Влияние операций технологического процесса производства на качество сливок

Характеристика технологических этапов производства сливок.

1.Очистка молока. Для очистки молока от механических примесей предназначены фильтры различных конструкций (пластинчатые, дисковые, цилиндрические). Фильтрующий материал (марля, ватные фильтры, лавсановая ткань и др.) необходимо периодически заменять. В противном случае фильтры становятся источником обсеменения молока нежелательной посторонней микрофлорой. Для поточности производства в линии монтируют 2 фильтра-очистителя параллельно. Когда в одном фильтре меняют фильтрующую ткань, второй фильтрует молоко. Наиболее совершенным способом очистки молока является использование сепараторов-молокоочистителей. Центробежная очистка молока осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока и посторонних примесей. Посторонние примеси, обладая большей плотностью, чем плазма молока, отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней в виде слизи, которая содержит грязевой, белковый и бактериальный слой. Очистку молока проводят обычно после предварительного подогрева его до температуры 35 - 40 град.С. В ходе центробежной очистки молока удаляются мельчайшие частицы загрязнений, в том числе частицы бактериального происхождения и нетермостойкие скоагулированные белковые частицы. Возможна холодная очистка молока без подогрева, которая эффективна при кислотности молока не выше 18 град.Т и содержании общего количества микроорганизмов в 1 мл молока не выше 500 тыс. клеток Необходимо строго соблюдать периодичность мойки, дезинфекции сепаратора-молокоочистителя. В противном случае аппарат может стать дополнительным источником вторичного обсеменения молока.При правильном ведении центробежной очистки можно значительно снизить общую бактериальную загрязненность молока. Однако удалить соматические клетки таким способом не представляется возможным. Для полного удаления бактериальных клеток из молока применяют бактофугирование. Сущность бактофугирования заключается в удалении из молока до 98 % содержащихся в нем микроорганизмов путем повышения скоростей центрифугирования без применения термической обработки. При бактофугировании происходит удаление из молока погибших бактерий и токсинов, что способствует повышению его качества и стойкости в хранении. После очистки молоко необходимо немедленно охладить до возможно низкой температуры. Оптимальные сроки хранения молока, охлажденного до 4 - 6 град. С, не более 12 ч. При более длительном хранении молока даже в условиях низких температур возникают пороки вкуса и консистенции. [26]

2. Сепарирование – это процесс разделения полидисперсной или многокомпонентной жидкостной системы под действием центробежных сил (основано на разности плотностей жировых шариков и плазмы молока). По технологическому значению в молочной промышленности сепарирование применяется для выделения молочного жира из молочного сырья в целях получения высокожирных продуктов (сливок); для нормализации молочного сырья; для центробежной очистки молока от механических и микробиологических примесей.

Изобретение сепараторов было связано с необходимостью выделить сливки в большом количестве для получения масла. До появления процесса сепарирования сливки извлекали из молока отстаиванием. Это требовало больших площадей, много посуды и обслуживающего персонала. Сам же процесс отстаивания молока и получения сливок был длительным и продолжался от 10 до 30 часов. С изобретением сепараторов продолжительность выделения сливок была сведена до 3-4 секунд.

По виду технологического процесса современные сепараторы можно разделить на сепараторы-молокоочистители и сепараторы-сливкоотделители.

По конструктивным признакам различают сепараторы открытые (устаревший тип), полугерметичные и герметичные. Все три вида сепараторов можно применять для выделения жировой и белковой фракции молочного сырья, а также для его очистки от механических и микробиологических примесей.

В открытых сепараторах ввод исходного продукта и вывод жидких фракций осуществляется в виде свободной струи при доступа воздуха. В этом случае образуется молочная пена, ухудшающая условия эксплуатации сепараторов. В полугерметичных сепараторах молочное сырье подается свободной струей, а вывод жидких фракций осуществляется под давлением. В герметичных сепараторах и ввод молочного сырья и вывод жидких фракций осуществляются под давлением.

Сепарирование молочного сырья в целях выделения жира происходит в сепараторах-сливкоотделителях. Конечные продукты сепарирования – сливки с различной массовой долей жира и обезжиренное молоко (если сепарированию подвергалось цельное молоко), подсырные сливки и обезжиренная сыворотка (если сепарированию подвергалась молочная подсырная сыворотка). [17]

