Отходы молочной промышленности

Техническая характеристика пастеризационно-охладительной установки А1-ОКЛ-10

 

Производительность, л/ч	10000
Температура пастеризации молока, °С	76 - 80
Выдержка молока при температуре пастеризации, с	25
Температура охлаждения молока, °С	2 - 6
Коэффициент регенерации тепла,%	85 - 87
Расход пара, кг/ч	160 - 190
Мощность электродвигателей, кВт	16,5
Габаритные размеры, мм	5500 х 4200 х 2500
Масса, кг	3500

 

Рис. 1. Общий вид пластинчатого аппарата установки марки А1-ОКЛ-10:

1 – штуцер выхода молока  из секции регенерации;

2 – станина; 3 – секция  пастеризации; 4 – штуцер входа  молока в секцию пастеризации; 5 – штуцер выхода молока из  аппарата; 6 – штуцер входа ледяной  воды;

7 – зажимной механизм; 8 – ножка; 9 – секция охлаждения; 10 – штуцер входа молока в секцию охлаждения;

11 – штуцер выхода молока  из секции пастеризации;

12 – секция регенерации;

13 – штуцер входа сырого  молока в секцию регенерации 

 

4.2.2 Сепарирование

Из вторичного молочного сырья сепарированию подвергается только сыворотка. Сыворотку сепарируют с целью извлечения молочного жира и казеиновой пыли. Сепарирование сыворотки применяется также для выделения из нее сывороточных белков после их тепловой коагуляции при получении белкового продукта, а также при очистке от несахаров процессе производства молочного сахара. Содержание молочного жира в сыворотке, полученной при производстве сычужных сыров, составляет обычно от 0,2 до 0,6%. Содержание жира в творожной сыворотке зависит от вида вырабатываемого творога.

В сыворотке содержатся и частицы казеина в количестве 0,4 - 1%. После извлечения жира и казеиновых частиц сыворотка представляет собой кинетически устойчивую систему, практически не подвергающуюся расслоению.

Молочный жир и казеиновые частицы выделяются из сыворотки при сепарировании ее в сепараторах-сливкоотделителях. Молочный жир отделяется от сыворотки в виде подсырных сливок. Для извлечения жира и казеиновой пыли из сыворотки рекомендуется саморазгружающийся сепаратор А1-ОХС полузакрытого типа с двухсекционным барабаном. Конструкция барабана сепаратора обеспечивает центробежную пульсирующую частичную выгрузку осадка через определенные промежутки времени без прекращения подачи продукта.

Техническая характеристика сепаратора А1-ОХС

 

Производительность, л/ч	5000
Частота вращения барабана, с-1	83,3
Количество тарелок барабана, шт: для осветления	17
для разделения	82
Диаметр осветлительной тарелки, мм: максимальный	318
минимальный	155
Диаметр сниетительной тарелки, мм: максимальный	400
минимальный	155
Угол наклони образующей тарелки, град.	50
Мощность электродвигателя, кВт	17
Габаритные размеры, мм	11500 х 940 х 1690

 

Ниже показана принципиальная технологическая схема извлечения жира и казеиновой пыли из молочной сыворотки (схема 1).

 

Схема 1.

 

Молочную сыворотку сепарируют при 35 - 40 °С непосредственно после удаления ее из сыроизготовителя, т.е. без предварительного подогревания. Допускается хранение подсырной сыворотки перед сепарированием не более 24 ч при температуре 8 - 10 °С. Творожную сыворотку хранить не рекомендуется.

Физико-химические показатели сливок из сыворотки приведены в табл. 2.

 

Таблица 2.

Массовая доля жира в сливках,%	Норматив кислотности для сливок,%
	подсырных	творожных
20 - 25	17	60
26 - 30	16	59
31 - 35	15	58

 

Полученные при сепарировании сыворотки сливки то составу и свойствам несколько отличаются от обычных. В них содержится на 3 - 4% меньше сухих обезжиренных веществ и практически отсутствует казеин. Подсырные сливки используют для нормализации смеси при выработке сыров, для выработки подсырного масла, для производства плавленых сыров и мороженого.

