Процесс производства молочных продуктов состоит из отдельных технологических операций, которые можно разбить на две группы: общие и частные. Общие технологические операции включаются в производственный процесс практически всех молочных продуктов, частные - в производства одной или нескольких однотипных групп.
Общие технологические операции
Приемка молока и других видов сырья
Приемка молока на молокоперерабатывающих предприятиях производится в соответствии с показателями регламентирующих документов [ГОСТ Р 52054-2003, ГОСТ 31449-2013, ТР ТС 021/2011, ТР ТС 033/2013].
При выработке отдельных видов продукции к сырому молоку предъявляются дополнительные требования.
Так, для сырого молока, направляемого на производство сыра, устанавливаются дополнительные требования по массовой доле жира (не менее 3,2 %), кислотности (не более 19 °Т), сычужно-бродильной пробе (1 и 2 класс), количеству спор мезофильных анаэробных лакгатсбраживающих микроорганизмов (в дм3— не более чем 13 000 и 2500 (для сыров с низкой температурой и высокой температурой второго нагревания, соответственно)).
Сырое молоко для выработки молочных консервов и стерилизованного молока контролируется по алкогольной пробе (должно быть термоустойчивым), его кислотность не должна превышать 18 °Т. Кроме того, программы производственного контроля при выработке молочных консервов включают определение дрожжей, плесневых грибов и споровых анаэробных лактатсбраживающих бактерий.
При производстве сливочного масла особые требования предъявляются к сырому молоку на выработку Вологодского масла и сливочного масла для детского питания.
При использовании пищевых добавок и технологических вспомогательных средств в составе молочных продуктов они должны соответствовать требованиям ТР ТС
029/2012 Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств.
Охлаждение и резервирование молока
Целью охлаждения сырого молока является продление срока хранения без изменения его качества.
Рекомендуемая технологическими инструкциями по производству молочных продуктов температура охлаждения молока составляет (4 +/- 2) °С.
Резервирование сырого молока до начала промышленной переработки при температуре (4 +/- 2) °С допускается не более 36 ч (включая время перевозки).
Очистка молока
Очистка молока проводится на молочных заводахс использованием сепараторов.
Центробежная (сепараторная) очистка позволяет выделить из молока посторонние механические частицы и микроорганизмы.
Нормализация
Нормализация проводится, в основном, по массовой доле жира и массовой доле белка. Нормализацию молока по жиру выполняют смешением (периодический способ — к исходному цельному молоку добавляют обезжиренное молоко или сливки) или в потоке (непрерывный способ — от исходного молока отбирают часть сливок или обезжиренного молока).
Гомогенизация
Гомогенизация включается в схему производства пракгически всех молочных продуктов (за исключением нежирных и сливочного масла; при выработке пастеризованного молока 0 массовой долей жира 3,5 % и более, топленого молока, сухого цельного молока, сгущенного стерилизованного молока гомогенизация обязательна).
Цель гомогенизации — дробление жировых шариков в молоке и формирование стабильной эмульсии повышенной вязкости, стойкой к выделению свободного жира.
Гомогенизация проводится, как правило, в двухступенчатом режиме при давлении от 3 до 25 МПа и температуре от 33 °С. При производстве молокосодержащих продуктов давление гомогенизации рекомендуется устанавливать на 3-5 МПа больше, чем аналогичных молочных продуктов.
Пастеризация
Пастеризация предназначена для: полного уничтожения патогенной микрофлоры; снижения до минимально возможной величины общего содержания микроорганизмов в молоке; инактивации ферментов и антибактериальных веществ; придания молоку определенных технологических свойств (в т.ч. особенностей вкуса и цвета).
Пастеризация осуществляется при температурах от 65 до 95 °С без выдержки или с выдержкой до 30 мин. Выбор режима пастеризации зависит от вида вырабатываемого продукта и применяемого оборудования.
Фасование, упаковывание, маркировка
Фасование и упаковывание — заключительные технологические процессы переработки молока. Основной их задачей являются сохранение качества, обеспечение
санитарной безопасности и современного товарного вида готовых молочных продуктов, упакованных в удобную для потребителя, а также хранения и транспортирования упаковку.
