Производство сливочно-растительного спреда "Ополье" с жирностью 72,5% производительностью 3т/сут

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Производство сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% производительностью 3т/сут.

Введение

сливочный масло пищевой технологический

Желание производителей улучшить органолептические свойства, обеспечить безопасность и рентабельность продуктов приводит к изменению традиционных способов производства, рационализации состава, выработке комбинированных молочных продуктов с добавлением немолочных компонентов и применением различных пищевых добавок. Актуальной задачей в молочной отрасли является сохранение традиционных способов производства высококачественных молочных продуктов [1].

Потребительские свойства пищевых жиров разнообразны. Пищевые жиры являются энергетически ценными продуктами, их калорийность колеблется от 250 до 900 ккал на 100 г. продукта. Биологическая ценность связана с наличием в составе полиненасыщенных эссенциальных жирных кислот, фосфолипидов, липовитаминов, минеральных веществ.

В настоящее время значительная часть жиров, используемых в питании населения, представлена комбинированными жировыми продуктами. Создание комбинированных жировых продуктов дает возможность существенно обогатить питание полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК) при одновременном снижении уровня холестерина, насыщенных жирных кислот и энергетической ценности, что весьма актуально в связи с ростом сердечно-сосудистых заболеваний. Разновидностью комбинированных жировых продуктов являются спреды.

Спреды богаты полиненасыщенными жирными кислотами (витамин F), полезными для здоровья за счет содержания высококачественных растительных масел (чего нет в сливочных маслах).

Целью данного дипломного проекта является преобразование сладко-сливочного несоленого масла «Крестьянское» с массовой долей жира 72,5% в функциональный продукт и разработка производственной линии для изготовления сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5%.

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Производство сливочного масла и спредов, их характеристики и пищевая ценность

Маслодельный промысел в нашей стране существовал с давних времен. В 1980-х годах в России по маслоделию сформировались три научных школы: проф. А.Д. Грещенко, проф. Г.В. Твердохлеб и ВНИИМС с центрами в Угличе (проф. Ф.А. Вышемирский) и Карасе. Именно эти научные центры определяли направления исследований и пути научно-технического развития отечественного маслоделия [2].

Современная промышленная переработка молока представляет собой сложный комплекс последовательно выполняемых взаимосвязанных химических, физико-химических, микробиологических, биохимических, биотехнологических, теплофизических и других трудоёмких и специфических технологических процессов. Эти процессы направлены на выработку молочных продуктов, содержащих либо все компоненты молока, либо их часть. К отличительным особенностям молока как сырья относится то, что, являясь источником полноценного белка, оно поликомпонентно по составу, неадекватно по функционально-технологическим свойствам, биологически активно и под влиянием внешних факторов лабильно изменяет свои свойства и параметры [1].

Ассортимент молочных продуктов непрерывно расширяется за счёт внедрения в производство новых компонентов и технологических процессов с целью обеспечения требований к качеству продуктов. Реализация задачи обеспечения населения продовольствием возможна путем создания широкого ассортимента безопасных продуктов, содержащих необходимый набор пищевых ингредиентов. Производство пищевых продуктов смешанного сырьевого состава, в том числе молочных - характерная особенность нашего времени. Развитие и совершенствование их технологии должно осуществляться в соответствии с современными требованиями науки о питании, условиями труда, национальными традициями. Одним из важнейших направлений разработки функциональных продуктов является использование в питании населения растительных масел и жиров [3].

Масложировая промышленность - одна из ведущих отраслей пищевой промышленности страны. Растительные масла и продукты на их основе в последние годы стали базовыми в структуре питания населения России. Даже молочная промышленность стала вводить в свою продукцию основным компонентом растительные масла и жиры, став, таким образом, наряду с маргариновой промышленностью основным потребителем растительных масел.

В последние годы в России на стыке молочной и масложировой отраслей сложилось новое направление пищевого производства, связанное с выработкой жировых продуктов с комбинированным жировым составом. Комбинированные жировые продукты создавались как альтернатива маслу из коровьего молока. С учетом этого, потребительские показатели и структурно-механические характеристики этих продуктов идентифицированы на уровне сливочного масла. Вместе с тем, наличие в их составе немолочных жиров обусловливает необходимость выделения этих продуктов в отдельную группу - промежуточную между сливочным маслом, вырабатываемым исключительно из коровьего молока и маргарином, получаемым из растительных масел и жиров. Главная причина - недостаток молока-сырья.

Один из путей решения проблемы - использование нетрадиционных технологий, в т.ч. за счет привлечения немолочных (главным образом, растительных) жиров. При этом одновременно решаются две задачи:

- увеличение объема производства жировых продуктов - заменителей коровьего масла;

- направленное регулирование жирнокислотного состава этих смесевых продуктов в сравнении со сливочным маслом за счет повышения количества непредельных жирных кислот и снижение в нем массовой доли холестерина, т.е. улучшение биологической ценности.

Результат решения этих задач - жировые продукты с комбинированной жировой фазой - спреды. Развитие ассортимента должно быть направлено на более рациональное расходование сырья, приведение пищевой ценности и биологической эффективности спредов в соответствии с современными требованиями нутриентологии. Привлечение новых источников сырья (немолочного происхождения) и расширение ассортимента спредов обусловит возможность увеличения объема их выработки и снижения их себестоимости, лучшее удовлетворение спроса населения, т.е. будет способствовать решению социальных вопросов.

Спреды (комбинированные масла) появились на рынке сравнительно недавно. Впервые такой продукт был выпущен в Скандинавии в конце 60-х годов. Теперь они появились на рынках большинства стран мира и завоевывают все большую популярность. За рубежом впервые промышленный выпуск коровьего масла с частичной заменой молочного жира растительным освоен в Швеции в 1969 г. под названием «Bregott». Он имеет традиционное для сливочного масла содержание жира, в том числе 20% растительного (соевого) масла /1/. [4].

