прессования продолжаются развитие микрофлоры закваски и уплотнение сырной массы, удаляются остатки межзерновой сыворотки и образуется замкнутый поверхностный слой. Сыр прессуют в специальных формах. Продолжительность процесса различна для отдельных видов сыра. Сыры типа голландского достаточно прессовать 1,5…2 ч, типа швейцарского – 16 – 18 ч.

Затем сыр солят разными способами: сухая, комбинированная, посолка в зерне, инъекционный способ и в рассоле. Последний осуществляют путём погружения сыра в рассол, представляющий собой водный раствор хлорид натрия (поваренной соли), и выдержки в нём до окончания просаливания. Посолку осуществляют в специальном помещении в солильном бассейне, разделённом на секции с таким расчётом, чтобы каждая секция бассейна вмещала сыры одной выработки. Для механизации посолки используют специальные контейнеры. На каждой полке контейнера сыры размещают в один ряд. Контейнер с сыром погружают в рассол и извлекают из него с помощью подъёмных маханизмов.

Свежая сырная масса имеет чистый молочный вкус и эластичную, резиноподобную консистенцию. В процессе созревания сыр приобретает вкус и аромат. Созревание зависит от внешних условий: температуры, относительной влажности воздуха, кратности обмена воздуха в камере созревания, а также способов ухода за поверхностью сыра. После посолки сыр сначала обсушивают на стеллажах в солильном помещении в течение 2…3 сут при температуре 10±2 ^оС.

В процессе посолки и созревания масса сыра из-за усушки уменьшается. Наибольшая потеря массы, наблюдаемая в период посолки сыра за счёт извлечения из него влаги, 4,5±1,5 % массы сыра. После посолки масса сыра продолжает уменьшаться вследствие испарения влаги с его поверхности. Поэтому применяют защитные покрытия поверхности сыров. Для этого используют: полимерное покрытие, полимерные плёнки, комбинированное покрытие новаллен (состоит из двух слоёв – каркасного и защитного).

Технология плавленых сыров.

Плавленые сыры представляют собой пищевой продукт, вырабатываемый из различных видов сыров, масла, творога, консервов и других молочных продуктов с вкусовыми наполнителями и специями или без них путём тепловой обработки смеси с добавлением специальных солей-плавителей.

Сырьё, используемое в производстве плавленых сыров, делят на основное и вспомогательное. Основным сырьём служат натуральные жирные сыры, а также специальные виды сыров и сырные массы для плавления. В качестве вспомогательного сырья применяют различные наполнители, специи и приправы.

Технологический процесс производства плавленых сыров включает следующие технологические операции: подбор и подготовку сырья, составление сырной смеси, плавление, фасовку, охлаждение и упаковывание и хранение готовой продукции.

Сыры всех видов подбирают по зрелости и кислотности. Незрелые сыры и сыры с повышенной кислотностью плохо плавятся.

После подбора сырья приступают к его подготовке. Сыры вначале освобождают от полимерного покрытия, а сыры с парафиновым покрытием направляют на машину для снятия парафина, где их моют горячей водой температурой 90…95^оС, затем 40…45^оС и холодной. В дальнейшем с сыра вручную удаляют корку и зачищают повреждённые места. Каждый вид сырья измельчают отдельно и загружают в отдельные ёмкости-накопители. При использовании агрегата В2-ОПН, в котором совмещены операции дробления и плавления, сыр не обрабатывают на волчке и вальцовочной машине.

Плавление сырной массы – основная и наиболее важная операция в технологии плавленых сыров и заключается в нагревании и перемешивании сырной массы в присутствии солей-плавителей. Сырную массу плавят в специальных аппаратах. Нагрев сырной массы в них осуществляется теплоносителем через стенку ёмкости и путём непосредственного введения пара в сырную массу. При использовании агрегата В2-ОПН все компоненты закладывают одновременно.

При плавлении смесь компонентов непрерывно перемешивается мешалкой вначале на малой скорости, а затем скорость перемешивания увеличивают. При температуре 50…55^оС сырная масса становится однородной и текучей. Продолжительность плавления сыра в зависимости от используемого оборудования и технологии составляет 5…20 мин.

Расплавленная горячая сырная масса поступает в разгрузочную тележку, оборудованную насосом. Далее она поступает в бункер автомата для фасования пастообразных продуктов. Во время фасования масса должна находится в расплавленном состоянии и не терять текучести. Сыр фасуют в фольгу по 30; 62,5 и 100 г, стаканчики по 100 и 200 г, коробочки из полистерола по 100 г, жестяные банки по 100 и 250 г и стеклянные банки по 225 г. Фасуют сыр также в виде колбасок и батонов массой от 30 г до 2…2,5 кг и в виде блоков массой 0,5…10 кг.

