Технологія переробки молока

Первинна переробка молока може здійснюватися безпосеред­ньо на фермах або на заводах і складається із операцій очищення від механічних домішок і охолодження до (4...6) °С. Якщо на за­вод надходить молоко належної якості, охолоджене до (6...8) °С, то його без обробки направляють в резервуар для проміжного збереження, оскільки при наступній тепловій обробці його очи­щають і охолоджують до (4...6) °С. Від механічних залишків мо­локо очищають фільтруванням під тиском через бавовнопаперо-ву тканину, а також в молокоочищувачах. При фільтруванні че­рез бавовнопаперову тканину молоко проходить через фільтру­вальну перегородку, а тверді слизьові частини залишаються на його внутрішній поверхні. Фільтри з вставкою із такої тканини недосконалі і складні в регенерації.

Більш досконалим вважають очищення молока в сепарато­рах — молокоочищувачах, барабан яких побудований таким чи­ном, що безперервний процес очищення може продовжуватися (3...4) години, а після зупинки барабан розбирають і миють. Схе­му такого сепаратора було розглянуто раніше.

Крім сепараторів — молокоочищувачив періодичної дії вико­ристовують розвантажувальні сепаратори — маслоочищувачі. Особливість конструкції маслоочищувача періодичної дії скла­дається в тому, що за допомогою рухомого барабану (здатність його здійснювати оберненно поступальний рух), спірального клапанного пристрою для подачі і відокремлення буферної ріди­ни та вивантажувальних отворів. Осадок виводиться із порожни­ни барабану. Найбільший ефект очищення в сепараторах при об­робці підігрітого молока до (35...45) °С.

Охолодження молока. Молоко охолоджують до (4...6) °С в тому випадку, якщо при прийманні температура його перевищує 10 °С, а також якщо перед резервуванням його очищали при (35...45) °С. Для швидкого, тонкошарового, безперервного охо­лодження молока в закритій мережі використовують пластин­часті охолоджувальні установки продуктивністю 3000, 5000, 10000 і 25000 л/год.

Збереження молока. Для забезпечення безперервної роботи машин і апаратів на підприємстві повинен бути певний запас мо­лока. Тривалість його збереження залежить від температури:

Температура молока, °С 10...12 9... 10 5....7 3...5

Тривалість збереження, годин 8... 10 10... 12 12... 18 24...30

Довге збереження молока (більш 24 год.) в умовах молочного заводу не рекомендується, бо можлива зміна його фізико-хімічних показників. Молоко зберігають в спеціальних резервуарах, які уявляють собою вертикальний чи горизонтальний циліндр із алюмінію або сталі. Корпус його покритий термоізоляцією і захи­сним стальним кожухом. Резервуар має мішалку, яка забезпечує перемішування молока з метою попередження відстою жиру.

Заморожування молока. В ряді районів на низових молочних заводах молоко заморожується в блоках по (10...12) кг для збере­ження його протягом (5...30) днів до переробки його на цільномо-лочні продукти. Молоко заморожують в спеціальних тазиках, які розміщують на стелажах під покриттям на відкритому повітрі при температурі нижче -25 °С, Застосовують пошарове заморожуван­ня (в форми наливають (2...3) л молока), після його замерзання знову наливають (2...3) л молока і т. д.) і заморожування з пе­ремішуванням (в форми наливають (10... 12) л молока і через кож­ну годину його перемішують шутовкою до повного замерзання). Заморожене в блоках молоко при -25 °С залишають на повітрі ще протягом (3...4) годин для загартування. Потім форми на кілька секунд опускають в гарячу воду і викладають блок молока на чи­стий стіл. Блоки зберігають в чистому приміщенні, підлогу і стіни якого покривають шаром льоду, при температурі -25 °С.

Механічна обробка молока складається із очищення молока від можливих механічних домішок, сепарування молока для відо­кремлення частини мікроорганізмів (особливо спорових форм) і його гомогенізацію. Очищення молока фільтрацією і на сепара­торах — молокоочишувачах розглянуто раніше.

Сепаруванням або нормалізацією називають поділ молока на вершки і знежирене молоко. У сепаратора з верхнею подачею мо­лока барабан відкритого типа, з нижньою — герметичний, коли вхід молока і вихід знежиреного молока та вершків здійснюється під тиском.

Крім розділення молока на вершки і знежирене молоко сепа­ратор виконує функцію і очищувача. Механічні залишки, які більш важкі, відкидаються до периферійного барабану і збира­ються в грязевому просторі. Безперервний процес сепарування не перевищує 2-х, годин на закінченні яких сепаратор зупиняють для очищення.