С момента принятия ЕС 11 мая 1989 г. документов, регламентирующих производство продуктов с заменой составных частей молока, в странах Западной Европы существенно улучшились правовые рамки для выработки масла с частичной заменой молочного жира растительным, а Международной молочной федерацией был создан документ, санкционирующий их производство - Codex Stan IDE №. 166-1993. Это стало фактом признания продуктов типа сливочного масла со смешанной жировой фазой (молочный жир, растительное масло) и их перспективности на будущее /3/. [5].

В соответствии с принятой в России классификацией ГОСТ Р 52100-2003, спреды подразделяются на сливочно-растительные (более 50% молочного жира в жировой фазе), растительно-сливочные (до 50% молочного жира) и растительно-жировые (без молочного жира) [6].

Российский рынок жировых систем представлен следующими заменителями молочного жира:

- жир, выпускаемый под торговой маркой «Акобленд» МИКС шведской фирмы «Карлсхамнс», представляет собой композицию гидронизированного и дезодорированного растительного масла;

- растительный жир «Полавар» датской фирмы «Орхус Олье» - это гидрогенизированное пальмоядровое масло;

- жир «Деликон-1» фирмы ЗАО «ЗМЖ» - дезодорированный растительный жир;

- заменитель молочного жира Московского завода топлёного масла (МЗТМ) - масло топлёное «Российское золотое» - представляет собой высокожирную смесь молочных и пищевых растительных жиров;

- жиры, поставляемые корпорацией «Союз»;

- заменители молочного жира «Эколакт» группы компании «Эфко»;

- растительные жиры и их смеси, выпускаемые компанией «ЕвроОЙЛ» под торговыми марками «Альтависто» и «Евро» [7].

Характеристика и пищевая ценность сливочного масла

Сливочное масло - масло из коровьего молока с массовой долей жира от 50% до 85% включительно, представляющее собой дисперсную систему «молочная плазма в жире». Это пищевой продукт, вырабатываемый из коровьего молока, состоящий преимущественно из молочного жира, обладающий специфическими свойственными ему вкусом, запахом, пластичной консистенцией (при температуре 12±2°С) и светло-желтой окраской.

Пищевая ценность масла. Под пищевой ценностью понимают соответствие химического состава продукта формуле сбалансированного питания взрослого человека.

Сливочное масло является носителем витаминов и поставщиком жирных кислот, использующихся в организме человека для синтеза незаменимых аминокислот и других органических веществ. Соотношение в масле животном ненасыщенных жирных кислот к насыщенным составляет 0,4ч0,6, а количество свободных жирных кислот 0,26-0,42%. Наибольший интерес представляют полиненасыщенные жирные кислоты, которые входят в состав липидов жировых клеток и фосфолипидов и являются наиболее активными. К активным полиненасыщенным жирным кислотам относятся арахидоновая (0,2%), линолевая (3,2%), лнноленовая (0,7%). Они участвуют в клеточном обмене веществ, являются факторами роста у детей, обладают антисклеротическим действием. Полиненасыщенные жирные кислоты играют большую роль в обеспечении нормального углеводно-жирового обмена, а также в регулировании окислительно-восстановительных процессов, протекающих в организме человека, и нормализации холестеринового обмена.

Пищевая ценность сливочного масла обусловлена наличием в нем минеральных веществ, лактозы, водо- и жирорастворимых витаминов. В сливочном масле содержатся витамины А, Е, В₁, В₂, С, D, в-каротин и другие, значение которых как жизненно необходимых веществ велико, особенно витамина А (для роста клеток, образования зрительного пурпура, защиты эпителия и др.), а также витамина В (для строения эпидермы и костной ткани, предупреждения рахита) [8]. Пищевую ценность сливочного масла повышают содержащиеся в нем фосфолипиды, особенно лецитин, попадающий в него с оболочками жировых шариков. В организме фосфолипиды взаимодействуют со многими веществами. В комплексе с белками они участвуют в построении мембран клеток организма человека.

Физиологическая ценность масла. Это влияние отдельных веществ, содержащихся в нем, на нервную, сердечно-сосудистую, пищеварительную и другие системы организма человека, а также сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям при употреблении масла. Физиологическая ценность сливочного масла во многом обусловлена наличием в нем холестерина и лецитина.

Ассортимент сливочного масла

- сладко-сливочное (соленое и несоленое) вырабатывают из свежих пастеризованных сливок: жира не менее 82,5%, влаги не более 16%;

- вологодское - сладко-сливочное несоленое масло, обладающее выраженным ароматом пастеризованных сливок, который обусловлен длительной высокотемпературной пастеризацией сливок: жира не менее 82,5%, влаги не более 16%;

- кисло-сливочное (соленое и несоленое) вырабатывают из свежих пастеризованных сливок: жира не менее 82,5%, влаги не более 16%;

- любительское (сладко- и кисло-сливочное, соленое и несоленое): жира не менее 78%, влаги не более 20%;

- крестьянское (сладко-сливочное соленое и несоленое, кисло-сливочное несоленое): жира не менее 72,5% (в несоленом) и 71,5% (в соленом), влаги не более 25%;

- бутербродное (сладко-сливочное и кисло-сливочное несоленое): жира не менее 61,5%, влаги не более 35%;

- шоколадное: жира не менее 62%, влаги не более 16%, сахара не менее 18%, какао не менее 2,5%;

- с различными вкусовыми наполнителями (фруктово-ягодное, медовое и др.).

На ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский производится сладко-сливочное несоленое масло «Крестьянское» с массовой долей жира 72,5% по ГОСТ Р 52969-2008 путем непрерывного сбивания сливок.

Характеристика и пищевая ценность спреда

Спред - эмульсионный жировой продукт с массовой долей общего жира от 39% до 95% включительно, обладающий пластичной, легко мажущейся консистенцией, вырабатываемый из молочного жира и / или сливок, и / или сливочного масла и натуральных и / или фракционированных, и / или переэтерифицированных, и / или гидрогенизированных растительных масел, или только из натуральных и / или фракционированных, и / или переэтерифицированных, и / или гидрогенизированных растительных масел, или их композиций. Допускается добавление пищевкусовых добавок, ароматизаторов и витаминов [10].

В соответствии с ГОСТ 52100-2003 «Спреды и смеси топленые. Общие технические условия» в зависимости от состава сырья спреды подразделяют на следующие подгруппы:

- Спред сливочно-растительный с массовой долей молочного жира в составе жировой фазы не менее 50%.

