Читать онлайн «Промышленные технологии производства молочных продуктов», О. В. Богатова – ЛитРес

Введение

Технология молока как научная дисциплина представляет собой организационную систему знаний о совокупности прогрессивных промышленных способов производства молочных продуктов на базе современной техники и о сущности изменений молочного сырья в процессе его превращения в готовый продукт.

Технология основывается на достижениях фундаментальных наук.

Ее особенность – постоянное развитие и совершенствование.

Конкретной задачей технологии является получение из сырья продукта с определенными заранее заданными свойствами.

В производстве молока и молочной продукции само сырье-молоко представляет собой ценный пищевой продукт биологического происхождения. Подобно другим физиологическим жидкостям (кровь, лимфа, клеточный сок) молоко подвержено постоянным изменениям как под влиянием внутренних факторов (ферменты и др.), так и внешних. При этом особо важную роль играют микробиологические процессы, поскольку молоко одновременно является весьма благоприятной средой для развития как сапрофитных, так и болезнетворных бактерий.

В задачу технологии молока прежде всего входит сохранение всех ценнейших природных качеств сырья с момента получения его на ферме до передачи в торговую сеть. Успешное решение этой задачи может быть достигнуто путем создания единой, неразрывной цепи технологических процессов производства молока в сельском хозяйстве, обработки и переработки его в молочные продукты в промышленности.

Промышленное производство молочных продуктов складывается из отдельных технологических процессов, основанных на химических, физических, микробиологических и других способах воздействия на сырье или комбинацией их.

В настоящее время вся молочная отрасль работает по Техническому регламенту на молоко и молочную продукцию (Федеральный закон № 88-ФЗ от 12.06.2008), который вступил в силу 19 декабря 2008 г.

Объектами технического регулирования, перечень и описание которых содержит данный Федеральный закон, являются:

– молоко и молочная продукция, в том числе продукты детского питания на молочной основе, выпущенные в обращение на территории Российской Федерации;

– процессы производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации молока и молочной продукции.

Целью настоящего Федерального закона является:

– защита жизни и здоровья граждан;

– предупреждение действий, вводящих в заблуждение потребителей, и обеспечения достоверности информации о наименовании, составе и потребительских свойствах молока и молочной продукции.

Основным сырьем для производства молочных продуктов является сырое цельное молоко.

Сырое молоко – молоко, не подвергавшееся термической обработке при температуре более 40 °C или обработке, в результате которой изменяются его составные части.

Качество молока, сдаваемого на молокоперерабатывающие предприятия, регулируется ГОСТ Р52054–2003 «Молоко коровье сырое. Технические условия» (в ред. Изменения № 1, утв. Приказом Росстандарт от 07.10.2009 № 434-ст) (табл. 1, 2, 3).

Таблица 1

Органолептические показатели молока

Таблица 2

Физико-химические показатели молока

Таблица 3

Микробиологические показатели молока

К сырому молоку, используемому для производства пищевых продуктов с определенными потребительскими свойствами (продукты детского питания на молочной основе, стерилизованные и концентрированные продукты, продукты диетического питания, сыры), могут предъявляться дополнительные требования.

Глава 1

ТЕХНОЛОГИЯ ПИТЬЕВОГО МОЛОКА И СЛИВОК

Нормативно-техническая документация:

– Р 52090-2003 Молоко питьевое. Технические условия

– Р 52091-2003 Сливки питьевые. Технические условия

1.1. Питьевое молоко

Питьевое молоко – молоко с массовой долей жира не более 9 %, произведенное из сырого молока и (или) молочных продуктов и подвергнутое термической обработке или другой обработке в целях регулирования его составных частей (без применения сухого цельного молока, сухого обезжиренного молока).

Ассортимент питьевого молока, вырабатываемого в нашей стране, разнообразен. В настоящее время насчитывается более 25 наименований питьевого молока, различаемого по содержанию жира и СОМО, по виду наполнителей, а также по способу тепловой обработки сырья.

При разработке того или иного вида питьевого молока прежде всего учитывают вкусовые привычки многонационального населения страны, а также диетическую ценность продукта и экономическую эффективность его производства.

В последние годы значительно увеличилась выработка питьевого молока с пониженным содержанием жира. Чтобы питательная ценность молока этого вида не снизилась, в нем повышают содержание белка за счет добавления сухого цельного или обезжиренного молока. По способу тепловой обработки молоко разделяют на пастеризованное, стерилизованное, ультрапастеризованное, топленое.

Пастеризованное молоко, стерилизованное молоко, ультрапастеризованное (ультравысокотемпературнообработанное) молоко – молоко питьевое, подвергнутое термической обработке в целях соблюдения установленных требований к микробиологическим показателям.

Топленое молоко – молоко питьевое, подвергнутое термической обработке при температуре от 85 до 99 °C с выдержкой не менее трех часов до достижения специфических органолептических свойств.

По видам упаковки молоко подразделяют на мелкофасованное – разлитое в бутылки или пакеты, и молоко в крупной таре – разлитое во фляги и цистерны с термоизоляцией и предназначенное для продажи в тару потребителя.

1.1.1. Пастеризованное молоко

Пастеризованное молоко выпускают следующих видов: цельное, нормализованное, обезжиренное и восстановленное (реализуется как молочный напиток) (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Основные виды пастеризованного молока

Цельное молоко – молоко, составные части которого не подвергались воздействию посредством их регулирования.

Обезжиренное молоко – молоко с массовой долей жира менее 0,5 %, полученное в результате отделения жира от молока.

Продукт переработки молока нормализованный – продукт переработки молока, в котором показатели массовых долей жира, белка и (или) сухих обезжиренных веществ молока либо их соотношения приведены в соответствие с показателями, установленными стандартами, нормативными документами федеральных органов исполнительной власти, сводами правил и (или) техническими документами.

Продукт переработки молока восстановленный – продукт переработки молока, произведенный из концентрированного или сухого продукта переработки молока и воды.

По физико-химическим, органолептическим и бактериологическим показателям пастеризованное молоко должно соответствовать требованиям действующей НТД (табл. 1.2 и 1.3).

Таблица 1.2

Физико-химические параметры пастеризованного молока

* Фосфатаза отсутствует.

** При кипячении не дает хлопьев.

Таблица 1.3

Органолептические и микробиологические параметры пастеризованного молока

На городских молочных заводах все пастеризованное молоко, кроме восстановленного, вырабатывают по следующей технологической схеме (рис. 1.1)

Рис. 1.1. Технологическая схема выработки пастеризованного молока

В зависимости от жирности исходного сырья и вида вырабатываемого молока для нормализации по содержанию жира используют обезжиренное молоко или сливки, по содержанию сухих веществ – сухое обезжиренное молоко. На практике, как правило, приходится уменьшать жирность исходного молока. Проводить нормализацию можно в потоке или путем смешивания. Для нормализации в потоке удобно использовать сепараторы – нормализаторы, в которых непрерывная нормализация молока совмещается с очисткой его от механических примесей. Перед поступлением в сепаратор-нормализатор молоко предварительно нагревают до t = 40–45 °C в секции регенерации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки. На предприятиях небольшой мощности молоко обычно нормализуют смешиванием в резервуарах. Для этого к определенному количеству цельного молока при тщательном перемешивании добавляют нужное количество обезжиренного молока или сливок, рассчитанное по материальному балансу или путем использования специальных таблиц, составленных с учетом различной жирности исходного молока.