 

 

Рис. 2. Общий вид саморазгружающегося сепаратора А1-ОТС: 1 — гидроузел; 2 — коммуникации; 3 – крышка сепаратора; 4 — барабан; 5 - приемник осадка; 6 - станина

 

Для выделения из сыворотки скоагулированных белковых веществ может быть использован способ центрифугирования. Система сыворотка - хлопья белка представляет собой грубодисперсную суспензию, разделяемость ее довольно низкая, что можно объяснить значительной гидрофильностью частиц, Для выделения скоагулированных белков используют сепаратор А1-ОТС (рис.2) с периодической центробежной выгрузкой осадка.

Разделение рекомендуется проводить при температуре сыворотки 410 - 60 °С. Полученную белковую массу необходимо немедленно охлаждать или направлять на промышленную переработку [4].

 

4.2.3 Консервирование

Под консервированием понимается такая обработка молочных продуктов, в результате которой они сохраняются длительное время без разложения входящих в них белков, жиров, углеводов и других компонентов. Важно также полное сохранение природных свойств продукта при наименьших затратах.

Для сохранения качества молочной сыворотки при производстве молочного сахара можно применять формалин и перекись водорода. Формалин (формальдегид) вводится в количестве 0,025% 40% -ного раствора, перекись водорода - в количестве 0,03% 30% -ного раствора.

Известно, что (перекись водорода разлагается через 45 - 50 ч хранения сыворотки (с этого момента начинает увеличиваться ее кислотность). Формалин сохраняется в сыворотке более трех суток. При производстве молочного сахара перекись водорода инактивируется на стадии очистки сыворотки, а формалин отходит с межкристальной жидкостью (мелассой). Готовый продукт не содержит консервантов.

Возможно консервирование натуральной и сгущенной молочной сыворотки сорбиновой кислотой. В качестве консерванта можно использовать хлористый натрий (поваренную соль), который задерживает развитие основной микрофлоры сыворотки при концентрации 5-10%, а также этиловый спирт при концентрации 10%, сернистый ангидрид, аммиак и другие вещества.

Известны способы консервирования сыворотки путем сгущения и сушки. Аналогичные способы консервирования могут быть использованы для обезжиренного молока и пахты [4].

 

4.3 Биологические методы обработки вторичного молочного сырья

 

Целесообразность биологической обработки обезжиренного молока, пахты и в особенности молочной сыворотки обусловлена возможностью повышения питательной ценности этого сырья за счет обогащения полезными веществами. Основные направления биологической обработки: синтез белковых веществ дрожжами, использующими для своего роста и развития лактозу; гидролиз лактозы протеолитическими ферментами до более сладких моноз; микробный синтез витаминов, жира, ферментов и антибиотиков; переработка лактозы и молочную кислоту и этиловый спирт; расщепление молочных белков до свободных аминокислот [4].

 

4.3.1 Обработка микроорганизмами

Использование микроорганизмов является основным методом биологической обработки молочного сырья. На этом методе основано производство широкого ассортимента диетических кисломолочных продуктов (кефир, ацидофилин, простокваши, йогурт, кумыс, творог, напитки из пахты и сыворотки), (полуфабрикатов для пищевых целей (сыворотка сгущенная сброженная), кормовых (сыворотка обогащенная, закваска для силосования кормов, Био-ЗЦМ) и технических (этиловым спирт, молочная кислота, столовый уксус, низин и др.) продуктов.

При изготовлении молочнокислых продуктов в молочное сырье вносятся различные закваски, которые готовят на чистых культурах соответствующих видов микроорганизмов (молочнокислые бактерии, уксуснокислые бактерии, дрожжи). В результате молочнокислого брожения происходит расщепление лактозы до глюкозы и галактозы и далее до молочной 'кислоты:

 

С12Н22О11 + Н2О = 4СН3СНОНСООН

Лактоза    Молочная кислота

 

Параллельно с молочнокислым брожением, как правило, протекают побочные процессы, которые обусловливают накопление продуктов распада лактозы - летучих кислот, спиртов, диацетила. Брожение прекращается самопроизвольно, когда микроорганизмы расщепляют лишь часть (около 20%) лактозы, поскольку образующаяся молочная кислота губительно действует на их дальнейшее развитие.

При внесении в молочное сырье вместе с молочнокислой закваской дрожжей идет спиртовое брожение, которое в общем виде можно представить следующим уравнением:

 

С12Н22О11 + Н2О = 4СН3СН2ОН + 4СО2

Лактоза   Этиловый спирт Углекислота

 

Если протекают другие виды брожения (маслянокислое, углекислое, пропионовокислое), то они вызывают пороки молочного продукта.

