Технология производства стерилизованного молока.

Содержание
Введение
1.Анализ современных технологий и техники для производства стерилизованного молока
1.1 Описание известных технологических линий и комплектов оборудования
2. Технологическая часть
2.1 Характеристика продукта
2.2 Характеристика сырья
2.3 Технологическая схема
Схема технологического процесса:
2.4 Материальный баланс
3.Технологическое оборудование
3.1 Описание конструкции и принципа действия основного оборудования
3.2 Инженерный расчет
3.3 Организация эксплуатации и ремонта
Заключение
Список литературы

Технология производства стерилизованного молока.

Температура стерилизованного молока путем вакуумирования снижается с (141 ± 1) °С до (77 ± 1) °С вследствие самоиспарения части воды, равной количеству воды, введенной в молоко с паром. Температура молока при вакуумировании должна быть на 1 - 2 °С выше температуры молока, поступающего в инжектор.Молоко гомогенизируется при давлении 20—25 МПа и охлаждается до температуры не выше 20 °СОхлажденное стерилизованное молоко под давлением очищенного стерильного воздуха (0,09 ± 0,04) МПа подается на асептический розлив в пакеты из комбинированного материала вместимостью 0,25 и 0,5 дм3. Пакеты со стерилизованным молоком укладываются в полиэтиленовые ящики, формируются в стопки и направляются в сухие чистые камеры, температура воздуха в которых не превышает 20 °С.Линия „Элекстер"Производство стерилизованного молока осуществляется в потоке в трубчатых стерилизаторах с применением для нагрева электроэнергии и фасованием продукта в асептических условиях в пакеты из полимерного материала.Технологический процесс осуществляется в следующей последовательности:приемка подготовка сырья (очистка, охлаждение, нормализация, пастеризация);внесение солей-стабилизаторов при необходимости;предварительный нагрев молока;гомогенизация;стерилизация;охлаждение;упаковывание, маркирование и хранение.Подготовка сырого молока осуществляется аналогично процессу производства стерилизованного молока поточным способом с пароконтактным нагревом. При выработке стерилизованного молока из сухого молока восстановление и подготовку сырья осуществляют в соответствии с технологической инструкцией по производству пастеризованного коровьего молока. Используемое для стерилизации восстановленное пастеризованное молоко должно иметь кислотность не более 18 °Т, термоустойчивость по алкогольной пробе не ниже III группы (выдерживать алкогольную пробу с 72 %-ным этиловым спиртом).Подготовленное для стерилизации молоко предварительно нагревается до 70 - 80 °С, гомогенизируется в при давлении 12 МПа, нагревается до (115 ± 2) °С, после чего температура продукта повышается до (140 ± 2) °С за счет электрического тока (530 А). Молоко выдерживается в течение 2 с и направляется для охлаждения сначала до (40 ± 2) °С, а затем до 20 °С и идет на розлив.Охлажденное в потоке молоко в асептических условиях в атмосфере азота или стерильного воздуха упаковывается в пакеты вместимостью 0,25; 0,5 и 1 дм3, изготовленные из черно-белой полиэтиленовой пленки или других материалов, обеспечивающих герметичность. Упаковочная пленка перед образованием пакета в автомате стерилизуется под действием ультрафиолетового облучения. Пакеты со стерилизованным молоком укладывают в полиэтиленовые ящики и направляют в сухие и чистые камеры, температура воздуха в которых не превышает 20 °С.Хранение стерилизованного молока в пакетах из полимерного материала должно производиться при 1 - 20 °С не более 10 сут со дня выработки при отсутствии прямого солнечного света, в том числе на предприятии-изготовителе не более 5 сут.Установка „Стеритерм”Производство стерилизованного молока осуществляется путем однократной стерилизации в потоке с применением косвенного способа нагрева в пластинчатых стерилизаторах с последующим охлаждением и упаковыванием продукта в асептических условиях в пакеты прямоугольной формы из комбинированного материала.