Для предотвращения отстоя жира и образования в упаковках «сливочной пробки¬ при производстве молока с повышенной массовой долей жира (3,5–9 %) нормализованное молоко обязательно гомогенизируют при t = 62–63 °C и давлении 12,5–15 МПа. Затем молоко пастеризуют при t = 76 ± 2 °C с выдержкой 15–20 с и охлаждают до t = 4–6 °C с использованием пластинчатых пастеризационно-охладительных установок. Температура пастеризации постоянно фиксируется самопишущими термографами и регулируется автоматически. Система блокировки исключает выход из аппарата недопастеризованного молока. Эффективность пастеризации в таких установках достигает 99,98 %. Затем молоко при t = 4–6 °C поступает в промежуточную емкость, из которой направляется на фасование. Хранить пастеризованное молоко до розлива не рекомендуется. Поэтому производительности установок для тепловой обработки молока и для его розлива должны быть согласованы. Розлив пастеризованного молока в стеклянные бутылки производится на разливочно-укупорочных автоматах. Применяют два типа машин, дозирующих молоко по объему или уровню. Стеклянные бутылки имеют допуски на внутренний объем, поэтому при заполнении строго определенным объемом молока уровни молока в них оказываются не одинаковыми. Это ухудшает товарный вид партии молока, поэтому чаще применяют дозирование розлива молока в бутылки по уровню. Широко используется для фасования молока тара разового потребления – полиэтиленовые мешки, бумажные пакеты (тетра-пак, брик-пак, пюр-пак). Такая тара значительно легче, компактнее, исключает сложный процесс мойки, гигиеничнее, удобнее для потребителя и транспортирования, требует меньших производственных площадей, трудовых и энергетических затрат. Для розлива пастеризованного молока во фляги применяют аппараты, работающие по принципу объемного дозирования; молоко, заливаемое в цистерны, замеряют по метке или молокосчетчиком. Тару, в которой выпускают с предприятий пастеризованное молоко, обязательно пломбируют и маркируют. На алюминиевых капсулах тиснением, на пакетах, этикетках и бирках для фляг и цистерн несмывающейся краской наносят маркировку: наименование предприятия, полное наименование продукта, объем в литрах (на пакетах), число или день конечного срока реализации, номер ГОСТа и другую необходимую информацию.

Пастеризованное молоко хранится при t = 2–6 °C. Готовый продукт на предприятии подвергается технологическому и микробиологическому контролю. В торговую сеть и предприятия общественного питания пастеризованное молоко должно транспортироваться в закрытых охлаждаемых или изотермических средствах.

Витаминизированное молоко

В пищевом рационе человека наиболее дефицитным является витамин С. В течение всего года, за исключением июля, августа и сентября, содержание витамина С в пище меньше нормы, а в весенние месяцы дефицит его доходит до 50 %. Содержание витамина С в молоке не очень велико. Вследствие легкой окисляемости значительное его количество разрушается во время обработки и транспортирования молока. С учетом этих факторов пастеризованное молоко вырабатывают обогащенным витамином С. Витаминизированное молоко имеет тот же состав, органолептические и физико-химические показатели, что и пастеризованное цельное молоко. Содержание витамина С в нем должно составлять не менее 10 мг на 100 г молока (в обычном молоке 1,3 мг на 100 г молока). Исходное молоко должно иметь кислотность не более 18 °Т, так как добавление аскорбиновой кислоты повышает кислотность продукта.

Технологический процесс производства витаминизированного молока состоит из тех же операций, что и выработка пастеризованного молока. Витамин С (аскорбиновая кислота или аскорбинат Na – сухие порошки) вносят в охлажденное пастеризованное молоко в дозе 180– 210 г на 1 кг молока (с учетом потерь в производстве). Предварительно делают водный раствор аскорбиновой кислоты, для чего сухой порошок растворяют в 1–2 дм³ воды и вносят тонкой струйкой в пастеризованное молоко при непрерывном перемешивании. Продолжительность перемешивания молока после внесения раствора витамина от 15 до 20 мин. По окончании перемешивания молоко с витамином С выдерживают от 30 до 40 мин, а затем направляют на розлив.

Белковое молоко

Этот продукт особенно показан тем, кому по состоянию здоровья нельзя употреблять много жиров. По органолептическим показателям белковое молоко полностью соответствует цельному пастеризованному. Несмотря на пониженную массовою долю жира, белковое молоко по пищевой ценности не уступает цельному, а по белковому составу превосходит его.

Вырабатывают его из пастеризованного, нормализованного по жиру молока с добавлением сухого или сгущенного цельного или обезжиренного молока. Приготовление смеси для выработки белкового молока осуществляют в соответствии с рецептурами. При выработке белкового молока сухое цельное или обезжиренное молоко растворяется в небольшом количестве нормализованного по жиру молока, температура которого 38–45 °C, фильтруется и добавляется при перемешивании в нормализованное молоко перед пастеризацией.

Восстановленное молоко (молочный напиток)

Молочный напиток – молочный продукт, произведенный из концентрированного или сгущенного молока либо сухого цельного молока или сухого обезжиренного молока и воды.

На огромной территории нашей страны есть районы, где климатические условия не благоприятствуют разведению молочного скота. В этих районах для снабжения населения используется восстановленное молоко. На зимний период крупные промышленные центры также снабжаются восстановленным молоком. Его вырабатывают из сухого цельного или обезжиренного молока распылительной сушки.

Для получения восстановленного молока используют водопроводную воду, отвечающую требованиям, предъявляемым к питьевой воде (рис.  1.2).

Рис. 1.2. Технологическая схема выработки пастеризованного восстановленного молока

По физико-химическим, органолептическим показателям восстановленное молоко полностью соответствует нормализованному пастеризованному молоку и почти не уступает по биологической ценности. Перед восстановлением в сухом молоке определяют содержание воды и его растворимость. На основании этих данных рассчитывают массу сухого молока по формуле: из расчета на 1000 кг восстановленного молока где Н – норма расхода сырья на 1000 кг восстановленного молока при 100 % растворимости, кг;

где Н – норма расхода сырья на 1000 кг восстановленного молока при 100 % растворимости, кг;

Ж_м – массовая доля жира в восстановленном молоке, %;

Р – фактическая растворимость сухого молока, %;

Ж_с. м – массовая доля жира в сухом молоке, %.

Сухое молоко растворяют в водопроводной воде при t = 45–50 °C.

Холодная или более горячая вода резко замедляет скорость растворения сухого молока. Количество воды определяется по формуле

Для смешивания сухого молока с водой можно использовать различное оборудование. Наиболее удобны специальные установки для восстановления молока, которые обеспечивают непрерывность процесса. Применяют установки мешалочного или протирочного типа. Восстановленное молоко направляется для немедленного охлаждения до t = 6–8 °C. Охлажденное молоко выдерживается в емкости в течение 3–4 ч. В процессе выдержки происходит набухание белков и более полное растворение частиц сухого молока. По окончании выдержки проверяют состав восстановленного молока и в случае необходимости его нормализуют.

После нормализации молоко поступает на дальнейшую обработку – очистку, гомогенизацию, пастеризацию и охлаждение. Восстановленное молоко обязательно гомогенизируют для того, чтобы предупредить появление на его поверхности капель вытопившегося жира.

Молоко с наполнителями

Наиболее распространены молоко с кофе и какао. По органолептическим показателям они должны иметь чистый вкус без посторонних привкусов или запахов, с выраженным ароматом, свойственным наполнителю. Цвет, обусловленный цветом наполнителя, должен быть равномерным по всей массе, консистенция – в меру вязкой, однородной. Допускается изначальный осадок какао или кофе. Технология аналогична технологии пастеризованного молока, но включает дополнительную операцию по приготовлению и внесению наполнителей.

Кофе натуральный вносят в нормализованное молоко перед пастеризацией в виде водной вытяжки. Для приготовления вытяжки берут одну весовую часть кофе и три весовые части горячей воды в соответствии с рецептурой. Полученную смесь кипятят в течение 5 мин, затем охлаждают и фильтруют. Кофейная вытяжка до употребления хранится в закрытом сосуде. Готовая вытяжка должна иметь выраженный вкус и запах натурального кофе и не содержать остатков молотого кофе. Сахар, предварительно просеянный, вносится в молоко, температура которого 40–45 °C. Смесь цельного молока, кофе с сахаром тщательно перемешивают, пастеризуют при темпертауре 85 °C, гомогенизируют при давлении 10–15 МПа и охлаждают до t = 5–8 °C.

