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

При соблюдении рекомендуемых режимов эффективность пастеризации, то есть количество уничтоженных микроорганизмов, выраженное в процентах к количеству бактерий в исходных сырых сливках, может быть в пределах 99,5…99,9%. Эффективность пастеризаций снижается при повышении жирности сливок, наличии в них комочков жира, слизи, грязи, пузырьков пены, а также при начальной высокой бактериальной обсемененности.

На эффективность пастеризации влияет возраст бактерий. Как правило, молодые бактерии погибают быстрее, чем бактерии, находящиеся в молоке в течение длительного времени. Поэтому нежелательно длительное хранение молока и сливок даже при пониженных температурах.

В пастеризованных сливках, а следовательно и в масле, может оставаться некоторое количество неразрушенной липазы.

Дезодорация сливок. Для исправления вкуса и запаха сливок применяют дезодорацию - обработку горячих сливок при разрежении в вакуум-дезодорационных установках. Сущность процесса заключается в паровой дистилляции из сливок пахучих веществ.

Сливки сначала нагревают в пастеризаторе до 80°С, затем подвергают дезодорации в вакуум-дезодорационной установке при разрежении в 0,04…0,06МПа. В дезодораторе при указанной степени разрежения сливки вскипают при температуре 65…70°С; продолжительность их пребывания в аппарате при нормальной работе составляет 4…5 с.

Для более полного удаления нежелательных летучих веществ сливки дезодорируют при более высокой температуре (92., 95°С) и разрежении - в осенне-зимний период 0,02-0,04 МПа, а в весенне-летний - 0,01…0,03 МПа.

Изменение составных частей сливок при пастеризации и дезодорации

Жир. Наблюдается повышение содержания жира в сливках на 1,7…4,9% в результате испарения влаги от 0,4 до 5,14% при температурах пастеризации сливок 89…98°С и последующей их обработке в дезодорационной установке при разрежении до 0,06 МПа.

Пастеризация сливок в пластинчатом теплообменнике способствует увеличению среднего диаметра жировых шариков. Последующая дезодорация сливок вызывает появление более крупных жировых шариков за счет их агрегации - увеличивается количество жировых шариков средних размеров (2…8 мкм) и уменьшается число мелких (1…2 мкм). В результате такого перераспределения жировых шариков средний их диаметр увеличивается.

С повышением степени разрежения до 0,02; 0,04 и 0,06 МПа повышается средний диаметр жировых шариков с 2,87 до 3,22 и 3,42 мкм, соответственно.

Пастеризация вызывает повышение степени дестабилизации эмульсии жира. В сливках, пастеризованных при 90…93°С, наблюдается увеличение степени дестабилизации с 3,0 до 6,79%.

Дезодорация сливок вызывает изменения оболочек жировых шариков, что влияет на ход кристаллизации жира и стабильность шариков. При дезодорации в вакуум-дезодорационной установке ОДУ-3 количество дестабилизированного жира в сливках после дезодорации колеблется от 5,04 до 7,77%. Количество дестабилизированного жира увеличивается при повышении температуры пастеризации сливок и понижении степени разрежения в камере дезодоратора.

Белки и соли. В наибольшей степени пастеризация оказывает влияние на сывороточные белки. Происходят глубокие изменения молекулярной структуры сывороточных белков, связанные с ослаблением сил взаимодействия между боковыми цепями аминокислотных остатков. При высоких температурах пастеризации (85°С) часть сывороточных белков выпадает в осадок.

Во время пастеризации наблюдается изменение солевого равновесия плазмы сливок. Гидрофосфат кальция переходит в плохо растворимый фосфат кальция. Образовавшийся фосфат кальция агрегирует и в виде коллоида осаждается на мицеллах казеинаткальцийфосфатного комплекса, часть его выпадает на греющей поверхности пастеризатора, образуя вместе с денатурированными сывороточными белками так называемый молочный камень.

Витамины. Во время пастеризации сливок разрушаются частично витамины группы В и особенно витамин С. Наиболее устойчив к повышенной температуре витамин Е. Витамин А при пастеризации почти не разрушается

Ароматические и вкусовые вещества. Вкус и запах сливочно-растительного спреда зависят от количества летучих и нелетучих веществ, образующихся из предшественников сливок в результате их тепловой обработки. Так, свободные сульфгидрильные соединения типа SН-групп образуются в результате частичного восстановления серосодержащих аминокислот, входящих в состав белков плазмы и белковых оболочек жировых шариков.

Аминокислоты. При сравнительно невысоких температурах пастеризации (85…90°С) количество свободных аминокислот увеличивается в результате расщепления белков, чувствительных к воздействию высоких температур.

Карбонильные соединения. Альдегиды и кетоны, принимающие участие в образовании вкуса спреда, образуются как промежуточные продукты при протекании реакции меланоидинлобразования. При повышении температуры пастеризации сливок общее содержание альдегидов и кетонов увеличивается. Нетипичный вкус топленого молока появляется в спреде и обесценивает его. Вследствие малой длительности воздействия высоких температур реакция меланоидинообразования при пастеризации сливок, по всей вероятности, идет не до конца, а заканчивается на промежуточной стадии.

Летучие жирные кислоты. Масляная и другие кислоты также принимают участие в формировании вкуса и запаха спреда. Их количество зависит от состава сливок, режимов тепловой обработки и величины разрежения при дезодорации.

Таким образом, формирование вкуса и запаха сливок в процессе их тепловой обработки происходит в результате изменения белков (аминокислот), жира и лактозы. Наиболее выраженный вкус пастеризации отмечен при максимальном содержании сульфгидрильных групп и цистеина, при повышении содержания лактонов и карбонильных соединений.

Охлаждение и низкотемпературное созревание смеси сливок и растительных жиров

Цель данной технологической операции - перевести часть молочного жира (не менее 30…35% жира) в твердое состояние. При появлении внутри жировых шариков кристаллов жира уменьшается прочность связи белковых оболочек и прилегающего к ним жира. Это вызывает десорбцию некоторой части веществ оболочки в плазму и снижение устойчивости жировой дисперсии сливок. С увеличением глубины охлаждения и выдержки сливок данное влияние усиливается. Описанное явление служит основой процесса выделения из сливок жировой фазы и получения масляного зерна.

Выбор режимов подготовки сливок к сбиванию зависит от состава молочного жира, периода года, условий кормления животных и других факторов.