При сепаруванні лише дуже дрібні жирові шарики виносяться із знежиреним молоком. При правильній роботі сепаратора

кількість жиру, яка залишається в знежиреному молоці складає (0,01...0,02)%. Вміст жиру у вершках, які отримуються при сепа­руванні молока, можна регулювати. Для цього в сепараторах відкритого типу на виході вершків встановлено регулюючій гвинт. При вигвинчуванні його ближче до осі обертання жирність вершків збільшується, а при вигвинчуванні, навпаки, жирність вершків знижується. В напівгерметичних сепараторах жирність вершків регулюють спеціальними вентилями, які вста­новлено на виході вершків і знежиреного молока. Зі збільшенням різниці тисків кількість вершків зменшується, а отже, їх жирність збільшується. В герметичних сепараторах жирність вершків регу­люють вентилем на виході вершків із апарату.

Залежно від обладнання та конкретних умов виробництва мо­локо нормалізують у потоці на сепараторах-нормалізаторах, се­параторах — вершковідокремлювачах або в місткостях (танках, ваннах).

Нормалізацію в потоці з використанням сепараторів-нор-малізаторів поєднують з пастеризацією. З цією метою молоко, призначене для нормалізації, насосом подають у секцію рекупе­рації пластинчастого пастеризатора. Підігріте молоко направля­ють на сепаратор — нормалізатор. Нормалізоване до заданої жирності молоко повертається в пастеризатор, де пастеризується або охолоджується у відповідних секціях.

При використанні для нормалізації молока сепараторів — вершковідокремлювачів частину молока, підігрітого в рекупе-раційній секції пастеризатора, подають у сепаратор — верш-ковідокремлювач, а останнє — в молокоочисник. Знежирене мо­локо на виході із сепаратора-вершковідокремлювача змішується в потоці з незбираним молоком, яке надійшло у трубопровід з молокоочисника. Нормалізовану суміш направляють для пасте­ризації і охолодження.

Кількість знежиреного молока, добавленого до незбираного для його нормалізації, визначають розрахунком часу, необхідно­го для заповнення одного танка виходячи з годинної продуктив­ності сепаратора, або за допомогою спеціального крана, на кор­пусі якого є шкала. Вона показує кількість знежиреного молока залежно від кута повороту крана.

Класифікація та асортимент молока. Молоко класифікують за такими ознаками: за жирністю, за способом термічною обробки, за призначенням.

В залежності від особливостей термообробки молоко буває пастеризоване, стерилізоване та пряжане.

Пастеризоване молоко виробляють в такому асортименті.

Незбиране — молоко нормалізоване або відновлене до певної кількості жиру: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,2; 3,5%.

Відновлене — молоко, яке виготовлене повністю або частково з молочних консервів. Для отримання відновленого молока сухе незбиране молоко розпилювального сушіння розчиняють у теплій воді при температурі (60...65) °С, отримують суміш ре­тельним перемішуванням до повного розчинення, охолоджують і витримують не менше (3...4) годин для найбільшого набрякання білків, усунення водявого смаку, а також досягнення нормальної щільності та в'язкості. Потім суміш очищають, гомогенізують при тиску (0,1... 1,2) МПа пастеризують, охолоджують при темпе­ратурі (2...4) °С протягом (6...8) год. і розливають.

Молоко підвищеної жирності готують з нормалізованого мо­лока з вмістом

6-% жиру, яке піддають гомогенізації. Воно має вищу калорійність, рекомендується тим, хто займається важкою фізичною працею, спортсменам та іншим людям, які в процесі життєдіяльності витрачають багато енергії.

Нежирне — молоко, що містить не більше 0,05% жиру. Це па­стеризована знежирена частина молока, яку отримують шляхом сепарування.

Вітамінізоване — молоко готують з незбираного або нежир­ного, збагаченого вітамінами А, С, В , В . Найчастіше молоко збагачують аскорбіновою кислотою, яку додають у молоко після його пастеризації з розрахунку вмісту його в готовому продукті не менше як 10 мг у 100 г молока. При споживанні 0,5 л даного молока на добу, потреба у вітаміні С задовольняється більш ніж на 50%. Таке молоко вживають в їжу без кип'ятіння. Це пов'яза­но з підвищеною кислотністю вітамінізованого молока, що є причиною швидкого зсідання, крім того високотемпературна об­робка призводить до руйнування частини аскорбінової кислоти.

