Технологічна схема виробництва молока питного коров'ячого

Загальні технологічні операції у виробництві пастеризованого молока. Пастеризоване молоко — це молоко, оброблене за температур 65…99єС з відповідним витримуванням.

Технологічний процес виробництва пастеризованого молока складається із наступних операцій: приймання і підготовка сировини, очищення, нормалізація, гомогенізація, пастеризація і охолодження, розлив, пакування, маркування, зберігання й транспортування.

Нормалізацію здійснюють з метою отримання молока із заданим гарантованим вмістом жиру у відповідності до вимог стандарту.

Залежно від вмісту жиру у вихідній сировині та готовому продукті, для нормалізації використовують знежирене молоко або вершки, за вмістом сухих речовин — сухе знежирене молоко чи згущене знежирене молоко без цукру.

Нормалізацію проводять шляхом змішування в ємностях (періодичний спосіб), або в потоці (безперервний спосіб).

Використання сепараторів-нормалізаторів та сепараторів-вершковідділювачів із нормалізуючим пристроєм — більш прогресивний спосіб, оскільки він дозволяє поєднати відцентрове очищення від механічних домішок і нормалізацію сировини, що виключає ризик додаткового бактеріального обсіменіння завдяки здійсненню процесу у закритому потоці. Перед надходженням у сепаратор-нормалізатор молоко попередньо нагрівають до температури 40…45єС в секції рекуперації пастеризаційно-охолоджувальної установки пластинчастого типу. Вміст жиру у вершках встановлюють на необхідному рівні та підтримують його при різній жирності молока-сировини та інтенсивності його надходження у сепаратор. Найчастіше вміст жиру у вершках встановлюють на рівні 35 або 38% (для виробництва масла) або 15 чи 20% (для виробництва сметани).

На підприємствах малої потужності молоко нормалізують змішуванням у резервуарах. Готову періодично нормалізовану суміш підігрівають до 40…45єС та направляють на очищення до сепараторів-молокоочищувачів або на фільтрування.

Очищення молока можна проводити за допомогою фільтрування та сепарування. Застосування фільтрування молока має ризик додатково його забруднити, якщо фільтри вчасно не замінювати. Відцентрове очищення, у порівнянні з фільтруванням, більш ефективне. Для ефективного очищення молока від мікроорганізмів, зокрема соматичних клітин та спор бактерій, застосовують бактофугування, яке проводять при 70 °C.

Мета гомогенізації - подрібнення жирових кульок до середнього діаметру не більше 2 мкм для забезпечення необхідної стабільності жирової фази молока. Гомогенізація дозволяє запобігти значних втрат молочного жиру, покращує засвоюваність і консистенцію молочних продуктів, смак молока з наповнювачами, підвищує стійкість молока при зберіганні, попереджує появу водянистого присмаку та підвищення в`язкості відновленого молока. Для гомогенізації застосовують клапанні, відцентрові, ультразвукові, вакуумні та інші апарати. Найбільш поширеними є гомогенізатори клапанного типу.

Недоліками гомогенізації є: неможливість сепарування гомогенізованого молока, підвищена чутливість до дії світла, зниження термостійкості молока (за винятком вакуумної гомогенізації).

Ефективність гомогенізації вважається задовільною, якщо частка жирових кульок діаметром менше 2 мкм перевищує 80…85%. Ефективність гомогенізації у країнах європейської співдружності визначають шляхом відстоювання 250 см³ молока у мірному посуді при температурі 4 °C протягом 48 годин з відбиранням 1/10 верхнього шару відстояного молока та визначенням вмісту жиру у ньому та у решті молока з перерахунком різниці жирності у відношенні до вмісту жиру у верхньому шарі. Гомогенізація вважається задовільною, якщо значення показника гомогенізації становить від 1 до 10.

Визначальними факторами, що впливають на ефективність гомогенізації, є температура, тиск та жирність молока. Ефективною гомогенізація може бути лише тоді, коли вся жирова фаза знаходиться у рідкому стані, тому оптимальною для гомогенізації є температура 60…65єС. При виробництві питного пастеризованого молока нормалізовану суміш гомогенізують при тиску 12,5…15,0 МПа.

Пастеризація. Пастеризацію проводять з метою знешкодження патогенної мікрофлори й максимальної кількості іншої мікрофлори без завдання значних збитків якості готовому продукту. При пастеризації гинуть вегетативні форми мікроорганізмів, а спорові і деякі види вегетативних термостійких видів залишаються, проте їх активність значно зменшується. Пастеризація також інактивує ліполітичні, протеолітичні та інші ферменти, що викликають зміни складових частин молока при виробництві та зберіганні молочних продуктів.