Цельное молоко поступает в барабан сепаратора и распределяется тонкими слоями между тарелками. В межтарелочном пространстве жировые шарики как наиболее легкая часть молока оттесняются к оси вращения; обезжиренное молоко как более тяжелая часть молока под действием центробежной силы перемещается к периферии. Распределяясь между тарелками в виде тонких слоев, молоко перемещается с небольшой скоростью, что создает благоприятные условия для наиболее полного отделения жира за короткое время. Под давлением новых порций молока, поступающих в барабан, сливки и обезжиренное молоко поднимаются вверх и вытекают в сборник. Содержание жира в обезжиренном молоке не должно превышать 0,05 %. Оптимальная температура молока при сепарировании 35 - 40 град.С. Сепарирование молока при более высоких температурах (60 - 80 град.С) приводит к вспениванию сливок и обезжиренного молока, дроблению жировых шариков, увеличению содержания жира в обезжиренном молоке. Процесс холодного сепарирования молока характеризуется меньшими энергетическими затратами. Однако производительность сепаратора снижается в 2—3 раза. Перекачивание молока, особенно подогретого, насосами, высокотемпературная тепловая обработка молока перед сепарированием, хранение в течение длительного времени, повышенная кислотность приводят к сверхнормативному отходу жира в обезжиренное молоко, излишним потерям жира при сепарировании.

3. Нормализация.

Нормализация проводится в целях регулирования химического состава (массовой доли жира, сухих веществ, углеводов, витаминов, минеральных веществ) до значений, соответствующих стандартам и техническим условиям. Чаще всего нормализацию проводят по массовой доле жира. Основой расчетов при нормализации является уравнение материального баланса по любой составной части, например по содержанию жира (жировой баланс).При нормализации молока по жиру к исходному цельному молоку добавляют обезжиренное молоко или сливки или же от исходного молока отбирают часть сливок путем сепарирования. Процесс осуществляется в емкостях (периодическим способом) или в потоке. При периодическом способе нормализации по жиру в резервуаре смешивают определенное количество цельного молока с рассчитанным количеством обезжиренного молока или сливок в зависимости от массовой доли жира в нормализованном молоке. Нормализацию по сухим веществам проводят путем добавления к исходному молоку сухого или сгущенного обезжиренного молока в соответствии с уравнением материального баланса. При определении массы сухого или сгущенного молока учитывают его растворимость и содержание влаги. [17]

4.Пастеризация Пастеризация осуществляется при температурах ниже точки кипения (от 65 до 95 град.С). Выбор температурно-временных комбинаций режима пастеризации зависит от вида вырабатываемого продукта и применяемого оборудования, обеспечивающих требуемый бактерицидный эффект (не менее 99,98 %), и должен быть направлен на максимальное сохранение первоначальных свойств сливок, их пищевой и биологической ценности. Цели пастеризации следующие:- уничтожение патогенной микрофлоры, получение продукта, безопасного для потребителя в санитарно-гигиеническом отношении;- снижение общей бактериальной обсемененности, разрушение ферментов сырого сливок, вызывающих порчу, снижение их стойкости в хранении;- направленное изменение физико-химических свойств сливок для получения заданных свойств готового продукта, в частности, органолептических свойств, вязкости, плотности сгустка и т. д. Основным критерием надежности пастеризации является режим термической обработки, при котором обеспечивается гибель наиболее стойкого из патогенных микроорганизмов — туберкулезной палочки (температурный оптимум 65 град.С). Косвенным показателем эффективности пастеризации является разрушение фермента фосфатазы, имеющего температурный оптимум несколько выше, чем туберкулезной палочки, поэтому считают, что, если в результате пастеризации разрушена фосфатаза, уничтожены и болезнетворные патогенные микроорганизмы (в частности, туберкулезная палочка). Эффективность пастеризации (в %) выражается отношением количества уничтоженных клеток к содержанию бактериальных клеток в исходном сыром молоке. Эффективность уничтожения остальных микроорганизмов зависит от режимов пастеризации, а также от первоначальной обсемененности сырого молока. Чем больше в исходном молоке сапрофитов, тем ниже эффективность пастеризации. Эффективность пастеризации сливок, хранившихся в течение продолжительного времени, особенно при повышенных температурах, всегда ниже, чем свежих охлажденных, так как при хранении развиваются микроорганизмы кишечного происхождения, более стойкие к температурным воздействиям. Остаточная микрофлора состоит в основном из термофильных стрептококков, микрококков, стрептококков кишечного происхождения, споровых палочек. Оптимальной температурой пастеризации сырых сливок, полученных от благополучных в санитарно-ветеринарном отношении хозяйств, является 72 град. С с выдержкой 15—45 с. При сильном обсеменении молока посторонней микрофлорой режимы пастеризации поднимают до 75—77 град. С с выдержкой 15—35 с. В промышленности принят режим 75—76 град.С с выдержкой 15—20 с, который обеспечивает гигиеническую надежность, уничтожение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, сохранение пищевой и биологической ценности, его защитных факторов.