- Спред растительно-сливочный с массовой долей молочного жира в составе жировой фазы от 15% до 49% включительно.

- Спред растительно-жировой, жировая фаза которого состоит из натуральных и / или фракционированных и / или переэтерифицированных и / или гидрогенизированных растительных масел [10].

В зависимости от массовой доли жира спреды подразделяют на:

- высокожирные (с массовой долей жира от 70% до 95%);

- среднежирные (с массовой долей жира от 50% до 69,9%);

- низкожирные (с массовой долей жира от 39% до 49,9%) [10].

Пищевая ценность спредов. Доля ПЖНК в спредах может достигать 25%, тогда как в сливочном масле не более 3,5%. Высокая доля ПЖНК в составе спредов существенно отличает его от сливочного масла. Рассматривая особенности жирнокислотного состава спредов и сливочного масла и сравнивая их с рекомендуемыми уровнями ПЖНК, МЖНК и НЖК, можно отметить большую приближенность спредов к физиологически полноценному жиру.

Спреды богаты полиненасыщенными жирными кислотами (витамин F), полезными для здоровья за счет содержания высококачественных растительных масел (чего нет в сливочных маслах). Усвояемость данных продуктов высокая и составляет до 95%.

Физиологическая ценность данных продуктов связана с благоприятным влиянием на деятельность желудочно-кишечного тракта и обменные процессы в организме человека. Спреды, прежде всего, рекомендованы для диетического питания и питания в целях профилактики. Ведь этот продукт имеет сбалансированный состав; помимо молочных жиров в него входят и растительные, а они включают в себя полиненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидовая), которые благоприятно влияют на наш организм. Помимо этого, спрэды подразделяются на высоко - средне- и низко-жирные группы, последние могут иметь всего лишь 35% жирности.

Преимущества использования спреда

При исследовании модельных смесей натуральных растительных масел и жиров в Институте питания РАМН РФ установлено, что полноценный пищевой жир, предназначенный для питания молодого, здорового организма, должен содержать около 10% полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), 30% насыщенных жирных кислот (НЖК) и 60% мононенасыщенных жирных кислот (МНЖК). Оптимальное соотношение животных и растительных жиров составляет 70:30 /7/. [12].

Рассматривая с этой точки зрения функциональность и сбалансированность жирнокислотного состава сливочного масла, производимого по традиционным технологиям, следует отметить, что, несмотря на то, что сливочное масло является уникальным, единственным в своем роде пищевым продуктом, представления о его биологической и пищевой ценности, сбалансированности жирнокислотного состава в последнее время существенно изменились. С точки зрения сбалансированного жирнокислотного состава сливочное масло содержит слишком мало линолевой кислоты на фоне высокого содержания насыщенных жирных кислот. Известно, что при недостатке линолевой кислоты в продуктах питания ухудшаются показатели, характеризующие состояние обменных процессов в организме, тогда как при ее содержании в жировом рационе 23-40% эти показатели значительно улучшаются [13].

Сливочное масло содержит 180…200 мг/100 г. холестерина, в то время как спреды в среднем 80,877,21 мг/100 г. В связи с ростом числа сердечнососудистых заболеваний, а также существующей в РФ проблемой ожирения населения потребность в жировых продуктах с пониженной калорийностью постоянно растет, и спреды могут занять достойное место среди жировых продуктов, отвечающих этим требованиям.

Сравнительные характеристики состава и качества сливочного масла и спреда приведены в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1. Сравнительная характеристика состава и качества масложировых продуктов

Показатель	Масло из коровьего молока (ГОСТ Р 52253-2004)	Спреды (ГОСТ Р 52100-2003)
Использование функциональных пищевых добавок	Допускается в нормируемых ГОСТом количествах	Применение допустимо, но ограничено по техническим документам
Вкус и запах	Выраженный сливочный с привкусом пастеризации	Сливочный с привкусом пастеризации
Содержание трансизомеров	До 2…5% (естественное содержание)	Не более 8,0% (регламентируется)
Физическая структура	Многофазная полидисперсная система типа В/М конденсационо-коагуляционного характера с выраженной тиксотропностью
Используемое сырье	Коровье молоко	Коровье молоко и его компоненты, растительные масла и жиры, соответствующие специальным требованиям; при необходимости улучшители качества в ограниченном количестве
Особенности получения продукта	Сепарирование молока и получение сливок с их последующим преобразованием в поли-дисперсную систему типа В/М в маслоизготовителе	Сначала получают сливки и дисперсию растительных жиров в молочной плазме, затем их смесь преобразуют в готовый продукт - в маслоизготовителях

Сравнительный анализ пищевой ценности спредов и сливочного масла выявил значительные различия в этих двух продуктах (табл. 1.1.2).

Таблица 1.1.2. Сравнительный анализ пищевой ценности спредов и сливочного масла

Название жирной кислоты	Содержание, %
	Спред	Сливочное масло
Масляная	0,04±0,02	1,17±0,91
Капроновая	0,26±0,06	2,16±1,25
Каприловая	1,25±0,13	1,28±0,56
Каприновая	1,21±0,13	2,51±0,89
Лауриновая	7,10±0,7	2,98±0,77
Миристиновая	3,92±0,36	10,21±1,36
Пентадекановая	0,29±0,08	3,75±0,37
Пальмитолеиновая	0,29±0,03	1,84±0,27
Стеариновая	5,12±0,21	11,87±1,67
Элаидиновая, транс	2,91±0,41	Следы
Олеиновая, цис	29,24±0,95	26,23±3,23
Линолевая	21,17±1,81	2,43±0,51
y-линоленовая, омега-6	0,15±0,04	Следы
a-линоленовая, омега-3	1,45±0,26	0,85±0,34
Арахиновая	0,40±0,03	0,58±0,26
Эйкозановая	0,29±0,09	0,24±0,14
Эруковая	0,02±0,03	-

В сравнении со сливочным маслом спреды имеют существенные преимущества:

1. по органолептическим и структурно-механическим показателям они все больше приближаются к сливочному маслу;

2. жировая основа спредов подбирается таким образом, чтобы обеспечить сбалансированность жирнокислотного состава, оптимальное содержание полиненасыщенных жирных кислот, незначительную концентрацию или полное отсутствие трансизомеров жирных кислот;

3. в большинстве случаев спреды обогащают жирорастворимыми витаминами A, D, E;

4. вследствие преобладания в составе растительных масел, спреды содержат минимальное количество холестерина;

5. спреды средней и низкой жирности обладают пониженной калорийностью [4].

