Технологическая линия производства пастеризованного молока

      Это молоко значительно отличается от нормального (натурального) молока по химическому составу, органолептическим и физико-химическим показателям (табл. 2).

Таблица 2. Сравнительные показатели нормального молока и полученного в первый (после отела) и последний дни лактационного периода

      Лактационным  периодом называют время, в течение  которого корова продуцирует молоко. Начинается лактационный период сразу после отела и заканчивается перед запуском. Продолжительность лактационного периода составляет примерно 10 мес. (300 дней).

      Показатели вязкости, кислотности и плотности приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Так, молоко первого дня лактационного периода  характеризуется высокой массовой долей сухих веществ (25...30 %), что обусловливает его высокую плотность (1037... 1055 кг/м³) и вязкость (25 * 10^-3 Па * с); пониженным содержанием лактозы и одновременно повышенным (за счет хлоридов) содержанием минеральных веществ, что придает молоку солоноватый вкус; высоким содержанием жира и ферментов (в том числе липазы), что способствует гидролизу жира и образованию значительного количества свободных жирных кислот, придающих молоку специфический запах; высоким содержанием белков, и прежде всего термолабильных сывороточных белков, что обусловливает высокую кислотность и нетермоустойчивость молока. Такое молоко свертывается при нагревании до 60 °С из-за денатурации и коагуляции сывороточных белков и потому непригодно для промышленной переработки на молочные продукты.

      Показатели  молока постепенно изменяются и после 7 (иногда 10) дней соответствуют показателям  нормального молока.

      Молоко  последнего дня лактации отличается: повышенным содержанием жира и ферментов (в том числе липазы), что способствует повышению количества свободных низкомолекулярных жирных кислот, образующихся при гидролизе жира; повышенным содержанием хлоридов и пониженным содержанием лактозы, что обусловливает появление в молоке солоноватого вкуса. Несмотря на повышенное содержание белков и солей, молоко имеет пониженную кислотность, что объясняется изменениями в составе минеральных веществ, повышенным содержанием гидро- и дигидрофосфатов, гидро- и дигидроцитратов. Последние в нормальном молоке обусловливают долю кислотности 9... 13⁰Т. Стародойное молоко содержит мелкие жировые шарики и мицеллы казеина. Казеин отличается повышенным содержанием у-фракции.

      Молозиво  и стародойное молоко медленно свертываются мо-локосвертывающими ферментами и  являются плохой средой для развития молочнокислых микроорганизмов. Продукты, изготовленные из молока с примесью молозива и стародойного молока, имеют неприятный вкус и быстро портятся.

      Поэтому согласно действующему стандарту натуральное  коровье молоко, полученное в первые 7 и последние 5 дней лактационного периода, не подлежит приемке и переработке на пищевые цели.

      В нашей стране установлена базисная норма массовой доли жира молока 3,4 %, базисная норма массовой доли белка 3,0 %. 

1.1.3. Способы очистки молока

      Очистку проводят для того, чтобы удалить механические загрязнения и микроорганизмы. Осуществляют очистку способом фильтрования под действием сил тяжести или давления и центробежным способом на сепараторах-молокоочистителях. При фильтровании молоко должно преодолеть сопротивление, оказываемое перегородкой фильтра, выполненной из металла или ткани. При прохождении жидкости через фильтрующую перегородку на ней задерживаются загрязнения в количестве, пропорциональном объему жидкости, прошедшей через фильтр.

      Периодически через каждые 15...20 мин необходимо удалять загрязнения из фильтра. Эффективность очистки в значительной мере зависит от давления, при котором происходит фильтрование. Обычно в цилиндрические фильтрационные аппараты молоко поступает под давлением 0,2 МПа. Фильтрационные аппараты с тканевыми перегородками имеют ряд недостатков: кратковременность безостановочной работы; необходимость частой разборки для промывки; возможность прорыва ткани; уменьшение производительности фильтров в зависимости от продолжительности работы.

      Наиболее  эффективна очистка молока с помощью  сепарато-ров-молокоочистителей. Центробежная очистка в них осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока и посторонних примесей. Посторонние примеси, плотность которых больше, чем у плазмы молока, отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней в виде слизи.

      Молоко, подвергаемое очистке, поступает по центральной трубке (рис. 1, а) в тарелкодержатель, из которого направляется в шламовое пространство между кромками пакета тарелок и крышкой. Затем молоко поступает в межтарелочные пространства и по зазору между тарелкодержателем и верхними кромками тарелок поднимается вверх и выходит через отверстия в крышке барабана. Процесс очистки начинается в шламовом пространстве, а завершается в межтарелочных пространствах.