Какао-порошок вносится в молоко в виде сиропа, который готовят следующим образом. К просеянному какао-порошку добавляют равную по массе часть сахарного песка и тщательно их перемешивают. К смеси какао и сахара добавляется молоко, температура которого 60–65 °C. Масса молока должна примерно в 3 раза превышать массу смеси какао и сахара. Полученная смесь нагревается до t = 85–90 °C и выдерживается 30 мин, фильтруется и вносится в основную массу молока. Несмотря на тонкий помол какао-порошок образует в молоке значительный осадок. Чтобы избежать этого, в напиток в виде 5–10 %-ного раствора вводят агар из расчета 1 кг на 1 т смеси. Для этого агар промывают в проточной водопроводной воде, затем нагревают до t = 92 ± 2 °C при постоянном перемешивании до полного растворения агара. Горячий раствор агара вводят в молоко, нагретое до t = 60–65 °C. При внесении в молоко раствор агара фильтруется и одновременно тщательно перемешивается смесь. Агароид в сухом виде добавляют непосредственно в молоко с какао, нагретое до t = 40–45 °C.

Смесь молока, сиропа какао, сахара и агара пастеризуют при t = 85 °C, гомогенизируют при давлении 10–15 МПа и охлаждают до t = 5–8 °C.

1.1.2. Топленое молоко

Используя способность молока изменять цвет и органолептические показатели при длительном действии на него высоких температур, специалисты молочной промышленности разработали технологию получения топленого молока. Оно отличается от цельного пастеризованного молока выраженным привкусом и запахом пастеризации, а также кремовым оттенком, которые достигаются длительной высокотемпературной обработкой молока. Вследствие продолжительного воздействия высоких температур значительно изменяются компоненты молока. Молочный сахар взаимодействует с аминокислотами белков, в результате чего образуются меланоидины, которые придают молоку кремовый оттенок, происходит также изменение аминокислот с образованием реактивно-способных сульфгидрильных групп, вступающих во взаимодействие с некоторыми компонентами молока с образованием соединений, имеющих специфический вкус и запах пастеризации.

При выработке топленого молока нормализация молока проводится с учетом выпаривания влаги при топлении:

Ж

_н. м = Ж_г. пр – 0,15

Нормализованную смесь подогревают на пластинчатой пастеризационной установке до t = 85 °C, гомогенизируют при этой температуре и р = 10–15 МПа. После гомогенизации молоко вторично подогревается до t 95–99 °C на трубчатом пастеризаторе, затем выдерживается в емкостях в течение 3–4 ч при выработке топленого молока 4 и 6 % жирности и в течение 4–5 ч при выработке топленого молока 1 %-ной жирности и нежирного до появления в молоке светлокремового цвета. При выдержке молока каждый час на 2–3 мин включают мешалку для предотвращения образования на поверхности молока слоя, состоящего из белка и жира. После процесса топления молоко сначала охлаждается в резервуаре до 40 °C, а затем подается на охладитель где охлаждается до 6–8 °C. Затем молоко направляют на фасование в мелкую упаковку.

1.1.3. Стерилизованное молоко

В последние годы в нашей стране все большей популярностью пользуется стерилизованное молоко. За рубежом до 40 % питьевого молока употребляется в стерилизованном виде. По сравнению с пастеризованным оно обладает более высокой стойкостью и выдерживает длительное хранение и транспортирование даже без охлаждения. Поэтому стерилизованное молоко удобно и экономически выгодно использовать для снабжения населения отдельных районов, не имеющих достаточной сырьевой базы, а также крупных промышленных центров. Высокая стойкость стерилизованного молока обязана тому, что в процессе стерилизации уничтожается не только вегетативная, но и споровая микрофлора. Стерилизованное молоко по физико-химическим и органолептическим показателям должно отвечать нормативным требованиям (табл. 1.4)

Таблица 1.4

Физико-химические и органолептические показатели стерилизованного молока

При выработке стерилизованного молока качество исходного сырья и особенно его обсемененность споровыми микроорганизмами приобретает особое значение. На стерилизацию направляется отборное по качеству свежее молоко с кислотностью не более 16–18 °T, степенью чистоты не ниже I группы, бактериальной обсемененностью по редуктазной пробе не ниже I класса, содержанием споровых бактерий не более 100 в 1 мл, термоустойчивостью по алкогольной пробе не ниже III группы, выдерживающее алкогольную пробу с 72 %-ным и более этиловым спиртом. Проба заключается в смешивании 2 мл 72–75 %-ного этилового спирта с 2 мл молока. Если коагуляции белков не произошло, то молоко пригодно для стерилизации.

Допускается применять молоко термоустойчивостью по алкогольной пробе, не ниже IV группы (выдерживающее алкогольную пробу с 70 %-ным этиловым спиртом), термоустойчивость которого повышают путем добавления одной из солей-стабилизаторов (калия лимонноокислого трехзамещенного одноводного K₃C₆H₅· H₂O и др.).

Отобранное по качеству молоко очищается, а затем немедленно охлаждается. Для сохранения термоустойчивости молока целесообразно проводить его очистку без подогрева при температуре поступления. При необходимости хранения нормализованного молока более 4 ч до момента стерилизации в целях сохранения термоустойчивости оно пастеризуется с последующим охлаждением. Перед направлением на стерилизацию проверяют термоустойчивость молока. Молоко III группы и выше направляется непосредственно на стерилизацию без добавления солей-стабилизаторов. Молоко IV группы повышают до III или II группы путем добавления соли-стабилизатора в оптимальной дозе 0,01– 0,03 % от массы молока. Необходимое количество соли-стабилизатора растворяется в прокипяченной горячей воде в соотношении масс 1:1, раствор фильтруется, вливается в молоко и тщательно перемешивается в течение 15 мин. После перемешивания проверяют термоустойчивость молока, которая должна быть III или II группы по алкогольной пробе. Вносят раствор соли в сырое или пастеризованное молоко непосредственно перед направлением его на стерилизацию. Подготовленное для стерилизации молоко нагревается до 75 ± 5 °C и гомогенизируются при этой температуре.

Большая доля стерилизованного молока (в отличие от пастеризованного) разливается в стеклянные бутылки. Повышенные требования к безопасности продукции заставили производителей вспомнить о стеклянной таре, которая была незаслуженно забыта после внедрения комбинированной упаковки. Известно, что стекло – прекрасный материал для защиты и сохранения качества вкусовых и полезных свойств продукта. Оно состоит только из неорганических компонентов и не наносит вреда человеку, его химическая инертность обеспечивает максимальную гигиеническую и экологическую защиту. К тому же стеклянная тара – самая удобная для стерилизации, так как выдерживает высокие температуры. За последние годы стекольные заводы стали вырабатывать более легковесную тару любого дизайна, которая хорошо утилизируется путем переплавки. Установлено, что стерилизованное молоко, упакованное в пятислойную пленку, при t = 20–25 °C сохраняет хорошие качественные показатели в течение 3–4 месяцев, в пакеты из комбинированного материала с фольгой – 4 месяца, в полипропиленовые бутылки – 7 месяцев, в стеклянные бутылки – 12 месяцев. Преимущество стеклянной тары очевидно.

Существует два способа производства стерилизованного молока, расфасованного в стеклянные бутылки – одноступенчатый и двухступенчатый (рис. 1.3, 1.4)

Одноступенчатый способ

Рис. 1.3. Технологический процесс производства стерилизованного молока одноступенчатым способом

Двухступенчатый способ

Рис. 1.4. Двухступенчатая стерилизация молока

При двухступенчатой схеме молоко стерилизуют два раза – сначала в потоке, а затем в бутылках. Этот способ в большей степени гарантирует стерильность продукта, но сопровождается более глубокими изменениями нативных свойств молока.