1.2 Обоснование выбора способа производства спреда

В молочной промышленности спреды перерабатывают по «маслодельным» схемам с использованием комплексов технологического оборудования, применяемого для производства сливочного масла методами преобразования высокожирных сливок (в основном) и сбиванием сливок. В качестве немолочной составляющей спредов (плазмы) при этом используют цельное молоко, пахту, сливки или специально подготовленные молочные субстраты, что обуславливает формирование в них вкуса и запаха, характерных для сливочного масла.

На масложировых предприятиях спреды вырабатывают по технологическим схемам производства маргарина с использованием соответствующего оборудования. В качестве нежировой составляющей при этом, как правило, используют воду, а вкусовой букет их при этом решается с помощью ароматизаторов /19/. [15]

Качество спреда во многом зависит от состава жировой основы, которая обуславливает потребительские характеристики и физические свойства готового продукта. Для придания спредам оптимальных структурно-вязкостных свойств жировые основы должны содержать 10…15% твердых триглицеридов и иметь температуру плавления 34…36°С.

При выроботке 1-й группы (сливочно-растительных) спредов подбор растительных жиров следует осуществлять с учетом сезонных изменений состава и свойств молочного жира вследствие его преимущественного содержания в продукте (более 50%).

В осеннее-зимний период года при содержании в молочном жире повышенного уровня насыщенных жирных кислот со сравнительно повышенными температурами плавления и застывания (34…36 и 21…23°С) целесообразно использовать немолочные жиры со сравнительно пониженными температурами плавления и застывания (32…34 и 20…22°С), с повышенным сожержанием в них насыщенных жирных кислот. При равнозначных условиях имеется ввиду использование молочных ингридиентов в качестве плазмы, что будет способствовать нормальзации системы, интенсификации термомеханической обработки в процессе преобразования фаз - спредообразования - и улучшению упругопластичных показателей продукта. Контроль процесса осуществляется по характеристике продукта на выходе из аппарата - аналогично сливочному маслу.

В весеннее-летний период при содержании в молочном жире повышенного количества ненасыщенных жирных кислот со сравнительно пониженными температурами плавления и застывания (30…32 и 17…20°С) желательно использовать немолочные жиры с повышенными температурами плавления и застывания (35…37 и 18…21°С). Это будет способствовать некоторому повышению вязкости системы, стабилизации процесса спредообразования с получением продукта с хорошими консистенцией и термоустойчивостью. [15]

При составлении рецептур жировых композиций учитывают следующие факторы:

1) спреды должны иметь оптимальный жирнокислотный состав;

2) спреды должны иметь нормируемый уровень трансизомеров;

3) спреды должны обладать пластичной консистенцией в заданном диапазоне температур и при этом быть технологичными в процессе изготовления.

Структурно-реологические свойства спредов: консистенция, степень его твердости при определенных температурах, пластичность, легкоплавкость, стабильность кристаллической структуры - зависят от характеристик используемого жирового сырья. Степень транс-изомеризации ненасыщенных соединений, достигаемая в процессе гидрирования, определяется природой ненасыщенных соединений, природой и состоянием катализатора, условиями процесса /24/. [16]

Сравнительная характеристика методов производства спреда сливочно-растительного на молокоперерабатывающих заводах

Температурный фактор является отличительной особенностью методов производства спреда сливочно-растительного. По этому признаку можно выделить два метода:

1. Сбивание сливок животных (с массовой долей жира 28-55%) и растительных жиров, при котором все технологические операции, за исключением кратковременного нагревания для пастеризации сливок (при температуре 86-98°С), осуществляют при температуре от 5 до 20°С, то есть ниже точки плавления глицеридов молочного жира;

2. Преобразование высокожирных сливок (с массовой долей жира 61,5-83%), при котором все технологические операции осуществляются при температуре выше точки плавления жира (65-95°С), и смешиванием их с растительными жирами. И только на конечной стадии процесса маслообразования смесь (высокожирные сливки и растительные жиры) охлаждают до температуры 12-16°С, т.е. ниже точки массовой кристаллизации глицеридов.

С учетом изложенного, в первом случае кристаллизация глицеридов в аппарате завершается практически полностью, а во втором - только частично. Температура спреда на выходе из аппарата независимо от схемы технологического процесса составляет 12-15°С. Однако различия получаемого спреда значительны: в первом случае он имеет твердообразное состояние, во втором - представляет легкоподвижную текучую массу.

Технологические операции, применяемые для выделения жировой фазы сливок при выработке спреда сравниваемыми методами, принципиально различаются.

В первом случае в результате интенсивного механического воздействия на смесь холодных сливок (5-12°С) и заменитель молочного жира происходит нарушение устойчивости (дестабилизация) жировой дисперсии и выделение разрозненных, рыхлых комочков жира различной величины (масляных зерен), которые находятся во взвешенном состоянии в плазме молока (пахте). После отделения (слива) последней масляные зерна спрессовывают в монолит («пласт») и пластифицируют в специальных аппаратах.

Во втором случае промежуточным продуктом являются горячие (60-80°С) высокожирные сливки (полученные сепарированием обычных сливок), которые затем преобразуют в спред посредством интенсивного термомеханического воздействия при одновременном резком охлаждении и интенсивном механическом перемешивании с добавлением заменителя молочного жира.

Основными аппаратами для получения спреда из смеси животных сливок и растительных жиров методом сбивания (первый метод) являются маслоизготовители периодического действия (традиционная схема) и наиболее распространенные в настоящее время - непрерывного действия.

При выработке спреда из смеси высокожирных животных сливок и растительных жиров (второй метод) основными аппаратами являются маслообразователи и скомплектованные на их основе комплексы технологического оборудования, которые эксплуатируются исключительно в России и некоторых странах СНГ[вышемирский] [17].