Для проведення пастеризації потрібен час. Чим вищі температурні режими застосовують, тим менший час потрібен для інактивації мікрофлори й забезпечення належного ефекту пастеризації.

Ефективність пастеризації виражають у відсотках, як відношення кількості інактивованих активованих бактерій до загальної кількості бактерій у сирому молоці.

На ефективність пастеризації впливають ступінь механічного забруднення молока та вміст молочного жиру внаслідок створення захисного бар`єру від теплового впливу. Ефективність пастеризації молока контролюють за допомогою термометричного методу, мікробіологічного аналізу, за фосфатазною пробою.

При виробництві пастеризованого молока використовують наступні режими пастеризації:

• — тривала — 65±2єС з витримкою 30 хв;
• — короткочасна — 76±2єС з витримкою 15−20 с;
• — миттєва — 88±2єС без витримки;
• — високотемпературна — 90−99°С без витримки.

Останні два режими забезпечуть мінімальний рівень чисельності бактерій у молоці з підвищеним вмістом механічного та бактеріологічного забруднення.

З метою досягнення максимального ефекту при високому бактеріологічному забрудненні також застосовують подвійну пастеризацію. Процес пастеризації молока на пластинчатій пастеризаційно-охолоджувальній установці проходить таким чином.

З резервуару молокозберігаючого відділення молоко подається у спеціальний бачок, в якому підтримується постійний рівень. Відцентровим насосом через стабілізатор потоку воно подається у першу секцію регенерації, де підігрівається до 40−45°С та поступає у сепаратор. Очищене молоко у другій секції регенерації нагрівається до температури 65−70°С та може бути подане на гомогенізацію або у секцію пастеризації, де нагрівається до температури 76−80°С. При цій температурі молоко направляється у витримувач на 15−20 с. Після чого молоко повертається у апарат, де попередньо охолоджується у секції регенерації та остаточно в секціях водяного та розсільного охолодження. Охолоджене молоко направляється в резервуар для зберігання перед фасуванням.

Нагрівання молока у секції пастеризації до температури 76−80°С здійснюється гарячою водою, яка циркулює за допомогою відцентрового насосу у замкнутому контурі бойлерно-інжекторного блоку. Охолодження молока до температури 2−6°С здійснюється в секціях регенерації холодним молоком та у секціях охолодження водою та розсолом. Технологічні параметри теплової обробки молока регулюються, реєструються та контролюються автоматично.

Охолодження. Пастеризоване молоко охолоджують до температури 6±2єС і направляють на розлив і пакування чи у проміжну ємність для тимчасового зберігання (до 6 годин). За умови більш тривалого зберігання молоко повторно пастеризують чи зменшують термін його допустимого зберігання на підприємстві.

Розлив пастеризованого молока здійснюють у скляну тару, паперові пакети з комбінованого матеріалу тетраедральної форми «Тетра-Пак», паперові пакети типу «Пюр-Пак», «Тетра-Топ», пакети з шаром алюмінієвої фольги типу «Тетра-Брік» (форма цеглини), «Тетра-Фіно» (м`які пакети), пакети з поліетиленової плівки, пляшки з полімерного матеріалу (ПЕТ-пляшки, герметизовані для асептичного розливу або стерилізації) чи іншу тару, що має дозвіл Міністерства охорони здоров’я України до застосування, місткістю 0,25; 0,5 і 1,0 дм³. Є пакети ємністю до 2 літрів, а також від 5 до 20 літрів. Скляну тару як екологічно чисту застосовують для молока ще здавна, з початку 20 століття, хоча на сьогодні в Україні цю тару, на жаль, практично не застосовують внаслідок проблем з частковим її биттям та необхідності ретельного миття та дезінфекції.

Перед сформуванням у пакети пакувальний матеріал стерилізують у ванні з 15%-ним перекисом водню при температурі 70єС, потім обсушують гарячим стерильним повітрям та у сухому вигляді направляють у зону розливу. Пакети «Пюр-пак» формують у розливочних машинах зі спеціально виготовлених заготовок. А пакети «Тетра-брік» формують у фасовочно-пакувальних автоматах з рулону пакувального матеріалу.

