Технология производства йогуртов
В настоящее время в России производят различные виды йогуртов. В зависимости от технологии, определяющей органолептические характеристики готового продукта, в том числе консистенцию, различают йогурты, приготовленные термостатным способом, с ненарушенным сгустком и плотной консистенцией, йогурты, выработанные резервуарным способом, с нарушенным сгустком и питьевые.
Питьевой йогурт становится все более популярным продуктом. Его уникальные пищевые свойства с большим разнообразием вкусовых оттенков, практичная и привлекательная упаковка, более низкая стоимость по сравнению с другими видами способствуют реальному успеху у потребителя.
За рубежом технология питьевого йогурта отличается тем, что продукт после сквашивания перемешивают, гомогенизируют, охлаждают до температуры хранения (5 °С) и разливают. В нашей стране при выработке йогурта питьевого типа продукт после сквашивания и перемешивания охлаждают частично в резервуаре или в потоке до температуры хранения (4±2 °С) и разливают. В этом случае молочно-белковый сгусток, подвергаемый разрушению в процессе охлаждения, плохо восстанавливает структуру и склонен к синерезису, поэтому тиксотропность (способность к восстановлению) и влагоудерживающая способность системы приобретают особое значение. Существует несколько путей повышения этих показателей.
Один из них - выбор заквасок. Известно, что микроорганизмы, входящие в состав заквасок для йогурта, в зависимости от физиологических особенностей образуют при сквашивании молока молочно-белковые сгустки с разными типами консистенции: колющиеся или вязкие с различной степенью тягучести. Для питьевого йогурта применяют закваски вязкого типа с пониженной тенденцией к синерезису.
Закваски, образующие сгустки с хорошей влагоудерживающей способностью, определяемой методом центрифугирования в течение 5 мин при факторе разделения F=1000, не должны выделять более 2,5 мл сыворотки на 10 мл закваски . На структурные свойства сгустка также влияет температура культивирования заквасок. Оптимальные температуры сквашивания заквасок, состоящих из Str. Thermophilus и Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, - 40-45°С . Снижение температуры сквашивания до 32 °С вызывает избыточное образование экзополисахаридов и получение продукта, характеризующегося более выраженной стабильностью консистенции, но и излишней тягучестью .
В промышленном производстве применяют следующие режимы сквашивания йогурта при использовании закваски, состоящей из Str. Thermophilus и Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus: в России температура сквашивания - 40-42°С, продолжительность сквашивания -3-4 ч, количество закваски - 3-5 %; в странах ЕС соответственно 37-46 °С, 2-6 ч, 0,01-8 % (чаще 2-3 %) или 30-32 °С, 8-18ч,0,01-1 % .
Культуры Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, Str. subsp. Thermophilus способны образовывать внеклеточные полимеры, являющиеся углеводбелковыми комплексами. Количество этих полимеров возрастает при более низких температурах сквашивания или под действием неблагоприятных факторов. Загущающая способность полисахаридов, продуцируемых Str.thermophilus. отличается от таковой, продуцируемой Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus.
Слизистые вещества, вырабатываемые разными штаммами Str. Thermophilus и Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, могут иметь различный химический состав. В полисахаридах Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus присутствуют арабиноза, манноза, глюкоза, галактоза, которые соединены линеарными или разветвленными связями. Такие полимеры химически подобны ß-глкжанам, входящим в состав клеточных мембран. Некоторые бактерии Str. Thermophilus продуцируют тетрасахариды, состоящие из галактозы, глюкозы и N-ацетил-галактозамина с молекулярным весом 1 млн, обладающие загущающими свойствами. Присутствие этих слизистых веществ способствует улучшению однородности и повышению эластичности сгустка .
На основании комплексных исследований химического состава и реологических свойств сгустка предполагается, что повышение его эластичности, образованного вязкими штаммами, связано с включением прослоек экзополисахаридов в казеиновые матрицы, увеличивающих таким образом расстояние между казеиновыми мицеллами, что вызывает повышение влагоудерживающей способности и получение мягкой текстуры йогурта .
В то же время замечено, что культуры микроорганизмов, вырабатывающие экзополисахариды в одинаковых концентрациях, образовывали сгустки с различными органолептическими и реологическими свойствами. Так, более слизистые культуры образовывали сгустки с более низкой вязкостью, чем менее слизистые культуры при одинаковом количестве экзополисахаридов. Различия в консистенции йогурта объясняются не количеством экзополисахаридов, а характером образованной пространственной белковой структуры. Чем обширнее, разветвленнее сеть белковых цепей и полисахаридов, продуцируемых культурами микроорганизмов, тем вязкость сгустка выше .
Учитывая, что не все слизистые штаммы обладают способностью повышать вязкость сгустка, на основании оценки кривых течения, полученных методами вискозиметрии, различают слизистые и загущающие культуры . При производстве йогурта питьевого типа молочно-белковый сгусток претерпевает наиболее значительное механическое воздействие и поэтому нуждается в особом подходе, а именно: требуется достаточно высокая вязкость сгустка после сквашивания, молочно-белковый сгусток должен быть достаточно устойчив к разрушению, иметь способность к максимальному восстановлению структуры после разрушения и удерживать сыворотку в течение всего срока хранения.
Структурированные системы, возникающие в молоке присквашивании заквасками загущающего типа, содержат как необратимо разрушающиеся связи конденсационного типа, обладающие большой прочностью, придающие структуре упругохрупкие свойства, так и тиксотропно-обратимые связи коагуляционного типа, имеющие небольшую прочность и придающие эластичность и пластичность . В то же время, судя по степени восстановления разрушенной структуры, составляющей для различных заквасок от 1,5 до 23 %, удельный вес связей тиксотропного характера в этом случае все же недостаточно высок.
Другим путем получения однородной, нерасслаивающейся. вязкой консистенции йогурта, обладающей повышенной тиксотропностью, влагоудерживающей способностью, устойчивостью в хранении, является использование различных добавок.
Применение в определенных концентрациях добавок, содержащих белок (сухое молоко, молочно-белковые концентраты, соевый белок и т.д.), приводит "увеличению содержания сухих веществ и (в зависимости от вида добавки) повышению плотности, вязкости, снижению тенденции к синерезису. Однако получить существенное увеличение тиксотропности сгустка они не позволяют.
При производстве йогурта возможно также использование стабилизаторов консистенции. В этом случае необходимо учитывать ряд закономерностей.
Известно, что высокомолекулярные вещества (ВМВ) - гидроколлоиды, входящие в состав стабилизационных систем, применяемых при производстве йогурта, образуют гели, проявляющие различные механические свойства в зависимости от типов связей, возникающих между макромолекулами полимера в растворе. Растворы ВМВ, в которых межмолекулярные связи чрезвычайно непрочны и количество постоянных связей мало, способны течь и не образуют прочной структуры в широком диапазоне концентраций и температур (крахмал, камеди).
Растворы высокомолекулярных веществ с большим количеством связей между макромолекулами дают жесткую пространственную сетку при небольшом увеличении концентрации, структура которой сильно зависит от температуры (желатин, низкометоксилированный пектин, агар, каррагинан). Наиболее низкой температурой гелеобразования обладает желатин. Его 10 %-ный раствор переходит в студень при температуре около 22 °С . Смеси первых и вторых составляются с целью повышения их функциональности, т.е. проявления в той или иной степени свойств обеих групп.
Известно, что понижение температуры вызывает возникновение между молекулами полимера (гидроколлоида) связей, приводящих к структурированию. Постоянные связи между молекулами в растворах ВМВ могут образовываться в результате взаимодействия полярных групп, несущих электрический заряд различного знака, а также за счет химических связей. Структурирование -процесс появления и постепенного упрочнения пространственной сетки. При более высоких температурах из-за интенсивности микроброуновского движения число и длительность существования связей между макромолекулами невелики. Чем ниже температура, тем более расширяется и сдвигается в сторону большей прочности спектр контактов между макромолекулами.
Если образовавшиеся связи (коагуляционная структура} не слишком прочны, то механическое воздействие (перемешивание) может разрушить структуру. Но при устранении внешнего воздействия растворы обычно снова восстанавливают свою структуру и застудневают. Однако когда система образована более прочными связями (конденсационная структура) и представляет собой одну сплошную пространственную сетку, сильные механические воздействия вызывают ее необратимое разрушение .
Тиксотропные свойства сгустков и их способность оказывать сопротивление механическому воздействию характеризует величина изменения относительной вязкости, соответствующая степени восстановления разрушенной структуры.
В таблице приведены средние величины изменения относительной вязкости (Во5*/Во40*) йогурта с некоторыми стабилизаторами и без них (контрольный образец) при температуре розлива 40 и 5 °С. Номера образцов даны в порядке убывания их тиксотропных свойств.
Из данных, приведенных в таблице. следует, что применение стабилизаторов вызывает увеличение степени восстановления разрушенной структуры (за исключением модифицированного фосфатного крахмала) на 3,5-43,5 % при розливе йогурта при температуре 5 °С, применяемой, как правило, при производстве продукта питьевого типа {охлаждаемого в потоке до температуры хранения).