Фасованный сыр немедленно охлаждают. В результате быстрого охлаждения повышается качество сыра и стойкость его при хранении. Способы охлаждения могут быть различными: В специальных камерах на стеллажах или тележках при температуре воздуха не выше 10^оС, в охладителях туннельного типа. Продолжительность охлаждения в камерах составляет 16 ч, а в туннельном охладителе 1…2 ч.

Охлаждённый сыр должен иметь температуру не выше 15^оС. При такой температуре брикет сыра становится твёрдым и не деформируется при укладке в ящики. Сыры, фасованные в полимерную и другую жёсткую тару, можно сразу укладывать в ящики и направлять на охлаждение. Сыр маркируют наклеиванием или нанесением этикеток.

Хранят сыр в хорошо вентилируемом помещении при температуре воздуха от 0 до -3^оС и от 0 до +4^оС и относительной влажности воздуха соответственно 80…85%. Предельный срок хранения зависит от вида и качества плавленого сыра. Так, сыры плавленые ломтевые и колбасные хранят не более 3 мес; сыры, упакованные в полимерную тару со съёмной крышкой – не более 15 сут.

Контрольные вопросы по лекции:

1. Из каких технологических операций состоит процесс производства натуральных сыров?

2. Для чего используют соли-плавители?

3. Из каких технологических операций состоит процесс производства плавленых сыров?

Литература, используемая для лекции:

1. Бредихин С.А. Технология и техника переработки молока/С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский. – М.: Колос, 2001. – 400 с.

2. Золотин Ю.П. и др. Оборудование предприятий молочной промышленности/Ю.П. Золотин. – М.: Агропомиздат, 1985. – 270 с.

Лекция 8. Оборудование для производства кисломолочных продуктов

Кисломолочные продукты разделяют на следующие группы:

- кисломолочные напитки;

- сметана;

- творог;

- творожные продукты.

Кисломолочные продукты получают путём сквашивания пастеризованного, стерилизованного или топлёного молока, сливок, пахты и сыворотки заквасками, в состав которых входят различные молочнокислые бактерии, а для получения продуктов лечебно-профилактического назначения – бифидобактерии.

Технология кисломолочных напитков.

К кисломолочным напиткам относятся различные виды простокваши (варенец, ряженка, йогурт и др.), кефир, ацидофильные напитки. Кроме того, вырабатывают кисломолочные напитки из пахты и сыворотки.

Существуют два способа производства кисломолочных продуктов – резервуарный и термостатный.

Резервуарный способ. Технологический процесс производства напитков резервуарным способом состоит из следующих технологических операций: подготовки сырья, нормализации, гомогенизации, пастеризации и охлаждения, заквашивания, сквашивания в специальных ёмкостях, охлаждения сгустка, созревания сгустка (кефир, кумыс), фасования.

Нормализация молока осуществляется в потоке на сепараторах-нормализаторах. Нормализованную смесь подвергают тепловой обработке. В результате пастеризации уничтожаются микроорганизмы в молоке и создаются условия, благоприятные для развития микрофлоры закваски. Пастеризуют нормализованную смесь при температуре 92…94 ^оC c выдержкой 2…8 мин или при температуре 85…87 ^оC c выдержкой 10…15 мин. Тепловая обработка смеси обычно сочетается с гомогенизацией при температуре 60…65 ^оC и давлении 15…17,5 МПа. После пастеризации и гомогенизации смесь охлаждается до температуры заквашивания, после чего она поступает в ёмкость для заквашивания. В охлаждённую смесь вносят закваску, масса которой обычно составляет 5 % массы заквашиваемой смеси.

Сквашивание смеси проводят при температуре заквашивания. Во время сквашивания происходит размножение микрофлоры закваски, нарастает кислотность, коагулирует казеин и образуется сгусток. Об окончании сквашивания судят по образованию достаточно плотного сгустка и достижению определённой кислотности.

После окончания сквашивания продукт немедленно охлаждают.

Кефир, вырабатываемый с созреванием, после сквашивания охлаждается до 14…16 ^оC и при этой температуре созревает. Продолжительность созревания не менее 10…12 ч.

Кисломолочные напитки фасуют в термосвариваемые пакеты, коробки, стаканчики.