Технологический процесс осуществляется в следующей последовательности:приемка подготовка сырья (очистка, охлаждение, нормализация);внесение солей-стабилизаторов при необходимости;предварительный нагрев молока;очистка;деаэрация;гомогенизация;стерилизация;охлаждение;упаковывание, маркирование и хранение.Подготовленное для стерилизации молоко предварительно нагревается до (76 ± 2) °С, подвергается центробежной очистке от дестабилизированного белка и направляется в деаэратор для удаления кислорода и других газов при вакууме 0,04 МПа. Деаэрация молока перед стерилизацией способствует устранению пороков вкуса молока, снижению в нем концентрации сероводородных веществ и кислорода и уменьшению пригара молока на теплопередающих поверхностях теплообменника. Молоко гомогенизируется при давлении (22,5 ± 2,5) МПа.Гомогенизированное молоко нагревается до (140 ± 1) °С за счет теплообмена с циркулирующей под давлением перегретой водой, выдерживается в течение 4 с и направляется в секции регенерации и охлаждения, где температура его снижается до (18 ± 2) °СОхлажденное в потоке стерилизованное молоко под давлением очищенного стерильного воздуха 0,6 МПа подается для асептического розлива молока в пакеты вместимостью 0,2; 0,5 и 1,0 дм3, изготовленные из комбинированного материала по ТУ 49 995 или „Тетра-Брик-Асептик", или других материалов, обеспечивающих герметичность. Пакеты со стерилизованным молоком направляют в сухие и чистые камеры, температура воздуха в которых не превышает 20 °СХранение стерилизованного молока в пакетах должно производиться при температурах (1 – 20) °С не более 20 сут. со дня выработки при отсутствии прямого солнечного света, в том числе на предприятии-изготовителе не более 5 сут.2. Технологическая часть2.1 Характеристика продуктаКачество стерилизованного молока оценивают по ряду показателей:– состояние упаковки;– правильность маркировки;– органолептические показатели;– физико-химические показатели;– показатели безопасности.Упаковка продукта должна быть чистой, герметичной, недеформированной, кроме того соответствовать требованиям ТНПА и быть разрешенной к применению.По органолептическим показателям молоко должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.Таблица 1 – Органолептические показатели молокаНаименование показателяХарактеристикаВнешний вид и консистенцияОднородная непрозрачная жидкость без осадка, хлопьев белка и отстоя жира. Для стерилизованного молока допускается незначительный отстой жира, исчезающий при перемешивании.Вкус и запахЧистые, без посторонних, не свойственных молоку привкусов и запахов. Для стерилизованного продукта – выраженный привкус кипячения. Для восстановленного и рекомбинированного продукта – сладковатый привкусЦветБелый, равномерный по всей массе, с кремовым оттенкомФизико-химические показатели стерилизованного молока приведены в таблице 2.Таблица 2 – Физико-химические показатели стерилизованного молокаНаименование показателяНорма для продукта с массовой долей жира, %от 0,5 до 1,0от 1,1 до 2,4от 2,5 до 4,5от 4,6 до 9Плотность, кг/м3, не менее1029102810261024Массовая доля белка, %, не менее2,82,6Кислотность, оТ, не более2120Группа чистоты, не нижеIК показателям безопасности относятся микробиологические показатели, содержание токсичных элементов, микотоксинов, антибиотиков, пестицидов и радионуклидов. Содержание указанных элементов не должно превышать допустимых уровней установленных СанПиН 1163 и ГН 10117. Наличие каких-либо жизнеспособных форм микроорганизмов в стерилизованном молоке не допускается.2.2 Характеристика сырьяНа стерилизацию направляется отборное по качеству свежее молоко с кислотностью не выше 16—18 °Т, плотностью не ниже 1027 кг/м3, степенью чистоты по эталону не ниже I группы и бактериальной обсемененностью по редуктазной пробе не ниже I класса, без посторонних привкусов и запахов. Анализ сырья по редуктазной пробе проводят не реже одного раза в 5 дней. При этом количество споровых бактерий не должно превышать 100 в 1 мл. Сливки и обезжиренное молоко, применяемое для нормализации, должны быть получены из молока первого сорта и выдерживать алкогольную пробу. Сливки применяют с 30%-ной массовой долей жира и с кислотностью