Наибольшая степень восстановления структуры сгустка наблюдалась у образцов продукта, выработанных с многокомпонентными смесями, содержащими гелеобразователи и загустители, которая составляла от 47 до 71 %, что превышало аналогичный показатель для контрольного образца на 19,5-43,5%. Более обратимые после механического разрушения структуры, очевидно, образованы связями коагуляционного характера вследствие значительной доли в композиции стабилизационных смесей загустителей.
Из полученных данных следует, что многокомпонентные стабилизационные системы, имеющие в своем составе гелеобразователи (желатин, каррагинан, агар-агар) и загустители (модифицированный крахмал, гуаровая камедь), обладающие вследствие этого более разнообразными физико-химическими свойствами и более широким спектром совместимых механизмов гелеобразования, создают в йогурте структуры, соответственно проявляющие в большей степени свойства обеих групп, т.е. большую устойчивость к разрушению и большую способность к восстановлению по сравнению с однокомпонентными стабилизаторами (желатин, модифицированный крахмал).
Влагоудерживающая способность образцов йогурта, выработанного со стабилизирующими добавками (за исключением фосфатного крахмала, образцы № 1-7), характеризовалась отсутствием или отделением не более 10 % сыворотки при центрифугировании пробы продукта в течение 30 мин при факторе разделения, равном 1000.
Внесение в достаточных количествах гидроколлоидов, обладающих способностью стабилизировать СМХ и повышать влагоудерживающую способность йогурта в процессе хранения, позволяло при условии обеспечения микробиологической чистоты увеличить срок хранения до 21 дня, в течение которого консистенция продукта сохранялась без ухудшения первоначального качества. Исключение составляли контрольные образцы и образцы продукта, выработанные с фосфатным крахмалом, в которых после 2 недель хранения отмечалось наличие сыворотки на поверхности продукта и разжижение консистенции. Образцы йогурта, выработанные с желатином, в конце хранения также получили неудовлетворительные оценки консистенции, которая была признана нехарактерной для продукта питьевого типа.
Таким образом, наилучшие органолептические, структурно-механические характеристики и влагоудерживающую способность питьевого йогурта на протяжении длительного срока хранения обеспечивали многокомпонентные стабилизирующие добавки с выраженными загущающими свойствами. При выборе стабилизирующей добавки для йогурта питьевого типа одним из основных критериев является тиксотропность (степень восстановления разрушенной структуры), характеризующаяся величиной потерь эффективной вязкости при розливе молочно-белкового сгустка, охлажденного до температуры хранения готового продукта.
| № образца | Стабилизатор (состав) | Среднее значение относительной вязкости продукта (Во5*/Во40*) | Средняя величина потерь эффективной вязкости (Во*) при розливе продукта при 5°"С, % | |
| Розлив при 40°С | Розлив при 5°С | |||
| 1 | Хамульсион RABB (желатин, гуаровая камедь Е412, модифицированный крахмал) | 0,94 | 0,71 | 29 |
| 2 | Турризин РМ (желатин, модифицированный крахмал Е1422. каррагинан Е407, агар-агар Е406) | 0,92 | 0,54 | 46 |
| 3 | Палсгаард 5805 (желатин, модифицированный крахмал, моно-, диглицериды Е471) | 0,88 | 0,47 | 53 |
| 4 | Гринстэд SB 251 (желатин, пектин Е440, модифицированный крахмал Е1422, нативный крахмал) | 0,9 | 0,42 | 58 |
| 5 | Желатин П-7 | 0,89 | 0,415 | 58,5 |
| 6 | Лигомм AYS 63 (желатин, низкометоксилированный пектин Е440) | 0,895 | 0,405 | 59,5 |
| 7 | Хамульсион SM (желатин, гуаровая камедь Е412) | 0,91 | 0,31 | 69 |
| 8 | Контроль (без стабилизатора) | 0,85 | 0,275 | 72,5 |
| 9 | Крахмал фосфатный | 0,86 | 0,21 | 79 |
Примечание: Во5* - коэффициент эффективной вязкости, Па·с (при значении скорости сдвига γ= 1 с-1) продукта, охлажденного после сквашивания и разлитого при температуре хранения 5 °С; Во40 - коэффициент эффективной вязкости. Па·с (при значении скорости сдвига γ= 1 с-1) продукта, разлитого при температуре сквашивания 40 °С. Измерения во всех образцах проводили при 18°С. Стабилизирующее добавка вносили в дозах, подобранных на основании органолептической оценки готового продукта, рекомендаций изготовителей, а также результатов исследований структурно-механических характеристик (СМХ) готового продукта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Банникова Л.А., Королева Н.С., Семенихина В.Ф. Микробиологические основы молочного производства. -М.:Агропромиздат. 1987.
2. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии-М-Химия, 1964.
3. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов.-М.."Легкая и пищевая промышленность. 1984.
4. Сборник инструкций по селекции молочнокислых бактерий и подбору заквасок для кисломолочных продуктов -М.:ВНИМИ, 1985.
5. Dellaglio F. Starters for fermented milks. Sections 3//Bull. of IDF. 1988. № 227. Ch.11.
6. Puhan Z. Overview of current availability and technology of fermented milks in IDF member countries//Bulletin of the IDF. 1992. № 277.
7. Puhan Z. Results of the Questionnaire 1785B. "Fermented Milk"//Bulletin of the IDF. 1988. № 227.
8. Salvadori Bruna Bianchi. Lactis acid bacteria, biochemical characteristics affecting the texture of fermented milks//IDF. Symposium on "Texture of fermented milk products and dairy desserts". Abstract book.: Italy, Vicenza. 1997, 5-6 may.
9. Sebastiani H., Gelsomino R., Walser H. Cultures for the improvement of texture in quarg//IDF. Symposium on "Texture of fermented milk products and dairy desserts". Abstract book.: Italy, Vicenza. 1997, 5-6 may.
10. Skriver A.Texture characterisation of yoghurt fermented with different bacteria cultures/ZIDF. Symposium on "Texture of fermented milk products and dairy desserts". Abstract book.: Italy, Vicenza. 1997. 5-6 may
11. Speck M.L. Yoghurt qualities affected by starters and processings/Dairy Ind.lnt. 1979. V. 44, № 3.
12. Zoon P.JM.E. Van Marie, K.C.De Kruif. Relation between the consistency of stirred yoghurt and the structure of the yoghurt gel// Symposium on "Texture of fermented milk products and dairy desserts". Abstract book.: Italy, Vicenza. 1997.5-6 may.
Чем технология приготовления йогурта отличается от рецепта приготовления йогурта? Тем, что зная технологию, вы можете менять ингредиенты, их количество, способ приготовления и при этом получать желаемый результат.
Йогурт дома я делаю уже много лет. Это довольно несложная процедура, не требующая особых финансовых затрат или сложных приспособлений. Но получившийся при этом результат не идет ни в какое сравнение с тем, что нам предлагают в магазинах. Ни по качеству, ни по цене. Ни по вкусу.
И уж тем более этот процесс интересен тем самым творчеством, о котором
Что из себя представляет процесс приготовления йогурта?
- Выбираем и подготавливаем молоко.
- Выбираем загуститель (при необходимости).
- Выбираем стартер для йогурта.
- Выбираем способ культивации, исходя из наличия или отсутствия приспособлений.
- Даем время бактериям выполнить свою часть работы.
- Охлаждаем в течение 5-12 часов.
- Колдуем над вкусом и консистенцией.
И запомните три важных правила:
- Посуда для приготовления йогурта должна быть идеально чистой, лучше обдать кипятком, чтобы в процесс не включились ненужные нам бактерии.
- Температура молока перед добавлением стартера не должна быть выше 38-40°С, иначе йогуртовые бактерии погибнут.
- Сквасившийся продукт не взбалтывайте и не перемешивайте, чтобы не разрушить структуру, иначе йогурт не созреет.
Технология приготовления йогурта — выбор и подготовка молока.
Животное молоко
Вы можете брать любое животное молоко, которое вам доступно. Сырое, пастеризованное, ультрапастеризованное. Магазинное и фермерское. Коровье и козье. Овечье и молоко буйволиц, пасущихся на высокогорьях Тибета.
Чем жирнее будет молоко, тем гуще и сливочнее по вкусу будет ваш йогурт.
Любое выбранное вами животное молоко необходимо нагреть до 80-82°С. Проще всего это сделать в современной мультиварке, в которой есть функция установки температуры. Можно использовать пищевой термометр, металлический щуп для мяса. Ну или по старинке, на глаз. Когда молоко ещё не кипит, но легкая пенка уже собирается на поверхности.
Затем молоко нужно остудить до 38-40°С. Можно поставить его в раковину или емкость с холодной водой, что значительно ускорит процесс. Тут уже для определения температуры вполне можно использовать бытовой термометр.