      Традиционно в технологических линиях центробежная очистка молока осуществляется при 35...45 "С, так как в этих условиях осаждение механических загрязнений  более эффективно вследствие увеличения скорости движения частиц.

      При центробежной очистке молока вместе с механическими загрязнениями  удаляется значительная часть микроорганизмов,что  объясняется различием их физических свойств. Бактериальные клетки имеют размеры 0,8...6 мкм, а размеры белковых частиц молока значительно меньше: даже наиболее крупные из них — частицы казеина — достигают размера 0,1...0,3 мкм. Для достижения наибольшей степени удаления микробных клеток предназначен сепаратор-бакгериоотделитель. Эффективность выделения микроорганизмов на нем достигает 98 %. 

1.1.4. Режимы охлаждения молока

      Качество  молока, особенно его бактериологические показатели, в значительной степени зависит от длительности и температуры его хранения. Известно, что свежевыдоенное молоко содержит особые бактерицидные вещества, которые не только препятствуют росту бактерий, но и уничтожают их. В неохлажденном молоке быстро развиваются микроорганизмы, вызывающие его скисание. Так, при температуре 32 °С через 10 ч кислотность молока повышается в 2,8 раза, а число бактерий возрастает в 40 раз. В молоке, охлажденном до 12 "С, в течение 10 ч кислотность не увеличивается, а общее число бактерий изменяется несущественно. Значит, охлаждение молока —один из основных факторов, способствующих подавлению развития нежелательной патогенной микрофлоры и сохранению качества молока.

      Размножение большинства микроорганизмов, встречающихся  в молоке, резко замедляется при  охлаждении его ниже 10 °С и почти полностью прекращается при температуре около 2...4 °С.

      Оптимальные сроки хранения молока, охлажденного до 4...6 °С, не более 12 ч. При более длительном хранении молока в условиях низких температур возникают пороки вкуса и консистенции. 

1.2. Механическая обработка молока

1.2.1. Сепарирование и нормализация молока

Сепарирование молока — это разделение его на две фракции различной плотности: высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное молоко). Осуществляется сепарирование под действием центробежной силы в барабане сепаратора. Молоко, распределяясь в барабане между тарелками в виде тонких слоев, перемещается с небольшой скоростью, что создает благоприятные условия для наиболее полного отделения высокожирной фракции (жировых шариков) за короткое время. Процесс сепарирования молока подчиняется закону Стокса: 

v = (2/9)(2π/60)Rr²n²(ρ-ρ₁/μ) 

где v — скорость выделения жировых шариков, см/с; R — средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см; r—радиус жирового шарика, см; n — частота вращения барабана сепаратора, С^-1;  ρ, ρ₁ , — плотность плазмы и жира, кг/м³;  μ — динамическая вязкость, Па * с.

      В соответствии с этим законом скорость выделения жировой фракции из молока находится в прямой зависимости  от размеров жировых шариков, плотности  плазмы молока, габаритов и частоты вращения барабана и в обратно пропорциональной зависимости от вязкости молока. С увеличением размеров жировых шариков и плотности плазмы молока ускоряется процесс сепарирования и отделения сливок. Чем выше содержание сухих обезжиренных веществ в молоке, тем выше плотность плазмы и цельного молока. Следовательно, молоко большей плотности будет иметь лучшие условия для сепарирования. Повышение вязкости молока приводит к снижению скорости выделения жировой фракции.

      Кроме того, существенное влияние на сепарирование  оказывают кислотность и температура молока.

     Повышение кислотности молока приводит к изменению  коллоидного состояния его белков, сопровождающемуся иногда выпадением хлопьев; в результате нарастает вязкость, что затрудняет сепарирование.

     Повышение температуры молока способствует снижению его вязкости и переходу жира в жидкое состояние, что улучшает сепарирование. Оптимальная температура сепарирования 35...45 °С. Нагревание молока до этой температуры обеспечивает хорошее обезжиривание. Схема работы сепарирующего устройства показана на рисунке 1.

      Наряду  с сепарированием при 35...45 °С иногда применяют высокотемпературное сепарирование при 60...85 °С. С увеличением температуры сепарирования повышаются производительность сепаратора и качество обезжиривания. Однако высокотемпературное сепарирование имеет и ряд недостатков: увеличение содержания жира в обезжиренном молоке вследствие частичного выпадения альбумина, препятствующего выделению жира; сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока; возрастание раздробления жировых шариков.

Рис. 1. Схема работы сепарирующего устройства

а — молокоочистителя; б — сливкоотделителя; / — исходное молоко; 2 — легкая фракция (очищенное молоко или сливки); 3— частицы, образующие осадок; 4— осадок (слизь); 5— тяжелая фракция (обезжиренное молоко)