Пастеризация при более высоких температурах (85-87 С) применяется для придания сливкам более выраженного аромата и большей гарантии их чистоты в бактериальном отношении, так как более высокое содержание жира снижает эффективность тепловой обработки. [17]

5. Гомогенизация молока.

Гомогенизация молока (сливок, молочной смеси) — процесс дробления жировых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий. Механизм дробления жировых шариков объясняется следующим образом. В гомогенизирующем клапане на границе седла гомогенизатора и клапанной щели резко изменяется сечение потока. Во время движения по каналу седла и клапанной щели жировая капля меняет направление и скорость движения. При переходе через щель передняя часть капли увлекается с огромной скоростью в поток, вытягивается и отрывается от нее. В то же время оставшаяся часть капли продолжает двигаться через сечение и дробиться на мелкие частицы. Эффективность гомогенизации зависит от многих факторов, обусловленных режимами ее проведения (температура, давление), а также свойствами и составом молока (массовая доля жира и сухих веществ, кислотность, вязкость, плотность). Процесс гомогенизации может быть эффективен только в том случае, когда жир находится в жидком состоянии. Поэтому гомогенизацию следует проводить при температуре не ниже 50 - 60 град.С. С повышением массовой доли жира и сухих веществ продукта температура гомогенизации должна быть выше, что обусловлено его повышенной вязкостью. Давление гомогенизации продуктов с повышенным содержанием жира и сухих веществ должно быть ниже, что обусловлено необходимостью снижения энергетических затрат и обеспечения стабильности жировой эмульсии. В процессе дробления жировых шариков при гомогенизации происходит перераспределение оболочечного вещества. На построение оболочек образовавшихся мелких жировых шариков дополнительно расходуются белки плазмы, что приводит к стабилизации высокодисперсной жировой эмульсии гомогенизированного молока и сливок. В гомогенизированном молоке и сливках средней жирности свободного жира почти не образуется, скопления мелких жировых шариков отсутствуют. При повышении массовой доли жира в результате гомогенизации могут возникать скопления жировых шариков. В настоящее время применяют следующие виды гомогенизации: одно- и двухступенчатую, а также раздельную. При одноступенчатой гомогенизации могут образовываться агрегаты мелких жировых шариков, а при двухступенчатой происходят разрушение этих агрегатов и дальнейшее диспергирование жировых шариков. При раздельной гомогенизации обработке подвергается не все молоко, а только его жировая часть в виде сливок 16—20 %-ной жирности. Сливки гомогенизируют в две ступени, а затем смешивают с обезжиренным молоком. Раздельная гомогенизация позволяет значительно снизить энергозатраты. При гомогенизации отмечается повышение температуры молока на 5—10 град.С, что необходимо учитывать при дальнейших технологических процессах.6.Стерилизация Стерилизация сливок проводится в целях получения безопасного в санитарно-гигиеническом отношении продукта и обеспечения его длительного хранения при температуре окружающей среды без изменения качества. Из известных способов стерилизации (химический, механический, радиоактивный, электрический, тепловой) наиболее надежным, экономически выгодным и нашедшим широкое применение в промышленности является тепловой. Сущность тепловой стерилизации заключается в тепловой обработке сливок при температуре выше 100 град.С с выдержкой в целях уничтожения в них всех бактерий и их спор, инактивации ферментов при минимальном изменении вкуса, цвета и питательной ценности. Эффективность стерилизации находится в прямой зависимости от температуры и продолжительности ее воздействия. В молочной промышленности стерилизация молочных продуктов осуществляется в таре и в потоке. Стерилизация молочного продукта в таре может осуществляться одноступенчатым способом (после розлива в тару и ее герметичной укупорки при 110— 120 град.С с выдержкой 15—30 мин) и двухступенчатым (первоначально в потоке сначала до розлива в тару при 130—150 град.С в течение нескольких секунд, затем вторично после розлива продукта в тару и ее герметичной укупорки при 110— 118 град.С в течение 10—20 мин). Готовый продукт можно хранить и употреблять в течение года. Для упаковывания этого продукта обычно используют стеклянные бутылки или жестяные банки. Наиболее прогрессивной является стерилизация продукта в потоке при ультравысокотемпературном режиме (135—150 град.С с выдержкой несколько секунд) с последующим фасованием его в асептических условиях в стерильную тару. Ультравысокотемпературная (УВТ) обработка позволяет увеличить продолжительность хранения продуктов до 6 месяцев. При фасовании молочных продуктов в асептических условиях применяют пакеты из комбинированного материала, пластмассовые бутылки, пакеты из полимерного материала, а также металлические банки и стеклянные бутылки. Сливки, стерилизованные в потоке при ультравысокотемпературных режимах с кратковременной выдержкой, по своим качественным показателям приближается к пастеризованным. [22]