Дипломная (вкр): Технология и организация производства молока

Технология и организация производства молока

Содержание

Введение

. Характеристика процесса стерилизации молока

.1   Стерилизованное молоко

.2   Достижение стерильности на практике

.3   Действие тепловой стерилизации на питательную ценность молока

.4   Стерилизация при высокотемпературном режиме

.5   Способы стерилизации

.6   Ультразвуковая стерилизация

. Оборудование для стерилизации и их назначение

.1   Аппараты для стерилизации молока в таре

.2   Аппараты для стерилизации молока в потоке

. Производственные расчеты

.1   Расчет стерилизатора П8-ОСО-5

.2   Расчет стерилизатора СОУ-10

.3   Расчет стерилизатора ПМР-02-ВТ

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Введение

Молочная промышленность - одна из важнейших среди пищевых отраслей народного хозяйства. Сырьем в молочной промышленности являются цельное молоко и его отдельные компоненты, в частности, жир, белок, казеин, лактоза. Молоко и молочные продукты в питании населения нашей страны имеют исключительно большое медико-биологическое значение, являются важным фактором здоровья нации. Поэтому проблемы, связанные с производством и потреблением молочных продуктов, в перспективе не теряют актуальности. Усвояемость молока и молочных продуктов колеблется от 95 до 98 %. Молоко также способствует усвоению других пищевых продуктов. Особенно большое значение для организма имеют кисломолочные продукты, обладающие высокой диетической и лечебной ценностью. Кисломолочные продукты широко применяют для профилактики и лечения многих заболеваний, особенно желудочно-кишечного тракта. При переработке молока образуется так называемое вторичное молочное сырье - обезжиренное молоко, пахта, сыворотка. Их нельзя считать отходами производства, так как они содержат полноценные белки, молочный жир, сахар, витамины, минеральные соли, молочную кислоту и могут быть использованы для выработки продуктов питания для человека. Тепловую обработку (пастеризацию и стерилизацию) молока применяют для предохранения молочных продуктов от порчи и повышения стойкости при хранении. Вместе с тем, в процессе тепловой обработки изменяются основные компоненты молока, а также вязкость, кислотность, поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный потенциал, вкус, запах, цвет молока, его способность к отстою сливок, сычужному свертыванию. Целью курсовой работы является изучение технологии, способов стерилизации молока, а также изучение конструкции установок для стерилизации, принцип действия и производственный расчет.

1. Характеристика процесса стерилизации молока

В компонентном составе цельного молока содержатся различные микроорганизмы, в том числе и болезнетворные (патогенные). Для уничтожения микроорганизмов молоко подвергается тепловой обработке.

В молочной промышленности применяют два вида тепловой обработки: пастеризацию (нагревание молока до температуры ниже 100 ^оС) и стерилизацию (нагревание молока до температуры выше 100 ^оС).

Стерилизация - это тепловая обработка продукта, при которой все микроорганизмы и их споры полностью уничтожаются. Молоко стерилизуют для увеличения термостойкости при длительном хранении и дальних перевозках. К положительным свойствам стерилизованного молока относится значительная стойкость при повышенной температуре хранения [2].

В процессе стерилизации изменяются характерные свойства молока. При длительной тепловой обработке в банках или бутылках может вытапливаться или отстаиваться молочный жир. При кратковременной тепловой обработке в потоке иногда наблюдается уменьшение размеров жировых шариков, при этом степень дробления их увеличивается с повышением температуры.

Стерилизация, наряду с определенными изменениями белков, жиров и углеводов вызывает разрушение витаминов. При этом на содержание витаминов в стерилизованном молоке влияет не только способ обработки, но и витаминная активность исходного молока, которая зависит от времени года, кормов, породы скота и периода лактации.

В результате стерилизации молоко теряет способность к свертыванию сычужным ферментом. Питательная ценность стерилизованного молока, по сравнению с нестерилизованным, существенно не изменяется. Кроме того, стерилизованное молоко в бактериологическом отношении лучше пастеризованного молока.

На уничтожение спорообразующей микрофлоры влияет не только температура стерилизации, но и продолжительность выдержки.

Молоко можно стерилизовать при 150 °С с выдержкой 1 с, при 140 °С - 10 с, при 135 °С - 30 с, при 130 °С - 60 с, при 120 °С - около 15 мин, при 115 °С - 20 - 30 мин, при 110 °С - 35 - 40 мин [3].

.1 Стерилизованное молоко

При многочисленных исследованиях понятие "стерилизованное молоко" формулировали по-разному, как правило, не совсем точно. Для более точного и полного определения его рассматривали с трех точек зрения: способности достаточно долго сохранять свои качества после стерилизации, отсутствия любых микроорганизмов, способных размножаться после стерилизации, и отсутствия микроорганизмов, вредных для здоровья человека (патогенных и токсиногенных зародышей), а также токсинов.