Білкове — молоко містить підвищений вміст СМЗМ (сухого знежиреного молочного залишку). Виготовляють його з молока, нормалізованого за вмістом жиру, з добавленням сухого або згу­щеного молока. Білкове молоко буває 2,5%-ної жирності та напівзнежирене з вмістом жиру 1%. У зв'язку з підвищеним вмістом СЗМЗ білкове молоко характеризується підвищеною кислотністю та густиною в порівненні з іншими видами пастери-

зованого молока. Через підвищений вміст лактози даний вид мо­лока має більш виражену солодкість.

Дитяче молоко застосовують для штучного годування дітей. Його виготовляють з високоякісного коров'ячого молока, на спеціальному обладнанні. При виготовленні замінників мате­ринського молока проводять коригування хімічного складу ко­ров'ячого молока з метою максимального його наближення до материнського. Останнє відрізняється від коров'ячого більшим вмістом лактози (6%), альбуміну та глобуліну, меншим вмістом казеїну. Відчутна різниця у співвідношенні окремих білків мате­ринського молока призводить до того, що сироваткові білки (альбумін та глобулін) в шлунково-кишковому тракті грудних дітей утворюють ніжний згусток, який легко засвоюються, засто­сування ж коров'ячого молока може викликати серйозні пору­шення процесів травлення. В Україні основним рідким молочним продуктом для дитячого харчування є "Віталакт".

Солодове — молоко, що має солодкий смак з присмаком соло­ду. Виготовляють з добавленням солодового екстракту, який от­римують уварюванням під вакуумом водного екстракту з про­рослих зерен ячменю. Добавлення солоду збагачує молоко цук­рами, вільними амінокислотами, вітамінами, мінеральними речо­винами та ферментами.

Молоко з какао готують добавленням до пастеризованого мо­лока какао та цукру у вигляді сиропоподібної суміші. Щоб за­побігти випаданню осаду какао, необхідно збільшити в'язкість молока, для чого в молоко добавляють 0,1% агару. З підвищен­ням в'язкості молока порошок какао підтримують в завислому стані. Вміст какао не менше 2,5%, цукру — 12%.

Молоко з кавою готують добавленням до пастеризованого мо­лока кави (у вигляді екстракту) та цукру. Вміст кави не менше 2%, цукру — 7%.

Молоко з какао чи кавою має виражений присмак відповідно какао чи кави, консистенція однорідна, в міру в'язка, колір рівномірний, зумовлений кольором наповнювача. В залежності від вмісту жиру таке молоко буває жирне 3,2%-ної жирності та напівзнежирене із вмістом жиру 1%. Молоко з какао чи кавою можна вживати холодним або підігрітим.

Із свіжого холодного молока виготовляють, добавляючи фруктові соки або джем, молочні прохолодні напої, які мають приємний освіжаючий смак. Готують їх перед самим використан-

ням: на склянку холодного молока добавляють 25 г солодкого концентрованого вишневого, сливового, чорносмородинового чи мандаринового соку. Замість фруктового соку можна застосо­вувати який-небудь джем.

Стерилізоване молоко виготовляють тільки розлитим у комбіновані пакети з поліетилену, фольги та паперу або скляні пляшки з наступною герметизацією. Таке молоко захищене від проникнення шкідливої мікрофлори, тому може споживатись без попереднього кип'ятіння. Стерилізоване молоко виготовляють з вмістом жиру 1,5; 2,5; 3,2; 3,5%. Кислотність такого молока не по­винна перевищувати 20 °С, густина — не нижче 1,027 г/см .

Важливою перевагою стерилізованого молока є невибаг­ливість до умов зберігання, температура може бути до 20 °С. Це дає можливість реалізовувати дане молоко дрібним торговельним підприємствам, що не мають засобів охолодження, навіть влітку.

Пряжане молоко виготовляють обробкою молока спеціаль­ним різновидом пастеризації — томлениям. Така термообробка проводиться при температурі не нижче 95 °С протягом (3...4) го­дин. Вказана температура спричиняє часткову карамелізацію цукрів молока з утворенням сполук, що формують кремуватий відтінок, характерний присмак та запах. Таке молоко має дещо обмежену харчову цінність через тривалу термообробку, резуль­татом якої є часткова денатурація цукрів та руйнація вітамінів. Пряжане молоко виготовляють 1,0; 4,0 та 6,0%-ної жирності, а також знежирене.