Закваски - основная составная часть первичной микрофлоры кисломолочных продуктов.

Производится она в специализированных лабораториях. В настоящее время разработаны прогрессивные методы непрерывного культивирования молочнокислых бактерий с целью накапливания биомассы для приготовления концентрированных заквасок.

Принципиальная схема производства кисломолочных продуктов состоит из ряда общих технологических операций (схема 2).

 

Схема 2

 

Для приготовления некоторых кисломолочных налитков используют концентраты молочной сыворотки или белковые сывороточные концентраты, которые ускоряют процесс сквашивания, улучшают питательную ценность, органолептические и диетические свойства продуктов.

Для производства белково-углеводного концентрата (БУК) производится обработка подсырной сыворотки специальной закваской из штамма ацидофильной палочки 12б.

Сбражившше сыворотки проходит в ферментерах в течение 5 - 6 ч до кислотности 60 - 70°Т. Сброженная сыворотка досгущается до массовой доли сухих веществ 40 или 60%. БУК применяют при выпечке хлеба и хлебобулочных изделий.

Под действием молочнокислых микроорганизмов лактоза может сбраживаться до молочной кислоты. Молочная кислота может производиться из любого вида молочной сыворотки (подсырной, творожной, казеиновой). Технология молочной кислоты включает приготовление затора и закваски, сбраживание сыворотки, нейтрализацию, разложение лактата кальция, очистку и фильтрацию, отстой и декантацию молочной сыворотки.

Молочную сыворотку сгущают в 2-2,6 раза для того, чтобы содержание молочного сахара возросло до 10-12%. После пастеризации и охлаждения до 45°С затор засевают специальными видами молочнокислых бактерий, сбраживающих лактозу. Образующаяся в результате брожения молочная кислота периодически нейтрализуется известью или мелом, в результате чего получается лактат кальция:

 

2СН3СООНСООН + СаСО3 = Са (С3Н5О3) + Н2О + СО2.

 

Процесс брожения длится 2-2,5 суток. Сброженную сыворотку нейтрализуют известью, фильтруют и сгущают в 2-5 раз и зависимости от необходимой концентрации молочной кислоты (10 - 45%), после чего добавляют серную кислоту для разложения лактата кальция и выделения молочной кислоты:

 

Са (С3H5O3) + Н2SO4 = 2СН3CНОНСООН + СаSO4.

 

Процесс ведут при температуре 40-45°С. Затем молочную кислоту подвергают очистке активированным углем и фильтруют от гипса и активированного угля на специальном фильтре под вакуумом.

Получение этилового спирта из молочной сыворотки основано на сбраживании лактозы сыворотки специальными видами дрожжей до спирта и углекислоты:

 

С12Н22О11 + Н2О ® СН3СНОН + 4СО2

 

На спирт расходуется до 95% молочного сахара, а 5% идет на образование дрожжевых клеток и побочных продуктов спиртового брожения. Суть технологии состоит в том, что исходную молочную сыворотку очищают от белков, вносят дрожжи и ведут процесс брожения при 33 - 34°С в течение 48-72 ч. Затем дрожжи отделяют от бражки, а последнюю подвергают дисцилляции. Выход спирта в условиях промышленного производства составляет 84%.

Побочными продуктами процесса получения спирта являются сывороточные белки, которые могут использоваться на пищевые цели, а также послеспиртовая бражка, которая может использоваться на корм сельскохозяйственным животным. Наряду с многими направлениями промышленного использования этиловый спирт может быть применен и в качестве сырья при производстве столового уксуса.

Производство обогащенной молочной сыворотки (кормовой добавки), использующейся для профилактики против желудочно-кишечных заболеваний молодняка сельскохозяйственных животных, основано на сквашивании сыворотки 3% -ной закваской ацидофильной палочки (штамм 12б), приготовленной на обезжиренном молоке. Культивирование указанной заквасочной культуры в сыворотке проводится в ферментерах 4-6 ч до кислотности 60-90°Т. В течение этого времени в сыворотке идет интенсивный рост биомассы молочнокислых бактерий, увеличивается количество их метаболитов и других биологически активных веществ, повышающих ее антагонистическую активность. Положительное действие обогащенной сыворотки на рост и развитие животных основано на том, что ацидофильная палочка способна легко приживаться в пищеварительном тракте животных и тормозить развитие гнилостных бактерий.