Все молочные продукты по своим физико-механическим свойствам можно разделить на три основные группы: жидкие (питьевое молоко и сливки, кисломолочные продукты, напитки и др.), вязкие и вязкопластичные (кисломолочные продукты, творог и творожные изделия, сгущенные продукты и др.) и сыпучие (сухие
молочные продукты). Техническая реализация процессов розлива, фасования и упаковывания определяется физико-механическими свойствами продукта, а также
видом используемой упаковки.
При проведении этих процессов продукт последовательно дозируют и упаковывают. На розлив, фасование и упаковывание поступают технологически
обработанные и доведенные до готовности к употреблению охлажденные молочные продукты и подготовленная упаковка (при выработке кисломолочных продуктов термостатным способом розлив осуществляется перед направлением их в термостатную камеру).
Жидкие молочные продукты дозируют в обычных и асептических условиях. Последнее происходит в замкнутой, предварительно стерилизованной системе: продукт в стерильных условиях разливается в пакеты, которые формуются и стерилизуются внутри машины.
Упаковывание молочных продуктов заключается в последовательном выполнении операций по обработке упаковки и упаковочного материала до и после дозирования в них продукта.
Молочные продукты упаковывают в два вида упаковки: потребительскую и транспортную. Упаковка может быть изготовлена непосредственно перед дозированием
продукта (формирование бумажных пакетов, штампование полимерных коробочек, стаканчиков и др.) или быть готовой (стеклянные бутылки и банки, металлические банки, полимерные стаканчики и др.).
Для изготовления упаковки применяют полимерные материалы, стекло, металл, фольгу, пергамент, бумагу, картон и др. В упаковку из полимерных материалов фасуют практически все виды молочных продуктов, в стеклянные бутылки и банки — жидкие молочные продукты, в металлические банки — вязкие, вязкопластичные ипреимущественно сгущенные молочные консервы. В пергамент, фольгу, бумагу упаковывают творог, творожные изделия и масло.
Потребительская и транспортная упаковка для молочных продуктов должны со- ответствовать требованиям ТР ТС 005/ 2011 «О безопасности упаковки»», а также
требованиям действующих нормативных и технических документов.
Маркировка молочной продукции должна соответствовать требованиям ТР ТС 022/201 «Пищевая продукция в части ее маркировки» с дополнениями ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции».
Хранение
Молочные продукты подвержены воздействию различных бактерий. В связи с этим многие из них имеют небольшой срок хранения. Качество продукции напрямую
зависит от тщательного соблюдения условий хранения.
Хранение производится в холодильной камере, где поддерживается определенный (для каждого продукта) температурный режим, а также влажность и уровень освещения.
Производство цельномолочной продукции
Производство питьевого молока и сливок, молочных напитков
Ассортимент питьевого молока и сливок, молочных напитков представлен следующими основными группами продуктов: пастеризованное и топленое молоко и
пастеризованные сливки, стерилизованные молоко и сливки, молочные напитки.
Производство питьевых молока и сливок, молочных напитков осуществляется по технологическим схемам, представленным на рисунках 2.126 [13, 14, 15].
Рисунок 2.4 — Технологическая схема производства ультрапастеризованного молока
(с использованием пароконтактного способа путем инжекции пара в молоко)
Частные технологические операции
При производстве питьевого пастеризованного молока пастеризацию проводят при (76 +/- 2) °С с выдержкой до 20 с (температура пастеризации может быть увеличена до 99 °С). При получении топленого молока тепловую обработку осуществляют при температуре от 85 до 99 °С с выдержкой не менее трех часов до достижения специфических органолептических свойств. Для пастеризации сливок рекомендуются следующие режимы: 78-82 °С, 2-10 мин.; 85-89 °С, 20 с; 92-96 °С без выдержки. При выборе режима учитывают: степень бактериальной обсемененности, массовую долю жира и термоустойчивость сырья.