Значним попитом у споживачів користується молоко, яке ми­наючи молокопереробні підприємства, реалізується населенню на розлив без попередньої термічної обробки. Таке молоко має максимальну харчову цінність, бо є виключно свіжим, проте по­требує обов'язкового кип'ятіння.

Гомогенізація молока — це інтенсивна механічна обробка моло­ка (вершків) з метою подрібнення жирових кульок на більш дрібні. В результаті покращується якість і більш повно засвоюється ор­ганізмом людини складові частини молочних продуктів.

Схема руху молока в гомогенізаторі подана на рис. 14.1. Кла­пан 3 за допомогою пружини 7 прижатий до отвору (сідлу клапа­на) 10 під тиском (12,5... 15) МПа. Молоко під тиском, трохи більшим за тиск пружини, подається плунжером II в нагнітальну камеру 4. При цьому клапан трохи відкривається і молоко прохо­дить між сідлом 10 і клапаном 9. Жирові кульки розміром більше

(5... 10) мкм, проходячи через цю щілину, дробляться на більш дрібні. Цьому сприяє температура, яку приймають не нижче 60 °С. Ефективність процесу гомогенізації в першу чергу зале­жать від тиску, який утворюється плунжером. Чим більший тиск рідини, тим ефективніший процес диспергування великих жиро­вих кульок. Широке поширення отримали гомогенізатори з подвійним дроселюванням, коли рідина послідовно переходить через дві гомогенізуючі головки.

Рис. 14.1. Гомогенізатор клапанний:

1 — кривошипно-шатунний механізм, 2 — всмоктуючий клапан, З — насос, 4 — запобіжний клапан, 5 — сідло гомогенізуючого кла­пана, 6 — клапан, 7 — пружина, 8 — регулюючий гвинт, 9 — кор­пус, 10 — манометр, 11—нагнітальний клапан.

Для безперервного очищення молока і його гомогенізації за­стосовують сепаратор — класифікатор. Молоко надходить у ба­рабан по центральній трубці і проходить через комплект тарілок. При цьому з нього відокремлюють частину вершків. Вершки ру­хаються по центру в камеру з гомогенізуючим диском, де жирові шарики розбиваються на більш дрібні, і надходять разом з моло­ком в центральну трубу барабану. Роздрібнені жирові кульки змішуються з молоком і між верхнею подільною тарілкою і кришкою барабана виходять в збірник класифікованого молока. Великі жирові кульки, які не були подрібненні, знову надходять в камеру з гомогенізуючим диском.

Частину вершків у випадку необхідності можна вивести із апа­рату і тоді сепаратор-класифікатор виконує функцію потрійного призначення: очищення, нормалізації і гомогенізації молока.

Теплова обробка молока. Пастеризація молока — теплова об­робка його з метою знищення хвороботворних мікроорганізмів і знищення загальної кількості мікроорганізмів. При пастеризації молока знищується 99,98% вегетативних клітин мікроорганізмів..Якщо молоко повторно не обсимінюється бактеріями і зберіга­ється при низький (2...4) °С температурі, то його збереженість у порівнянні зі свіжим молоком підвищується в 2 рази. В результаті пастеризації не повинно проходити глибоких змін складових ча­стин молока.

В молочній промисловості прийнято такі режими пастери­зації: довгочасна, короткочасна та миттєва. Довгочасна пастери­зація протягом ЗО хв. при температурі 60 °С гарантує надійне знищення бактерій. При довгочасній пастеризації фізико-хімічні властивості молока змінюються менше, ніж при короткочасній і миттєвій. І в той же час забезпечується практично повне знищен­ня всіх негативних форм мікроорганізмів в результаті повільного нагрівання і наступного охолодження.

Згущення молока. Молоко згущують у вакуум-апаратах, в яких у результаті розрідження в системі воно кипить при (50...60) °С. Внаслідок випарування вологи відбувається концен­трація всіх його складових частин. Вакуум-апарати, які застосо­вують, різні за принципом випаровування (циркуляційні, плівкові), продуктивністю, конструкції (періодичні і безперервні з вертикальними і нахиленими колоризаторами, пластинчасті по­верхневого нагрівання) та використанням вторинної пари. Найбільшого поширення набули вакуум-апарати циркуляційно­го типу з використанням вторинної (сокової) пари.