Но есть варианты:
- Магазинное пастеризованное, ультрапастеризованное и домашнее кипяченое можно не нагревать до 80°С, а только до 40°С. Я делала и так и так, разницы не заметила.
- Домашнее сырое молоко некоторые тоже не хотят сильно нагревать, типа все натуральное. В таком случае йогурт получается жидкий, что мало кому нравится. Для получения более густого напитка процесс культивации вместо 6 часов надо увеличивать до 12, от чего йогурт получается более кислым, больше похожим на кефир. Ну или добавлять загустители, о которых речь пойдет ниже. Мне эти варианты не особо нравятся, а потому я таки нагреваю до 80°С, а потом остужаю. Вы решайте сами.
Растительное молоко
Для приготовления йогурта подойдет абсолютно любое растительное молоко – кокосовое, миндальное, соевое, овсяное, рисовое, конопляное, из подсолнечника и других семян и орехов. С точки зрения происхождения растительного молока я бы рекомендовала вам использовать самодельное – поверьте, каким бы мудреным вам не казался процесс его приготовления, Точно также вы можете использовать и покупное растительное молоко, выбирая при этом то, что содержит наименьшее количество всевозможных добавок в составе.
У йогуртов из растительного молока существует проблема слишком жидкой консистенции, потому для получения достаточно густого йогурта требуются загустители. Чем их больше, тем гуще конечный продукт.
Подготовка растительного молока зависит от выбранного вами загустителя, о которых я расскажу чуть ниже.
В случае использования:
- Желатина, агар-агара, камеди или лецитина нагреваете сразу весь объем растительного молока до температуры 60°С, отливаете отдельно 250 мл, разводите в нем загуститель, вливаете обратно в кастрюлю и перемешиваете венчиком до полного растворения. Затем остужаете все до 38-40°С.
- При использовании остальных загустителей сначала в 250 мл молока комнатной температуры разводится необходимое количество загустителя. Остальное молоко нагревается до 60°С, в него добавляется молоко с загустителем и уже общее количество доводим до 60°С, помешивая венчиком. Затем остужаете все до 38-40°С.
Технология приготовления йогурта — загустители.
Для питьевого йогурта количество загустителя берем меньше, для более густого, естественно больше. Нижеприведенные цифры рассчитаны на 1 литр растительного молока. Ну или сырого животного.
- 2-4 ст.л семян льна (лучше молотых)
- 2-4 ст.л семян чиа
- 2-4 ст.л. кокосовой муки
- 2-4 ст.л. кукурузного крахмала
- 2-4 ст.л. крахмала из корней маранта (Arrowroot)
- 2-4 ст.л. крахмала из тапиоки
- ½-1 ч.л. агар-агара (растительный аналог желатина)
- ½-1 ч.л. желатина
- ½-1 ч.л. ксантановой камеди
- ½-1 ч.л. растертых в порошок гранул соевого лецитина
Четыре последних продукта в списке вы можете встретить в перечне ингредиентов магазинных йогуртов, потому не вижу смысла использовать их дома. Но тем не менее как вариант.
Технология приготовления йогурта — стартеры.
По нынешним временам выбор стартера (закваски) для производства йогурта проблемой не является. Даже вегетарианский легко можно найти.
Я использую:
На 1-3 литра молока каждый пакетик
Belle+Bella, Безмолочная закваска для йогурта, 4 пакетика по 5 г
Цена $5.98
Так как закваска безмолочная, то она подходит, во-первых, тем, у кого лактозная недостаточность или аллергия на лактозу. А во-вторых, вегетарианцам. Я ни то ни другое, просто брала на пробу.
На 1-1,5 литра молока каждый пакетик.
С нашей йогурт получается несколько гуще. Хотя, возможно, я просто меньше на 1 час готовила.
Закваска из йогурта предыдущей партии.
Примерно 100 мл на литр.
Больше двух производных я не делаю.
Упаковка магазинного йогурта с живыми бактериями.
У них должен быть очень ограниченный срок хранения и брать лучше ближе к сроку изготовления. В кисломолочных продуктах в обязательном порядке должны содержаться живые микроорганизмы, количество которых указывается на каждой упаковке индексом КОЕ.
Чтобы из обычного йогурта сделать БИОЙОГУРТ, достаточно вместе со стартером добавить в молоко одну-три капсулы пробиотиков, который, как я надеюсь, у вас всегда имеются в холодильнике.
Вполне подходят 21st Century, Пробиотическая смесь бактерий Acidophilus
Цена $5.99 за 100 капсул.
Выбранный вами стартер разводите в примерно 100 мл уже охлажденного до 38-40°С молока и размешиваете до полного растворения.
Технология приготовления йогурта — культивация.
Для приготовления йогурта логичнее всего подойдет йогуртница. У меня она есть. Tefal Lacteo. С емкостью объемом в 1,5 литра. С баночками мне смысла не имеет возиться, потому как потребляется у нас это дело серьезными объемами.
Вещь недорогая, качественная, проблем не доставляет. Потому как задача у неё одна — поддерживать в течение заданного времени заданную температуру — 40°С.
В емкость заливаешь подготовленное молоко со стартером, выбираешь время согласно инструкции на упаковке закваски, или же 6 часов и через положенное время аппарат просигнализирует об окончании процесса. Все. Затем в холодильник для завершения. Кстати в этой модели очень удобная емкость для йогурта. Она с крышкой и как родная становится в дверцу холодильника.
Задача упростилась ещё больше. В одной посуде можно молоко нагреть до нужной температуры, в ней же охладить, в ней же поставить на культивацию. И в ней же потом оправить в холодильник. Единственное неудобство — лучше иметь в наличии запасную чашу на тот случай, если основная занята, а вам срочно надо. Ну и силиконовую крышечку , чтоб было чем прикрыть при хранении.
Все мы привыкли к стандартным продуктам из молока типа кефира, ряженки, сметаны или простокваши. И все это относится к так называемому «здоровому питанию». С недавних пор в нашем рационе появился продукт под названием «йогурт». Изобретенный много столетий назад на Востоке, сегодня он прочно вошел в рацион миллионов людей.
Тема сегодняшнего репортажа - производство йогурта на примере известной компании «Эрманн».
Свою первую молочную ферму основатель компании Алоиз Эрманн открыл ещё в 1920 году в Германии. А история современной компании «Эрманн» началась в 1929 году, когда он приобрел участок в местечке Обершёнегг, провинция Альгой (южная Германия). В 60-е годы XX века «Эрманн» первой в Германии стала выпускать йогурты с кусочками фруктов. Это лакомство произвело настоящий фурор среди немецких покупателей. В те времена никто ещё не производил ничего подобного!
В 1992 году было приобретено молочное предприятие «Хайнихен-Фрайберг» в Саксонии. Теперь это самый современный завод по производству йогуртов и десертов в Германии. Отсюда в 1994 году начался экспорт продукции в Россию и другие страны СНГ. К 1997 году оборот продукции, продаваемой в России, достиг 100 миллионов немецких марок, и владельцы компании приняли решение открыть производство в РФ. Давайте посмотрим на этот завод.
В сентябре 1998 года в живописном месте Раменского района был заложен первый камень нового завода. Всего полтора года спустя - в марте 2000 года - начался выпуск первой продукции. Сейчас это современное, оснащённое по последнему слову науки и техники молочное производство с высокими стандартами качества сырья и выпускаемой продукции. К настоящему времени ассортимент значительно расширился. Теперь завод «Эрманн» производит большое количество разнообразных йогуртов и йогуртных продуктов, сметану, творожки, пудинги, десерты, молочные и йогуртные напитки. Объем производства составляет порядка 1000–1500 паллет готовой продукции в сутки .
Производство любой молочной продукции начинается с сырья - самого обыкновенного молока.
Молоко на завод поставляется из различных молочных хозяйств. В настоящее время сырьевую базу компании «Эрманн» составляют сельскохозяйственные предприятия из Московской, Владимирской, Смоленской и Рязанской областей. Поставка молока осуществляется как крупными предприятиями с объёмами поставки около 17 000 тонн в год, так и поставщиками со сравнительно небольшими объёмами, не превышающими 500 тонн молока в год.
Молоковоз, который вы видите на фотографии, привез около 20 тонн молока. Его «бочка» сделана из нержавеющей стали по принципу термоса - молоко не нагревается и не промерзает при минусовой температуре на улице.
За день молоковоз совершает один-два рейса в зависимости от маршрута. Ежедневно на заводе разгружается 10-12 молоковозов, а всего на завод в сутки поступает в среднем 215 тонн молока. Каждый молоковоз оборудован компьютером, который ведет учет перевезенного молока, печатает «чек» и управляет бортовой системой хранения продукта.
Лаборатория, в которой происходит исследование сырья (сырого молока, ингредиентов), полуфабрикатов и готовой продукции по показателям качества и безопасности:
Проверка плотности привезенного молока:
После приемки молоко хранится в этих огромных металлических резервуарах из нержавеющей стали. Перед попаданием в эти емкости молоко охлаждается и фильтруется:
Тот, кто впервые оказывается на молочном заводе, может подумать, что попал в медицинскую клинику. Прежде чем попасть туда, обязательно нужно надеть халат, шапочку, специальную обувь, снять часы и украшения, продезинфицировать руки. Стерильность, стерильность и еще раз стерильность.