Вплив сонячного світла призводить до зниження вмісту у молоці чутливих до світла вітамінів А, В2 та В12, а також може погіршити смакові якості молока. Тому упаковка для молока має бути непроникною для сонячних променів. Картонна асептична упаковка Тетра Пак максимально відповідає цій вимозі, тому що завдяки шару фольги і міцному картону є надійним бар`єром для молока від сонячного та люмінісцентного світла на полицях магазинів. У прозорих же упаковках втрати вітаміну, А складають до 22%, а вітаміну В2 — до 33%. Використання затемненої упаковки дозволяє знизити ці показники до 5% і 11% відповідно.

Транспортною тарою для рідких молочних продуктів у пакетах служать картонні лотки з подальшим обандеролюванням (або без нього) у термоусадочну плівку. Обандеролені картонні лотки з продуктом ставлять на пласкі піддони.

Згідно «Закону України про молоко» введено заборону на відокремлення процесу пакування молочної продукції від технологічного процесу її виробництва. Зберігання й транспортування. Пастеризоване молоко необхідно зберігати за температури (4 ± 2) єС при відносній вологості повітря 85…90% до 36 годин з моменту закінчення технологічного процесу, в тому числі на підприємствівиробнику — не більше 12 годин. За рахунок високотемпературної пастеризації та використання сучасних пакувальних матеріалів термін зберігання продукту може бути подовжений до 5 діб.

Загальна технологічна схема виробництва пастеризованого молока представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Загальна технологічна схема виробництва пастеризованого молока

На теперішній час на міжнародному рівні найефективнішим способом контролю якості і безпеки у виробництві харчових продуктів визнана система аналізу небезпечності за критичними точками — Hazard Analysis Critical Contrjl Point (HACCP).

Технологія стерилізованого молока. Стерилізацію проводять з метою винищення у молоці всіх мікроорганізмів та їх спор, інактивації ферментів за умови мінімальної зміни властивостей молока.

Приблизно 40% питного молока у світі споживають у стерилізованому вигляді. Недоліком стерилізованого молока є те, що його харчова та біологічна цінність нижча, ніж у пастеризованого, внаслідок негативного впливу високої температури. Стерилізацію застосовують у виробництві питного молока, вершків та згущених стерилізованих молочних консервів.

Стерилізоване молоко — обробляють за температур 110…150єС з відповідним витримуванням. Застосовують 2 види стерилізації:

• — тривалу — у герметично укупореній тарі (110…120єС з витримкою 15…30 хв) в апаратах періодичної, напівперіодичної та безперервної дії;
• — короткочасну — у потоці при температурі 135…150єС з витримкою 2…4 с та асептичним розливом у пакети.

До сировини у виробництві стерилізованого молока висувають підвищені вимоги. Молоко, призначене для стерилізації, повинне бути термостійким, з мінімальною механічною та бактеріальною забрудненістю.

В якості сировини використовують молоко коров`яче незбиране не нижче 1 ґатунку, з термостійкістю за алкогольною пробою не нижче ІІІ групи, кислотністю 16…18 єТ, ступенем чистоти за еталоном не нижче 1, з бактеріальним обсіменінням за редуктазною пробою не нижче 1 класу, вмістом спорових бактерій не більше 100 в 1 смі.

Молоко не нижче 1 ґатунку з термостійкістю, що відповідає ІV групі за алкогольною пробою (витримує дію 70% етилового спирту), дозволяється застосовувати для виробництва стерилізованого молока за умови внесення до 0,05% за масою солей-стабілізаторів: калію лимоннокислого тризаміщеного одноводневого (КСН· НО), натрію лимоннокислого тризаміщеного (NаСНО· 5,5НО), калію фосфорнокислого двозаміщеного триводневого (КНРО· 3НО), натрію фосфорнокислого двозаміщеного дванадцяти водневого (NаНРО· 12НО). Не придатне для стерилізації молоко при підвищеній кислотності, з порушеною сольовою рівновагою (нормою є 22% кальцію, зв`язаного з білками, а 78% повинно бути у плазмі: 21% - в істинному розчині, 52% - в колоїдному), з порушеним білковим балансом (підвищений вміст сироваткових білків).

Не можна зберігати сировину тривалий час при низьких температурах, щоб не розвивалися мікроорганізми, що здатні утворювати термостійкі ферменти.

Вершки та знежирене молоко, які використовують для нормалізації, повинні бути отримані від незбираного молока, що відповідає вищевказаним вимогам, та мати термостійкість не нижче ІІІ групи за алкогольною пробою. Кислотність знежиреного молока повинна бути не більше 19є Т, вершків — не більше 18є Т, жирність вершків — не більше 30%.