плазмы, не превышающей 22 °Т. Обезжиренное молоко должно иметь кислотность не выше 19 °Т.2.3 Технологическая схемаСхема технологического процесса:Приемка и подготовка молочного сырья (очистка, охлаждение)Нормализация и пастеризацияВнесение солей-стабилизаторовПредварительный подогрев молокаДеаэрация, гомогенизация, стерилизация, охлаждение, розлив, упаковывание, маркирование и хранениеАвтоцистерна Насос для молока Весы Приемная ванна Сепаратор-нормализатор-очиститель Пластинчатый охладитель Резервуар для хранения молока Трубчатый стерилизатор Гомогенизатор Буферный резервуар для резервирования и подогрева молока Бутылкомоечная машина Транспортер для бутылок Машина для розлива молока Укупорочная машина Стерилизатор.Молочное сырье, отобранное по массе и качественным показателям, очищают на сепараторе-молокоочистителе, охлаждают и нормализуют. Далее молоко пастеризуют и охлаждают. Сухое молоко предварительно восстанавливают. Для улучшения качества готового продукта, получаемого с применением сухих молочных продуктов, рекомендуется использовать их смеси с цельным молоком в соотношении, зависящем от качества сырья. Перед стерилизацией проверяют термоустойчивость молока. Если алкогольная проба не ниже III группы, то его сразу направляют на стерилизацию, в противном случае добавляют соли-стабилизаторы, перемешивают, снова проверяют его термоустойчивость и отправляют на стерилизацию. Хранить молоко с солями-стабилизаторами не рекомендуется. Молоко, приготовленное для стерилизации, предварительно подогревают и направляют в деаэратор. В нем молоко мгновенно вскипает, с капельками влаги удаляются частично воздух и не свойственный молоку неприятный запах. Из деаэратора молоко поступает в гомогенизатор. Гомогенизированное молоко стерилизуют, выдерживают и охлаждают. После охлаждения молоко направляют на розлив, который осуществляется через асептическую емкость. Она установлена между стерилизационно-охладительной установкой и упаковочным автоматом и выполняет роль накопителя продукта при вынужденных остановках оборудования. Охлажденное молоко упаковывают в пакеты из комбинированного материала (многослойной фольгированной бумаги).2.4 Материальный балансОсновной контролируемый физико-химический показатель качества питьевого молока – массовая доля жира. Получение продукта, стандартного по массовой доле жира, обеспечивает нормализация молока, ввиду чего материальный расчет ведется на данной стадии.В зависимости от исходных данных существует два способа продуктового расчета: от готового продукта и от сырья. В каждом из способов возможны два варианта нормализации молока: в потоке и смешением.Однако, следует иметь ввиду, что нормализация в потоке имеет ряд преимуществ: непрерывность и поточность технологического процесса; предотвращение загрязнения и бактериального обсеменения молока; экономия производственных площадей.Расчет от готового продуктаЗадача расчета – определить массу цельного молока, требуемого для производства заданного количества пастеризованного молока требуемой жирности.Методика расчета – по нормам расхода нормализованной смеси и формулам баланса жира с учетом предельно-допустимых потерь [1,4,5,6].Последовательность расчета от готового продукта:1. Определение количества нормализованной смеси, Мн.м, кг:Где Мг.п – масса готового продукта, кг;Нн.м – норма расхода нормализованной смеси на 1 т готового продукта, кг [5].2. Расчет количества компонентов нормализацииМолоко нормализуют по массовой доле жира.При нормализации в потоке, в зависимости от соотношения массовой доли жира в нормализованном и цельном молоке существует два варианта расчета:если массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м>Жц.м, то нормализацию проводят путем отделения части обезжиренного молока.Массы цельного, Мц.м, кг, и обезжиренного, Моб.м, кг, молока определяют, решая совместно уравнения материального баланса Где nж – предельно-допустимые потери жира при нормализации, %.где Жоб.м – массовая доля жира в обезжиренном молоке, %;Масса цельного молока, Мц.