Подготовленное для стерилизации молоко после очистки, нормализации, термоустойчивостью не ниже III группы поступает в трубчатый стерилизатор, где в первой секции подогревается (65 °C) и далее в гомогенизатор. Гомогенизированное молоко подается во вторую секцию трубчатого стерилизатора, где нагревается до 85 °C, а затем в секцию стерилизации, где нагревается до 137 °C.

Далее проходя вторую и первую секции регенерации стерилизованное молоко отдает тепло сырому молоку и охлаждается до 35 °C. Молоко из стерилизатора поступает в буферный резервуар для временного хранения. Перед розливом молока в бутылки оно подогревается в трубчатом подогревателе до 75 ± 5 °C. Температура бутылок должна быть 60–70 °C для предотвращения термического боя при розливе молока. Укупоренные бутылки с молоком при температуре 75±5 °C направляются в четырехбашенный стерилизатор непрерывного действия. В первой башне бутылки с молоком сначала перемещаются вверх в среде, состоящей из воздуха и пара, а затем опускаются через слой горячей воды нагретой до 90 ± 1 °C. При этом молоко нагревается до 86 ± 1 °C. Во второй башне бутылки перемещаются сначала вверх, а затем вниз в среде насыщенного острого пара, температура которого 117 ± 1 °C. При этой температуре бутылки находятся 13–17 мин. В третьей башне бутылки, поднимаясь, охлаждаются водой до 90 ± 5 °C, а опускаясь – 65 ± 5 °C. В четвертой башне бутылки продолжают охлаждаться водой при 65 ± 5 °C, а затем орошаются водой при 40 ± 5 °C. Выходящие из стерилизатора бутылки с молоком, охлажденные до 45 ± 5 °C, устанавливают в полимерные ящики или металлические корзины и направляют в камеру хранения, где происходит дальнейшее охлаждение молока до 20 °C путем циркуляции воздуха. Хранят стерилизованное молоко в бутылках при отсутствии прямого солнечного света при 2–25 °C не более 6 мес. со дня выработки.

Производство и ассортимент питьевого молока и кисломолочных продуктов

Питьевое молоко подразделяется в зависимости от способа обработки, содержания жира, сухого вещества, введения напол­нителей и расфасовки. В зависимости от температурного режима обработки производится пастеризованное, топленое, стерилизован­ное молоко. Расфасовку молока осуществляют в мелкую тару (бутылки, пакеты), фляги, цистерны.

Пастеризованное молоко. Пастеризованным называют молоко, нагретое до определенной температуры (ниже точки ки­пения), немедленно охлажденное и разлитое в тару. Сырьем для производства пастеризованного молока служит нату­ральное коровье молоко, молоко обезжиренное кислотностью не более 19°Т, паcта, получаемая при производстве сладкосливочного масла методами преобразования высокожирных сливок и не­прерывного сбивания кислотностью не более 19°Т и плотностью не ниже 1 027 кг/м³, сливки жирностью более 30% и кислотностью не более 16°Т, молоко сухое цельное и обезжиренное, сухие сливки.

Нормализованным называют молоко, в котором массовая доля жира доведена до 1,5%, 2,5%, 3,2%, а также с жирностью 3,5%, 6% (жирность повышают путем добавления сливок, сливочного масла или молочного жира). Молоко повышенной жирности обязательно подвергают гомогенизации.

Восстановленным на­зывают молоко, выработанное полностью или частично из сухого цельного или обезжиренного молока посредством растворения его в питьевой воде при температуре 38…42°С и нормализации до тре­буемой жирности.

Белковое молоко содержит повышенное коли­чество сухого обезжиренного молочного остатка, вырабатывают его из молока, нормализованного по содержанию жира, с добавле­нием сухого или сгущенного цельного или обезжиренного молока.

Витаминизированное пастеризованное молоко изготовляют жир­ным или нежирным с добавлением витамина С. Витамин вносят в виде порошка в пастеризованное охлажденное молоко.

По органолептическим показателям пастеризованное молоко должно отвечать следующим требованиям: цвет — белый, со слег­ка желтоватым оттенком; для нежирного — со слегка синеватым оттенком; вкус и запах — чистые, без посторонних, не свойствен­ных свежему молоку привкусов и запахов; внешний вид и консис­тенция — однородная жидкость без осадка; для молока повышен­ной жирности — без отстоя сливок.

По физико-химическим показателям пастеризованное молоко должно соответствовать требованиям ГОСТа.

В молоке всех видов должен отсутствовать фермент фосфатаза, температура молока должна быть не выше 8°С.

Общее количество бактерий в 1 мл пастеризованного молока группы А в бутылках и пакетах должно быть не более 50 тыс., титр кишечной палочки не менее 3, в молоке группы Б — соответ­ственно 100 тыс/мл и 0,3, в молоке во флягах и цистернах — 200 тыс/мл и 0,3 мл. Указанные требования предъявляются не только к молоку, выпускаемому заводами, но и к молоку, постав­ляемому хозяйствами на рынок.

Технологический процесс приготовления пастеризованного молока включает следующие операции: приемку и оценку качест­ва сырья, очистку, нормализацию по жиру, гомогенизацию, пасте­ризацию, охлаждение, розлив, укупорку, хранение и транспорти­ровку.

Молоко (сырье) принимают по массе, затем его подвергают органолептической оценке и химическому анализу. Для производ­ства питьевого пастеризованного молока используют натураль­ное молоко, полученное от здоровых коров, без посторонних при­вкусов и запахов, кислотностью не более 20°Т, а также отвечаю­щее другим требованиям стандарта на заготовляемое молоко.

Очищают молоко от механических примесей путем фильтро­вания или на сепараторах-молокоочистителях. Нормализацию осу­ществляют в потоке на сепараторе-нормализаторе посредством отбора части сливок от исходного молока.

Чтобы не было отстоя сливок, для повышения вкусовых ка­честв молока и усвояемости его жира иногда молоко подвергают гомогенизации. Осуществляют ее после очистки нагретого моло­ка по выходе из пастеризационо-охладительной установки.

Хранят пастеризованное молоко при 0…8°С не более 36 ч с момента окончания технологического процесса. Каждая партия выпускаемого молока оценивается техническим контролем (лабораторией) предприятия-изготовителя по следующим, показате­лям: органолептической оценке, температуре, кислотности, содер­жанию жира, пероксидазной или фосфатазной пробе, числу микро­организмов, титру кишечной палочки. Транспортируют пастери­зованное молоко с заводов специальным автотранспортом (авторефрижераторы с изотермическими кузовами, машины с закры­тыми кузовами).

Топленое молоко. Для его получения сырое молоко нагре­вают до побурения при 95…99°С в течение 3…4 ч. Через каждый час молоко перемешивают в течение 2…3 мин, чтобы на повер­хности не образовался слой из белка и жира. Топленое молоко выпускается жирностью 4 или 6%, кислотностью не более 21°Т, с 1 группой чистоты. Топленое молоко должно иметь хорошо выра­женный вкус кипяченого молока и кремовый с буроватым оттен­ком цвет.

Процесс производства топленого молока аналогичен производ­ству пастеризованного, за исключением того, что смесь обяза­тельно гомогенизируют, нагревают до температуры пастеризации и выдерживают при этой температуре в ваннах или в универ­сальных танках. Топленое молоко, охлажденное до 6…8°С, разли­вают в бутылки или бумажные пакеты.

Молоко стерилизованное. Выпускают молоко, подвергну­тое гомогенизации и стерилизации, в бутылках и пакетах. Температура стерилизации при производстве одноступенчатым спосо­бом (в автоклавах) 116±1°С с выдержкой 20…30 мин или 120±1°С с выдержкой 15 мин. Стерилизованное молоко в бутылках при от­сутствии прямого солнечного света при температуре от 1 до 20°С хранится не более двух месяцев.