Основні способи виробництва стерилізованого молока. Загальні операції. Стерилізацію молока у тарі здійснюють за одночи двоступеневою схемами. За першою схемою молоко стерилізують один раз — до розливу чи після нього. Інша схема передбачає дворазову стерилізацію молока — в потоці до розливу й у тарі. Двоступеневий спосіб у більшій мірі гарантує стерильність продукту, ніж одноступеневий, проте супроводжується глибшими змінами природних властивостей молока.

Нині серед стерилізованих видів питного молока переважає стерилізоване молоко тривалого терміну зберігання, яке виробляють шляхом ультрависотемпературного оброблення (135…145 °С протягом 2−3 с) й пакування в асептичних умовах у пакети з комбінованого матеріалу.

До загальних операцій виробництва стерилізованого молока відносять: очищення, охолодження, нормалізацію, пастеризацію, внесення солей-стабілізаторів (за необхідності), відновлення сухих молочних продуктів (за необхідності).

Спеціально відібране молоко очищують на сепараторах-молокоочищувачах. Переважно використовують холодне очищення. Очищене молоко охолоджують до температури 2…6 єС.

Нормалізують молоко за вмістом жиру у потоці або шляхом змішування зі знежиреним молоком або вершками. При зберігання молока більше 4-х годин, його пастеризують при температурі 74…78 єС протягом 15…20 с.

Молоко ІІІ групи та вище за термостійкістю направляють на стерилізацію, а термостійкість молока ІУ групи підвищують до ІІІ чи ІІ групи шляхом додавання солей-стабілізаторів. Для визначення дози солей, у три колби місткістю 250 смі наливають по 100 см і молока ІV групи термостійкості і додають 10% водний розчин солі-стабілізавтора. У 1 колбу додають 0,1 см і розчину солі, у 2 колбу — 0,2 см і, у 3 колбу — 0,3 см і. Суміш перемішують 15 хв. та перевіряють проби молока на термостійкість. Мінімальна доза солі, що призводить до підвищення термостійкості, є оптимальною. Масу солі-стабілізатора, що необхідно внести у молоко, розраховують у відповідності до встановленої оптимальної дози. Масу солі М (в кг), що необхідно внести, визначають за формулою:

М=К· м,

де: К — масова частка солі, що вносять 0,01…0,03%; м — маса молока, кг.

Підвищення термостійкості молока понад ІІ групу — недоцільне, оскільки це може призвести до порушення сольового балансу та неминучого зсідання молока під час стерилізації.

Солі розчинюють у гарячій кип`яченій воді у співвідношенні1:1, розчин фільтрують, додають перед стерилізацією у молоко, перемішують протягом 15 хв. та перевіряють його на термостійкість. Зберігати молоко з солями не рекомендується.

При виборі солей перевагу слід надавати калію лимоннокислому та калію фосфорнокислому, бо натрієві солі можуть загущувати продукт при зберіганні. Часто використовують суміші солей.

Стерилізація у тарі. Для стерилізації молока у пляшках застосовують періодичний спосіб обробки партіями в автоклавах або безперервне оброблення у вертикальних гідростатичних баштах чи горизонтальних стерилізаторах.

Технологічний процес (однота двоступеневий) здійснюють шляхом послідовного виконання наступних операцій: приймання та підготовка сировини, нормалізація, внесення солей-стабілізаторів (за потреби), попереднє теплове оброблення (пастеризація — при одноступеневому способі, попередня стерилізація — при двоступеневому), гомогенізація, розлив, укупорювання та маркування, стерилізація молока у пляшках, охолодження стерилізованого молока.

При двоступеневому способі молоко підігрівають до температури гомогенізації, гомогенізують, попередньо стерилізують, охолоджують, після чого операції збігаються з одноступеневим способом.

Оброблення молока партіями в автоклавах застосовують при виробництві невеликих кількостей продукту. Систему оброблення молока партіями можна здійснювати:в рядах контейнерів з вічками у статичних камерах високого тиску (автоклавах); в камері, яку можна обертати в статичному автоклаві; в ротаційному автоклаві.

Ротаційні методи більш дієві за рахунок більшої теплопередачі та рівномірного розподілу тепла. Безперервне оброблення молока у тарі здійснюють за допомогою: гідростатичного вертикального стерилізатора (баштовий стерилізатор); горизонтального ротаційного стерилізатора з клапанним затвором.