Термостатный способ. Технологический процесс производства кисломолочных напитков термостатным способом состоит из тех же технологических операций, что и при производстве резервуарным способом, осуществляемых в такой последовательности: подготовка сырья, нормализация, пастеризация, гомогенизация, охлаждение до температуры заквашивания, заквашивание, фасование, сквашивание в термостатных камерах, охлаждение сгустка, созревание сгустка.

После заквашивания смесь фасуют в потребительскую тару и направляют в термостатную камеру, где поддерживается температура, благоприятная для развития микрофлоры закваски. После окончания сквашивания продукт направляют в холодильную камеру для охлаждения.

Резервуарный способ производства кисломолочных продуктов по сравнению с термостатным имеет ряд преимуществ. Во-первых, этот способ позволяет уменьшить производственные площади за счёт ликвидации громоздких термостатных камер. Во-вторых, он позволяет осуществить более полную механизацию и автоматизацию технологического процесса, сократить затраты ручного труда.

Сметану получают из нормализованных пастеризованных сливок путём сквашивания их закваской и созревания при низких температурах.

Сметану производят резервуарным и термостатным способами. Технологический процесс производства сметаны резервуарным способом состоит из следующих технологических операций: приёмки и сепарирования молока, нормализации сливок, пастеризации, гомогенизации и охлаждения сливок, заквашивания и сквашивания, перемешивания сквашенных сливок, фасования, охлаждения и созревания сметаны. При термостатном способе после заквашивания сливки фасуют и направляют на сквашивание.

Творог – кисломолочный белковый продукт, который вырабатывают из пастеризованного нормализованного или обезжиренного молока, а также из пахты путём сквашивания закваской с последующим удалением из полученного сгустка части сыворотки.

Молочная промышленность вырабатывает творог с массовой долей жира 18; 9; % % и нежирный. Массовая доля влаги в готовом продукте соответственно составляет 65; 73; 75; 80 %; кислотность – 210; 220; 230 и 240 ^оТ. Кроме того, вырабатывают мягкий диетический творог с разной массовой долей жира и нежирный, а также с плодово-ягодными наполнителями.

Существуют два способа производства творога: традиционный (обычный) и раздельный.

Традиционный способ. Технологический процесс производства творога традиционным способом включает следующие последовательно осуществляемые технологические операции: подготовку молока, получение сырья требуемого состава, пастеризацию, охлаждение до температуры заквашивания, заквашивание, сквашивание, дробление сгустка, отделение сыворотки, охлаждение творога, фасование.

Раздельный способ. Сущность раздельного способа заключается в том, что вначале получают обезжиренное молоко и высокожирные сливки, массовая доля жира в которых составляет 50…55 %. Затем из обезжиренного молока вырабатывают нежирный творог и смешивают его с высокожирными сливками.

К творожным продуктам относят творожные изделия и творожные полуфабрикаты.

Творожные изделия. Это белковые кисломолочные продукты, вырабатываемые из творога, приготовленного из пастеризованного молока, с добавлением вкусовых и ароматических наполнителей.

Технологический процесс производства творожных изделий состоит из следующих операций: приёмки и обработки сырья, подготовки компонентов, приготовления смеси и фасования. Для творожных изделий применяют творог с различной массовой долей жира и нежирный, который обрабатывают на вальцовках, куттере или пропускают через коллоидную мельницу для получения однородной нежной консистенции. В соответствии с рецептурой к творогу добавляют компоненты, перемешивают в месильной машине, охлаждают полученную смесь до температуры не выше 6 ^оC и направляют на фасование.

Промышленность вырабатывает творожные изделия в широком ассортименте: Творожная масса, сырки, творожные пасты и кремы, торты и др.

Творожные полуфабрикаты. Это белковые кисломолочные продукты, вырабатываемые из творога с добавлением наполнителей животного и растительного происхождения. Перед употреблением таких продуктов требуется дополнительная тепловая обработка.

Технологический процесс производства творожных полуфабрикатов состоит из приёмки и подготовки сырья, приготовления замеса. Формования, охлаждения, замораживания.

Контрольные вопросы по лекции:

1. Охарактеризуйте термостатный способ получения кисломолочных продуктов?

2. Охарактеризуйте резервуарный способ получения кисломолочных продуктов?

3. Какие два способа получения творога используют, их преимущества?

Литература, используемая для лекции:

1. Бредихин С.А. Технология и техника переработки молока/С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский. – М.: Колос, 2001. – 400 с.

2. Притыко В.П. Машины и аппараты молочной промышленности/В.П. Притыко, В.Г. Лунгрен. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 320 с.

3. Золотин Ю.П. и др. Оборудование предприятий молочной промышленности/Ю.П. Золотин. – М.: Агропомиздат, 1985. – 270 с.