Пастеризоване стандартизоване молоко температурою (70...80) °С подається в колоризатор, в якому є два колектори з увальцьованими трубами з нержавіючої сталі. їх зовнішня поверх­ня обігрівається гострою парою. Молоко, що проходить через тру­би миттєво закипає, спрямовується вгору і з великою швидкістю спрямовується по широкій трубі у паровідокремлювач. Вторинна пара частково відводиться у конденсатор, а основна маса викорис­товується в колоризаторі як пара для нагрівання. Підзгущене моло­ко по нахиленому трубопроводу повертається у колоризатор і зно­ву закіпає в його трубах. Таким чином, знову відбувається згущен-

ня молока. Нові порції гарячого молока із резервуара під впливом розрідження всмоктуються у вакуум-аппарат.

У другий період згущення (за 10-15 хв. до закінчення процесу) вводять цукровий сироп. Більш раннє його додавання різко зни­жує інтенсивність циркуляції молока, а тому і продуктивність ва­куум-апарата. Закінчення згущення виявляють за концентрацією сухих речовин у згущеному молоці, яку перевіряють у відібраних пробах продукту за допомогою рефрактометра (вміст сухих ре­човин повинен бути в межах (73,8... 74,0)%. Крім того, закінчення процесу згущення може бути виявлено за густиною згущеного молока з цукром, яка при 50 °С повинна становити (1,28... 1,30) г/см .

Стандартизація згущеного молока. Якщо вивантаження згу­щеного молока із вакуум-апарата затримується, то готовий про­дукт одержують нестандартним за вмістом жиру або концент­рацією сухих речовин. У таких випадках до охолодження і крис­талізації лактози згущене молоко з цукром стандартизують. Компоненти, необхідні для стандартизації, треба пропастеризу-вати і охолодити до температури згущення молока.

Охолодження згущеного молока і кристалізація молочного цу­кру (лактози). У згущеному молоці з цукром після вивантаження його з вакуум-апарата лактоза перебуває в стані насиченого роз­чину. При нерегульованому охолодженні утворюються кристали лактози значних розмірів, внаслідок чого згущене молоко набу­ває піскуватої і борошнистої консистенції. Щоб запобігти цьому, необхідно створити умови, при яких лактоза в продукті утворює спочатку невеликі кристали, а потім повністю переходить у кри­сталічний стан.

Сушіння молока. Для виробництва сухих молочних консервів використовують згущену стандартизовану суміш молока, цукру та інш. Сушіння частково зневодженого молока можна здійснювати як холодом, так і теплотою. При використанні холоду молоко ви­сушують двома засобами: виморожуванням та сублімацією (воз­гонкою). При заморожуванні молока помішуванням утворюються дрібні льодові кристали чистої води, які відокремлюють від основ­ної маси центрифугуванням. При цьому способі не можна довести вміст вологи в продукті до тієї нижньої межі, якої досягають при інших способах сушіння, але цей спосіб менш енергоємкий.

Найбільш широко використовується розпилювальне повітря­не сушіння. При розпилювальному сушінні за сушильний агент

використовують підігріте повітря. При великій поверхні дотику молока з гарячим повітрям волога випарюється виключно швид­ко. Повітря охолоджується при цьому від (140... 150) °С до (70...80) °С. Швидкість випарювання вологи і відносна невисока температура при висушуванні обумовлюють добру розчинність сухого молока, яка досягає (99...99)%.

В залежності від використання відпрацьованої пари витрати гострої пари в розпилювальних сушарках складає (2,3...3) кг/кг випареної вологи. Щоб знизити витрати пари, спочатку вологу із молока випарюють у вакуум-апараті, де при використанні термо-компресії виграти пари складають 0,55 кг/кг, і направляють на сушіння молоко, згущене до концентрації сухих речовин (43... 48)%.

Сухе молоко розфасовують в основному у велику дерев'яну тару і тільки в незначній кількості в дрібну герметичну тару (бан­ки жерстяні і металеві). Зараз упаковують молоко у велику м'яку тару, яка складається із внутрішнього поліетиленового мішка і зовнішнього мішка з п'яти шарів крафт-паперу. В цьому випадку молоко не зволожується, не злежується і не утворює згустків. Крім того, ця тара дешевша фанерних діжок і забезпечує велику загрузку залізничних вагонів.

На рис. 14.2 для прикладу наведена функціональна схема виро­бництва сухого молока. На функціональній схемі технологічні про­цеси розділено на окремі етапи (ділянки) виробництва на кожному із яких показано основні показники якості продукту, деякі збурю­ючі параметри та можливі управляючі дії, тобто приведено елемен­тарний аналіз технологічних процесів з точки зору керування.