Весь завод - это хитросплетение труб, проводов, датчиков и снова труб. Особенно удивило, что весь процесс производства йогурта после приемки молока происходит в закрытом цикле. Поэтому контакт сырья и готового продукта с внешней средой или с человеком на любом этапе производства полностью исключен. Как происходит сквашивание или как вносится фруктово-ягодный наполнитель, можно лишь представить.
Такие жесткие условия отражаются на сроках годности продукта. Кстати, короткий срок хранения в 7-18 дней - не всегда показатель натуральности и свежести продукта, это также может служить косвенным показателем недостаточного уровня санитарии, гигиены и технического оснащения на производстве.
Сепаратор. Здесь молоко разделяют на обезжиренное молоко и сливки. Самое интересное, что дальше эти два компонента опять смешиваются, но уже в строго определенной пропорции:
Вот здесь, в плотно закрытом стерильном резервуаре, молоко в течение нескольких минут нагревают до +80°С. При такой температуре уничтожаются вредные бактерии. И тут же молоко охлаждают. Это называется пастеризацией . Затем добавляют закваску:
Мы подошли к самому главному. Здесь молоко превращается в йогурт благодаря живым йогуртовым бактериям, которые попадают на завод в герметичной упаковке. «Просыпаются» эти бактерии при температуре +20°С. Их добавляют в молоко, они его заквашивают и превращают в йогурт. Но ферменты - существа нежные, и будить их нужно в обстановке абсолютной стерильности:
Следующая стадия - гомогенизация или нормализация по жиру , главная задача которой - предупреждение отстаивания сливок во время сквашивания и обеспечение равномерного распределения жира в молоке. Звучит несколько заумно, правда.
Управление производственным процессом происходит из кабинета, где следят за состоянием всех этапов производства от начала до конца. Всего в смене работает в среднем 30 человек.
Добавление фруктово-ягодного наполнителя (обычно около 10-15% от общей массы йогурта). По сути - это варенье, только весьма концентрированное, так что поесть его ложкой «из банки» не удастся. В таких металлических бочках наполнитель поставляется на завод:
Следующий этап - охлаждение и снова термическая обработка , которая является заключительной перед фасовкой, - производится при температуре около 60-80°С.
Открытием для меня стала разливочная линия . Фиолетовая бобина на переднем плане - это бракеражный лист - сырье для пластикового стаканчика. Перед попаданием ленты в машину она дезинфицируется, а потом с помощью горячего пресса в нем выштамповываются стаканчики, которые уже наполняются продуктом:
Одновременно в машину поступает фольга (она же - крышечка стаканчика), которая в два прохода запечатывает стаканчики: первый раз она слегка прихватывается, а второй - уже окончательно:
Потом стаканчики режутся на традиционные квадратики по 4 штуки в каждом. На заводе услышал интересную версию, почему в пачке 4 стаканчика: в среднем в семье - 4 человека (родители и 2 ребенка), поэтому такая семейная упаковка.
Далее йогурты сортируются и упаковываются . После разливочной машины конвейерная лента хитрым образом проходит по цеху, после чего поступает на упаковку, а затем на палетизацию. Вид мельтешения тысяч стаканчиков йогурта на ней завораживал:
На заводе работает много специалистов из Германии, которые осуществляют технический контроль за оборудованием и процессом:
Все, дальше - на склад, где происходит созревание йогурта. Вся продукция учитывается и заносится в базу данных. На складе йогурт проходит карантин - трое суток - пока идут микробиологические исследования образцов из партии.
На заводе параллельно работает 11 линий производства. Помимо питьевых йогуртов производятся творожки, молочные смеси и кондитерский крем.
Например, на одной линии производят йогурты в бутылочках . Если пластиковые стаканчики делаются на месте из бракеражного листа, то бутылочки уже приходят готовыми:
Их закидывают в машину, из которой они выходят в упорядоченном виде и поступают на разливку . Как оказалось, наполнение бутылки происходит в два этапа: сначала наполняется половина, потом, соответственно, доливается. Делается это для убыстрения конвейера, чтобы бутылочки не задерживались на одном месте:
После наполнения внутренность заполняется азотом для вытеснения воздуха, после чего бутылка запечатывается фольгой.
Перед поступлением на склад от каждой партии отбирается контрольная продукция, которая отправляется в лабораторию :
Там её проверяют, в том числе и на вкус:
В белой лаборатории красная центрифуга смотрится инопланетным прибором:
Но у нее очень важное предназначение - анализ содержания молочного жира в молоке и молочных продуктах:
Склад готовой продукции. +4°С в любое время года. Снимать в летней одежде там было немного прохладно:
И наконец, самый последний этап - отгрузка готовой и упакованной продукции. На этом экскурсия на завод по производству йогуртов подошла к концу.
КУРСОВАЯ РАБОТА
На тему: «Производство йогурта резервуарным и термостатным способами»
Тема данной работы: «Оборудование технологической линии производства йогурта резервуарным и термостатным способами».
Цель работы: описать и изучить предназначение, строение и принцип действия оборудования, которое входит в технологическую линию производства йогурта; ознакомиться с правилами эксплуатации и техникой безопасности, а также выполнить расчеты оборудования данной технологической линии и необходимые чертежи.
Объем курсовой работы:
Чертежи – 2
Разделов – 7
Дополнений – 3
Перечень ключевых слов: сепаратор-сливкоотделитель, резервуар, гомогенизатор, насос центробежный, термостатная камера.
Работа состоит из следующих разделов:
1. Введение
2. Описание технологической схемы производства йогурта
4. Инженерные расчеты
5. Правила эксплуатации
Дополнения
1. Введение
2. Описание технологической схемы производства
3. Сравнительная характеристика технологического оборудования
4. Инженерные расчеты
5. Правила эксплуатации
6. Список использованной литературы
7. Дополнения
1. Введение
Молочная промышленность является одной из важнейших отраслей агропромышленного комплекса по обеспечению населения продовольствием. Она представляет собой широко разветвленную сеть перерабатывающих предприятий и включает важнейшие отрасли: цельномолочное производство, маслоделие, сыроделие, производство консервов сгущенных и сухих молочных продуктов, мороженого, производство продуктов детского питания, заменителей цельного молока для молодняка сельскохозяйственных животных. Каждая из подотраслей имеет свои специфические особенности.
На основе мирового опыта предусматривается вывести мясо–молочную перерабатывающую отрасль на качественно новый уровень, что обеспе-чивает возобновление объемов продукции, которая производится, повыше-ние ее качества, существенное увеличение ассортимента и глубины перера-ботки сырья. Для решения поставленных задач необходимо выполнить техническое переоборудование мясоперерабатывающих предприятий и молокозаводов, а также значительно повысить технологический уровень оборудования, которое используется на перерабатывающих предприятиях малой мощности.
На сегодняшний день состояние молочной промышленности характеризуется функционированием предприятий, которые перерабатывают от 3 до 500 т молока за смену.
Промышленная переработка молока – это сложный комплекс взаимосвязанных химических, физико-химических, микробиологических, биохимических, биотехнических, теплофизических и других специфических технологических процессов.
В производстве питьевого молока и кисломолочных продуктов используются все компоненты молока. Производство сливок, сметаны, кисломолочного сыра, масла, сыра основывается на переработке отдельных компонентов молока. Производство молочных консервов связано с сохранностью всех сухих веществ молока после удаления с него влаги.
Предприятие молочной промышленности оборудованы современной перерабатывающей техникой. Рациональное использование технологического оборудования требует глубоких знаний его особенностей. При этом важно максимально сберечь пищевую и биологическую ценность компонентов сырья в молочных продуктах, которые производятся.
В то же время выполняется техническое переоборудование предприятий, устанавливаются новые технологические линии и отдельные виды оборудования разной мощности, разных разрядов механизации и автоматизации.
Технологические процессы производства молочных продуктов состоят из отдельных технологических операций, которые выполняются на разных машинах и аппаратах, которые комплектуются в технологические линии.
На предприятиях молочной промышленности множество типичных технологических операций – приемка молока, очистка, тепловая обработка – выполняются с помощью однотипного технологического оборудования, для разных типов производства.
Украина имеет одни из наилучших условий в мире для производства молока и молочных продуктов, но проблему насыщенности ими рынка не удалось в полной мере решить даже в сопутствующие для развития молочной отрасли годы.
2. Описание технологической схемы
Йогурт – это кисломолочный напиток, вырабатываемый из пастеризованного нормализованного по массовой доле жира и сухих веществ молока с добавлением или без добавления сахара, плодово-ягодных наполнителей, ароматизаторов, витамина С, стабилизаторов, растительного белка и сквашенный закваской, приготовленной на чистых культурах молочнокислых стрептококков термофильных рас и болгарской палочки. В зависимости от применяемых вкусовых и ароматических добавок йогурт выпускают следующих видов: йогурт, йогурт сладкий, плодово-ягодный с витамином С, плодово-ягодный диабетический.