В гідростатичній башті тара з молоком повільно рухається по конвеєру через послідовні зони нагрівання та охолодження й обробляються за двоступеневою схемою стерилізації. Підготовлене до стерилізації молоко після відцентрового очищення та нормалізації за вмістом жиру підігрівають до температури 60…70єС, гомогенізують при тиску 22,5±2,5 МПа, нагрівають у потоці на установці попередньої стерилізації, стерилізують при температурі 135…139°С з витримкою 20 с та охолоджують до температури 30…70 єС залежно від матеріалу пляшок.

Перед обробленням у гідростатичній колоні попередньо стерилізоване та охолоджене молоко розливають у чисті нагріті пляшки, герметично їх укупорюють кроненкорковою пробкою, та направляють до баштового стерилізатора безперервної дії, де послідовно проходять через 4 колони.

У першій башті молоко гарячою водою нагрівається до температури 85…87 єС, у другій — гострим паром — до 116…118єС, у третій — попередньо охолоджуються водою до 60…70єС, у четвертій — остаточно охолоджуються водою до температури 40…50єС. Цикл гідростатичного стерилізатора складає 40…60 хв, в тому числі 12…18 хв для проходження через секцію стерилізації.

Охолоджені пляшки з молоко конвеєром подають до етикерировочної машини, а потім укладають у полімерні ящики чи металеві корзини та направляють у камери зберігання, де відбувається до охолодження продукту до температури 20єС шляхом примусової чи природної циркуляції повітря. Зберігати стерилізоване молоко слід за відсутності прямого сонячного світла, за температури 1…20єС не більше 2-х місяців з дня виготовлення, в тому числі на підприємстві-виробнику — не більше 1 місяця.

Через горизонтальний ротаційний стерилізатор з клапанним затвором заповнена тара проходить у зону відносно високого тиску (високої температури), де вона піддається впливу температур стерилізації 132…140єС протягом 10…12 хв Загальна тривалість циклу складає 30…35 хв.

Стерилізація молока в потоці. Молоко з молокосховища направляють на пастеризацію при 78±2°С, 20 с., охолоджують до 4±2°С, та зберігають не більше 6 годин, знову пастеризують при 80±2 °С, стерилізують пароінжекцією при 145±2°С, з витримкою 4 с, дегазують при 80 °C, гомогенізують в асептичному гомогенізаторі при 20±2,5 Мпа, охолоджують до температури не більше 25 °C, та направляють у стерильний танк до 24 годин, фасують при температурі не вище 25 °C, зберігають при не більше 25 °C, транспортують та реалізують при температурі не більше 25 °C.

За мікробіологічними показниками продукт повинен відповідати показникам промислової стерильності.

Ультрапастеризація — це технологія, при якій молоко за 3−4 секунди нагрівається до температури 137 °C, потім швидко охолоджується і в герметичних умовах розливається у асептичну упаковку. Температурна обробка дозволяє знищити не лише патогенні бактерії, а й їх спори. Вест процес побудовано таким чином, що молоко повністю захищене від потрапляння в нього бактерій, як під час розливу, так і при зберіганні. Цінність цієї технології у тому, що створюючи безпечний продукт не доводиться жертвувати поживною та харчовою цінністю молока — білок, кальцій, мікроелементи і більшість вітамінів зберігаються у готовому продуктів.

Ультрависокотемпературне оброблення молока дозволяє заощадити час, витрати праці, енергії, виробничі площі. УВТ-оброблення молока менше впливає на органолептичні показники молока-сировини. За УВТ-технологією виготовляють так зване Т-молоко. У цій технології обов`язковим є асептичний розлив стерилізованого молока у пакети з попередньо простерилізованих матеріалів. Резервування стерилізованого молока перед розливом також повинне здійснюватися у асептичних умовах.

Стерилізують молоко в потоці двома способами, що ґрунтуються на використанні різних типів систем високотемпературного оброблення:

• — в системах з непрямим нагріванням;
• — в системах прямого нагрівання теплоносієм.

При стерилізації в потоці молоко очищують, охолоджують та нормалізують по вмісту жиру. Потім молоко пастеризують при 76±2єС з витримкою 20 с та охолоджують до 4…8єС. Обов`язково проводять перевірку за алкогольною пробою і за необхідності додають солі-стабілізатори. Молоко переміщують 15 хв і знову перевіряють на термостійкість. Підготовлене молоко попередньо нагрівають до 81…85єС і направляють у деаератор, потім при 73…77єС — у гомогенізатор, у якому гомогенізується під тиском 22,5+2,5 МПа. Гомогенізоване молоко направляють на стерилізацію, після якої молоко охолоджують до 20єС та направляють на розлив.