В результате стерилизации значительно увеличивается срок хранения молока, но:

в стерилизованном молоке со временем происходят физико-химические изменения. Несмотря на то, что молоко гомогенизируют, в результате чего значительно уменьшается отстой жировых частиц, при хранении наблюдается дестабилизация жировой эмульсии под действием окружающей температуры, то есть образуются сливки при снижающейся вязкости продукта;

если из молока перед стерилизацией не удалили воздух, то возможно окисление жира, что иногда приводит к появлению горького вкуса; в стеклянных бутылках это явление прогрессирует под действием света;

под действием силы тяжести при длительном хранении нарушается стабильность коллоидной фазы молока и образуется осадок фосфорно-кальциевого казеината.

В стерилизованном молоке хорошего качества перечисленные изменения протекают очень медленно и только через определенный период времени продукт непригоден к употреблению. С практической точки зрения они не препятствуют выработке стерилизованного молока, однако служат критерием, характеризующим продолжительность его хранения.

Для получения стерильного продукта необходимо уничтожать микроорганизмы, которые могут вызвать порчу молока. Стерильный продукт характеризуется полным отсутствием жизнедеятельных микроорганизмов, однако их наличие не всегда приводит к порче, что объясняется двумя причинами.

Порчу продукта могут вызвать бактерии, присутствующие в достаточном количестве. Жизнедеятельный, но не способный к размножению зародыш, находящийся в большом объеме среды, из-за индивидуального метаболизма не вызывает ее порчи. Чтобы в молоке накопилось достаточное количество микроорганизмов, они должны быть способны к размножению. Определенные зародыши в молоке не могут размножаться в результате действия внутренних факторов, связанных с микроклеткой, и внешних, связанных с химическим или биологическим строением среды. Возможное размножение зародышей не всегда вызывает порчу продукта - даже после инкубации размножение зародышей, переживших тепловой процесс, не всегда вызывает физико-химические изменения в молоке.

На основании изложенного можно считать, что стерилизованное молоко должно быть свободно от микроорганизмов, размножающихся путем новообразований, и от зародышей, вызывающих порчу. Следовательно, стерилизованное молоко, предназначенное для реализации, не обязательно должно быть абсолютно стерильным.

Добиться полного уничтожения всех микроорганизмов и осуществить контроль стерильности молока можно при высокой технике стерилизации и контроля. Но если применить самые лучшие методы контроля для обнаружения жизнедеятельного микроорганизма, правильный результат получится только для исследуемого образца, а не для всего стерилизованного молока.

Следовательно, определение стерилизованного молока, основанное на абсолютной стерильности, нельзя рекомендовать для практических целей. На практике следует учитывать не отсутствие микроорганизмов вообще, а микроорганизмов, способных к размножению. Некоторые микроорганизмы, находящиеся в стерилизованном молоке, даже не размножаясь и не вызывая его порчи, могут нанести серьезный вред человеку. К ним относятся споры патогенных микроорганизмов, токсиногенные зародыши и термостойкие токсины.

Исходя из изложенных точек зрения, стерилизованное молоко должно:

достаточно долго храниться после стерилизации без порчи, чтобы удовлетворять требованиям потребителя;

не содержать вредных для здоровья человека микроорганизмов (патогенные и токсиногенные зародыши) и токсинов;

не содержать микроорганизмов, способных размножаться после стерилизации, то есть должен отсутствовать бактериальный рост, вызывающий порчу [4].

.2 Достижение стерильности на практике

В чистых культурах молочнокислых бактерий, а также в их симбиозах встречаются спорообразуюшие виды различной термостойкости. На приобретаемую термостойкость влияют внешние факторы: агглютинация, селективная абсорбция некоторых элементов среды на самих организмах, изменение строения среды и др. Следовательно, в комплексной бактериологической среде, такой как молоко, находятся клетки с различной термостойкостью.

Термостойких клеток в молоке в обычных условиях немного, поэтому вероятность обнаружения зародышей с исключительной термостойкостью повышается с увеличением количества организмов, загрязняющих среду. Чтобы достигнуть стерильности, продукт подвергают термической обработке (при определенной комбинации температуры и продолжительности нагрева), при которой разрушаются наиболее стойкие организмы. Чем больше организмов содержится в среде, тем более строгими должны быть условия обработки, поэтому стерилизация очень загрязненной среды вызывает большие трудности.

В среде могут оказаться клетки с ультравысокой термостойкостью, количество которых зависит от загрязненности среды. Для надежной стерилизации десятков тонн молока, которое является мутной и почти нейтральной средой, требуются высокотемпературные тепловые режимы. Однако при таких режимах изменяются органолептические свойства молока (и большинства пищевых продуктов), поэтому практически невозможно достигнуть стерильности молока по причинам, не относящимся к бактериологии. Следовательно, невозможно стерилизовать большие объемы молока до действительной стерильности без изменения его свойств.