Сравнение технологических и производственных показателей при выработке спреда разными методами

Показателем, подтверждающим наличие отличительных особенностей в физической структуре спреда сравниваемых методов производства, является состояние жировой дисперсии (табл. 1.2.1).

В спреде, выработанном методом преобразования смеси высокожирных сливок и растительных сливок, как видно из таблицы 1.2.1, содержится значительно больше неповрежденных жировых шариков, которые переходят в плазму. Характерной особенностью спреда, выработанного методом сбивания сливок, является недостаточная связность структуры и рыхлость монолита, термоустойчивость сравнительно хуже.

Таблица 1.2.1. Дисперсионные характеристики спреда разных методов производства

Методы производства	Сбиванием смеси животных и растительных сливок в маслоизготовителях	Преобразованием смеси высокожирных животных сливок и растительных в маслообразователях
	Периодического действия	Непрерывного действия
Показатели
Степень деэмульгирования, %	99,9±0,09	99,7+0,19	98,5±1,3
Количество эмульгированного жира, %	0,05±0,01	0,06±0,01	0,15±0,05
Содержание жира в плазме, %	0,34±0,29	1,56±0,45	3,95+0,95

Органолептическая оценка спреда жирностью 72,5%, выработанного разными методами из одной партии сливок, приведена в таблице 1.2.2.

Таблица 1.2.2. Органолептическая оценка спреда, выработанного разными методами производства

Метод производства спреда	Оценка, баллы (по ГОСТ 37-87)	Термоустой-чивость
	вкус и запах	консистенция
Сбиванием смеси животных сливок и растительного жира в маслоизготовителях: - периодического действия - непрерывного действия	7,8±0,4 7,9±0,4	2,7±0,4 3,0±0,5	0,93±0,06 0,91+0,05
Преобразованием смеси высокожирных животных сливок и растительных сливок	8,6±0,3	4,5±0,4	0,82±0,05

Преимущества и недостатки сравниваемых методов производства спреда приведены в таблице 1.2.3.

Таблица 1.2.3. Преимущества и недостатки сравниваемых методов производства спреда

Сбиванием смеси животных и растительных сливок в маслоизготовителях	Преобразованием смеси высокожирных животных сливок и растительных сливок
периодического действия	непрерывного действия
Преимущества
Хорошая термоустойчивость	Отличное диспергирование плазмы (1-3 мкм)
Хорошая пластичность спреда	Низкая бактериальная обсемененность
Легко регулировать однородность состава	Высокая механизация производственных операций	Высокая сохраняемость качества Пониженное содержание воздуха, 0,3-0.8*105 м3/кг (объемных процента)
Возможность организации целесообразного производства различной мощности, в т. ч. и фермерского		Экономное использование производственных площадей; кратковременность производственного цикла (1-1,5 часа); сравнительно меньший расход холода и воды; невозможность переработки подмороженных сливок и сливок с повышенной кислотностью; возможность выработки практически всего существующего ассортимента спреда и мобильность технологического процесса
Недостатки
Длительность производственного цикла (практически сутки)	Сравнительно частые пороки: нетермоустойчивость спреда и повышенное вытекание жидкого жира (6-12%)
Невозможность вырабатывать спред с повышенным содержанием плазмы и вкусовыми наполнителями	Повышенное содержание жира в плазме (2,1-17,4%)
Неудовлетворительная (или недостаточно хорошая) дисперсность плазмы в монолите спреда	Недостаточная механизация производства, ручная мойка сепараторов и др.
Недостаточная механизация производства	Сравнительно частый порок консистенции «рыхлость»	Отсутствие возможности фасовать спред брикетами в потоке производства
Сравнительно повышенная обсемененность спреда микрофлорой	Высокое содер-жание воздуха 8-10*105 м3/кг Сравнительно повышенный отход жира в пахту
	Нерациональность использования на мелких предприятиях и фермах
	Неравномерность состава и качества спреда в одной партии; повышенная энергоемкость	Отсутствие автоматизации в определении и регулировании содержания влаги в спреде

В данном дипломном проекте рассматривается технологическая линия по производству сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5%, где в качестве растительного жира применяется заменитель молочного жира «СОЮЗ 60».

Жировые системы «СОЮЗ», выработанные на основе смесей растительных масел, применяются в производстве спредов и разнообразной молокосодержащей продукции, значительно улучшая биологическую ценность продуктов и их потребительские свойства. При разработке рецептур жировых систем «СОЮЗ» (табл. 1.2.4) важнейшими принципами с точки зрения максимального удовлетворения современных требований рынка являются:

- создание жировых систем со сбалансированным жирнокислотным составом;

- минимальное содержание транс-изомеров;

- безопасность продукции;

- высокая технологичность;

- стабильность качества.

Основная область применения жировых систем «СОЮЗ» - производство сливочно-растительных и растительно-сливочных спредов. Оптимальное соотношение линолевой (щ-6) и линоленовой (щ-3) кислот (табл. 1.2.5), равное 10:1, имеют спреды с 50%-ной заменой молочного жира жировыми системами «СОЮЗ». При большей степени замены молочного жира лучшими показателями обладают спреды, выработанные с применением жировых систем «СОЮЗ 60» и «СОЮЗ 54» [18].

Таблица 1.2.4. Основные характеристики жирнокислотного состава жировых систем «СОЮЗ»

Жировые системы	НЖК, %	МНЖК, %	ПНЖК, %	щ-6: щ-3	Транс-изомеры, макс.%
«Союз 52 L»	50	34	16	14:1	4,8
«Союз 53»	42	37	21	13,9:1	4,2
«Союз 54»	46	34	20	12,8:1	3,4
«Союз 60»	45	33	22	13:1	4,1

* НЖК - насыщенные жирные кислоты; МНЖК - мононенасыщенные жирные кислоты; ПНЖК - полиненасыщенные жирные кислоты.