В технологическом плане режимы физического созревания сливок подразделяют на традиционные (длительный и ускоренный), бесступенчатые, ступенчатые и комбинированные (летние и зимние).

Длительный режим подготовки сливок к сбиванию. В промышленности применяют одно- и многоступенчатые режимы физического созревания сливок.

При одноступенчатом режиме подготовка включает два этапа:

- быстрое охлаждение сливок и жиров со скоростью около 2°С/с до температуры массовой кристаллизации глицеридов (ниже 8°С);

- выдержку их при этой температуре в течение 5…20 ч.

При охлаждении сливок в жировых шариках образуются центры кристаллизации и происходит частичное отвердевание глицеридов (при неблагоприятных для развития посторонней микрофлоры условиях). В процессе длительной выдержки сливок кристаллизация глицеридов в отдельных жировых шариках продолжается. При этом, наряду с уменьшением прочности оболочек жировых шариков, происходит образование новых структурных связей между образовавшимися твердыми частицами, частичное выделение из жировых шариков свободного жидкою жира и агрегация жировых шариков.

Основными параметрами одноступенчатого режима являются: температура охлаждения (4…6°С в весенне-летний и 5…7°С в осенне-зимний периоды года) и продолжительность выдержки (не менее 5 и 7 ч, соответственно). На практике продолжительность выдержки составляет 15…20 ч, а в отдельных случаях до 48 ч. Во избежание нарастания кислотности сливки пастеризуют при температуре 105…115°С, а созревание смеси осуществляют при 6…8°С.

Одноступенчатые режимы созревания сливок и растительных жиров по сравнению со многоступенчатыми более просты и менее трудоемки. Однако они не всегда обеспечивают необходимое протекание и завершение фазовых превращений молочного жира в жировых шариках сливок. При повышенных температурах физического созревания сливок не достигается достаточная степень отвердевании жира, а при пониженных - оптимальное соотношение легкоплавких и тугоплавких групп глицеридов. Применением одноступенчатого режима трудно регулировать фазовый состав отвердевшего жира. В результате, это негативно сказывается па формировании структуры и консистенции масла, а иногда - и жирности пахты.

В жировую основу спреда входит смесь твердых и жидких жиров и масел. При нагревании смеси образуется однородный раствор, в котором твердые глицериды равномерно распределены в массе жидких или жидкие триглицериды равномерно распределены в массе твердых.

Твердые триглицериды кристаллизуются медленно и при повышенной температуре. Волокна объединяются и образуют сравнительно крупные кристаллы сферической формы. По внешнему виду охлажденная таким образом эмульсия представляет собой полужидкую зернистую, расслаивающуюся массу.

Быстрая кристаллизация при низких температурах вызывает образование более мелких кристаллов твердых триглицеридов, равномерно распределенных в массе жировой основы эмульсии. Эти кристаллы образуют более или менее плотную кристаллическую решетку, заполненную жидкими при данной температуре триглицеридами.

Ускоренный режим низкотемпературной подготовки смеси сливок и растительных жиров к сбиванию. Этот режим направлен на сокращение продолжительности процесса, снижение энергозатрат, повышение степени механизации и автоматизации производства. Основой режима является интенсификация отвердевания глицеридов в жировых шариках сливок, формирование структурных связей в них и снижение устойчивости жировой дисперсии сливок путем сочетания механическою и температурного воздействия.

Сущность процесса заключается в интенсивном (в течение 3…5 мин) механическом воздействии (в аппаратах специальной конструкции) на быстроохлажденные до температуры 3…6°С сливки. Затем добавляют заменитель молочного жира и смесь выдерживают (1,5…2,0 ч в весенне-летний период и 45…50 мин в осенне-зимний), после чего в потоке подогревают до температуры сбивания (8…12°С), повторно выдерживают 20…30 мин и подают в маслоизготовитель.

Изменение свойств сливок при созревании

Готовность сливок к сбиванию характеризуется комплексом показателей, существенно изменяющихся в результате охлаждения пастеризованных сливок до температуры созревания (от 2 до 12°С) и термостатирования их в охлажденном состоянии. Основные показатели и их роль в физическом созревании сливок приведены ниже.

Степень отвердевания жира характеризует количество затвердевшего жира (в%) и зависит от скорости и глубины охлаждения сливок. При охлаждении горячих сливок до температуры 3; 6; 9 и 12°С (без выдержки) в них соответственно отвердевает 33,4; 26,6; 19,5 и 15,2% жира. Количество твердого жира, необходимое для устойчивого сбивания сливок и получения масляного зерна (30…35%) при охлаждении до температуры 3…12°С, достигается сразу в процессе охлаждения сливок до 3°.

Вязкость сливок в процессе выдержки при температуре созревания повышается. При снижении конечной температуры охлаждения сливок с 12 до 3°С их вязкость повышается с 19,6·10^-3 до 35,1· 10^-3 Па·с, т.е. почти в 2 раза. Вязкость сливок после 20 ч выдержки по сравнению с начальной увеличивается при 3 и 6°С, соответственно, на 9·10^-3 и 13·10^-3 Па·с.

Охлаждение сливок 30…42%-ной жирности в интервале 5…20°С в первые 30 мин не оказывает влияния на их вязкость; затем, вследствие формирования структурных связей, происходит ее нарастание. Зависимость вязкости сливок (созревавших в течение 16…18 ч) от содержания в них жира выражается в виде ветви параболы, описываемой уравнением типа:

з = аЖ_сл² +с, (2.4.2)

где а - коэффициент, установленный эмпирически; Ж - массовая доля жира в сливках, %; с - вязкость созревавшего в условиях опыта обезжиренного молока или пахты, Па·с.

В процессе подготовки сливок к сбиванию дисперсность жировой фазы заметно изменяется. При охлаждении сливок до конечной температуры 12; 9; 6 и 3°С средний размер частиц жира составляет 5,06; 5,10; 5,11 и 6,99 мкм, соответственно. Основное влияние на дисперсность жировой фазы сливок оказывает глубина охлаждения.

С понижением температуры созревания и увеличением ее продолжительности устойчивость жировой эмульсии сливок снижается. Это приводит к увеличению количества деэмульгированного жира в сливках и степени дестабилизации жировой эмульсии. Причинами снижения устойчивости жировой эмульсии являются кристаллизация глицеридов внутри жировых шариков и связанные с этим изменения структуры и химического состава оболочек жировых шариков.