Кислотность стерилизованного молока не более 20°Т, плотность не менее 1027 кг/м³, а с массовой долей жира 1,5% — не менее 1028 кг/м³.

Молочная сказка: новые технологии могут превратить небольшие фермы в страну молока и денег

Было после 18:00. и приближается к 0 градусов по Фаренгейту мартовским вечером, когда Дуг Тернер начал вторую за день дойку своих 42 коров на семейной ферме в Уэйтсфилде, штат Вирджиния. В поношенной оранжевой толстовке с капюшоном и джинсах на фланелевой подкладке фермер в третьем поколении начал с юго-восточного угла сарая, прикрепив одну из своих трех доильных машин к распухшему вымени черно-белой коровы.

«Это мой самый старший», — сказал мне Тернер, поглаживая Бьянку, голштинца, которому скоро исполнится 13 лет.

Молоко вытекало из коровника по стальному шлангу в цистерну в тесном старомодном молочном домике Тернера. Через день молочный грузовик из Organic Valley забирает эти молочные продукты и доставляет их на перерабатывающий завод — ближайшие из них находятся в Коннектикуте или Нью-Йорке, — где они пастеризуются, гомогенизируются, упаковываются и отправляются на полки продуктовых магазинов.

В целом, средний американский галлон молока проходит 320 миль от вымени до полки продуктового магазина, путешествие, которое часто пересекает государственные границы. Это кажется долгим путем, учитывая, что молоко производится во всех 50 штатах.  

Но фермеры не имеют особого контроля над тем, куда идет их молоко и сколько они за него получают. Если Тернер не может обойтись тем, что ему заплатит Organic Valley, у него мало вариантов. Забастовка в одиночку и установление собственной цены означала бы огромные затраты на запуск собственного перерабатывающего завода. Теперь новые разработки в области микропастеризации от компании из Вермонта могут это изменить.

Многие из ферм, которые были здесь, когда я рос в центральном Вермонте, сейчас закрылись, и большая часть молока, производимого оставшимися немногими, уходит прямо за пределы штата. Я решил изучить эту технологию, чтобы понять, может ли она стать ключом к сокращению молочных миль и спасению небольших ферм.

Пастеризатор LiLi — сокращение от «Малая производительность — малое воздействие» — является первым в своем роде. Небольшие пастеризаторы уже давно доступны в виде чанов, по сути, котлов, которые нагревают молоко как минимум до 145 градусов по Фаренгейту в течение 30 минут. Но LiLi — это небольшой высокотемпературный кратковременный пастеризатор (HTST), который поддерживает температуру молока 161 градус в течение 15 секунд. Это первый препарат, получивший одобрение FDA.

Поддержка читателей

делает нашу работу возможной. Сделайте пожертвование сегодня, чтобы наши климатические новости оставались бесплатными. Все пожертвования УВЕЛИЧЕНЫ В 3 раза!

• Один раз
• Ежемесячно

• 10 долларов
• 15 долларов
• Другой

HTST обеспечивает более быстрый и энергоэффективный процесс пастеризации. По словам Стива Джаджа, основателя Bobwhite Systems и создателя LiLi, это также улучшает качество молока.

«Идея заключалась в том, чтобы пастеризовать молоко и сделать его как можно более похожим на сырое молоко», — сказал Джадж.

Яна Кошак, лаборант молочной и пищевой промышленности Bobwhite Systems, демонстрирует LiLi.

Потребовалось семь лет и три модели, но Джадж и его коллеги наконец нашли формулу победы. LiLi размером с холодильник поступил в продажу после одобрения FDA в ноябре прошлого года. Это стоит около 70 000 долларов, что может показаться много, но это ничто по сравнению с альтернативой строительства маслобойни, которая легко может стоить миллион долларов или больше.

Еще в 2006 году Джадж, ветеран молочной промышленности с 45-летним стажем, хотел предложить сообществу возможность покупать молоко из четырех джерсейских ферм в его хобби-амбаре в Роялтоне, штат Вирджиния. Он мог продавать сырое молоко со своей фермы, но он также хотел иметь возможность продавать пастеризованное. Оглядевшись, он не нашел технологии, которая соответствовала бы его потребностям и требованиям США, поэтому он приступил к ее созданию.

Однако LiLi — это не просто ответ на личные нужды Джаджа. Это соответствует представлению Джаджа о том, как должно работать молочное животноводство. За почти полвека работы в молочной промышленности, которая лишила его владения стадом из 90 Джерси для управления фермой по разведению водяных буйволов, он наблюдал за развитием методов работы молочных продуктов. Большие стада становились больше, мелкие фермы либо расширялись, либо разорялись.

По данным Progressive Dairyman, средний размер стада по стране вырос со 123 до 196 в период с 2002 по 2013 год. В 2011 году стада из 100 или более коров составляли менее трети отрасли, но на них приходилось 86,4 процента всего производства молока. .

«Мне действительно не нравится идея промышленного производства молочных продуктов, таких как курица или свинина», — сказал Джадж. «Я думаю, что это действительно важная часть нашего культурного наследия».

Коровы джерсейской породы судьи.

Именно тогда он начал рассматривать способы устранения посредников и прямого подключения ферм к их потребителям. Если бы молоко можно было пастеризовать на месте, оно могло бы вообще обойтись без перерабатывающего завода. Вместо того, чтобы продавать крупным компаниям, работающим на другом конце страны, фермеры могли продавать напрямую покупателю.

«Это лучшее молоко для потребителя, это лучший способ обращения с коровами, это хорошо для общества», — сказал Джадж.

Когда Тернер начал доить коров в возрасте 15 лет, многие из его соседей тоже доили коров.

Сейчас, в 59 лет, он чувствует себя одиноким.

На семейных молочных фермах стали возникать проблемы, такие как высокая стоимость кормов и низкие цены на молоко. Обычные молочные заводы столкнулись с необходимостью расширения, чтобы свести концы с концами, или поиска другого преимущества. Один из соседей Тернера переключился на мясной скот. Еще двое сдались все вместе.

— Внезапно я оказался здесь один, — сказал Тернер.

Столкнувшись с давлением, Тернер выбрал вариант № 3: он сохранил свой размер и стал органическим. Органическое молочное животноводство все усложняет. В нем оговариваются особые методы, касающиеся выпаса скота, кормления, медицинского лечения, но за него также лучше платят.

«Ферме стало очень трудно выживать из-за взлетов и падений и цен. Это давало стабильный доход», — сказал Тернер. «Коровы определенно здоровее».

Шесть лет спустя давление не ослабевает. Цены на корма продолжают расти, необходимые органические продукты требуют больших расходов, а стихийные бедствия, такие как ураган Айрин в 2011 году, привели к огромным счетам и куче бумажной работы. Но выплаты за органическое молоко не выросли до уровня расходов.

В настоящее время Тернер зарабатывает около 2,60 долларов за галлон, проданный компании Organic Valley. Он зарабатывает почти в два раза больше, продавая сырое молоко с фермы по 5 долларов за галлон.

Итак, выиграет ли Тернер, покинув сеть Organic Valley и работая наедине с ЛиЛи?

Боб Парсонс, специалист по экономике сельского хозяйства из Университета Вермонта, не убежден.

«Дело не только в пастеризаторе, — сказал Парсонс. «Вы должны найти рынок для своего молока».

Парсонс подчеркнул, что пастеризация — это всего лишь один шаг в долгом процессе доставки коровьего молока в бутылки и в магазины, где оно будет продаваться.

«Вы занимаетесь розничной торговлей и внезапно перестали быть молочным фермером».

