Молоко — биологическая жидкость, секрет, вырабатываемый молочной железой млекопитающих животных. Натуральное сырое коровье молоко содержит многие необходимые организму человека вещества: молочный жир 2...6 %, белки 2...5 %, молочный сахар (лактозу) 4,3...5,3 %, минеральные вещества в виде солей кальция, магния, калия, натрия и др. — 0,6...0,9 %, витамины, микроэлементы, различные ферменты и воду 85...89 %.
Молочная промышленность подразделяется на четыре основных отрасли:
— Цельномолочная: для производства питьевого молока, кисломолочных продуктов, сливок, сметаны, творога и др.;
— Маслодельная: для производства сливочного масла;
— Сыродельная для производства сычужных твердых, полутвердых и мягких сыров, рассольных сыров и брынзы;
— Молочноконсервная для производства сгущенных молока или сливок, сгущенного молока с какао, кофе и др.
Питьевое молоко, как товарную продукцию разделяют по видам исходного сырья, содержания жира и сухих веществ, а также по видам бактерицидной обработки: — Натуральное молоко (из заготовляемого сырого молока); — Восстановленное молоко (из сухого молока, изготовленного на предприятиях молочно-консервной отрасли); — Белковое молоко (молоко, содержащее сухие обезжиренные добавки, выработанные из молока. Кроме того, в молоко могут добавлять витамин С, кофе и какао).
По содержанию жира молоко может быть: — Натуральным (с массовой долей жира не менее 3,2 %); — Нормализованным (с рецептурным жировым составом. Нормализованное молоко выпускают нежирным или с массовой долей жира 1,5; 2,5; 3,2; 3,5; 6,0 %).
Оборудования для переработки и производства готового к употреблению молока можно разделить на следующие группы:
— Группа оборудования для подготовки сырого молока к переработке (самовсасывающие насосы, счетчики-расходомеры, фильтры очистки, охладительную установку, емкости для хранения молока);
— Группа оборудования для образования нормализованного молока и сливок (насосы, сепаратор-нормализатор, гомогенизатор);
— Группа оборудования для получения готовой продукции (ПОУ, емкости для хранения охлажденного пастеризованного молока и сливок, фасовочные аппараты).
Производство питьевого пастеризованного коровьего молока и сливок состоит из следующих стадий и основных операций:
— Приемка молока, сортирование по качеству и измерение количества принятого молока;
— Очистка от механических примесей и охлаждение сырого молока;
— Нагревание и сепарирование молока;
— Дозирование различных фракций молочной смеси и нормализация молока;
— Очистка подогретого нормализованного молока и его гомогенизация;
— Пастеризация и охлаждение молока и сливок;
— Фасовка молока в потребительскую и транспортную тару.
Очистка молока проводят в два этапа:
— предварительная очистка при приеме холодного сырого молока от механических примесей с помощью фильтров;
— очистка нормализованного молока, подогретого до температуры 35...45 °С, от мельчайших частиц загрязнений, в том числе частиц бактериального происхождения и нетермостойких скоагулированных белковых частиц, с помощью сепараторов-молокоочистителей.
Сепарирование — это процесс разделения цельного молока на сливки (с требуемой массовой долей жира) и обезжиренное молоко. На процесс сепарирования существенное влияние оказывают температура и кислотность молока. Оптимальная температура сепарирования 35...45 °С. Нарастание кислотности затрудняет процесс сепарирования молока.
Нормализация состоит в регулировании массовой доли жира и сухих веществ в используемом сырье. Нормализацию молока по жиру осуществляют с таким расчетом, чтобы в готовом продукте массовая доля жира была не более значения, предусмотренного стандартом.
Молоко по жиру нормализуют следующим образом:
— сепарируют часть молока в сепараторах-сливкоотделителях или в сепараторах-нормализаторах с целью отбора сливок или обезжиренного молока при сепарировании;
— добавляют к натуральному молоку обезжиренное молоко;
— добавляют к обезжиренному молоку сливки.
Гомогенизация — это процесс дробления (диспергирования) жировых шариков при воздействии на молоко внешних усилий, вызванных перепадом давления. Жиры в молоке находятся в виде эмульсии: множество жировых шариков, взвешенных в плазме молока. Чем меньше жировые шарики, тем выше вкусовые достоинства молочных продуктов, жиры лучше усваиваются организмом человека, а также повышается стойкость продукта от расслоения.
Гомогенизация молока и сливок используется в технологических процессах производства питьевого пастеризованного молока, сливок, кефира, сметаны, творога и др.
Охлаждение молока производят с целью сохранения его качества и ограничения роста количества микроорганизмов перед переработкой или употреблением в пищу. Молоко является хорошей средой для молочнокислых, болезнетворных и других бактерий, попавших в молоко из окружающей среды. Рост и развитие молочнокислых бактерий, вызывающих сквашивание молока, приостанавливаются при температуре около 10 °С и прекращается при 2...4 °С. Однако приостановить развитие всех микроорганизмов в молоке можно только их замораживанием. Поэтому охлажденное молоко обычно хранится не более 10 ч.
Пастеризация — нагревание и выдержка молока при повышенной температуре, обеспечивающей требуемый бактерицидный эффект. Пастеризация предназначена для уничтожения вегетативных форм микроорганизмов, находящихся в молоке (возбудители кишечных заболеваний, бруцеллеза, туберкулеза, ящура и др.), сохраняя при этом его биологическую и питательную активность, в том числе витамины. Однако при пастеризации разрушается большинство ферментов.