Сбивание смеси и получение масляного зерна

Сущность процесса сбивания заключается в агрегации (объединении), содержащихся в сливках и растительном жире жировых шариков. Процесс этот сопровождается постепенным уменьшением вследствие объединения количества жировых шариков и, в конечном счете, практически полным выделением из смеси жировой фазы и образованием масляного зерна. Оболочки жировых шариков при этом полностью или частично разрушаются; около 50-70% их компонентов уходит в пахту. Основу структурного каркаса, образующегося масляного зерна составляют твердые (кристаллические) образования жира, сформировавшиеся в отдельных жировых шариках. Жидкий жир, выделяемый (выдавливаемый) из жировых шариков, обеспечивает сцепление (связку) твердых частиц в результате взаимодействия сил слипания - когезии.

Технологические стадии сбивания смеси условно выделяемые в процессе маслообразования связаны с образованием и разрушением воздушных пузырьков пены. Выделяют три стадии:

- Первая стадия в процессе сбивания в результате интенсивного перемешивания образуется дисперсия воздушных пузырьков (пена). Дисперсию воздушных пузырьков в смеси сливок и растительного жира рассматривают как воздушно-жировую дисперсию или подвижную пену, которая не имеет (не может иметь) строго ячеистого строения, так как смесь в процессе сбивания в результате перемешивания находятся в непрерывном движении.

- Вторая стадия - быстро уменьшается количество невспененных сливок, что резко снижает скорость пенообразование и объем воздушной дисперсии. При этом из смеси удаляется воздуха больше, чем включается. Заканчивается вторая стадия сбивания разрушением агрегатной пены и образованием масляного зерна - мелких комочков жира из слипшихся жировых шариков. Степень агрегации жировых шариков к моменту разрушения агрегатной пены составляет 78-85%. Общая продолжительность периода существования пены при сбивании составляет 73-80% от общей продолжительности процесса сбивания.

- Третья стадия - формирование масляного зерна завершается. В процессе сбивания смеси из жировых шариков происходят выпрессовывание жидкого жира и перераспределение его, агрегация и диспергирование кристаллообразований и агрегатов жировых шариков, образование микрозерен.

Начальная температура сбивания смеси сливок и растительных жиров - один из основных параметров процесса, она устанавливается с учетом содержания жира в сливках, количества заменителя молочного жира, режимов созревания смеси сливок и растительного жира, химического состава и свойств молочного и растительного жиров. Режимы сбивания представлены в таблице 2.4.2.

Эффективность процесса сбивания оценивают по качеству получаемого масляного зерна (размер, упругость, влагоемкость), степени использования молочного жира, показателям структуры и консистенции готового масла. Масляное зерно должно быть упругим, правильной формы и достаточно влагоемким

Таблица 2.4.2. Режимы сбивания сливок

Спред	Температура для периода года,°С	Размер масляного зерна, мм
	Весенне-летний	Осеннее-зимний
Сливочно-растительный, вырабатываемый методом сбивания сливок и растительного жира в маслоизготовителе непрерывного действия	7…11	8…13	1…3

Формирование кристаллической структуры спреда зависит от следующих факторов: скорости охлаждения - при значительном увеличении скорости охлаждения образуется неустойчивая кристаллическая модификация; скорости перемешивания - при быстром перемешивании образуется более мелкая кристаллическая структура; содержания насыщенных и ненасыщенных глицеридов - чем больше в жировой фазе ненасыщенных глицеридов, тем больше образуется неустойчивых кристаллических модификаций

Механическая обработка масляного зерна

Сущность данной операции заключается в формировании из разрозненных агрегатов масляного зерна монолита спреда, равномерном распределении компонентов и пластификации продукта. Это влияет на вкус спреда, его консистенцию, стойкость при хранении и товарный вид.

При механической обработке спреда одновременно происходят диспергирование и коалесценция капель плазмы (дробление и соединение). Механическую обработку начинают сразу после слива (отжатая) пахты или промывной воды.

В непрерывнодействующих маслоизготовителях масляное зерно подвергают экструзионной обработке с помощью шнеков, которыми оно продавливается через специальное устройство, состоящее из металлических решеток и мешалок. При этом происходит спрессовывание масляного зерна, гомогенизация, уплотнение монолита и его пластификация. В процессе спрессовывания шнеками из масляного зерна удаляется пахта. При гомогенизации происходит диспергирование плазмы и равномерное распределение компонентов. Уплотнение монолита спреда осуществляется в конической насадке.

Процесс механической обработки условно разделяют на три стадии, как показано на рисунке 2.4.1.

Рисунок 2.4.1. Кривая вработки влаги в спред в процессе механической обработки

Первая стадия - формирование пласта спреда. Разрозненные зерна объединяется в рыхлый пласт спреда - необработанный монолит. На этой стадии обработки удаляется часть механически связанной влаги, а другая часть удерживается внутри вновь образованных капилляров и капель.

Количество влаги, отжатое на этой стадии значительно превышает удерживаемую влагу. Массовая доля влаги в спреде при этом снижается до минимального содержания 10,5…11,0% (критический момент).

На первой стадии обработки происходят процессы разрушения агрегатов, состоящих из жировых шариков, выпрессовывание из них жидкого жира, диспергирование кристаллических образований. Первая стадия завершается при достижении критического момента, когда влага поглощается монолитом спреда и выделяется из него в одинаковых количествах.

На второй стадии происходит частичное разрушение образовавшейся структуры. Под влиянием механического воздействия спред частично размягчается (становится более мягким), влагоемкость его повышается. Наряду с вработкой влаги в монолит (пласт) спреда происходит ее диспергирование и равномерное распределение в монолите. Одновременно происходит капсулировапие капиллярной влаги и пластификация продукта, равномерное распределение всех компонентов, дезагрегирование кристаллических образований и завершение смены фаз.

Третья стадия характеризуется увеличением влаги в спреде и почти полным прекращением ее отжатая. Происходит усиленное диспергирование капель плазмы и равномерное их распределение в монолите спреда. Степень дисперсности плазмы зависит от продолжительности механической обработки и прилагаемых усилий. С увеличением продолжительности обработки число крупных капель в спреде снижается и возрастает количество мелких, что не зависит от конструкций используемых маслоизготовителей. Излишняя обработка может привести к повышенной вработке воздуха в спред и появлению порока «засаленная консистенция».