Йогурт вырабатывают резервуарным и термостатным (плодово-ягодный только термостатным) способами с различными оригинальными названия-ми. Йогурт по внешнему виду и консистенции представляет собой однород-ную сметанообразную массу с нарушенным (при резервуарном способе) или ненарушенным (при термостатном способе) сгустком, а у плодово-ягодных – с добавлением кусочков фруктов и ягод. Цвет йогурта молочно-серый а у плодово-ягодного обусловлен добавленными сиропами.
Технологический процесс производства йогурта резервуарным способом (рис. 1) состоит из следующих операций: приемка и подготовка сырья и материалов, нормализация по жиру и сухим веществам, очистка, гомогенизация смеси, пастеризация, охлаждение, заквашивание, внесение наполнителей и красителей, сквашивание, перемешивание, охлаждение, розлив, упаковывание, маркирование и хранение.
Молоко, отобранное по качеству, нормализуют по массовой доле жира и сухих веществ. По жиру молоко нормализуют либо в потоке, применяя сепаратор – нормализатор, либо добавлением к обезжиренному молоку цельного молока или сливок. По сухим веществам молоко нормализуют добавлением сухого молока, которое восстанавливают в соответствии с действующей нормативной документацией. Кроме того, нормализацию по сухим вещест-вам проводят выпариванием пастеризованного и гомогенизированного молока при температуре 55-60 ° С.
При производстве сладкого йогурта нормализованное молоко подогревают до 43±2 ° С, вносят сахар, предварительно растворенный в части нормализованного молока при той же температуре в соотношении 1:4. Смесь очищают на сепараторах – молокоочистителях, гомогенизируют при давлении 15±2,5 МПа и температуре 45-85 ° С. Допускается гомогенизация и при температуре пастеризации. В смесь вводят подготовленный стабилизатор. Очищенную и гомогенизированную смесь пастеризуют при 92±2 ° С с выдержкой 2-8 мин или при 87±2 ° С с выдержкой 10-15 мин и охлаждают до температуры заквашивания 40±2 ° С. Смесь заквашивают сразу после её охлаждения подобранными заквасками (например, приготовленными на чистых культурах термофильного стрептококка, болгарской палочки и типа КД в пример-ном соотношении 7:1:7 с последующим уточнением этого соотношения при микро-скопировании препарата). Количество вносимой закваски составляет 3-5% объема заквашиваемой смеси, а закваски, приготовленной на стерилизованном молоке – 1-3%. Если применяют симбиотическую закваску, то её вносят в количестве 1-3%, а бактериальный концентрат добавляют в соответствии с Инструкцией по применению сухого бактериального концентрата. Закваску вносят в молоко в резервуар для кисломолочных продуктов при включенной мешалке. После заполнения резервуара всю смесь дополнительно перемешивают в течении 15 минут. Закваску можно вносить и перед заполнением резервуара молоком.
При производстве витаминизированного йогурта аскорбиновую кислоту (витамин С или аскорбинат натрия) добавляют в нормализованную смесь за 30-40 мин до сквашивания, перемешивают 10-15 мин и выдерживают в течении 30 мин. Количество витамина С составляет 180 г на 1000 кг, аскорбината натрия – 210 г на 1000 кг продукта. Ароматические и вкусовые наполнители вносят в нормализованную смесь перед сквашиванием.
Окончание сквашивания определяют по образованию прочного сгустка кислотностью 95-100 ° Т. Сгусток охлаждают в течение 10-30 мин и переме-шивают в целях получения однородной консистенции молочного сгустка и избежания отделения сыворотки. Сгусток, охлажденный до 16-20 ° С, направ-ляют на розлив, упаковывание, маркирование и доохлаждение в холодильных камерах до температуры 4±2 ° С. После этого технологический процесс считают законченным, продукт готов к реализации.
Технологический процесс производства йогурта термостатным способом (рис. 2) состоит из следующих операций: приемка и подготовка сырья и материалов, нормализация по жиру и сухим веществам, очистка, гомогенизация смеси, пастеризация и охлаждение смеси, заквашивание, розлив, упаковывание, маркирование, сквашивание и охлаждение. Все технологические операции до внесения плодово-ягодных наполнителей осуществляют так же, как при резервуарном способе производства йогурта.
Наполнители вносят в охлажденную до температуры сквашивания смесь при постоянном перемешивании, которое заканчивают через 15 мин после их внесения. Заквашивание проводят так же, как и при резервуарном способе. Заквашенную смесь разливают в стеклянную тару вместимостью 200, 250, 400 и 500 см 3 , а также в стаканчики, пакеты и коробочки аналогичной вместимости. После розлива продукт направляют в термостатную камеру с температурой 40±2 ° С для сквашивания в течение 3–4 ч в зависимости от активности закваски. После сквашивания продукт должен иметь прочный сгусток кислотностью 95–100 ° Т. После окончания сквашивания продукт транспортируют в холодильную камеру для охлаждения до 6 ° С. Продолжительность хранения продукта при 6 ° С составляет не более 4 сут с момента окончания технологического процесса.
Рис. 1. Схема технологичекой линии производства йогурта резервуарным способом:1- емкость для сырого молока; 2 - насосы; 3 - балансировочный бачок: 4-пластинчатая пастеризационно-охладительная установка; 5 - пульт управления; 6 – оборотный клапан; 7 - сепаратор-нормализатор; 8 - гомогенизатор; 9 - емкость для выдерживания молока; 10 - емкость для йогурта; 11 - смеситель; 12 – заквасочник.
Рис. 2. Схема технологичекой линии производства йогурта термостатным способом
3. Сравнительная характеристика технологического оборудования
Технологическая линия производства йогурта (Дополнение 1) состоит из следующего наименования оборудования:
1. Двухслойный резервуар 3000 л из пищевой нержавеющей стали с перемешивающим устройством рамного типа, крышкой 1/3 с ТЭН-ми 60 кВт
2. Молочный насос
3. Сепаратор-сливкоотделитель и нормализатор
4. Буферная емкость для сливок, 2-х слойный резервуар с перемеши-вающим устройством якорного типа, крышкой 1/3 ВДП-2000
5. Гомогенизатор
6. Проточный охладитель
7. Эмульгатор 100 л с перемешивающим устройством «фреза»
8. Заквасочник 2000 л
9. Фасовочный аппарат
10. Запорная и трубопроводная арматура
11. Пульт управления, включая пускатели ТЭНов, насосов, гомоге-низатора, перемешивающих устройств с тепловыми реле, ТСМ и ТРМ.
Рассмотрим устройство и принцип действия основного оборудования данной линии, и дадим ему сравнительную характеристику по отношению к аналогичному технологическому оборудованию.
Резервуары (танки).
Резервуары изготовляют: горизонтальные РМГ и вертикальные РМВ. Форма резервуаров по требованию заказчика может быть цилиндрической или прямоугольной. Рабочая емкость 2000, 4000, 6000, 10000, 20000 и 30000 л. Резервуары емкостью 20000 и 30000 л изготавливают только гори-зонтальные.
Корпус резервуара покрывают теплоизоляцией и защитным стальным кожухом. Теплоизоляция резервуара должна предотвращать повышение температуры молока более чем на 1 ° в течение 12 ч при разнице темпе-ратуры молока и температуры окружающего воздуха 20 град.
Резервуары снабжают механическими мешалками, которые должны в течение не более 10 мин обеспечивать равномерное распределение по всей массе молока жира, отстоявшегося в нем в результате хранения в спокойном состоянии в течение 4 ч.
Рабочий корпус резервуара должен быть испытан на герметичность гидравлически при избыточном давлении 0,5 атм не менее 10 мин, а арматура и соединительные части трубопроводов должны быть испытаны в соответствии с требованиями действующего ГОСТа.
Вертикальные резервуары РМВЦ-2 и РМВЦ-6. Резервуар РМВЦ-2 состоит из сварного алюминиевого вертикально расположенного цилин-дрического сосуда с двумя сферическими днищами – верхним выпуклым и нижним вогнутым. Наружная поверхность резервуара изолирована древесноволокнистой плитой, которая снабжена защитным стальным кожухом толщиной 1,5 мм. В резервуаре имеется люк с крышкой на шарнире, на которой укреплен привод мешалки, состоящий из электродвигателя и цилиндрического редуктора, соединенного с валом мешалки.
Резервуар снабжен смотровым окном со светильником, трубой для на-полнения, термометром в оправе, лабораторным краном, сливным краном, тремя подставками – ножками, уровнемером и устройством для санитарной
обработки рабочей емкости.
Резервуар РМВЦ-2 устанавливают ножками на фундаментные подстав-ки диаметром 150 мм без крепления болтами.
Резервуар РМВЦ-6 предназначен для хранения молока при температуре 4-6 ° С на молочных заводах.