Таблица 1.2.5.. Содержание линолевой и линоленовой кислот в жировой фазе спредов

Жировые системы	Спреды
	Молочный жир: жировая система	Линолевая кислота (щ-6), %	Линоленовая кислота (щ-3), %	щ-6: щ-3
«Союз 60»	50:50	11,7	1,2	9,8:1
	30:70	15,1	1,3	11,6:1
«Союз 52 L»	50:50	8,9	0,9	9,9:1
	30:70	11,1	0,9	12,3:1
«Союз 53»	50:50	11,2	1,1	10,2:1
	30:70	14,4	1,1	13,1:1
«Союз 54»	50:50	10,8	1,1	9,8:1
	30:70	13,9	1,2	11,6:1

В дипломном проекте для производства спредов используем жировую систему «СОЮЗ 60». Она является универсальным заменителем молочного жира, которая хорошо зарекомендовала себя при производстве спреда сливочно-растительного (замена от 15 до 50%) и растительно-сливочного (замена от 50 до 100%). Данный жир отлично зарекомендовал себя при производстве спредов, сметанных, сырных, творожных, сухих молокосодержащих продуктов и сбивных конфет. Жировая система «СОЮЗ 60» отличается оптимальными для производства спредов значениями температур плавления и застывания, которые позволяют получить продукт с отличными органолептическими характеристиками, пластичной консистенцией в широком диапазоне температур. Содержание транс-изомеров в продукте значительно ниже показателя, нормируемого ГОСТом Р 52100-2003 «Спреды и смеси топленые».

Органолептические показатели:

Цвет - от белого до желтого. Вкус - чистый вкус, свойственный обезличенному жиру. Запах - без запаха, без постороннего привкуса.

Физико-химические показатели:

Содержание жира - не менее 99,7%, содержание твердого жира: при 10°С - 40-45%, при 20°С - 19-22%, при 30°С - 7-10%, при 35°С - 3-5%.

Температура плавления - 33-35°С, температура застывания 25-27°С, твердость по Каминскому при t=15°С - 90-100 г./см [19].

Свойства продукта:

- отличные свойства плавления обеспечивают отсутствие ощущения салистости;

- стабильный показатель содержания твердого жира при 20°С обеспечивает постоянство структурно-механических характеристик;

- способствует созданию мелкодисперсной системы и равномерному распределению жира среди других рецептурных компонентов;

- оптимальная скорость кристаллизации способствует уменьшению миграции жира в изделиях;

- способность удерживать вкусоароматические вещества дает возможность сохранить приятный вкус готовых изделий на протяжении всего срока реализации;

- содержит оптимальное соотношение ПНЖК семейств омега-6:омега-3.

1.3 Обоснование выбора технологического оборудования

Первичная обработка молочного сырья является начальной стадией сложного, трудо- и энергоемкого технологического процесса переработки молока.

Снабжение молокоперерабатывающих предприятий молоком связано с радиусом его доставки, сезонными колебаниями в поступлении молока, его качеством и т.п. Для обеспечения высокого качества молока и снижения его себестоимости большое значение имеет рациональная организация сбора и транспортирования. Она должна удовлетворять определенным условиям: каждое предприятие молочной отрасли должно иметь свою зону сбора молока; собирать молоко за пределами этой зоны нерентабельно в силу увеличения транспортных расходов и риска порчи молока; эта зона может расширяться при наличии молокоприемных пунктов, имеющих оборудование для охлаждения молока.

Молоко доставляют на перерабатывающие предприятия специализированным транспортом (автомобильным, железнодорожным, водным). Наибольшее распространение получил автомобильный транспорт. Допускается доставка молочных продуктов в транспортной таре на бортовых машинах при тщательном укрытии их чистым брезентом. Молоко, транспортируемое на перерабатывающие предприятия, должно иметь кислотность не выше 19°Т, а температуру - не более 8°С.

Молоко и сливки можно доставлять во флягах. На каждую партию молока при его транспортировании оформляют накладную, в которой указывают: массу молока, его жирность, кислотность и температуру, а также число фляг (если молоко доставляют во флягах).

Оборудование для транспортировки молока на молочные заводы, приемки и хранения

Способ транспортирования сырья на молочный завод существенно влияет на качество и себестоимость получаемой продукции.

Автоцистерна состоит из одной или нескольких секций эллиптической формы со сферическими днищами. Снаружи секции покрыты термоизоляцией, деревянной обшивкой и пергаментом, поверх которых установлен защитный кожух из тонколистовой углеродистой или нержавеющей стали. Деревянная обшивка предохраняет термоизоляционный материал от механических повреждений, а кожух - от проникновения влаги. Благодаря слою термоизоляции, покрывающему секции, предотвращаются нагрев и замораживание молока при транспортировании. Секция изготовленна из пищевого листового алюминия или пищевой нержавеющей стали.

Для мойки и осмотра рабочей емкости в секции служит люк, герметически закрывающийся крышкой с уплотнительной кольцевой резиновой прокладкой. Наполнение секции молоком осуществляется за счет вакуума, создаваемого автономной системой наполнения автомобиля, или насосом, установленным на месте сбора молока. Так как цистерна наполняется снизу через молокопровод, молоко не вспенивается. Из цистерны молоко сливается самотеком или перекачивается насосом молочного завода.

Напорные системы. К напорным системам относят молокопроводы, проложенные по равнинной местности, в земле, ниже зоны промерзания грунта. Подземный напорный молокопровод представляет собой две параллельные полиэтиленовые трубы, по одной из которых подается молоко, по второй - сжатый воздух.

Емкостное оборудование. Это одно из распространенных типов оборудования для хранения и переработки молока, которое предназначено для выполнения различных технологических операций при обработке молока и молочных продуктов: накопление и хранение, нагревание, охлаждение, нормализация, сквашивание, пастеризация, созревание и т.п. Емкостное оборудование относится к технологическим аппаратам периодического действия. По функциональному назначению емкостное оборудование можно разделить на три группы: емкости для хранения, емкостные аппараты и универсальные емкости.

Для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду и снижения температуры наружных поверхностей емкостного оборудования используют теплоизоляционные материалы, отвечающие следующим основным требованиям: низкая теплопроводность и теплоемкость, небольшая плотность, высокая термостойкость, достаточная прочность, низкая гигроскопичность, биостойкость, антикоррозионность, безвредность, дешевизна и удобство в монтаже.