м, кг, направляемая на сепарирование с целью получения рассчитанного количества нормализованной смеси:Масса обезжиренного молока, оставшегося от нормализации, Моб.м, кг:или:гдеnоб.м – потери обезжиренного молока при сепарировании, % [5].если массовая доля жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м<Жц.м, то нормализацию проводят путем отделения части сливок.Массы цельного молока, Мц.м, кг, и сливок, Мсл, кг, определяют, решая совместно уравнения материального баланса Где Жсл – массовая доля жира в сливках, %.Масса цельного молока, Мц.м, кг, направляемая на сепарирование:Масса сливок, оставшихся от нормализации, Мсл, кг:При нормализации смешением в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента, в зависимости от соотношения массовой доли жира в нормализованном и цельном молоке существует два варианта расчета:если массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м>Жц.м, то нормализацию проводят путем добавления сливок к цельному молоку.Массы цельного молока и сливок, необходимых для нормализации, определяют по уравнениям материального баланса Масса цельного молока на составление нормализованной смесиМасса сливок для составления нормализованной смеси:Масса цельного молока, , кг, направляемая на сепарирование для получения рассчитанного количества сливокМасса обезжиренного молока, , кг, оставшегося от сепарирования:Общая масса цельного молока, Мобщ, кг, необходимая для нормализации:если массовая доля жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м<Жц.м, то нормализацию проводят путем добавления обезжиренного молока к цельному.Массы цельного и обезжиренного молока, необходимые для нормализации, определяют по уравнениям материального балансаОтсюда, масса цельного молока:Масса обезжиренного молокаМасса цельного молока, , кг, направляемая на сепарирование для получения рассчитанного количества обезжиренного молока:Масса сливок , кг, оставшихся от сепарирования:Общая масса цельного молока, Мобщ, кг, необходимая для нормализации:Расчет от сырьяЗадача расчета от сырья – определить массу молока, выработанного из заданного количества цельного молока с учетом потерь.Методика расчета – по нормам расхода нормализованной смеси и формулам баланса жира с учетом предельно-допустимых потерь.Последовательность расчета от сырья:1. Расчет количества нормализованной смеси и сливок/обезжиренного молока, полученных из заданного количества цельного молока.При нормализации в потоке возможны два варианта расчета:массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м>Жц.м.Масса нормализованного молока:Масса обезжиренного молока, оставшегося от нормализациимассовая доля жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м<Жц.м.Масса нормализованного молокаМасса сливок, оставшихся от нормализацииПри нормализации смешением в емкости возможны два варианта:если массовая доля жира в нормализованном молоке больше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м>Жц.м, то нормализацию проводят путем отбора части обезжиренного молока.Массы нормализованного и обезжиренного молока определяют по уравнениям материального баланса Отсюда масса нормализованного молока:Отбираемое количество обезжиренного молока:Это количество обезжиренного молока получают путем сепарирования части цельного молока.Количество сливок, оставшееся от сепарирования, возвращаемое в нормализуемое цельное молоко:Масса части цельного молока, , кг, направляемая на сепарирование:Масса цельного молока, Мц.м, кг, в составе нормализованного:жира в нормализованном молоке меньше массовой доли жира в цельном молоке Жн.м<Жц.м, то нормализацию проводят путем отбора части сливок.Массы нормализованного молока и сливок определяют по уравнениям материального баланса Отсюда масса нормализованного молока:Отбираемое количество сливок:Количество обезжиренного молока, оставшееся от сепарирования, возвращаемое в нормализуемое цельное молоко:Масса цельного молока в составе нормализованного:В рассмотренных вариантах расчета нормализации массовая доля жира нормализованного молока принимается равной массовой доле жира готового продукта, согласно установленным нормам, обезжиренного молока – 0,05%, сливок – в зависимости от дальнейшей переработки.2. Определение количества готового продукта, Мг.