При производстве стерилизованного молока используются следующие схемы стерилизации:
- одноступенчатая стерилизация молока (стерилизация молока в упаковке при 110-120 °С с выдержкой 15-30 мин);
- двухступенчатая стерилизация (молоко предварительно стерилизуется в потоке при 130-150 °С в течение нескольких секунд и затем повторно стерилизуется в упаковке при 110-118 °С в течение 10-20 мин).
Ультрапастеризация — тепловая обработка молока в потоке при температуре 135- 150 °С с выдержкой 2-5 с. Ультрапастеризацию молочного сырья проводят в потоке с асептическим розливом с использованием двух способов нагрева:
- прямого (пароконтактного) нагрева впрыскиванием (инжекцией) пара в молоко либо подачей молока в среду пара;
- косвенного нагрева молока через теплопередающую поверхность.
При прямом нагреве продукт и греющая среда находятся в прямом контакте. Качество продукта во многом зависит от качества вводимого пара, который должен быть сухим, насыщенным, без посторонних примесей и запахов, получен из питьевой воды. К преимуществам прямого нагрева относят практически мгновенное нагревание всей массы продукта без теплопередающей поверхности (позволяет использовать молоко более низкой термоустойчивости по сравнению с «косвенным нагревом»), более длительное время работы оборудования без промежуточной мойки. Однако, процесс «прямого нагрева» характеризуется более высокой энергоёмкостью, низким коэффициентом рекуперации тепла 0,40-0,5, сложностью регулирования удаления конденсата на стадии охлаждения продукта в вакуум-камере.
Процесс «косвенного нагрева» менее энергоёмкий, харакгеризуется более высоким коэффи циентом рекуперации тепла 0,75-0,85. Однако, продолжительность работы установок косвенного нагрева в большей степени зависит от качества исходного сырья.
При выработке молочных напитков могут использоваться различные виды молочного сырья (пахта, обезжиренное молоко, молочная сыворотка, сухое молоко,
белковые концентраты), пищевкусовых продуктов (сахар, кофе, какао, плодово-ягодные и фруктовые соки и др.), пищевых добавок [13, 14, 15, 16].
Производство жидких кисломолочных продуктов и напитков
Ассортимент жидких кисломолочных продуктов и напитков достаточно разнообразен и представлен следующими основными видами: айран, ацидофилин,
варенец, йогурт, кефир, кумыс, простокваша, мечниковская простокваша, ряженка и др.
Разнообразие в ассортименте продуктов обусловлено использованием различного вида молочного сырья (нормализованного не только по жиру); применением
различного режима тепловой обработки молока (пастеризация, топление, стерилизация, ультрапастеризация); составом микрофлоры закваски (различные виды молочнокислых бактерий, дрожжи, уксуснокислые бактерии, бифидобактерии, пропионовокислые бактерии); использованием наполнителей (фруктовых, плодово-ягодных, белковых), пищевых добавок, функциональных ингредиентов.
Производство жидких кисломолочных продуктов и напитков осуществляется по единой технологической схеме резервуарным или термостатным способами (см.
рисунок 2.7) [13, 14, 15].
Частные технологические операции
При производстве жидких кисломолочных продуктов и напитков целесообразно применять высокие температуры пастеризации (происходит более полная денатурация сывороточных белков, что повышает влагоудерживающую способность казеина). Рекомендуются следующие режимы: температура (87 +/- 2) °С с выдержкой 10-15 мин., (92 +/- 2) °С с выдержкой 2-8 мин., (96 +/- 2) °С с выдержкой 15-20 с.
Отличительными особенностями технологии варенца и ряженки является использование повышенных режимов тепловой обработки молока: для варенца —
температура (97 +/- 2) °С с выдержкой (60 +/- 20) мин., или использование стерилизованного молока, для ряженки — (97 +/- 2) °С с выдержкой не менее 3 ч., в результате которых продукты приобретают выраженный светло-кремовый цвет, характерный вкус и аромат (происходит образование меланоидинов, карбонильных и других промежуточных соединений реакции Майара, высвобождение ЗН-групп и др.).