Танк охладитель (закрытого исполнения) ИПКС-024-630 (Н), объем 630 л.

Предназначен для приема, охлаждения и хранения в охлажденном виде молока и других жидкостей, сходных с молоком по вязкости (табл. 1.3.1.). Имеет внутренний теплоизолированный закрытый резервуар для молока, двухсекционную одностенную крышку с встроенным в неё патрубком для подачи продукта (Ду-35). Имеет вымешивающее устройство, форсунки для автоматизированной мойки и сливной кран Ду50 из нержавеющей стали. Рубашка выполнена из пищевой нержавеющей стали, каркасы и внешние панели могут быть изготовлены из конструкционной стали (модели ИПКС-024-6З0).

Таблица 1.3.1. Технические характеристики танка охладителя (закрытого исполнения) ИПКС-024-630 (Н)

Температура молока, °С	Частота вращения мешалки, об/мин	Диаметр сливного отверстия, мм	Установленная мощность, кВт
- охлажденного, 4 - поступающего, 35	35	50	(без хол. агрегата) 0,25 (с хол. агрегатом) 3,05

Молокопроводы для транспортирования молока. Молоко после транспортирования по молокопроводам в более короткое время и с лучшими микробиологическими показателями поступает на промышленную переработку. При транспортировании молока по молокопроводу со скоростью 1,2-1,5 м/с не наблюдается изменений в дисперсном состоянии жировых шариков. Средние потери молока после транспортирования по подземным молокопроводам составляют 0,12%, т.е. не больше, чем при транспортировании в автомолцистернах.

Центробежный насос ОНЦ 100/30К - 18,5/2 (рис. 1.3.2). Для подачи молока под давлением через другие аппараты необходимо выбирать насосы, обеспечивающие необходимый напор, равномерную подачу и устойчивую производительность. При перекачивании молока из одной емкости в другую следует применять насосы наибольшей производительности и с небольшим напором.

Центробежные (электронасосы) пищевые насосы серии ОНЦ предназначены для перекачивания молока и сходных с ним по вязкости и химической активности пищевых продуктов, соляных растворов, а также слабоагрессивных жидкостей с водородным показателем pH 5..10, и нейтральных, легковоспламеняющихся жидкостей (воды, молока, пива, спирта, сока, пищевых масел, моющих средств и дезинфицирующих растворов (2-3% кислот и щелочей)) с температурой не выше 90°С., также пищевые насосы применяются для вязких жидкостей в пищевой промышленности.

В продаже имеются специальные пищевые насосы не допускающие вспенивания вязких жидкостей во время их перекачивания.

Электронасосы центробежные имеют гигиеническое заключение Министерства здравоохранения РФ и сертификат соответствия Госстандарта России. Технические характеристики насоса представлены в таблице 1.3.2.

Таблица 1.3.2. Технические характеристики центробежного насоса ОНЦ 100/30К - 18,5/2

Наименование	Подача, м3/ч	Напор, м	E, кВт	Частота вращения об/мин,	Масса, кг	Габаритные размеры, мм	Тип
ОНЦ 100/30К - 18,5/2	80-110	35-25	18,5	3000	115	680х380х455	3

На ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский используется оборудование для приемки, транспортировки и хранения, отвечающее всем техническим требованиям. В замене на более современное не нуждается.

Очистка молока

В технологии центробежной очистки используются фундаментальные физические законы и центробежные силы. Центробежные силы создаются при вращении вокруг оси. Силы, создаваемые при вращении, направлены от оси. В зависимости от скорости вращения тела и радиуса они возрастают или падают.

Технология механической очистки использует это свойство в тех случаях, когда требуется разделить легкие и тяжелые частицы или вещества различной плотности. Центробежные силы действуют на все частицы. Частицы более высокой плотности движутся к внешней стороне быстрее и более эффективно. В результате они осаждаются на стенках сосуда.

При этом очистке под действием центробежных сил происходит быстрее, если в сосуде имеется вставка. Благодаря такой вставке более тяжелые частицы осаждаются быстрее. Такая вставка сокращает путь осаждения. В результате достигается более высокая производительность.

Сепаратор-молокоочиститель РОТОР-ОЦМ-15 предназначен для непрерывной очистки молока от механических примесей и молочной слизи на автоматизированных линиях предприятий молочной промышленности и состоит из следующих основных узлов: привод, барабан, приемник осадка, крышка сепаратора с приемно-выводным устройством, гидроузел, пульт управления, гидросистема и комплект ЗИП.

Принцип работы. Молоко через приемно-выводное устройство подается в барабан и заполняет межтарелочное пространство, где происходит его очистка. Под действием центробежных сил загрязнения и слизь оседают в виде плотного слоя в грязевом пространстве. Выгрузка осадка происходит частично или полностью в рабочем режиме сепаратора через заданные интервалы времени. Очищенное молоко поступает в напорную камеру, откуда выводится напорным диском по закрытым трубопроводам в производственные коммуникации. Вывод очищенного молока оборудован манометром и дросселем для регулировки. Управление работой сепаратора и мойкой осуществляется автоматически. Технические характеристики данного сепаратора-молокоочистителя представлены в таблице 1.3.3.

Таблица 1.3.3. Технические характеристики сепаратора-молокоочистителя РОТОР-ОЦМ-15

Марка оборудования	Производитель-ность, дмі/час	Частота вращения барабана, об/мин	Электродвигатель, кВт	Габаритные размеры, мм
РОТОР-ОЦМ-15	15000	6500	11	1010*792*1230

Сепарирование молока и получение сливок

Сепарирование молока - это процесс разделения его на сливки и обезжиренное молоко при помощи сепаратора-сливкоотделителя. Он действуют по принципу различения физических свойств компонентов, поступившей в него смеси. Наиболее широко известны сепараторы центробежные, магнитные и отстойные. Основная работа сепаратора заключается в отбросе к периферии вращающегося потока жидкости и частиц, имеющих большую удельную массу. Сепараторы характеризуются эффективной очисткой продуктов при относительно низкой стоимости.