Показателем завершенности обработки спреда является степень дисперсности капель плазмы в монолите, которая характеризует удельную поверхность плазмы на границе соприкосновения ее с жиром.

Поверхность хорошо обработанного сливочно-растительного спреда сухая на вид, с невидимой мелкодиспергированной влагой.

Фасование и упаковка спреда

Спред, выработанный методом сбивания смеси сливок с заменителем молочного жира «СОЮЗ 60» может быть расфасован в транспортную и потребительскую тару.

В качестве транспортной тары используют ящики из гофрированного картона по ГОСТ 13511-91 массой нетто 20,0 кг. Внутренняя поверхность коробов и ящиков перед их заполнением должна быть выстлана пергаментом марки А по ГОСТ 1341 или алюминиевой кашированной фольгой. Монолит спреда в коробке или ящике должен быть плотным, без пустот, с ровной поверхностью. Упаковочный материал должен плотно прилегать ко всей поверхности монолита.

При эксплуатации маслоизготовителя непрерывного действия спред из аппарата по направляющей трубе подают в бункер фасовочного автомата

Перед началом работы все детали фасовочного аппарата, соприкасающиеся с продуктом, обрабатывают антиприлипающими растворами.

Для спреда, вырабатываемого методом сбивания сливок (вне зависимости от типа маслоизготовителя), традиционно применяют фасование формированием брикетов. Предусмотрено фасование брикетов массой 200 и 250 г. Спред, предназначенный для фасования в потребительскую тару должен иметь однородную консистенцию, термоустойчивость не ниже 0,7. Спред с мягкой консистенцией фасовать в потребительскую тару не рекомендуется.

Выдержка спреда перед фасовкой нежелательна. Температура фасования составляет 14…16°С в осенне-зимний период года и 12…14°С в весенне-летний. При фасовании спреда с массовой долей влаги более 20% температуру повышают на 1…2°С.

Хранение спреда

Хранение спреда при положительной температуре интенсифицирует окислительные процессы порчи в результате разложения белка, углеводов, липидов. Образуемые при этом вещества являются причиной ухудшения вкуса и запаха спреда. Повышение температуры, как и увеличение сроков хранения, ускоряет окислительные процессы порчи, вплоть до полной потери качества. При минусовой температуре хранения процессы, обусловливающие порчу спреда, протекают значительно медленнее.

Основными причинами порчи молочного жира в сливочно-растительном спреде, являются гидролитические и окислительные процессы, вызываемые посторонней микрофлорой и ее ферментами.

Перекисное окисление является последующей стадией порчи молочного жира в результате воздействия молекулярного кислорода. При действии света в результате фотоокисления липидов в спреде также происходит перекисное окисление, которое имеет практически такой же характер, как и при окислении молекулярным кислородом.

Стойкость спреда. Это свойство спреда длительное время сохранять вкусовые качества с минимальными изменениями. Повышение стойкости спреда при хранении достигается соблюдением технологических режимов производства, а также введением биологически активных веществ и антиокислителей.

Природными (естественными) антиокислителями являются: сульфгидрильные соединения белков молока, токоферол (витамин Е), в-каротин, аскорбиновая кислота, фосфолипиды, некоторые аминокислоты и др. Наиболее активным из них является токоферол.

Процессы, проходящие при хранении спреда

Действие температуры. Происходит перегруппировка кристаллов жира в в-форму, отрицательно влияет на консистенцию спреда из-за образования более крупных кристаллов, сопровождающаяся снижением легкоплавкости за счет перехода низкоплавких триглицеридов смешанных кристаллов в жидкую фазу и обогащения твердой фазы высокоплавким компонентом.

Окисление. Окислительные процессы протекают вследствие контакта с кислородом воздуха.

Действие микроорганизмов. Быстрое ухудшение качества спреда обусловлено также тем, что водная фаза может быть поражена плесенями и другими микроорганизмами. Плесени особенно быстро развиваются при повышенной влажности воздуха в складских помещениях. Спред легко поглощает посторонние запахи, хранят его в специальных помещениях, не допуская присутствия других продуктов (кроме сливочного масла).

2.5 Описание технологической схемы производства

Производство сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% происходит в несколько этапов.

Первый этап. Приемка и подготовка молока.

1. Молоко привозят на производство в автомолоковозах. Молоко и другое сырье принимают по количеству и качеству, установленному (ОТК) лабораторией предприятия. Молоко сырое не ниже 1 сорта по ГОСТ Р 52054, кислотностью не более 19°Т, плотностью не менее 1028 кг/м^З, группа чистоты не ниже 1; термоустойчивостью не менее 75%; количество соматических клеток не более 500 тыс./см^З.

2. Молоко сепарируют на сепараторах-сливкоотделителях, соблюдая правила, предусмотренные технической инструкцией по эксплуатации сепараторов. Очистка на сепараторе холодной очистки при температуре 6-8°С.

Второй этап. Сепарация молока и получение сливок с м.д.ж. 37-39%. Подготовка заменителя растительного жира «СОЮЗ 60».

1. Очищенное от примесей молоко поступает в сепаратор, где при температуре 35…45°С разделяется на сливки и обезжиренное молоко. Обезжиренное молоко направляется в цех основного производства. Сливки направляются на пастеризацию.

2. Заменитель молочного жира предварительно темперируют до 15-22°C. При достижении температуры в центре монолита 10-14°C жир разрезается на куски массой 1-3 кг, которые загружаются в танк, оснащенную термостатируемой рубашкой и мешалкой и подвергаются растапливанию при температуре 32-34°С. Для приготовления нормализованных растительных сливок в танк с заменителем молочного жира заливают необходимое количество пахты или молока до содержания массовой доли жира смеси 38-39%.

Третий этап. Пастеризация, дезодорация и предварительное созревание смеси сливок с растительным жиром.

1. На пластинчатом теплообменнике пастеризуют при температуре сливки I сорта в леший период пастеризуют при температуре 85…90°С, а в зимний - при температуре 92…95°С (без дезодорации). Сливки II сорта пастеризуют при 92…95°С.

2. Для полного удаления летучих веществ применяют дезодорацию. Сливки с температурой 80°С подвергают дезодорации в вакуум-дезодорационной установке при разрежении в 0,04…0,06МПа; продолжительность их пребывания в аппарате при нормальной работе составляет 4…5 с.