Например, при стерилизации 50 м³ молока для уничтожения самых устойчивых спор весь объем необходимо подвергнуть очень жесткой тепловой обработке. Если 50 м³ разделить на 50000 емкостей по 1 л, то термостойкие споры будут находиться не во всех емкостях, а только в некоторых. Следовательно, допускаются менее жесткие условия тепловой обработки с сохранением органолептических свойств продукта. В результате может получиться, что емкости, в которых находились наиболее термостойкие споры, не разрушившиеся при выбранных условиях, содержат нестерильный продукт, а емкости, в которых не было этих спор или имелись менее стойкие формы, - стерильный.

Следовательно, в емкостях, где микроорганизмы разрушились при менее жестком режиме стерилизации, была достигнута абсолютная стерильность. На практике необходимо снизить до определенного процентного соотношения количество емкостей этих видов. Процентное соотношение количества емкостей, содержащих стерильный и нестерильный продукт, зависит:

от присутствия в сырье спор с высокой термостойкостью (чем меньше таких спор, тем меньше получается емкостей с нестерилизованным продуктом);

от жесткости режимов обработки (комбинация температуры и времени), при которых сохраняются органолептические свойства продукта (при более жестком режиме большее количество термостойких спор может быть уничтожено и получается больше емкостей со стерилизованным продуктом).

Стерильность, полученная распределением молока в емкостях, - это результат статистической (количественной) вероятности. Она отвечает приведенной формулировке стерилизованного молока. Емкости могут содержать микроорганизмы, способные развиваться в молоке (продукт не соответствует определению стерилизованного молока), и микроорганизмы, не развивающиеся в молоке (продукт соответствует определению стерилизованного молока).

На практике хорошие результаты по тепловой обработке молока можно получить двумя методами:

предупредительный - для стерилизации следует выбирать молоко с минимальным первоначальным обсеменением и, следовательно, с малым содержанием термостойких бактерий; большое внимание уделяют чистоте оборудования, тары;

действительный - применение возможно жестких режимов стерилизации, не вызывающих изменения органолептических свойств молока.

1.3 Действие тепловой стерилизации на питательную ценность молока

При нагревании пищевых продуктов частично разрушаются их питательные компоненты, меняется их химическая структура и возможна потеря определенного физиологического действия. Тепловая стабильность различных составляющих (аминокислот, углеводов, жирных кислот, солей, витаминов) различна. Степень их разрушения зависит не только от продолжительности и температуры тепловой обработки, но и от рН, присутствия кислорода, катализаторов и т. д.

При стерилизации молока, которое содержит питательные вещества, потери некоторых из них неизбежны:

содержание витаминов А, D, В₂, В₃, РР, Н и каротина не изменяется или незначительно уменьшается при стерилизации;

часть витаминов B₁, В₆, В₁₂ и С, полиненасыщенных жирных кислот, лизина и цистина разрушаются во время стерилизации.

Рост детей несколько замедлен при кормлении стерилизованным молоком (по сравнению с пастеризованным), однако разница настолько мала, что это молоко можно применять для питания детей (необходимо дополнительно давать витамин С). Для питания взрослых стерилизованное молоко вполне пригодно, потому что оно содержит все необходимые белки и минеральные соли [4].

.4 Стерилизация при высокотемпературном режиме

При нагреве в молоке не только уничтожаются микроорганизмы, но и изменяется его цвет и вкус, биологическая ценность некоторых белков и разрушаются витамины. Степень этих изменений зависит от температуры стерилизации. Скорость уничтожения микроорганизмов при повышении температуры увеличивается быстрее скорости нежелательных химических изменений. Следовательно, если молоко нагревается до высокой температуры за более короткое время, то химические изменения будут меньше при той же степени уничтожения микроорганизмов. Отношение бактерицидного эффекта к одному из химических изменений (побурение молока) изменяется незначительно в пределах температур, применяемых для стерилизации молока в бутылках. При температурах свыше 130 ^oС это отношение увеличивается значительно (рисунок 1), что и используют при высокотемпературных режимах. Стерилизованное при таких режимах молоко содержит меньше бактерий. Изменения цвета и вкуса - незначительные. Чем выше температура стерилизации, тем лучше протекает процесс, но максимальная температура ограничивается практическими соображениями.

При температуре 150 ^oС споры бактерий разрушаются за 1 секунду. Высокие температуры при короткой выдержке могут быть получены только в поточных схемах. Молоко нагревают, смешивая его с паром (пароконтактные установки) или непосредственно через стенку из нержавеющей стали паром высокого давления в стерилизационных автоматизированных установках.