Резервуар представляет собой сварной алюминиевый рабочий сосуд цилиндрической формы с двумя сферическими днищами. Толщина нижнего днища 8 мм, а верхнего и обечайки – 6мм. Снаружи резервуар покрыт те-плоизоляционным материалом – древесноволокнистыми плитами, облицо-ванными листовой сталью толщиной 1,5 мм.
Резервуар снабжен люком с шарнирно укрепленной крышкой, на кото-рой установлена мешалка с приводом; указателем уровня молока; светиль-ником со смотровым окном; термометром; трубой для наполнения; лабора-торным и сливным кранами; моющим устройством и указателем уровня молока.
Резервуар устанавливают тремя лапами на опорах фундамента. Техническая характеристика резервуаров типа РМВЦ.
| Показатели | Резервуары | |
| РМВЦ-2 | РМВЦ-6 | |
Емкость, л геометрическая |
||
| Точность показания уровнемера, % | До 1 | 0,7 |
| Материал рабочего сосуда | Алюминий | |
Диаметр, мм рабочего сосуда наполнительной трубы сливного крана |
||
Теплоизоляция материал толщина слоя, мм |
Древесноволокнистая плита |
|
Электродвигатель привода мешалки мощность, кВт скорость вращения, об/мин напряжение, В |
||
| Напряжение лампочки светильника, В | 24 | |
| Скорость вращения мешалки, об/мин | 336 | 336 |
Редуктор привода мешалки передаточное отношение |
Цилиндрический |
|
| Напор воды или раствора в моющей магистрали, кг/см 3 | 25,3-3 | |
Габариты, мм |
||
| Вес (масса), кг | 544 | 958 |
Насосы для молока и молочных продуктов.
Насосы, применяемые на предприятиях молочной промышленности, по принципу действия и основным конструктивным признакам разделяют на две группы: центробежные и объемные.
Центробежные насосы применяют в молочной промышленности для подачи маловязких продуктов: цельного и обезжиренного молока, пахты и сыворотки, сливок и других продуктов, температурой не выше 90°С. Их также используют для питания технологического оборудования (пластинчатых, трубчатых и барабанных теплообменников, фильтров, сепараторов, линий розлива и т.д.)
По конструкции центробежные насосы выпускают в соответствии с требованиями действующего ГОСТа.
Преимущества центробежных насосов: равномерная подача жидкости, несложная регулировка производительности (краном, установленным на нагнетательном трубопроводе); компактность; небольшой вес и габариты; бесфундаментная установка; простота конструкции; быстрая и легкая сборка и разборка для санитарной обработки; надежность в работе и долговечность; удобство присоединения к трубопроводам; простота привода – (непосредственное соединение рабочего колеса с валом электро-двигателя).
Недостаток насосов – необходимость работы под залив (для чего насос устанавливают ниже емкости, из которой перекачивают жидкость).
Центробежный насос состоит из следующих основных частей: рабочего колеса (или диска) с лопатками, изогнутыми в сторону, противоположную направлению вращения колеса; вала (электродвигателя), на котором непод-вижно укреплено колесо; корпуса с нагнетательным патрубком; крышки с центральным всасывающим патрубком и уплотнительного устройства. Принцип его действия состоит в том, что при вращении рабочего колеса на-ходящаяся в нем жидкость приобретает вращательное движение и под действием центробежной силы отбрасывается к периферии корпуса.
НАСОС ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ИПКС-017-ОНЦ-2,0/20
Назначение: предназначен для перекачивания молока, воды, моющих, дезинфицирующих и других жидкостей
Особенности:
Все детали насоса, соприкосающиеся с перекачиваемым продуктом, выполнены из пищевой нержавеющей стали
При снижении давления в магистрали производительность насоса су-щественно увеличивается
Технические характеристики:
Сепараторы относятся к оборудованию для разделения гетерогенных систем. Физическая сущность процесса сепарирования молока, как и любой гетерогенной системы, заключается в осаждении дисперсной фазы в поле действия гравитационных и центробежных сил.
Молочные сепараторы по назначению делятся на сливкоотделители, нормализаторы, сепараторы для получения высокожирных сливок, молокоочистители универсальные со сменными барабанами. По способу подачи молока и отвода продуктов сепарирования различаются открытые, полузакрытые и закрытые.
В полузакрытых подача молока осуществляется открытым способом, а отвод продуктов – закрытым, под напором, создаваемым барабаном сепаратора. Производительность 0,5-1,0 кг/с.
В зависимости от типа привода сепараторы могут быть с ручным приводом через повышающий обороты редуктор и с электроприводом.
Одним из основных технологических параметров, характеризующих работу сепаратора, является температура сепарируемого или очищаемого продукта.Сепараторы для холодной очистки молока служат для работы с продуктом температурой 4-10 ºС.
Основными узлами сепаратора любого типа являются: станина, состоящая из корпуса и чаши, барабан, приемно-выводное устройство и приводной механизм, включающий в себя вертикальный вал (веретено) и горизонтальный вал с зубчатым колесом.
В корпусе станины размещается приводной механизм, на вертикальном валу которого устанавливается барабан. Чаша станины закрыта крышкой, служащей для размещения приемно-выводного устройства.
Сепаратор полузакрытого типа имеет более сложную конструкцию приемно-выводного устройства. Устройство состоит из одного (для молокоочистителей) или двух (для сливкоотделителей) напорных дисков. Напорный диск выполнен в виде двух плоских кружков, между которыми расположено несколько спиральных каналов для жидкости. С помощью концентрично расположенных патрубков каналы дисков соединены с отводными трубками, на концах которых находятся регулировочные вентили-дроссели.
По оси приемно-выводного устройства установлена центральная трубка, по которой молоко поступает в барабан. Трубка может быть соединена непосредственно с трубопроводом подачи молока или с поплавковой камерой, регулирующей подачу молока в сепаратор.
При работе сепаратора поступающее в барабан молоко вытесняет продукты сепарирования в напорные камеры. Вращаясь вместе с этими камерами, сливки, обрат или очищенное цельное молоко, захватываются спиральными каналами неподвижных дисков. С помощью этого давления сливки и обрат перемещаются по трубопроводам в теплообменные аппараты или емкости для хранения.
В герметичном сепараторе молоко на сепарирование подается в барабан снизу, через полувертикальный вал, который нижним концом выходит под станину. На конце вала закреплены диски насосного устройства, которое вращаясь вместе с валом, играет роль насосного колеса и нагнетает молоко в барабан. Молоко попадает под тарелкодержатель, а затем по вертикальным каналам, образованным отверстиями в тарелках, распределяется по их пакету. Сливки в таком барабане собираются в центральной трубке тарелкодержателя и выводятся из барабана за счет давления, создаваемого на входе сепаратора насосным устройством.
В сепараторах молокоочистителях полузакрытого типа для отвода очищенного молока служит одна напорная камера вместо двух у сепаратора сливкоотделителя.
Приводной механизм сепаратора служит для передачи вращения от электропривода к барабану.
Гомогенизаторы
Гомогенизаторы предназначены для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах. Гомогенизаторы представляют собой многоплунжерные насосы высокого давления с гомогенизирующей головкой. Привод их осуществляется от электродвигателей с помощью клиноременной передачи.
Гомогенизация осуществляется путем прохода продукта под высоким давлением с большой скоростью через гомогенизирующую головку, представляющую собой две ступени – щели между притертыми клапаном и седлом, соединенные между собой каналом. Давление в гомогенизаторе регулируется вращением винтов, изменяющих размер щели между клапаном и седлом. При этом на первой ступени устанавливают ѕ необходимого для конкретного продукта давления гомогенизации, на второй – рабочее давление.
Гомогенизаторы состоят из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма с системой смазки и охлаждения, плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном, станины с приводом. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи.
Рис.5. Габаритный чертеж гомогенизатора марки А1-ОГМ: 1 - станина; 2 - предохранительный клапан; 3 - манометрическая головка; 4 – плунжер-ный блок; 5 - манометр системы смазки; В - амперметр; 7 – гомогенизирую-щая головка
Кривошипно-шатунный механизм гомогенизатора предназначен для преобразования вращательного движения, передаваемого клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно-поступательное движение плунжеров, которые посредством манжетных уплотнений входят в рабочие камеры плунжерного блока и, совершая всасывающие и нагнетательные ходы, создают в нем необходимое давление гомогенизирующей жидкости.
Кривошипно-шатунный механизм состоит из корпуса; коленчатого вала, установленного на двух конических роликоподшипниках; крышек подшипников; шатунов с крышками и вкладышами; ползунов, шарнирно-соединенных с шатунами при помощи пальцев; стаканов; уплотнений; крышки корпуса и ведомого шкива, консольно закрепленного на конце коленчатого вала. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма является масляной ванной. В задней стенке корпуса смонтированы маспоуказатель и сливная пробка.