3. Сливки перекачивают центробежным насосом в танк для предварительного созревания смеси. После получения однородной смеси растительных сливок, их добавляют к молочным сливкам при перемешивании, при общей температуре 60-65°C. Затем сливки охлаждают до температуры 4…6°С в весенне-летний и 5…7°С в осенне-зимний периоды года. На практике продолжительность выдержки смеси молочных и растительных сливок составляет 15…20 ч, а в отдельных случаях до 48 ч.

Четвертый этап. Сбивание смеси и механическая обработка спреда.

1. Смесь сливок и заменителя молочного жира сбивают в маслоизготовителе непрерывного действия в весеннее-летний период при температуре 7…11°С, в осеннее зимний - при 8…13°С до размеров масляного зерна 1…3 мм.

2. В непрерывнодействующем маслоизготовителе масляное зерно подвергается экструзионной обработке с помощью шнеков, которыми оно продавливается через специальное устройство, состоящее из металлических решеток и мешалок. При этом происходит спрессовывание масляного зерна, гомогенизация, уплотнение монолита и его пластификация. В процессе спессовывания шнеками из масляного зерна удаляется пахта. Происходит равномерное распределение компонентов; уплотнение спреда осуществляется в конической насадке.

Пятый этап. Упаковка спреда в брикеты и коробки.

1. При эксплуатации маслоизготовителя непрерывного действия масло из аппарата по направляющей трубе подают в бункер фасовочного автомата Температура фасования составляет 14…16°С в осенне-зимний период года и 12…14°С в весенне-летний. При фасовании масла с массовой долей влаги более 20% температуру повышают на 1…2°С.

2. Спред на выходе из маслоизгоговителя представляет собой твердообразный продукт, который легко формуется крупными монолитами (массой по 20 кг) и мелкими брикетами различной формы и массы от 10 до 500 г.

3. В качестве транспортной тары используют картонные ящики массой нетто по 20 кг по ГОСТ 13515-00, а также ящики из гофрированного картона по ГОСТ 13511-91 массой нетто 20,0 кг.

4. Предусмотрено фасование брикетов массой 200 и 250 г. Спред, предназначенный для фасования в потребительскую тару должен иметь однородную консистенцию, термоустойчивостью не ниже 0,7.

2.6 Контроль производства и качества продукции

Технохимический и микробиологический контроль сырья, технологического процесса и готовой продукции осуществляется в соответствии с действующими инструкциями по технохимическому и микробиологическому контролю производства на предприятиях молочной промышленности и стандартами изложенными в разделе 6 ТУ 9220-001-14173891. Результаты производственного контроля регистрируют в журнале производственного контроля.

Транспортирование продукта должно производиться в соответствии с требованиями раздела 7 ТУ 9220-001-14173891.

Для обеспечения выработки продукта стабильного качества разработана схема управления качеством для приготовления сливочно-растительного спреда, предложенная в таблице 2.6.1.

Таблица 2.6.1. Схема контроля технологического процесса производства сливочно-растительного спреда

Операции и продукт	Контролируемый показатель	Периодичность контроля	Отбор проб	Методы контроля, измерительные приборы
Пастеризация сливок	Температура, °С Эффективность пастеризации	Через каждые 15-20 минут Периодически	В процессе пастеризации После пастеризации	Термометр, термограф, диаграммная лента По ГОСТ 3623-73
Дезодорация сливок	Температура, °С Давление, МПа	Периодически Периодически	В процессе дезодорации В процессе дезодорации	Термограф Манометр по ГОСТ 2405-72
Подготовка заменителя молочного жира	Температура, °С	Периодически	Каждая партия, в процессе плавления	Термометр, термограф
Созревание смеси сливок и заменителя молочного жира	Температура плавления, °С Продолжительность процесса, ч	Ежедневно Ежедневно	Из каждой емкости Из каждой емкости	Термометр Часы
Сбивание сливок и заменителя молочного жира	Температура, °С Время выдержки, мин Массовая доля жира, % Кислотность, °Т	Ежедневно Ежедневно Ежедневно Ежедневно	Из каждой емкости Из каждой емкости Из каждой емкости Из каждой емкости	Термометр Часы, реле времени По ГОСТ 5867-90 По ГОСТ 3624-92
Обработка пласта спреда	Массовая доля, % влаги жира Класс масла до дисперсности плазмы	Ежедневно Ежедневно При необхо-димости	В каждой выработке В каждой выработке В каждой выработке	По ГОСТ 3623-73 По ГОСТ 5867-90 Индикаторный
Пахта	Температура,°С Массовая доля жира, %	Ежедневно Ежедневно	В каждой выработке В каждой выработке	Термометр По ГОСТ 5867-90
Спред (готовый продукт)	Массовая доля, % влаги СОМО жира	Ежедневно Не реже 1 раза в месяц Ежедневно	В каждой партии Выборочно В каждой партии	По ГОСТ 3623-73 По ГОСТ 3623-73 По ГОСТ 5867-90

Операции по санитарной обработке и мойке проводят в соответствии с СанПиН. Режимы обработки, виды моющих средств и их дозировки должны
соответствовать указанным в «Инструкции по санитарной обработке оборудования, инвентаря, тары на предприятиях молочной промышленности».

Качество сливочно-растительного спреда зависит от качества молока-сырья, сливок, заменителя молочного жира, режимов пастеризации, дезодорации, сбивания и других факторов. Каждую партию продукта оценивают по физико-химическим и органолептическим показателям.

Технохимический и микробиологический контроль сырья и готовой продукции (табл. 2.6.2) осуществляет ОТК (лаборатория) предприятия в соответствии с действующей инструкцией по технохимическому контролю на предприятиях молочной промышленности, инструкцией по микробиологическому контролю производства на предприятиях молочной промышленности и стандартам на методы контроля.

Таблица 2.6.2. Схема организации микробиологического контроля производства сливочно-растительного спреда.