Режимы сквашивания выбирают в зависимости от состава используемой закваски. Сквашивание осуществляют, как правило, при температуре, оптимальной для развития заквасочной микрофлоры при использовании моновидовых заквасок или многовидовых, в состав которых входят микроорганизмы, имеющие одинаковый температурный оптимум.
При использовании поливидовых заквасок, содержащих микроорганизмы с различными оптимальными температурами, при выборе режима сквашивания
учитывают активность развития заквасочной микрофлоры и свойства готового продукта (таблица 2.4).
Для охлаждения жидких кисломолочных продуктов и напитков, вырабатываемых резервуарным способом, могут использоваться пластинчатые и трубчатые охладители. Заключительный этап охлаждения, в процессе которого завершается формирование структуры продукта (физическое созревание) протекает после розлива и упаковывания продукта в холодильной камере при температуре (4 +/- 2) °С.
Фруктово-ягодные наполнители, используемые при производстве продуктов, могут вноситься непосредственно в резервуар с частично охлажденным (20-25) °С
молочно-белковым сгустком, в потоке с помощью специального устройства или с помощью дозатора в упаковку продукта [13, 14, 15].
Производство сметаны
Сметана — кисломолочный продукт, получаемый путем сквашивания пастеризованных сливок чистыми культурами молочнокислых бактерий с последующим
созреванием сквашенных сливок.
Сметану вырабатывают термостатным и резервуарным способами (большая часть сметаны производится резервуарным способом), с использованием
гомогенизации сливок и/или низкотемпературной обработки сливок (физическим созреванием) перед сквашиванием.
Технологическая схема производства сметаны приведена на рисунке 2.8 [13, 14, 15].
Частные технологические операции
Основным сырьем при выработке сметаны являются сливки. Оптимальной является жирность сливок, при которой нормализацию можно осуществить только за
счет внесения закваски. Выбор режима пастеризации осуществляют с учетом кислотности сливок и их термоустойчивости. Предпочтительнее использовать более
жесткие режимы пастеризации: (86 +/- 2) °С с выдержкой от 2 до 10 мин или (94 +/- 2) °С с выдержкой до 20 с.
Гомогенизация сливок оказывает существенное влияние на качество сметаны. Температура и давление гомогенизации выбираются в зависимости от жирности сливок. Чем выше жирность сливок, тем ниже давление и температура гомогенизации: для сметаны 10-15- %-ной — 12-15 МПа, 17-22 %-ной — 912 МПа, 25-32 %-ной — 811 МПа, 34-40 %-ной — 7-10 МПа, температура гомогенизации — 60-70 °С или при температуре пастеризации. Рекомендуется использовать двухступенчатую гомогенизацию (для сливок с массовой долей жира 20-30 %). Допускается проведение гомогенизации перед пастеризацией.
При производстве сметаны используют закваски (бакконцентраты, культуры прямого внесения), состоящие из лактококков, лактококков и термофильных
молочнокислых стрептококков. Температура сквашивания в зависимости от вида закваски составляет 28-38 °С. Длительность процесса сквашивания — 10-12 ч.
При резервуарном способе производства по окончании сквашивания сливки перемешивают до получения однородной консистенции и направляют на фасование.
При термостатном способе производства сметаны заквашенные сливки направляются на фасование, сквашивание осуществляется в термостатной камере.
Охлаждение и созревание сметаны происходит в упакованном виде в холодильной камере при температуре (4 +/- 2) °С с последующей выдержкой (длительность охлаждения и созревания упакованной сметаны не должна превышать 12 ч. — 24 ч.- в зависимости от вида упаковки) [14, 15].
Производство творога
Творог — это белковый кисломолочный продукт, вырабатываемый путем сквашивания молока (нормализованной смеси) чистыми культурами молочнокислых
бактерий (лактококков; лактококков и термофильных молочнокислых стрептококков) с последующим удалением сыворотки из сгустка. Творог вырабатывается различными способами, отличающимися уровнем механизации и автоматизации технологического процесса, трудоемкостью и расходом сырья.