Гомогенизаторы марки А1-ОГМ-2,5 имеют принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар, которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса, что увеличивает теплоотдачу. Охлаждение масла у этих гомогенизаторов производится водопроводной водой посредством змеевика, охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса, а плунжеры охлаждаются водопроводной водой, попадающей на них через отверстия в трубе. В системе охлаждения установлено реле протока, предназначенное для контроля за протеканием воды.
В состав принудительной системы смазки входят сетчатый фильтр, маслонасос с индивидуальным приводом, распределительная коробка, предохранительный клапан и манометр для контроля давления в масляной системе.
К корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок, который предназначен для всасывания продукта из подающей магистрали и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующую головку. Плунжерный блок включает в себя блок, плунжеры, манжетные уплотнения, нижние, верхние и передние крышки, гайки, всасывающие и нагнетательные клапаны, седла клапанов, прокладки, втулки, пружины, фланец, штуцер и фильтр, который устанавливается во всасывающем канапе блока, К торцовой плоскости плунжерного блока крепится гомогенизирующая головка, предназначенная для выполнения двухступенчатой гомогенизации продукта за счет прохода его под высоким давлением через щель между клапаном и седлом клапана в каждой ступени.
Гомогенизирующая головка представляет собой две одноступенчатые головки аналогичной конструкции, соединенные вместе и связанные кана-лом, позволяющим продукту переходить последовательно от первой ступе-ни ко второй. Каждая из ступеней двухступенчатой гомогенизирующей головки состоит из корпуса, клапана, седла клапана и нажимного устрой-ства, включающего стакан, шток, пружину и нажимной винт с рукояткой.
Регулировка давления гомогенизации производится вращением винтов. При установлении режима гомогенизации продукта на первой ступени устанавливают 3/4 необходимого давления гомогенизации, а затем на второй ступени вращением нажимного винта повышают давление до рабочего.
На верхней плоскости плунжерного блока крепится манометрическая головка, которая предназначена для осуществления контроля давления гомогенизации, т.е. давления на нагнетательном коллекторе плунжерного блока. Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство, дающее возможность эффективно уменьшить амплитуду колебания стрелки манометра. Манометрическая головка состоит из корпуса, иглы, уплотнения, гайки, поджимающей уплотнение, шайбы и манометра с мембранным разделителем. К торцовой плоскости плунжерного блока со стороны, противоположной креплению гомогенизирующей головки, крепится предохранительный клапан, который предотвращает повышение давления гомогенизации выше номинального.
Предохранительный клапан состоит из винта, контргайки, пяты, пру-жины, клапана и седла клапана. На максимальное давление гомогенизации предохранительный клапан настраивается вращением нажимного винта, который передает усилие нажатия на клапан посредством пружины.
Станина представляет собой сварную конструкцию из швеллеров, обшитых листовой сталью. На верхней плоскости станины устанавливается кривошипно-шатунный механизм. Внутри станины на двух кронштейнах шарнирно крепится плита, на которой устанавливается электродвигатель. С другой стороны плита поддерживается винтами, регулирующими натяже-ние клиновых ремней.
Станина гомогенизаторов марки А1-ОГМ-2,5 устанавливается на че-тырех регулируемых по высоте опорах. Боковые окна станины закрываются съемными крышками. Верхняя часть станины закрыта кожухом, предназна-ченным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогени-затору необходимой эстетической формы.
Молоко или молочный продукт подается при помощи насоса во всасы-вающий канал плунжерного блока. Из рабочей полости блока продукт под давлением подается через нагнетательный канал в гомогенизирующую го-ловку и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор, образую-щийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седла. При этом происходит диспергирование жировой фазы продукта.
В дальнейшем продукт из гомогенизирующей головки направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку или хранение.
4. Инженерные расчеты
Оборудование для транспортирования и хранения продуктов.
Изменение температуры продукта в цистернах, танках, ваннах и баках можна определить по формуле:
t 2 =2k*F t (t c –t 1) + 2МСt 1 /2МС + kF t , К (1.1)
где k - коефициент теплопередачи. Вт/(м 2 *К); t - продолжительность пребывания продукта в резервуаре, ч; М - количество продукта, кг; С - теплоемкость продукту, Дж/(кг*К); t 1 , t 2 - соответственно начальная и ко-нечная температура продукта, К; t c - температура окружающей среды, К; F - площадь поверхности резервуара, м 2 .
Расчет сепараторов
Для выделения из молока молочного жира используют явление естественного отстоя, когда в спокойно стоящем сосуде с молоком жировые шарики всплывают к поверхности сосуда, образуя слой сливок.
Скорость всплытия, м/с
где g –ускорение свободного падения, м/с 2 ; τ – фактор разделения, с.
Значение τ определяется по формуле:
где ρ п, ρ ж – плотности плазмы и жира, кг/м3; r – радиус жирового шарика, м; η п – вязкость, Па⋅с.
Медленный процесс отстоя резко убыстряется в молочных сепарато-рах. Определим производительность сепаратора-сливкоотделителя по Г.И. Бремеру. Схема движения молока в межтарелочном пространстве показана на рис. 6
Разделяемый поток молока, состоящий из частиц плазмы плотностью ρ п и жировых шариков плотностью ρ ж, направляется во вращающийся барабан сепаратора, где возникает поле действия центробежных сил и происходит отстойное центрифугирование. При этом на каждую взвешен-ную частицу действует центробежная сила F ц, отбрасывающая частицу от центра к периферии со скоростью v c , равной скорости осаждения (отстоя).
Рис. 6. Движение молока в межтарелочном пространстве барабана сепаратора: а – выделение жирового шарика; б – токи обрата и сливок; в – план скоростей.
Для оценки эффективности отстоя в центробежных устройствах срав-ним центробежную силу F
ц
с силой тяжести P
, действующих в поле грави-тации при естественном отстое по соотношению F
ц
/P
=m
ω 2
R
/mg
=ω 2
R
/g
.
Откуда
где τ = ω2 R g – фактор разделения, показывающий во сколько раз дей-ствие центробежной силы превосходит силу тяжести (чем больше фактор разделения, тем выше разделяющая способность сепаратора); R – радиус барабана, м.
Формула для расчета производительности Vt
(м/с) сепаратора:
где η с – КПД сепаратора (η с = 0,5…0,7).
Пусковая мощность сепаратора:
(2.5)
где η = 0,8...0,85 – КПД сепаратора.
Мощность холостого хода:
(2.6)
Мощность рабочего хода сепаратора:
(2.7)
где N c – мощность, потребная для преодоления гидравлических сопро-тивлений в барабане и сообщение кинетической энергии выбрасываемой жидкости, кВт.
Об орудование для гомоген изац ии.
Эффективность гомогенизаци в зависимости от давления (от 30 до 200*10 5 Па) определяют по формуле:
d = 3,8/√∆p(3.1)
где d – диаметр жирового шарика в молоке после гомогенизации, мкм; ∆p– перепад давления, Мпа.
Продуктивность гомогенизатора определяют по формул, м 3 /с,
М=πd 2 /4*SnZφ, (3.2)
где d- диаметр плунжера насоса, м; S - ход плунжера, м; n – скорость вращения коленчатого вала, об/с; Z – количество плунжеров; φ – объемный коефициент полезного действия (для молока (φ= 0,85).
Мощность, необходимую для работы гомогенизатора определяют по формуле, Вт:
N=МР 0 /ή,(3.3)
где Р 0 - давление перед клапаном гомогенизатора. Па; ή-механический коефициент полезного действия гомогенизатора (ή= 0,75).
Повышение температуры продукта:
Δt = Nή/MρC,(3.4)
где р – плотность продукта, кг/м 3 ; С - массовая теплоемкость продукта, Дж/(кг*К).
5.Правила эксплуатации
Эксплуатация автоцистерн и техника безопасности
Перед наполнением цистерны продуктом ее секции, шланги и сливные патрубки обязательно подвергают санитарной обработке, используя чистые корешковые и волосяные щетки, а также хлопчатобумажную ткань. Запре-щается чистить рабочую поверхность секций металлическими щетками, песком и другим абразивным материалом.
Систематически следует проверять исправность обратного клапана, устраняющего попадание паров бензина в секции цистерны, и не реже 1 раза в десять дней – предохранительного клапана, предупреждающего обра-зование вакуума в рабочих секциях свыше 340 мм рт. ст.
Для предотвращения продольного смещения цистерны необходимо через каждые 1000 км пробега проверять затяжку гаек, поясов и хомутов, крепление продольных брусьев к лонжеронам шасси автомобиля, не до-пускать резкого торможения, особенно при частично заполненных секциях.
После наполнения цистерны молоком следует тщательно проверять затяжку крышек люка, перекрытие пробковых кранов воздухопроводов и клапанных кранов молокопроводов, установку заглушек на выпускных штуцерах и наличие пломб. Необходимо периодически контролировать чистку сетки, установленной в штуцере коллектора двигателя автомобиля, при загрязнении промывать ее в бензине или керосине; строго следить за чистотой ящиков для шланга и арматуры.
