Технология и техника молока и молочных продуктов

    Температура замерзания также постоянная физико-химическое свойство молока, т. к. оно обуславливается только истинно растворимыми составными частями молока: лактозой и солями, причем последние содержатся в постоянной концентрации. Температура замерзания колеблется в узких пределах от -0,51 до -0,59^оС. Она изменяется в течение лактационного периода при заболевании животного и при фальсификации молока водой.

        Структура, классификация, основные параметры и требования к технологическому оборудованию. Предприятия молочной отрасли оснащены производственным оборудованием, служащим для механизации ручного труда и автоматизации его  управления. Производственное оборудование, предназначенное для выполнения операций по переработке молочного сырья в пищевые и технические продукты, называют технологическим.

    Технологическое оборудование, в  котором обрабатываемый продукт,  сохраняя свои физико-механические  и другие свойства, изменяет только форму, размеры и т.п., называют машиной. Конструктивная особенность машины – наличие движущихся исполнительных  органов, которые механически воздействуют на обрабатываемый продукт.

    Технологическое оборудование, в  котором обрабатываемый продукт  изменяет свои физико-механические, биохимические свойства и агрегатное состояние, называют аппаратом. Конструктивная особенность аппарата – наличие определенного реакционного пространства (объема) или рабочей камеры (резервуара), в котором происходит воздействие на продукт с целью изменения его свойств. Кроме того, для работы аппарата применяют различные рабочие жидкости (горячую, холодную, ледяную воду),  пар и другие, которые называются тепло- и хладоносителями. Взаимодействие рабочей жидкости и обрабатываемого продукта в аппарате может происходить при прямом и непрямом контакте. Во втором случае взаимодействие, как правило, осуществляется через разделяющую поверхность (металлическую стенку).

        Структура оборудования. Любая единица технологического оборудования состоит из следующих частей: станины (корпуса, рамы и т.п.), устройства или узлов загрузки (выгрузки) продукта, защиты (блокировки),  привода и исполнительного (передаточного) механизма, исполнительных органов и контрольно-измерительных приборов. Основными частями, взаимодействие которых определяет техническую характеристику оборудования, является привод, исполнительный механизм и исполнительные органы.

        Станина предназначена для крепления всех частей оборудования, в том числе дополнительных устройств (транспортирования, подъема и т.п.), необходимых для работы оборудования. В отдельных видах оборудования (сепараторы и др.) станина кроме основного назначения служит устройством (картером),  в котором находится смазка для исполнительного механизма.

        Устройство загрузки (выгрузки) осуществляет периодическую или непрерывную подачу продукта в оборудование, а также может обеспечивать его дозирование по объему или массе в зависимости от требований технологического процесса.

    Устройство  защиты (блокировки) предназначено для предотвращения неправильного или несвоевременного включения или отключения отдельных частей оборудования или предохранения их от разрушения при аварии.

    Привод служит для передачи движения через исполнительный механизм или исполнительные органы оборудования. В качестве привода применяют электрические, гидравлические или пневматические механизмы.

    Электрический привод получил наибольшее распространение. Его основная часть – электродвигатель. По роду подводимого тока электродвигатели разделяют на три группы: постоянного тока с постоянным или регулируемым напряжением, трехфазные переменного тока синхронные или асинхронные, однофазные асинхронной мощности.

    Исполнительный (передаточный) механизм предназначен для передачи движения от привода к исполнительным органам технологического оборудования. Этот механизм состоит из ведущего звена, которое связано с приводом, и ведомого звена, соединяемого с исполнительными органами. Работу исполнительного механизма характеризует передаточное отношение (число). Оно представляет собой величину, равную отношению: в зубчатых передачах числа зубьев ведомой и ведущей шестерен; в зубчатых и ременных передачах частоты вращения ведомой шестерни (шкива) к частоте вращения ведущей шестерни (шкива).

    Исполнительные  органы предназначены для непосредственного оказания на обрабатываемый продукт энергетического (механического, теплового) воздействия или создания условий, обеспечивающих взаимодействие продукта с рабочими средами или энергетическими полями. Эти органы разнообразны по конструкции, что обусловлено различием свойств обрабатываемой продукции, способов, режимов и направления воздействия на них.

    Классификация. Технологическое оборудование предприятий молочной отрасли различается по устройству, принципу работы, выполняемым технологическим операциям и способам их  осуществления. Оборудование можно классифицировать, объединив в группы те виды, которые обладают общими признаками: характером цикла работы, сочетанием в производственном потоке, степенью автоматизации и механизации, функциональным назначением и др.

    В зависимости от характера цикла  работы оборудование бывает периодического и непрерывного действия. В оборудовании периодического действия продукт подвергается воздействию в течение определенного времени, после чего он выгружается.  В оборудовании  непрерывного действия загрузка, обработка и выгрузка продукта осуществляется одновременно.

    Степень механизации и автоматизации  оборудования зависит от соотношения  выполняемых им основных и вспомогательных  операций. В зависимости от этого соотношения оборудование подразделяют на неавтоматическое, полуавтоматическое и автоматическое. В неавтоматическом оборудовании вспомогательные и частично основные операции выполняют с применением ручного труда. В полуавтоматах основные операции выполняет оборудование, а вспомогательные  - человек. В автоматах все операции выполняются оборудованием.