Кроме того, отмечает он, жители Вермонта потребляют только 15 процентов молока, производимого в штате. Остальное уходит на другие рынки. Более 70% всех фермерских долларов Вермонта приходится на молочные продукты.

Для некоторых молочных фермеров с предпринимательской жилкой возможность продавать свое молоко напрямую своим соседям может быть заманчивой. Но для фермера из нескольких поколений, такого как Тернер, который уже работает по 15 часов в день, пастеризация на месте — это дополнительный уровень работы.

«Большинство людей, занимающихся молочным животноводством, делают это, потому что им нравится молочное животноводство, — сказал Парсонс.

На самом деле ценность малогабаритного высокотемпературного пастеризатора может заключаться не в устранении посредников между молочными фермерами и потребителями, а в создании посредников нового типа. С его высокой ценой — за пределами досягаемости семейных ферм с ограниченными средствами и заемными средствами — LiLi лучше всего подходит для местного молочного кооператива или предпринимателя, стремящегося перерабатывать на уровне сообщества.

Судья признает, что LiLi не может быть решением всех проблем. Но, отмечает он, есть много людей, которые задумались бы об этом. Bobwhite Systems продала один из пастеризаторов стоимостью 70 000 долларов ферме в северной части штата Нью-Йорк и ведет переговоры с фермером из Вермонта о размещении второго. Они продают LiLi и за пределами скотного двора, ища людей, которые покупают молоко для производства других вещей, таких как йогурт или сыр.

«Мы не пытаемся продавать их всем подряд, но, основываясь на отзывах, мы знаем, что есть интерес», — сказал Джадж.

«Для меня проблема заключается в том, что молоко местного производства с устойчивых ферм отличается от молока промышленного производства с фабричных ферм».

Пастеризация. Молочная наука и технология eBook

Молочная промышленность

Процесс пастеризации был назван в честь Луи Пастера  , который обнаружил, что микроорганизмы, вызывающие порчу, могут быть инактивированы в вине путем нагревания при температурах ниже его точки кипения. Позже этот процесс был применен к молоку и остается самой важной операцией при переработке молока.

Определение:

Нагрев каждой частицы молока или молочного продукта до определенной температуры в течение определенного периода времени без повторного загрязнения этого молока или молочного продукта в процессе термической обработки.

Назначение  Существуют две различные цели процесса пастеризации молока:

1. 1. Аспект общественного здравоохранения  – сделать молоко и молочные продукты безопасными для потребления человеком путем уничтожения всех бактерий, которые могут быть вредными для здоровья (патогены)
   2. Аспект сохраняемости  – для улучшения сохраняемости молока и молочных продуктов. Пастеризация может уничтожить некоторые нежелательные ферменты и многие бактерии, вызывающие порчу. Срок годности может составлять 7, 10, 14 или до 16 дней.

Степень инактивации микроорганизмов зависит от сочетания температуры и времени выдержки. Минимальные требования к температуре и времени для пастеризации молока основаны на исследованиях времени термической гибели наиболее термоустойчивых патогенов, обнаруженных в молоке, Coxelliae burnettii . Определение термической летальности требует применения микробиологии к соответствующим определениям обработки. Обзор можно найти на следующей странице.

Для обеспечения уничтожения всех патогенных микроорганизмов строго регламентированы сочетания времени и температуры процесса пастеризации:

Правила пастеризации Онтарио

Молоко:
63°С не менее 30 мин,
72°С не менее 16 сек,
или эквивалентное уничтожение патогенов и фермента фосфатазы, как это разрешено властями провинции Онтарио. Молоко считается пастеризованным, если его анализ на щелочную фосфатазу отрицательный.

Замороженная молочная десертная смесь (мороженое или молоко со льдом, гоголь-моголь):
не менее 69°С в течение не менее 30 мин;
не менее 80°С в течение не менее 25 с;
Должны быть утверждены другие комбинации температуры и времени (например, 83°C/16 сек).

Продукты на молочной основе – с 10 % МЖ или выше или с добавлением сахара (сливки, шоколадное молоко и т. д.)
66°С/30 мин, 75°С/16 сек

Также был достигнут определенный прогресс в методах низкотемпературной пастеризации с использованием мембранной технологии обработки.

Высокая температура смертельна для микроорганизмов, но каждый вид имеет свою особую термостойкость. Во время процесса термического разрушения, такого как пастеризация, скорость разрушения является логарифмической, как и скорость их роста. Таким образом, бактерии, подвергнутые нагреванию, погибают со скоростью, пропорциональной количеству присутствующих организмов. Процесс зависит как от температуры воздействия, так и от времени, необходимого при этой температуре для достижения желаемой скорости разрушения. Таким образом, тепловые расчеты связаны с необходимостью знания концентрации микроорганизмов, подлежащих уничтожению, допустимой концентрации микроорганизмов, которые могут остаться (например, организмы-порчи, но не патогены), термической устойчивости целевых микроорганизмов (наиболее термоустойчивые микроорганизмы). единицы), и зависимость температуры от времени, необходимая для уничтожения целевых организмов.

Необходимая степень пастеризации определяется термостойкостью наиболее термостойких ферментов или микроорганизмов в пищевых продуктах. Например, пастеризация молока исторически была основана на Mycobacterium tuberculosis и Coxiella burnetti, но с распознаванием каждого нового патогена постоянно исследуются требуемые соотношения времени и температуры. Кривая термической смерти для этого процесса показана ниже. Это логарифмический процесс, означающий, что за заданный интервал времени и при заданной температуре один и тот же процент бактериальной популяции будет уничтожен независимо от имеющейся популяции. Например, если время, необходимое для уничтожения одного логарифмического цикла или 90% известно и выбрано желаемое термическое восстановление (например, 12 логарифмических циклов), тогда можно рассчитать требуемое время. Если количество микроорганизмов в пище увеличивается, время нагрева, необходимое для обработки продукта, также увеличивается, чтобы снизить популяцию до приемлемого уровня. Тепловой процесс для пастеризации обычно основан на концепции 12 D или 12 логарифмическом цикле сокращения численности этого организма.

Кривая времени термической гибели Coxiella burnetti, z=4°C

Несколько параметров помогают нам проводить тепловые расчеты и определять уровень тепловой летальности. Значение D является мерой термостойкости микроорганизма. Это время в минутах при заданной температуре, необходимое для уничтожения 1 логарифмического цикла (90%) целевого микроорганизма. (Разумеется, в реальном процессе все остальные, менее термостойкие, разрушаются в большей степени). Например, значение D при 72°C, равное 1 минуте, означает, что за каждую минуту обработки при 72°C популяция бактерий целевого микроорганизма будет уменьшаться на 90%. На приведенном ниже рисунке значение D составляет 14 минут (40–26) и может быть репрезентативным для процесса при 72°C.

Log 10 живых бактерий

Значение Z отражает температурную зависимость реакции. Оно определяется как изменение температуры, необходимое для изменения значения D в 10 раз. На приведенном ниже рисунке значение Z равно 10°C.

График значений D (минуты) и температуры (по Цельсию)

Реакции с малыми значениями Z сильно зависят от температуры, тогда как реакции с большими значениями Z требуют более значительных изменений температуры для сокращения времени. Значение Z, равное 10°C, типично для спорообразующих бактерий. Химические изменения, вызванные нагреванием, имеют гораздо большие значения Z, чем микроорганизмы, как показано ниже.