п, кг:3.Технологическое оборудование3.1 Описание конструкции и принципа действия основного оборудованияСтерилизацию молока осуществляют в таре и потоке. Аппараты для стерилизации молока в таре называют автоклавами или стерилизаторами, а в потоке – стерилизационно-охладительными установками. Классификация оборудования для стерилизации молока приведена  на рис.1. Рис. 1. Схема классификации оборудования для стерилизации молока. Принцип работы теплообменников смешения основан на непосредственном смешивании двух сред: греющей и нагреваемой. Данные теплообменники нашли применение в технологиях стерилизации и ультрапастеризации, где непосредственно в продукт подается теплоноситель – острый очищенный пар (технология «пар в продукт»,injection) либо продукт распыляется в облако пара (технология «продукт в пар», infusion). Технология нагрева «пар в продукт» также широко используется при подогреве высоковязких продуктов, в процессах производства плавленых сыров, майонез, кетчупов и пр. В данном случае очищенный пар подают непосредственно в зону перемешивания т.к. другие способы подвода тепла затруднены в силу физико-механических свойств обрабатываемых продуктов. Основным достоинством теплообменников смешения является высокая скорость нагрева продукта, что положительно сказывается на органолептических качествах готовой продукции.К недостаткам данных теплообменных аппаратов нужно отнести необходимость использования дополнительного оборудования для очистки пара, а также учета и регулирования влаги, попавшей вместе с ним в продукт. Для теплообменников смешения необходимы также большие затраты энергии на единицу выпускаемой продукции в сравнении с поверхностными теплообменниками. Поверхностные теплообменные аппараты представляют группы машин, работающих с мешалками и без мешалок. К первой группе относятся теплообменники скребкового типа, которые, в свою очередь, делятся на барабанные и пластинчатые. Данная группа характеризуется полуразборными конструкциями, в которых к теплообменным поверхностям, соприкасающимся с продуктом возможен доступ для их ручной чистки и мойки, а каналы, по которым двигаются хладо-, теплоносители неразборные и герметичные. Типичными представителями этой группы являются теплообменники на базе конструктивных элементов маслообразователей Я7-ОМ-3-ТМ и Р3-ОУА-М (рис. 2) производства ФГУП «Молмаш» Россельхозакадемии, которые в настоящее время помимо основного, исторически сложившегося технологического назначения – производства масла – успешно используются для термообработки многих вязких продуктов, таких как, сгущенное молоко, кетчупы, майонезы, соусы и пр.     REF _Ref292048879 * Lower h * MERGEFORMAT   Рис. 2. Основные конструктивные элементы пластинчатого скребкового теплообменника Р3-ОУА: 1 – сварная теплообменная пластина, 2 – уплотнительное кольцо, 3 – нож-мешалка.      Аппараты с поверхностью теплообмена, образованной стенками представляют собой емкостные теплообменники различной конструкции с теплообменной рубашкой (рис. 3). Эти аппараты преимущественно периодического действия нашли широкое применение в молочной промышленности. Рис. 3. Аппараты с теплообменной рубашкой: 1 – корпус; 2 – теплоизоляция; 3 – теплообменная рубашка; 4 – крышка; 5 – привод; 6 – люк; 7 – мешалка; 8 – опоры;9 – ТЭНы;10 – устройство для опорожнения. Пластинчатые аппараты молочной промышленности представляют собой разновидность теплообменников непрерывного действия. Определяющий признак пластинчатого аппарата – конструкция его теплопередающей поверхности. Основной элемент разборной теплопередающей поверхности вместе с уплотнениями и другими вспомогательными деталями по традиции называют просто пластиной. Формы пластин и профили поверхностей очень разнообразны, а конструкции их довольно сложны, поэтому принятое название, строго говоря, следует рассматривать как условное, по крайней мере, по отношению к некоторым конструктивным формам.