Эксплуатация насосов и техника безопасности.
Полученные с завода-изготовителя насосы необходимо разобрать и осмотреть, убедиться в исправности деталей и отсутствии посторонних предметов. Детали насоса очищают от смазки, консервации и моют горячей водой и щелочноым раствором в соответствии с инструкцией по мойке молочного оборудования. Затем насосы собирают и присоединяют к трубопроводу. При монтаже тщательно проверяют сносность валов электродвигателя и рабочего колеса или ротора. Это особенно важно для насосов неконсольно-моноблочного типа, имеющих общую плиту с приводом. Необходимо правильно установить резиновое уплотнительное кольцо в паз корпуса.
Крышки к корпусу следует прижимать равномерно по окружности, не допуская перекоса. В противном случае нарушается работа насоса.
Электродвигатель присоединяют к электросети за выведенные концы обмотки статора в зависимости от напряжения по схеме, указанной на табличке (треугольник или звезда). При неправильном направлении вращения следует поменять местами две присоединительные фазы сети.
Вращать насос вхолостую свыше 3-4 мин не рекомендуется, так как его трущиеся части смазываются только перекачиваемым продуктом. Нарушение этого правила может привести к перегреву уплотнительного устройства и даже выходу его из строя.
Всасывающая труба должна быть короткой, прямой и герметичной. Нагнетательный и всасывающий трубопроводы должны свободно без перекосов присоединяться к патрубкам насосов.
Для пуска центробежного насоса необходимо открыть кран на всасывающей линии, включить электродвигатель и открыть кран на нагнетательной, для пуска объемных – открыть запорные краны на нагнетательной линии, включить электродвигатель и открыть кран на всасывающей.
Во время работы насоса надо систематически следить за сальником вала – при неудовлетворительном состоянии сальникового устройства появляется течь перекачиваемой жидкости. Это обнаруживается визуально с помощью специального отверстия во фланце насоса, через которое вытекает просачиваемая жидкость.
Перед остановкой насоса необходимо постепенно отключить подачу продукта и на ходу машины промыть блок цилиндра горячей водой.
Эксплуатация сепараторов и техника безопасности.
Сепараторы – центробежные машины с высокой скоростью вращения. По этому во время их эксплуатации необходимо очень строго выполнять правила техники безопасности и рекомендации инструкции, прилагаемой к каждой машине.
Сепараторы, электродвигатели и пусковая аппаратура должны быть тщательно заземлены. Систематически следует проверять исправность заземляющих устройств.
Работа на сепараторе с неудовлетворительно сбалансированным барабаном или с нарушенной балансировкой его категорически запрещается.
При замене тарелок и посуды барабана необходимо произвести балансировку заново.
Разбирать сепаратор можно только после остановки барана. Работать на сепараторе при снятых ограждениях и защитных кожухах воспрещается. Барабан после отключения электродвигателя не рекомендуется тормозить.
Работать на сепараторе со скоростью вращения барабана выше указанной в паспорте запрещается.
Обслуживать сепаратор может только специалист, изучивший машину, принцип ее работы и инструкцию по эксплуатации, а также сдавший техминимум.
Перед пуском машины необходимо вывести стопорные винты из пазов барабана и поставить тормоза в нерабочее положение. Обязательно надо проверить уровень масла в ванне. Барабан сепаратора должен вращаться по часовой стрелке, если смотреть сверху.
После работы барабана, не останавливая, надо промыть, пропустив вначале небольшое количество обезжиренного молока или воды, затем холодную воду для охлаждения барабана. Далее, остановив барабан, разбирают машину, тщательно чистят и моют все детали, а затем просушивают.
Эксплуатация гомогенизаторов и техника безопасности.
Электродвигатели, гомогенизаторы и пусковая аппаратура должны быть тщательно заземлены; необходимо систематически проверять состояние заземляющих устройств.
Во время эксплуатации у приводов должны быть защитные кожухи. Запрещается проводить ремонт, смазку, чистку и мойку на ходу машины.
Исправность предохранительного клапана и его регулирование на максимально допустимое рабочее давление надо обязательно проверять каждый раз перед работой.
Рабочее давление в нагнетательной камеры регулируют штурвалом гомогенизирующей головки. Оно не должно превышать паспортного значе-ния.
У пусковой кнопки электродвигателя привода гомогенизатора обяза-тельно должна быть вывешена табличка с надписью «Перед включением электродвигателя пусти воду на охлаждение плунжеров».
Останавливать машину только после разжатия до отказа пружины гомогенизирующей головки. При несоблюдении этого требования диафрагмы манометров выходит из строя.
После работы блок цилиндра промывают на ходу машины, пропуская через него сначала теплую, затем горячую воду до тех пор, пока вода не будет выходить чистой. Затем разбирают гомогенизирующую часть и хорошо промывают в горячей воде, сушат и собирают блок.
6. Список использованной литературы
1.Антипов С.Т. Ученик ХХІ век «Машини и аппараты пищевых производств» - М. «Высшая школа», 2001 г.
2.Барабанщиков Н.В. «Молочное дело», - М. «Колос» 1983 г.
3.Бредихин С.А., Космодемгенский Ю. В., Юрин В.Н. «Технология и техника переработки молока» - М. «Колос» 2003 г.
4.Гальперин Д. М. «Оборудование молочних предприятий, монтаж, накладка, ремонт» - М. «Агропромиздат» 1990 г.
5.Власенко В.В. «Технологія виробництва і переробки молока і молочних продуктів» - В. 2000г.
6.Гончаров Н.Н. Справочник механика молочной промышленности – М. 1959 г.
7.Золотин Ю.П., Френклах М.Б., Ламутина М.Г. «Оборудование предприятий молочной промышленности» -М. Агропромиздат 1985 г., 270с.
8.Иванов В.И. «Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности».
9.Ковалевская Л.П. «Технология пищевых производств» -М. «Колос» 1997г.
10.Кравців Р.І., Хоменко В.І., Островський Я.Р. «Молочна справа».
11.Крусь Т.Н. «Технология молочных продуктов».
12.Кугенев П.В., Барабанщиков Н.В. Практикум по молочному делу –М. «Колос» 1978г.
13.Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. «Технологическое оборудование молочных предприятий» -М. «Легкая пищевая промышленность» 1983г.
14.Золотин Ю.П., Френклах М.В., Ламутина М.Г. «Оборудование предприятий молочной промышленности» - М. «Агропромиздат» 1985г.
15.Шалыгина Г.А. «Технология молока и молочних продуктов» -М. 1973г.
16.Барановский Н. В. «Пластинчатые теплообменники в пищевой промышленности». «Машгиз», 1962.
17.Вайнберг А. Я.,БрусиловскийЛ. П. «Автоматизация технологических процессов в молочной промышленности». Изд-во «Пищевая промышленность », 1964.
18.Дезент Г. М., Боушев Т. А. «Оборудование и поточные линии для производства мороженого». «Госиздат», 1961.
19.3олотнии Ю. П. «Циркуляционная мойка молочного оборудования». «Пищепромиздат», 1963.
20.Крупин Г. В., Лукьянов К. Я., Тарасов Ф.М., Боушев Т. А, Шувалов В. Н. Васильев П. В. «Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности» . М., изд-во «Машиностроение», 1964.
Дополнение 1.
Дополнение 2.
Сепаратор Ж5-ОМЕ-С
Сепаратор-молокоочиститель Ж5-ОМЕ-С с центробежной автоматической периодической выгрузкой осадка предназначен для очистки молока от загрязнений и механических примесей, работает в линии с пастеризационной установкой производительностью не менее 15000 дм 3 /ч.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Дополнение 3.
Компания Frautech более 90 лет производит машины и линии для пищевой промышленности, в частности для молочной отрасли.
Центробежные сепараторы : автоматические и ручные, для обезжиривания, титрования и очистки молока, обезжиривания сыворотки, для разделения жидкостей и жидкой/твердой фаз различных видов жидких продуктов пищевых и непищевых: вина, масла, фруктовых соков, сточных вод и т.д.
Оборудование для пастеризации : с пластинчатыми теплообменниками с электронными и пневматическими системами контроля, для молока, молочных продуктов и других жидких пищевых продуктов.
Уже многие десятилетия марка «Frautech» ассоциируется с безупречной работой центробежных сепараторов, применяемых в молочной промышленности, и сепараторы серии «Freedom» яркое тому подтверждение.
Технологический цикл данной модели сепараторов всегда считался отличительной чертой компании«Frau»,а аккуратное техническое исполнение каждой детали и использование современных электронных сис-тем для контроля за работой всей установки позволили снизить из-держки до минимума (например, расходы на техническое обслу-живание и энергопотребление).
Frautech (Фраутек) основана в 1913 г. и без малого сто лет производит оборудование для молочной промышленности, основанное на принципе центробежного разделения. Технический отдел Фраутек постоянно работает в направлении технического совершенствования и повышении эффективности своего оборудования, опираясь на самые современные достижения электроники и учитывая потребности молочной индустрии.