Исследуемый технологический процесс или материал	Исследуемый объект	Название анализа	Откуда берут пробу	Периодичность контроля	Разведения
Сырье, поступающее на завод	Молоко сырое	Редуктазная проба, ингибирующие вещества	Средняя проба сливок от каждого поставщика	1 раз в декаду	-
	Сливки сырые	Редуктазная проба
Производство масла	Сливки после пастеризации	Общее количество бактерий, бактерии группы кишечных палочек	Из пастери-затора	Не реже 1 раза в месяц, 1 раз в 10 дней	I-III, 10см3
	Сливки после охладителя	Общее количество бактерий, бактерии группы кишечных палочек	После охладителя	Не реже 1 раза в месяц, 1 раз в 10 дней	I-IV, 0-II
	Сливки перед сбиванием	Бактерии группы кишечных палочек, количество редуцирующих бактерий	Из каждого танка	Не реже 1 раза в месяц, 1 раз в 10 дней	0-II, I-III
	Масло (готовый продукт)	Общее количество бактерий (для сладко-сливочного масла)	Выборочно из одного ящика от каждой партии	2 раза в месяц	II-V

Пороки и дефекты готовой продукции

В результате нарушения технологического режима могут быть различные отклонения качества готовой продукции. Выделяют два основных дефекта качества спреда: дефекты самого спреда и дефекты упаковки. Некоторые пороки спреда и причины, вызывающие их возникновение приведены в табл. 2.6.3-2.6.6.

Таблица 2.6.3. Пороки вкуса и запаха

Порок	Возможная причина
Нечистый, «не свежие» слабовыраженные, трудно определяемые привкусы	Неудовлетворительная дезодорация сливок, масел и жиров, нечистая продуктовая вода, порча ароматизатора, истечение срока его хранения
Горький привкус	Плохая соль (увеличение содержание сульфатов), исходная горечь в жировых компонентах
Прогорклость	Окислительная порча жиров (старые жиры) с выделением маслянистой кислоты
Кислый привкус	Ошибка в развеске молочной, лимонной кислоты
Салистый, сальный	Использование саломаса с повышенной Тпл (более 39°С), в ФТЖ попали примеси высокоплавких жиров (бараний, говяжий), последствия плохого хранения жиров (при повышенной температуре на прямом солнечном свете)
Стеариновый привкус	Использование долго хранившегося высокоплавкого саломаса, саломас был получен с нарушением технологии при гидрировании
Олистый привкус	Плохо дезодорированное и «старое» растительное масло
Металлический привкус	Длительное хранение сырья в закрытой металлической таре из «черного» железа. В сырье имеются продукты жизнедеятельности некоторых видов бактерий (при повышенном содержании влаги в сырье)
Привкус олифы	Хранение растительного масла при высокой температуре, Олигомеризация триглицеридов растительного масла при повышенном содержании Fе +2,+3 в растительном масле.
Мыльный привкус	Плохая рафинация растительного масла, саломаса, пальмы, кокоса. Наличие сырной плесени в готовой продукции
Рыбный привкус	Окислительная порча растительного масла, примеси рапсового масла, разложение фосфатидов раст. масла

Таблица 2.6.4. Пороки внешнего вида

Порок	Возможная причина
Неоднородность по объему продукта (цвет, плотность)	Выносятся остатки старого спреда из непромытых труб и цилиндров упаковочного автомата после остановки процесса фасовки готовой продукции
Матовая поверхность, «крошливая» консистенция	Развитая в-кристаллизация в продукте.
«Комкообразное» наполнение в брикет	Неправильные температурные режимы, дополнительная кристаллизация в трубах, слишком низкая температура выходящего спреда
Во внешнем виде спреда могут проявиться мраморные прожилки	Неправильное использование красителей или неправильность и недостаточность обработки
Брак упаковки (грязная поврежденная тара, значительная деформация брикетов и ящиков, нечеткая, неправильная маркировка или ее отсутствие.	Несоблюдение правил упаковки

Таблица 2.6.5. Технологические пороки спреда

Порок	Возможная причина
«Слеза» на поверхности спреда.	Повышение давления перекачки продукта на упаковочный автомат (> 6 атм). Низкая температура выходящего спреда. «Отдавливание» воды из продукта в трубах и накопление ее в «карманах». После уменьшения давления перекачки выход поверхности воды постепенно прекратится.
«Слеза» на поверхности и в массе спреда	Длительное повышение давления перекачки. Слишком низкая температура выходящего спреда.

Таблица 2.6.6. Органолептические характеристики

Порок	Возможная причина
«Пресный», недостаточно выраженный вкус и запах масла	Ошибка в развесе ароматизаторов. Испарение ароматизаторов из грубой эмульсии при длительных остановках производства при невыработанной до конца грубой эмульсии
Спред слишком быстро тает во рту	Пониженная Тпл жировой основы. Ошибка в количестве поданного растит, масла (больше).
Спред слишком долго (медленно) тает во рту. «Пластичность» во вкусе.	Повышенная Тпл. жировой основы. Ошибка в количестве поданного растит, масла (меньше). Нарушения температур и режимов работы цилиндров маслоизготовителя
«Разделенные» вкусы. Вначале чувствуется вкус жиров, потом солено-кисло-горький вкус водной фазы	«Плохая» эмульсия. Велик размер частиц водной фазы.

2.7 Материальные расчеты

Затраты сырья и материалов при выработке сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5%

Материальный расчет сводится к составлению материального баланса технологического процесса. Материальный баланс служит для контроля производства, регулирования состава продукции и установления производственных потерь. С помощью материального баланса можно определить экономические показатели технологических процессов и способов производства (производственные потери, расход сырья, выход готового продукта). В молочной промышленности принимается нормативный метод учета расходования сырья и материалов.

Норма расхода - это максимально допустимое плановое количество сырья и материалов, используемое для производства единицы продукции установленного качества. Нормы должны быть прогрессивными, соответствующими современному уровню передовой техники и организации производства. Они должны отражать намеченные планами организационно-технологические мероприятия.

Технологические потери - величина переменная и зависит от организации производства, технического состояния оборудования, технологического процесса, квалификации работников, качества перерабатываемого сырья.

В норму расхода не включается отходы и потери, вызванные несоблюдением установленных технологических режимов, требований, стандартов технических условий по качеству сырья и материалов, неполадками в организации производства и снабжения, потери сверх утвержденных норм естественной убыли в производстве.

За один круг производства продукта планируется выпустить 15000 брикетов масла по 0,2 кг общим весом 3000 кг. Расчет ведем на 1000 кг готового продукта.