По конструктивным особенностям и степени контакта молока с воздухом сепараторы делятся:

- на открытые, с открытой подачей молока и открытым выходом сливок и обезжиренного молока (сливки и обезжиренное молоко непосредственно соприкасаются с воздухом);

- полузакрытые, в которых подача молока может быть открытой или закрытой, но без напора, а выход продукта закрытый, под давлением, создаваемым сепаратором; в процессе сепарирования продукт внутри барабана не изолирован от контакта с воздухом;

- закрытые (герметические), в которых подача молока, выход продукта и процесс обработки молока внутри барабана изолирован от доступа воздуха; молоко в сепараторы подается под давлением, создаваемым насосом; продукт выходит под давлением, создаваемым сепаратором или насосом по закрытым трубопроводам.

Сепараторы-сливкоотделители применяют для получения сливок различной жирности, при выработке сметаны, сливочного масла методом сбивания, а также для нормализации молока по жиру.

Сепаратор-сливкоотделитель Westfalia Separator MSD 200-01-076 с системой подачи hydrosoft. Система подачи Westfalia Separator hydrosoft от компании ГЕА Вестфалия Сепаратор сочетает в себе достоинства системы Westfalia Separator softstream с достоинствами гидрогерметично системы. Комбинация этих систем позволяет разгонять продукт в исключительно щадящем режиме при низком давлении. Систему отличает высокая техническая гибкость с точки зрения расхода подачи.

Благодаря центростремительному насосу для сливок (6), который расположен сверху на системе и погружен в сливки вовремя производственного процесса, впускная камера герметично изолирована жидкостью от окружающего воздуха. Таким образом, исключается возможность попадания воздуха в продукт. Стационарный питающий патрубок (1) позволяет продукту двигаться к центральному отверстию (2) на вращающемся распределителе (3). В расположенном по центру отверстии нет ребер, что исключает воздействие сдвиговых нагрузок на продукт. Продукт подается в щадящем режиме через радиально расположенные отверстия (4) во внутренние восходящие каналы (5) пакета тарелок, где он разделяется на обезжиренное молоко и сливки. Все части, контактирующие с продуктом, изготовлены из высококачественной стали. Корпус обшит высококачественной сталью. Вывод обезжиренного молока и сливок под давлением при помощи грейферов. Технические характеристики данного сепаратора представлены в таблице 1.3.4.

Таблица 1.3.4. Технические характеристики Сепаратора-сливкоотделителя Westfalia Separator MSD 200-01-076

Наименование оборудования	Объем барабана, л	Шламовое пространство, л	Мощность, л/ч	Мощность, кВт
Westfalia Separator MSD 200-01-076	50	12,6	25	30

На ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский используется оборудование для транспортировки, хранения и очистки молока от загрязнений, а также сепарировании молока с целью получения сливок отвечающее всем техническим требованиям, в замене на более современное не нуждается.

Оборудование для пастеризации и дезодорации сливок.

Пастеризация. Вместе с правильным охлаждением пастеризация, является одним из наиболее важных процессов обработки сливок. Сливки пастеризуют при высокой температуре, обычно 95°С или выше, и, как правило, без выдержки. Тепловая обработка должна обеспечивать разрушение пероксидазы, что контролируется соответствующим анализом. Тепловая обработка не должна быть столь интенсивной, чтобы вызвать появление недостатков - например, запаха перепастеризованных сливок. Общее требование состоит в том, что термообработка должна обеспечивать разрушение нежелательных и всех патогенных микроорганизмов без ущерба для качества продукта.

Пластинчатый пастеризатор Alfa Laval BaseLine 10 (рис. 1.3.7). Разборные пластинчатые теплообменники BaseLine предназначены для эффективного нагрева и охлаждения чувствительных к механическим воздействиям продуктов в процессах с высокими санитарно-гигиеническими требованиями, технические характеристики приведены в таблице 1.3.5.

Оборудование серии BaseLine рассчитано на работу при давлении до 10 бар и температуру до 150°C. Оно обладает исключительной эксплуатационной гибкостью, поэтому, в случае изменения технологического цикла, эти теплообменники легко модифицировать под новые задачи и направления использования.

Таблица 1.3.5. Технические характеристики пластинчатого пастеризатора Alfa Laval BaseLine 10

Марка оборудования	Производительность, л/ч	Давление, бар	Расход воды, л/ч	Мощность, кВт	Габаритные размеры
Alfa Laval BaseLine 10	10000	10	15000	5	1200*446*1053

Бактофугирование. Для улучшения бактериального качества пастеризованных сливок и, таким образом, сохранения или даже увеличения их срока хранения пастеризационную установку можно дополнить бактофугой или микрофильтрационной установкой. Бактофугирование - это отделение микроорганизмов под действием центробежных сил. Эффект снижения числа вегетативных и споровых форм микроорганизмов при двухэтапном центрифугировании составляет >99%. Эффект снижения количества вегетативных и споровых форм микроорганизмов до 99,5-99,99% может быть достигнут с помощью микрофильтрующих мембран с порами размером 1,4 мкм и меньше.

Дезодорация. В случае недостаточного качества полученных сливок, присутствия в них посторонних запахов применяют дезодорацию - обработку горячих сливок при разрежении в вакуум-дезодорационных установках при разрежении 0,04…0,06 МПа. В дезодораторе при указанной степени разрежения сливки вскипают при температуре 62…70°С; продолжительность их пребывания в аппарате при нормальной работе составляет 4…5 с. Сущность процесса заключается в паровой дистилляции из сливок пахучих веществ.

Дезодорационная установка П8-ОДУ-З-10. Предназначена для снижения содержания воздуха в молоке, сливках, удаляя из него посторонние запахи и привкусы (кормовые, силосные). Основная часть установки - вакуумная колба, представляет собой герметичную цилиндрическую емкость. В камере создается разрежение не более 0,06 МПа. При давлении в камере 0,6 МПа продукт вскипает, влага испаряется и частично выделяются специфические запахи. Через щелевой питатель поступает продукт в колбу, откуда откачивается центробежным насосом. Паровоздушная смесь вместе с летучими компонентами отсасывается из колбы вакуум