Бактерии Z (°C) 5-10 D121 (мин) 1-5

ферменты Z (°C) 30-40 D121 (мин) 1-5

витамины Z (°C) 20-25 D121 (мин) ) 150-200

пигменты Z (°C) 40-70 D121 (мин) 15-50

На приведенном ниже рисунке (схематично и не в масштабе) показаны относительные изменения временных температурных профилей для уничтожения микроорганизмов. Выше и правее каждой линии микроорганизмы или факторы качества будут уничтожены, тогда как ниже и левее каждой строки микроорганизмы или факторы качества не будут уничтожены. Из-за различий в значениях Z очевидно, что при более высоких температурах в течение более короткого времени существует область (заштрихованная область), где патогены могут быть уничтожены, в то время как витамины могут сохраняться. То же самое относится и к другим факторам качества, таким как компоненты цвета и вкуса. Таким образом, при обработке ультрапастеризованного молока предпочтительнее использовать очень высокие температуры в течение очень короткого времени (например, 140°C в течение 1–2 с) по сравнению с более длительными процессами при более низкой температуре, поскольку это приводит к уничтожению бактериальных спор с меньшей потерей витаминов и лучшим органолептическим качествам. .

График времени нагревания (минуты) и температуры (по Цельсию)

Щелочная фосфатаза — это природный фермент сырого молока, который имеет такое же значение Z, что и термоустойчивые патогены. Поскольку прямая оценка количества патогенов с помощью микробных методов является дорогостоящей и требует много времени, обычно используется простой тест на активность фосфатазы. Если обнаружена активность, предполагается, что либо термическая обработка была неадекватной, либо непастеризованное молоко загрязнило пастеризованный продукт.

Рабочий пример использования значений D и Z в расчетах пастеризации:

Объединенное сырое молоко на перерабатывающем заводе имеет бактериальную популяцию 4x10exp5/мл. Его нужно обрабатывать при температуре 79°C в течение 21 секунды. Среднее значение D при 65°С для смешанной популяции составляет 7 мин. Значение Z равно 7°C. Сколько организмов останется после пастеризации? Какое время потребуется при 65°С для достижения такой же степени летальности?

Ответ:

При 79°C значение D уменьшилось на два логарифмических цикла по сравнению с 65°C, поскольку значение Z равно 7°C. Следовательно, теперь это 0,07 мин. Молоко обрабатывается в течение 21/60 = 0,35 мин, так что достигается сокращение 5 логарифмических циклов до 4 микроорганизмов/мл. При температуре 65°C вам потребуется 35 минут для выполнения 5D-обработки.

В периодическом методе используется чановый пастеризатор, который состоит из ванны с рубашкой, окруженной либо циркулирующей водой с добавлением пара, либо нагревательными змеевиками горячей воды, либо прямым паром.

Пастеризатор периодического действия

В чане молоко нагревается и выдерживается в течение всего периода выдержки при перемешивании. Молоко может быть охлаждено в чане или удалено горячим по истечении времени выдержки для каждой частицы. В качестве модификации молоко может быть частично нагрето в трубчатом или пластинчатом нагревателе перед подачей в чан. Этот метод очень мало применим для молока, но в некоторых случаях используется для побочных продуктов молока (например, сливок, шоколада) и специальных партий. Ванный пастеризатор широко используется в производстве мороженого, поскольку он позволяет растворять и смешивать ингредиенты на стадии нагревания.

Непрерывный процесс имеет несколько преимуществ по сравнению с чановым методом, наиболее важными из которых являются экономия времени и энергии. Для большей части непрерывной обработки используется высокотемпературный кратковременный пастеризатор (HTST). Термическая обработка осуществляется с помощью пластинчатого теплообменника. Это оборудование состоит из стопки гофрированных пластин из нержавеющей стали, скрепленных вместе в раме. Есть несколько моделей потока, которые можно использовать. Прокладки используются для определения границ каналов и предотвращения утечек. Теплоносителем может быть вакуумный пар или горячая вода.

Схема одной тарелки и схема потока в серии тарелок

Этот обзор задуман как введение и резюме. Каждая часть оборудования HTST будет подробно рассмотрена позже. Пожалуйста, обратитесь к двум диаграммам ниже при чтении этого раздела – мы надеемся, что поток молока через пастеризованное HTST будет иметь смысл.

Холодное сырое молоко при температуре 4°C в резервуаре постоянного уровня подается в регенератор секцию пастеризатора. Здесь оно нагревается примерно до 57°C – 68°C за счет тепла, выделяемого горячим пастеризованным молоком, текущим в противотоке по противоположной стороне тонких пластин из нержавеющей стали. Сырое молоко, все еще находящееся на всасывании, проходит через поршневой насос  синхронизация   насос  , который подает его под избыточным давлением через остальную часть системы HTST.

Сырое молоко пропускается через секцию нагревателя, где горячая вода на противоположных сторонах пластин нагревает молоко до температуры не менее 72°C. Молоко при температуре пастеризации и под давлением проходит через приемную трубу , где удерживается не менее 16 сек. Максимальная скорость зависит от скорости синхронизирующего насоса, диаметра и длины удерживающей трубки и поверхностного трения. После прохождения датчиков температуры показывающий термометр  и самописец-контроллер на конце приемной трубки молоко проходит в устройство отвода потока (УПД) . FDD принимает положение прямого потока, если молоко проходит регистратор-контроллер при заданной температуре включения (>72°C). FDD остается в нормальном положении, т. е. в режиме отвода потока, если молоко не достигло заданной температуры включения. Неправильно нагретое молоко поступает по отведенному подающему трубопроводу FDD обратно в сырое молоко бак постоянного уровня . Должным образом подогретое молоко поступает через прямоточную часть FDD в секцию регенерации пастеризованного молока, где отдает тепло сырому продукту и, в свою очередь, охлаждается примерно до 32–9 °C.

Теплое молоко проходит через регенератор пастеризованного молока. секция охлаждения, где он охлаждается до 4 ° C или ниже охлаждающей жидкостью на противоположных сторонах тонких пластин из нержавеющей стали. Холодное пастеризованное молоко проходит через вакуумный прерыватель , расположенный не менее чем на 12 дюймов выше самого высокого уровня сырого молока в системе HTST, а затем поступает в наполнитель резервуара для хранения для упаковки.

Схема потока HTST Пластинчатый пастеризатор непрерывного действия HTST

На приведенной ниже диаграмме показано оборудование для пастеризации молока HTST и блок-схема при включении центробежного бустерного насоса (для облегчения заполнения регенератора в больших системах) и переключателя перепада давления/регулятора противодавления на регенераторе (для поддержания перепада давления из-за действия бустерного насоса на сырьевой стороне). На нем также показано положение гомогенизатора, когда он встроен в систему HTST.

Диаграмма HTST бустера

Когда жидкости движутся по трубе, можно наблюдать любой из двух различных типов потока. Первый известен как турбулентный поток  , который возникает с высокой скоростью и в котором присутствуют завихрения, движущиеся во всех направлениях и под всеми углами к нормальной линии потока. Второй тип — обтекаемый, или ламинарный поток , который возникает при низких скоростях и не показывает вихревых токов. Число Рейнольдса используется для прогнозирования, будет ли в трубе существовать ламинарный или турбулентный поток:

Re < 2100 ламинарный
Re > 4000 полностью развитый турбулентный поток

Эти модели потока влияют на расчет времени выдержки и оценку надлежащей длины выдерживающей трубы.

Время выдержки определяется временем прохождения добавленного следового вещества (соли) через держатель. Желателен временной интервал самой быстрой частицы молока. Таким образом, результаты, полученные с водой, преобразуются во время потока молока по рецептуре, поскольку молокоотсос может не подавать такое же количество молока, как вода.

Примечание : в рецептуре предполагается, что схемы потока для молока и воды одинаковы. Если нет, то как это повлияет на эффективность процесса пастеризации?