Температура и продолжительность нагрева являются основными факторами, определяющими эффективность пастеризации. В зависимости от этих факторов различают следующие режимы пастеризации:
— длительный — продолжительность выдержки 10...15 мин при температуре 87 ± 2 °С (кефир, сметана);
— кратковременный — продолжительность выдержки 20...30 с при температуре 76 ± 2 °С (молоко пастеризованное, творог, молоко нежирное сгущенное с сахаром);
— моментальный — продолжительность выдержки 4...8 с при температуре 90 ± 2 °С (молоко цельное сгущенное с сахаром, какао или кофе со сгущенным молоком и сахаром, молоко сухое цельное и обезжиренное, сливки сухие).
При пастеризации молока уничтожается не менее 99,9 % микрофлоры, однако в нем сохраняются споровые формы микроорганизмов и часть термофильной микрофлоры.
Стерилизация — тепловая обработка молока при температуре более 100 °С с последующей его выдержкой. При стерилизации молока уничтожается как вегетативные, так и споровые формы микроорганизмов. Кроме этого стерилизованные продукты приобретают определенную стойкость при хранении.
Недостатком стерилизованного молока является то, что его пищевая и биологическая ценность ниже, чем пастеризованного. В частности, при стерилизации разрушаются некоторые витамины.
Тепловую обработку также применяют для преобразования биохимических свойств молока при производстве топленого молока.
Машинно-аппаратурная схема линии производства питьевого молока и сливок показана.
Доставка молока, поступающего на предприятия молочной промышленности для переработки, осуществляется с помощью молочных автомобильных цистерн. После проверки качества молоко с помощью центробежных самовсасывающих электронасосов 1 отбирается через трубопровод с установленным на нем счетчиком-расходомером 2 и фильтром 3. В отличие от других центробежных насосов самовсасывающий снабжен воздухоотделителем, обеспечивающим работу насосов без залива всасывающего трубопровода.
Счетчик-расходомер 2 предназначен для измерения объема и массы молока и молочных продуктов. По результатам измерения производится вычисление объемного расхода и объема, а при наличии информации о плотности среды — массового расхода и массы. Учет принимаемого молока проводят в весовых единицах измерения (кг). При приемке молока по объему делают перерасчет объемных единиц в весовые в зависимости от его плотности.
Масса принимаемого молока может измеряться также с помощью емкостей с тензометрическим устройством или путем использования тарированных емкостей.
Молоко очищается от механических примесей фильтром 3. Сразу после очистки сырое молоко охлаждают на пластинчатой охладительной установке 4. Она предназначена для охлаждения молока в непрерывном тонкослойном потоке при автоматическом регулировании процесса, что исключает выход недоохлажденного молока.
Пластинчатый аппарат установки 4 состоит из двух теплообменных секций. В первой секции циркулирует вода с температурой 8...13 °С, а во второй — рассол с температурой — 5 °С. Молоко после прохождения через секции охлаждается до температуры 4...6 °С и поступает в резервуар 5. В нем сырое молоко может храниться не более 12 ч.
Производство питьевого молока начинается с загрузки сырого молока насосом 6 в производственный резервуар 7. В последний для приготовления белкового молока могут дозировать сухое молоко или другие добавки. Затем молоко подают насосами — дозаторами 8 через уравнительный бачок 9 на тепловую и механическую обработку.
В линиях производительность 10 и 15 т/ч проводят нормализацию молока в потоке. Для этого в секции рекуперации пластинчатой пастеризационно-охладитель-ной установки 10 сырое молоко нагревают до температуры 40...45 °С и подают в сепаратор-нормализатор 12, в котором непрерывная нормализация молока совмещается с очисткой его от механических примесей. В сепараторе 12 натуральное молоко разделяется на две фракции: нормализованное молоко и сливки.
Нормализованное молоко поступает во вторую секцию рекуперации установки 10. Последняя снабжена пультом управления 11 со стабилизатором потока, обеспечивающим равномерность подачи молока в пластинчатый аппарат. Из установки 10 нормализованное молоко нагнетается в гомогенизатор 13. При получении питьевого молока нормализованное молоко гомогенизируют при температуре 45...65 °С и давлении в клапане гомогенизатора 10...15 МПа. Из гомогенизатора 13 молоко возвращается в пастеризационно-охладительную установку 10для пастеризации при температуре 74...78 °С с продолжительностью выдержки 20 с и последующим охлаждением до 4...8 °С.
Охлажденное пастеризованное молоко подается в промежуточный резервуар 14, хранение в котором допускается не более 6 ч. Из резервуара 14 молоко перекачивают в приемный бункер фасовочной машины 15 и упаковывают в потребительскую тару.
Для получения топленого молока нормализованное молоко подогревают до 70...85 °С в пастеризационно-охладительной установке 10 и обрабатывают в гомогенизаторе 13. Затем молоко нагнетают в трубчатую пастеризационную установку 16, обеспечивающую нагревание до 95...99 °С, а затем в резервуар 17.
При выдержке молока в резервуаре 17, снабженном мешалкой, происходит процесс топления. Для молока с массовой долей жира 4 и 6 % продолжительность топления 3...4 ч, для молока нежирного с массовой долей жира 1 % — 4...5 ч. Чтобы предотвратить образование на поверхности слоя жира и белка, молоко перемешивают каждый час в течение 2...3 мин.
В процессе топления часть влаги выпаривается и жирность молока повышается. Молоко приобретает кремовый оттенок. Это связано с образованием меланоидинов вследствие реакции между лактозой и белками, а также между лактозой и некоторыми свободными аминокислотами. Меланоидины представляют собой вещества коричневого цвета с явно выраженным привкусом карамелизации.
Готовое топленое молоко нагнетают насосом — дозатором 8 через пластичный охладитель 18, охлаждая до температуры 4...6 °С, и размещают в резервуаре 19. Из последнего топленое молоко перекачивают насосом 6 в загрузочную воронку фасовочной машины 20 и упаковывают в потребительскую тару.