Способы производства творога подразделяют в зависимости от:
- метода коагуляции белков молока (кислотный, кислотно-сычужный);
- метода регулирования массовой доли жира в готовом твороге (традиционный - выработка творога из нормализованной по жиру смеси и раздельный - за счет внесения необходимого количества жира в виде сливок в обезжиренный творог);
- метода обезвоживания сгустка (самопрессованием, прессованием, сепарированием, ультрафильтрацией);
- аппаратурного оформления технологического процесса (с использованием творожных ванн, творогоизготовителей (коагуляторов), поточно-механизированных линий).
Несмотря на большое разнообразие способов производства творога, в любой технологической схеме можно выделить два основных этапа: первый — подготовка
молока к сквашиванию и получение сгустка, второй — обработка сгустка с целью выделения избыточного количества сыворотки и получения стандартного по массовой доле влаги творога [13, 14, 15]. Общая технологическая схема производства творога приведена на рисунке 2.9.
Частные технологические операции
Пастеризация нормализованной смеси (обезжиренного молока) при производстве творога производится при температуре (78 +/- 2) °С с выдержкой 15-20 с. Допускается пастеризация при (83-94) °С без выдержки или с выдержкой 10-20 с (в зависимости от способа производства творога).
При обычном (длительном) способе сквашивания используют закваску, состоящую из лактококков (для улучшения вкуса и аромата в состав закваски могут
дополнительно включаться лейконостоки), температура сквашивания составляет (30 +/- 2) °С. При ускоренном способе сквашивания применяют симбиотическую закваску, содержащую лактококки и термофильные молочнокислые стрептококки, температура сквашивания — (32 +/- 2) °С, допускается применение закваски термофильных молочнокислых стрептококков. Объемная доля производственной закваски — 3-5 %. Могут использоваться бакконцентраты методом прямого внесения и [}\/8 ([)\/|)- культуры.
При кислотном способе в молоко (нормализованную смесь) добавляется только закваска, при кислотно-сычужном способе кроме закваски вносятся хлористый кальций и молокосвертывающий ферментный препарат. При кислотном способе при сычужновялом молоке допускается внесение хлористого кальция.
Обработка сгустка и отделение сыворотки имеют свои особенности в зависимости от используемого оборудования. Для обезвоживания сгустка используют
самопрессование, прессование, обезвоживатели различного типа (барабанные, вакуумные и другие), ультрафильтрацию, сепарирование. Важное значение имеет
подбор оптимальных температур и параметров подогрева сгустка.
Охлаждение творога для предотвращения дальнейшего повышения кислотности может осуществляться различными способами: в холодильной камере (совмещение самопрессования в мешочках и охлаждения), в установках для прессования и охлаждения, с использованием охладителей различного типа [1315].
Производство сливочного масла и спредов
Производство сливочного масла
Особенностью отечественного маслоделия является использование двух принципиально различных методов производства сливочного масла:
- метода сбивания сливок в маслоизготовителях периодического и непрерывного действия (ПД и НД);
- метода преобразования высокожирных сливок (ПВЖС).
В настоящее время методом ПВЖС в Российской Федерации вырабатывают более 50 % сливочного масла, включая весь существующий ассортимент [17].
Производство сливочного масла методом ПВЖС
Общая схема процесса производства сливочного масла методом ПВЖС приведена на рисунке 2.10.
Частные технологические операции
Пастеризация сливок. Сливки пастеризуют при температуре от 85 °С до 115 °С. Температуру пастеризации сливок устанавливают с учетом их качества.
Допускается проводить пастеризацию обезжиренного молока, полученного при сепарировании молока, после охлаждения и хранения.
Сепарирование сливок. Сепарирование сливок производят с целью получения высокожирных сливок (ВЖС) в качестве промежуточного продукта при выработке масла данным методом. Температуру сепарирования устанавливают в диапазоне от 60 °С до 95°С в соотвествии с рекомендациями по эксплуатации сепараторов.