    Основные  параметры оборудования. Работа технологического оборудования выражается техническими и технологическими показателями, составляющими его техническую характеристику. К ним обычно относят:

    - производительность,

    - потребляемую энергетическую мощность,

    - параметры электрической энергии,

    - параметры сырья и вырабатываемой  продукции, 

    - параметры режима работы оборудования  и его отдельных элементов  и узлов,

    - габаритные размеры и массу  оборудования,

    - условия эксплуатации.

    Техническая характеристика оборудования определяет его пригодность для выполнения технологической операции при выработке  конкретных видов продукции.

    Основные  требования к оборудованию. К технологическому оборудованию предприятий молочной отрасли предъявляют как общие требования, характерные для всех видов пищевого оборудования, так и специальные (санитарные), определяемые особенностями перерабатываемого сырья, а также требованиями безопасности.

    К общим требованиям, предъявляемым к технологическому оборудованию молочных предприятий, относятся необходимая производительность, минимальные материало- и энергоемкость, трудоемкость и безопасность в обслуживании, качество вырабатываемой продукции, ремонтопригодность, надежность, долговечность, экологическая безопасность.

    Особенность технологического оборудования, перерабатывающего  молочное сырье, - это высокие санитарные требования к его конструкции. Исполнительные органы технологического оборудования конструктивно выполняют таким образом, чтобы при самых неблагоприятных условиях эксплуатации исключить проникновение рабочую зону посторонних предметов, смазочных масел, ржавчины или металлической пыли, получаемой от износа деталей.

      Конструкционные материалы технологического оборудования при контактировании с пищевыми продуктами не должны образовывать примесей, загрязняющих пищевую продукцию и снижающих ее качество. Запрещается применять в рабочей зоне детали из свинца, цинка, меди, сплавов и покрытия из них, а также покрытия из кадмия, никеля, хрома, эмалей, пенопластов, пластмасс на основе формальдегида, материалов, содержащих стекловолокно, асбест, изделия из керамики, стекла, лакокрасочных покрытий.  

    Глава 2. Тепловая обработка молока 

    Тепловую  обработку (пастеризацию и стерилизацию) применяют для предохранения  молочных продуктов от порчи и  повышения стойкости при хранении. При нагревании содержание энергии в молоке повышается. Тепловое движение частиц и колебание атомов в молекулах усиливаются. При определенной температуре поглощённая энергия достигает величины энергии активации  для развития и образования связей. Вследствие этого при нагревании все составные части молока с  незначительной энергией связи претерпевают изменения. Белки с высоким содержанием водородных связей и легко расщепляемых ковалентных связей особенно подвержены изменениям при нагревании. Тепловые воздействия происходят незаметно для глаза. Однако по мере увеличения времени выдержки при температуре нагревания они усиливаются. Данные приведены в таблице.

    Таблица 3. - изменения в молоке при нагревании

    Как видно из таблицы, сильные изменения  претерпевают при нагревании сывороточные белки, ферменты и витамины.

    Казеин  обладает высокой термоустойчивостью, он термостабилен и при пастеризации, стерилизации, УВТ-обработке молока не происходит его коагуляции, даже в течение 60 мин. при температуре 140°С. Сывороточные белки термолабильны, и многие из них полностью денатурируются в процессе нагревания молока при температуре 30°С в течение 10-30 мин.

    Однако  появление денатурированных сывороточных белков на поверхностях нагрева, как  правило, невелико вследствие их прикрепления к стабильным казеиновым мицеллам.

    При длительном воздействии высоких  температур изменяются составные части  молока, его физико-химические свойства, органолептические и технологические свойства, что видно из таблицы.

    Понятие о денатурации белков. Под выражением «денатурация белков» понимают изменение нативной пространственной структуры макромолекулы, приводящее к утрате природных свойств белка, т.е. происходит конформационные изменения молекул с нарушением четвертичной, третичной и вторичной структур. Глубина нарушения нативной структуры белка зависит от природы денатурирующего  агента, типа белка, окружающей среды и т.д. 

Глава 3. Этапы производства питьевого молока 

   Технологический процесс обработки сырого молока включает следующие этапы:

• гомогенизация. Каждую партию молока, предназначенную к выпуску в цельном виде и к нормализации, после приема перемешивают и отбирают из нее пробу для определения кислотности, плотности и содержания массовой доли жира.
• прием и подготовка сырья
• отбор проб
• очистка. Молочное сырье очищают на сепараторах-молокоочистителях, фильтрах различной конструкции и другом оборудовании. Применяемые способы  должны обеспечить очистку молока не ниже I группы по эталону.
• стерилизация в потоке при t 135-140°С 2-4 сек.
• охлаждение. Молоко охлаждают  на пластинчатых, трубчатых и других охладителях до температуры не выше 6ºС (в летнее время не выше 10ºС) и направляют в промежуточные технологические емкости, где оно тщательно перемешивается.
• розлив
• укупорка
• 2-ая стерилизация в вертикальном 4-башенном стерилизаторе
• в 1 колонке молоко нагревается до 90°С
• во 2 колонке стерилизуется при t 116-118°С 16-20 минут
• в 3 и 4 колонках молоко охлаждается.