Параметр выпуска продукции	Значение параметра
Жирность пахты	0,6
Жирность масла	72,5
Норма потерь	2
Базовая жирность	3,7
Жирность сливок	38

Проведем расчет материального баланса молока при сепарировании:

- Определим массу цельного молока для получения 1634,1 кг сливок в результате сепарирования по формуле:

, (2.7.1)

где Мц, Мо - масса цельного молока и сливок, кг;

Жо, Жс, Жц - массовая доля жира в молоке обезжиренном, сливках, молоке цельном, %;

кг

- Масса обезжиренного молока, полученная при сепарировании молока цельного, рассчитывается по формуле:

(2.7.2)

 кг

Обезжиренное молоко является отходом производства и участвует в приготовлении других продуктов в других цехах.

Проведем расчет требуемого сырья для составления нормализованной смеси заменителя молочного жира и пахты.

В дипломном проекте заменителя молочного жира в рецептуре спреда используется 15% от общего количества сливок. Жирность начального заменителя составляет Жсоюз=99,7%. Нормализации его до общей жирности смеси Жсм=38% будет проводится в помощью добавления пахты жирностью Жп=0,6%.

, (2.7.3)

где Мсоюз, Мсм, Мп - масса заменителя молочного жира «СОЮЗ 60», нормализованной смеси и пахты соответственно, кг;

Жсоюз, Жсм, Жп - жирность заменителя молочного жира «СОЮЗ 60», нормализованной смеси и пахты, %.

кг

Количество пахты для смеси рассчитываем по формуле:

(2.7.4)

кг

Рассчитываем количество пахты, которая получится в качестве отхода при производстве спреда:

, (2.7.5)

где Мс+союз - масса смеси сливок с нормализованной смесью заменителя молочного жира и пахты, кг

кг

Потери спреда при выработке определяем по формуле:

, (2.7.6)

где Мсп - масса спреда, кг

Псп - потери спреда, кг

кг

Ожидаемый выход спреда из 3000 кг составит:

(2.7.7)

кг

Расход нормализованной смеси на 3000 кг спреда с учетом потерь составит: М_см = 1000*1000 / 988 = 1012,1 (кг).

Рассчитываем потери на каждой стадии производства (производительность 1000 кг спреда в сутки):

- норма потерь на стадии фасовки 0,37%, так на стадию фасовки должно попасть 1003,7 кг

- потери на стадии созревания составляют 0,78%: 1011,5 кг

- потери на стадии смешивания составляют 0,79%: 1019,4 кг

- потери сырья при транспортировке 0,82%: 1027,6 кг.

Сравнение рецептур сладко-сливочного масла и сливочно-растительного спреда «Ополье» с жирностью 72,5% без учета потерь:

	По заводу	По проекту
Молоко цельное с массовой долей жира 3,7%, кг	19988,7	16990,2
Сливки с массовой долей жира 38%, кг	1922,5	1634,1
Заменитель молочного жира «СОЮЗ 60», кг + пахта, для приготовления растительных сливок.	-	108,8 + 179,6
Пахта 0,6%, кг	922,5	345,7
ВСЕГО, кг:	1000	1000
ВСЕГО, учитывая потери, кг	1012,1	1027,6

Из материального баланса видно, что проектируемый технологический процесс требует меньших затрат сырья по сравнению с заводским. Это вызвано изменением компонентов в рецептуре, то есть заменой 15% молочных сливок на нормализованную смесь из заменителя молочного жира и пахты.

2.8 Расчет фонда рабочего времени

Режим работы цеха по производству сливочно-растительного спреда периодический в 1 смену в 12 часов.

Календарный фонд рабочего времени составит:

Т_к=365•12=4380 ч

Номинальный фонд рабочего времени:

Т_ном = 365 - (В + П + О + К), (2.8)

где В-выходные дни - 0;

П - праздничные дни - 12;

О - остановки на средний и текущий ремонт - 7;

К - остановки на капитальный ремонт - 0.

Рассчитываются исходя из графика планово-предупредительных ремонтов, представленных в таблице 2.8.1.

Таблица 2.8.1. Нормативы длительности ремонтов и технологических остановок

Вид ремонта и остановок	Норма ресурса между ремонтами, ч	Длительность ремонта, ч
Капитальный	14700	120
Средний	4320	48
Текущий	720	4
Технологические остановки	240	5
Число циклов ремонта, приходящееся на год работы цеха, составляет:	Число суток затрачиваемых на ремонт:
капитального	365·12/14700=0	капитального	К=(120/24)·0=0
текущего	365·12/720=6	текущего	С=(48/24)·1=2
среднего	365·12/4320=1	среднего	Т=(4/24)·6=1
остановки	365·12/240=18	остановки	O=(5/24)·18=4

Номинальный фонд рабочего времени:

Т_ном=365 - (0+12+5+0)=348 сут.

Таким образом, годовой фонд рабочего времени составляет, ч:

Т_г=348·12=4176 ч.

2.9 Производственная программа цеха

Суточную производительность цеха по годовому продукту Рс при заданной годовой производительности Р_г=1000 т рассчитывают по формуле:

Р_с = Р_г/ Т_ном =1000/348=3 (т) (2.9.1)

Суточная производительность цеха по сливкам Р_с1 рассчитывается по данным материального баланса - расхода сырья С, т сырья / т продукта:

Р_с1 = Р_с·С = 3·1634,1 = 4901,95 (т) (2.9.2)

Аналогично рассчитываем суточную производительность по всем компонентам рецептуры и сводим данные в таблицу 2.9.

Таблица 2.9. Рецептура спреда при суточной производительности цеха 3000 кг готового продукта

Компонент	Количество
Молоко цельное с массовой долей жира 3,7%, кг	50966,85
Сливки с массовой долей жира 38%, кг	4901,95
Заменитель молочного жира «СОЮЗ 60», кг + пахта, для приготовления растительных сливок.	326,5 + 538,61
Пахта 0,6%, кг	1036,84
ВСЕГО, кг:	3000
ВСЕГО, учитывая потери, кг	3036,4

2.10 Расчет единиц основного и вспомогательного оборудования

В производстве сливочно-растительного спреда используется оборудование как непрерывного (пастеризационно-охладительная установка, сепараторы, оборудование для приемки и учета молока, маслоизготовитель), так и периодического действия (различные резервуары, упаковочные аппараты).