Для непрерывной пастеризации важно поддерживать более высокое давление на пастеризованной стороне теплообменника. Поддерживая в регенераторе давление пастеризованного молока как минимум на 1 фунт/кв. дюйм выше, чем у сырого молока, предотвращается загрязнение пастеризованного молока сырым молоком в случае возникновения точечной утечки в тонких пластинах из нержавеющей стали. это перепад давления  поддерживается с помощью синхронизирующего насоса в простых системах и регуляторов перепада давления и регуляторов расхода обратного давления на выпуске охлажденной пастеризации в более сложных системах. Положение синхронизирующего насоса имеет решающее значение, так как всасывание происходит со стороны сырого регенератора и проталкивает молоко под давлением через пастеризованный регенератор. Существует несколько других факторов, влияющих на поддержание перепада давления: 

• Уровень перелива уравнительного бака должен быть меньше уровня самого нижнего прохода молока в регенераторе
• Правильно установленный бустерный насос — это все, что разрешено между уравнительным баком и регенератором сырья
• Нет насоса после выхода пастеризованного молока к вакуумному прерывателю
• Вертикальный подъем вакуумного прерывателя должен быть более 12 дюймов
• Неочищенный регенератор свободно сливается в уравнительный бак при останове

Балансир или танк постоянного уровня обеспечивает постоянную подачу молока. Он оснащен узлом поплавкового клапана , который почти постоянно регулирует уровень жидкости, обеспечивая равномерное давление напора продукта, выходящего из резервуара. Уровень перелива всегда должен быть ниже уровня самого нижнего прохода молока в регенераторе. Таким образом, это помогает поддерживать более высокое давление на пастеризованной стороне теплообменника. Уравнительный бак также предотвращает попадание воздуха в пастеризатор, располагая верхнюю часть выпускной трубы ниже самой нижней точки бака и создавая уклон вниз не менее 2%. Уравнительный танк обеспечивает рециркуляцию отведенного или пастеризованного молока.

Схема уравнительного резервуара

Энергию нагрева и охлаждения можно сэкономить, используя регенератор, который использует тепло, содержащееся в пастеризованном молоке, для нагрева поступающего холодного молока. Его эффективность можно рассчитать следующим образом:

% регенерации = темп. увеличение из-за регенератора/общая темп. увеличить

Например: Холодное молоко, поступающее в систему при 4°C, после регенерации при 65°C и конечной температуре 72°C будет иметь регенерацию 89,7%:

65 – 4
______ = 89.7
72 – 4

Насос синхронизации всасывает продукт через регенератор сырья и проталкивает молоко под давлением через регенератор пастеризации. Он регулирует скорость потока через удерживающую трубку. Это должен быть насос прямого вытеснения , оснащенный приводом с регулируемой скоростью, который может быть герметизирован по закону при максимальной скорости, чтобы обеспечить минимальное время пребывания в удерживающих трубках. Он также должен быть взаимосвязан, поэтому он работает только тогда, когда FDD полностью направлен вперед или полностью отклонен, и должен быть «отказоустойчивым». Можно также использовать центробежный насос с магнитным расходомером и контроллером (см. ниже).

Должен иметь уклон вверх 1/4″/фут. в направлении потока, чтобы исключить захват воздуха, чтобы ничто не текло быстрее при ограничении воздушных карманов.

Показывающий термометр считается самым точным средством измерения температуры. Это официальная температура, на которую настроен регистратор температурного предела безопасности (STLR)  . Зонд должен располагаться как можно ближе к зонду STLR и располагаться не более чем в 18 дюймах выше по течению от устройства отклонения потока.

STLR записывает температуру молока и время суток. Он отслеживает, контролирует и записывает положение устройства отвода потока (FDD) и подает питание на FDD во время прямого потока. Существуют как пневматические , так и электронные типы контроллеров. Оператор несет ответственность за запись даты, смены, оборудования, идентификатора, продукта и количества, указывая температуру термометра, циклы очистки, температуры включения и выключения, любые соединения в необычных обстоятельствах и свою подпись.

Также называемый перепускным клапаном потока (FDV), он расположен на нижнем по потоку конце наклонной вверх приемной трубы. По сути, это трехходовой клапан, который при температуре выше 72°C открывается на прямой поток . Этот шаг требует силы. При температуре ниже 72°C клапан снова закрывается в нормальное положение и отводит молоко обратно в уравнительный танк. Важно отметить, что FDD работает по измеренной температуре, а не по времени в конце периода выдержки. Существует два типа FDD:

одношпиндельный  – более старая система клапанов, недостатком которой является невозможность очистки на месте.

двойной шток  – состоит из 2 последовательно соединенных клапанов для дополнительных отказоустойчивых систем. Этот FDD можно чистить на месте, и он больше подходит для автоматизации.

Схема FDD с одним штоком и FDD с двумя штоками

На выходе пастеризованного продукта находится прерыватель вакуума, который срабатывает до атмосферного давления. Он должен быть расположен более чем на 12 дюймов выше самой высокой точки сырого продукта в системе. Это гарантирует, что ничто ниже по потоку не создаст всасывания на пастеризованной стороне.

Бустерный насос

Это центробежный «набивочный» насос, который подает сырое молоко в регенератор сырого сырья для уравнительного резервуара. Он должен использоваться в сочетании с устройством контроля перепада давления и должен работать только тогда, когда работает синхронизирующий насос, в регенераторе достигнуто надлежащее давление и система находится в режиме прямого потока.

Гомогенизатор

Гомогенизатор можно использовать в качестве синхронизирующего насоса. Это насос положительного давления; если нет, то он не может дополнять поток. Требуется свободная циркуляция от выхода к входу, а скорость гомогенизатора должна быть больше, чем скорость потока синхронизирующего насоса.

Магнитный расходомер

Магнитный расходомер и центробежный насос

Магнитные расходомеры (показаны справа) могут использоваться для измерения скорости потока. По сути, это короткий отрезок трубки (длиной примерно 25 см), окруженный корпусом, внутри которого расположены катушки, генерирующие магнитное поле. Когда молоко проходит через магнитное поле, оно вызывает индукцию напряжения, а генерируемый сигнал прямо пропорционален скорости. Применение магнитного расходомера в молочной промышленности было сосредоточено на его замене поршневым поршневым насосом в качестве дозирующего устройства в системах пастеризации HTST, где, как сообщается, при работе с некоторыми продуктами роторы синхронизирующего насоса изнашиваются за относительно короткий период времени. В процессе работы электрический сигнал от магнитного расходомера передается на регулятор расхода, который определяет, какой фактический расход сравнивается с расходом, установленным оператором. Поскольку магнитный расходомер постоянно измеряет расход, он подает сигнал электронному контроллеру, если фактический расход по какой-либо причине превышает установленный расход. Если скорость потока по какой-либо причине превышена, устройство отвода потока включается в отвод потока. В этот момент становится очевидным существенное отличие от обычной системы HTST (с синхронизирующим насосом). Эта система может работать при скорости потока больше (время пребывания меньше) установленного законом предела. Однако он будет находиться в отклоняющемся потоке, а не в прямом.

Другая система на основе магнитного расходомера с приводом переменного тока с регулируемой частотой вращения на центробежном насосе также возможна вместо поршневого дозирующего насоса на пастеризаторе HTST. В этой системе не используется регулирующий клапан, а вместо этого сигнал от магнитного расходомера передается на регулятор переменной частоты переменного тока для изменения скорости центробежного насоса. Затем насос регулирует скорость потока продукта через систему и время его пребывания в удерживающей трубе.

Эти системы используются для контроля времени и температуры систем HTST. Есть опасения, что при последовательном контроле критические контрольные точки (ККТ) не контролируются постоянно; если во время последовательности он задержится, КПК не будут отслеживаться. Под управлением оператора в программу можно вносить изменения, которые могут повлиять на ККТ; система не может быть легко герметизирована. Никакая компьютерная программа не может быть написана полностью безошибочно в больших системах; по мере увеличения сложности увеличиваются и ошибки.

В связи с этим возникает необходимость в специальных правилах или компьютеризированных ККТ, имеющих значение для общественного здравоохранения:

1. выделенный компьютер – никаких других назначений, контролировать все ККТ не реже одного раза в секунду
2. не находится под контролем какой-либо другой компьютерной системы или системы управления, т.