Расчет количества непрерывно действующего оборудования Н рассчитывают по формуле:

Н = (2.10.1)

где М - масса перерабатываемого материала, кг;

G - массовая производительность оборудования, кг/ч;

t - время непрерывной работы оборудования, ч.

Расчет количества аппаратов периодического действия П, необходимых для выполнения годовой производственной программы по выпуску продукции, рассчитываем по формуле:

 (2.10.2)

где Р_с - суточная производительность по продукту, кг/сут.

W - масса компонентов, загружаемых в аппарат, кг;

К_об - коэффициент оборачиваемости аппарата (односменный К_об=1);

К_исп - коэффициент использования аппарата.

Коэффициент использования аппарата может быть рассчитан по формуле:

(2.10.3)

где ОГФРВ - годовой фонд рабочего времени, 4176 ч;

Т_р - средний и текущий ремонт.

К_исп =

Отделение производства сливок

На сепарирование поступает подогретое молоко в количестве Мм = 50966,85 кг. Используем сепаратор-сливкоотделитель Westfalia Separator MSD 200-01-076, производительностью 25000 кг/ч, время непрерывной работы 2 часа.

Принимаем 1 сепаратор-сливкоотделитель Westfalia Separator MSD 200-01-076.

Далее сливки в количестве 4901,95 кг подаются в пластинчатый пастеризатор Alfa Laval BaseLine 10, производительностью 10000 кг/ч, который непрерывно работает в течении 30 минут.

Принимаем 1 пастеризатор Alfa Laval BaseLine 10

Горячие сливки в количестве 4901,95 кг (не учитывая потери) подаются в дезодоратор П8-ОДУ-З-10, производительностью 10000 кг/ч, который непрерывно работает в течении 30 минут.

Принимаем 1 дезодоратор П8-ОДУ-3-10

В резервуар танк Я1-ОСВ-2 с рубашкой и мешалкой загружается для расплавления заменитель молочного жира в количестве 326,5 кг и пахта в количестве 538,61 кг (масса смеси 865,11). Рабочая вместимость резервуара 1000 кг. При односменной выработке смеси и коэффициенте использования К_исп = 0,96 количество резервуаров рассчитываем по формуле 2.10.2.

Принимаем 1 резервуар Я1-ОСВ-2.

В резервуар для созревания сливок Я1-ОСВ-5 с рубашкой и мешалкой для приготовления смеси из сливок и растительных жиров загружается всего 5767,4 кг сырья. Рабочая вместимость резервуара 6 300 кг. При односменной выработке смеси и коэффициенте использования К_исп = 0,96 количество резервуаров рассчитываем по формуле 2.10.2.

Принимаем 1 резервуар Я1-ОСВ-5.

Далее смесь поступает в маслоизготовитель Westfalia BUE 3000, производительность готового продукта составляет 3 тонны, на обработку поступает 5767,4 кг смеси, аппарат непрерывно работает в течении 2 часов.

Принимаем 1 маслоизготовитель Westfalia BUE 3000.

Далее готовый продукт идет в фасовочно-упаковочный аппарат АРМ-7491 для упаковки в брикеты из фольги или пергамента, которые далее упаковываются в коробки на автомате для укладки брикетов в короба М6-АУБ. Аппараты работают непрерывно в течении часа.

Принимаем количество каждого вида оборудования равное единице.

2.13 Теплоэнергетический расчет

Расчет пластинчатой теплообменной установки Alfa Laval BaseLine 10

Секция регенерации (I)

Уравнение теплового баланса:

, (2.13.1)

где Q_рег - тепловой поток, переданный молоку в зоне регенерации, Вт;

C_пр - средняя теплоёмкость продукта - молока, Дж/кгК;

t₁, t₂ - начальная температура сырого продукта и продукта после секции регенерации, єC;

t₃, t₄ - температура пастеризации и температура пастеризованного продукта после секции регенерации, єC.

Эффективность работы секции регенерации характеризуется коэффициентом регенерации:

(2.13.2)

(єC) (2.13.3)

(єC) (2.13.4)

Тепловая нагрузка секции регенерации:

(Вт) (2.13.5)

Средняя температура продукта в секции регенерации:

(єC).

где t₃ - температура пастеризации,°С;

t₆ - температура охлажденного молока.

Производительность аппарата - G_п = 10000 л/час

Массовый расход продукта:

t _пр.ср = (t₁ + t₂) / 2 = (35 +79) / 2 = 57°C,

с_пр^57С = 1020,4 кг/м³

С_пр^57С = 3905,2 Дж/кг·К

G_пр = 10 · 1020,4 = 10204 кг/ч

Тогда тепловая нагрузка секции регенерации:

Q_рег = 10000/3600 · 3905,2·(79 - 35) = 477302Вт

Секция пастеризации (II).

Уравнение теплового баланса:

G_г.в. · C_г.в. (t^н_г.в. - t^к_г.в.) = G_пр · С_пр (t₃ - t₂) = Q_п, (2.13.6)

где G_г.в-массовый расход горячей воды, кг /с;

C_г.в. - теплоёмкость горячей воды, Дж / кг К;

t^н_г.в.; t^к_г.в. - начальная и конечная температуры горячей воды,°С;

Q_п - тепловая нагрузка секции пастеризации, Вт.

Кратности рабочей среды n:

(2.13.7)

Массовый расход горячей воды G_гв:

G_г.в. = 10000*4/3600=11,1 кг/с

с_г.в^95С = 984 кг/м³

n_г.в = 4

Средняя температура продукта секции пастеризации

(єC).

Температура горячей воды на выходе из секции пастеризации:

t_г.в^к = t_г.в^н - С_пр / (n_г.в · С_г.в) · (t₃ - t₂) (2.13.8)

C_г.в^{84 C} = 4217,6 Дж / кг·К

t_г.в^к = 95 - 3854,6 / (4 · 4217,6) · (90 - 79) = 92°С

C_пр^{84 C} = 3854,6 Дж / кг·К

Тепловая нагрузка секции Q_п:

(Вт).

Секция водяного охлаждения (III)

Уравнение теплового баланса:

t_х.в^к = t_х.в^н + С_пр / (n_х.в · С_х.в) · (t₅ - t₄)

=

t_х.в^к = 15 + 3891,8/(4 · 4212,6) · (80 - 46) = 23°С

Тепловая нагрузка секции водяного охлаждения

Вт

Определение средних температурных напоров

Секция регенерации теплоты (I)