Преобразование ВЖС в масло. Преобразование ВЖС в масло осуществляют посредством интенсивной термомеханической обработки их в маслообразователях различной конструкции с целью обращения фаз дисперсии прямого типа «масло в воде» в дисперсию обратного типа «вода в масле», являющуюся основой структуры сливочного масла. В качестве хладоносителя в маслообразователях используют ледяную воду, рассол, охлаждающую жидкость.
Сливочное масло после фасования охлаждают в холодильных камерах при температуре от 0 °С до минус 5 °С. Охлаждение свежевыработанного масла проводится до температуры 10 °С в центре монолита и не более 5 °С для масла в потребительской упаковке.
Производство сливочного масла методом сбивания
Общая схема процесса производства сливочного масла методом сбивания показана на рисунке 2.11.
Частные технологические операции
Охлаждение и физическое созревание сливок. Физическое созревание — это выдерживание сливок при низкой положительной температуре, необходимое для
частичного отвердевания триглицеридов молочного жира 30-35 % и обеспечения возможности образования масляного зерна при последующем их сбивании. Степень отвердевания зависит от температуры охлаждения сливок (от 4 °С до 14 °С в зависимости от времени года и вида масла) и продолжительности выдержки (от 5 до 14 ч).
Сбивание сливок. Сущность процесса заключается в агрегации содержащихся в сливках жировых шариков и образовании масляного зерна при интенсивном
механическом воздействии. Процесс сбивания регулируют так, чтобы получить достаточно упругое масляное зерно, а пахта должна легко отделялась от зерна.
Массовая доля жира в пахте не должна превышать 0,7 %.
Сбор и охлаждение пахты. Пахта — вторичное молочное сырье с высокой биологической ценностью. На предприятиях маслодельной отрасли организуется
полный сбор пахты, охлаждение до температуры (4 +/- 2) °С для обеспечения ее дальнейшей переработки.
Обработка масляного зерна и пласта масла. Обработка масляного зерна заключается в спрессовывании его в монолит и пластификации последнего с удалением
из него воздуха и равномерным распределением влаги в пласте масла. Нормализация масла по влаге осуществляется с помощью насоса-дозатора.
Охлаждение сливочного масла после фасования производится аналогично, как и при производстве методом ПВЖС [18].
Производство спредов
Спреды производят из молочного сырья и из немодифицированных и (или) модифицированных растительных масел. Спреды делятся на три подвида:
- сливочно-растительные содержат более 50 % молочного жира;
- растительно-сливочные содержат от 15 до 49 % молочного жира;
- растительно-жировые содержат менее 15% молочного жира.
Общая схема процесса производства спредов по «маслодельной» схеме (1 вариант) представлена на рисунке 2.12.
Частные технологические операции (вариант 1).
Плавление заменителей молочного жира (ЗМЖ ), составление жировой эмульсии и ее эмульгирование. ЗМЖ расплавляют в специальных ваннах-плавителях при температуре (60 +/- 5) °С. Расплавленный ЗМЖ насосом подают в универсальную емкость с подогретой до (60 +/- 5) °С пахтой для приготовление жировой эмульсии с м.д. жира 35-37 %. Полученную смесь подвергают эмульгированию с помощью эмульсоров или диспергаторов.
Пастеризация и сепарирование жировой эмульсии. Режимы пастеризации и сепарирования жировой эмульсии аналогичны режимам при пастеризации и
сепарировании сливок из коровьего молока. Полученная высококонцентрированная жировая эмульсия (ВЖЭ) направляется в емкость с ВЖС.
Нормализация смеси ВЖС и ВЖЭ. Смесь ВЖС и ВЖЭ тщательно перемешивается и нормализуется для получения стандартного продукта. В качестве компонента
нормализации могут использоваться пахта или обезжиренное молоко.
Преобразование высокожирной смеси (ВЖС+ВЖЭ) в спред. Преобразование высокожирной смеси в спред производят в маслообразователях посредством ее
термомеханической обработки. Режим работы маслообразователя устанавливают с учетом состава сырья, вида спреда и конструкции маслообразователя.
Недостатком технологической схемы по варианту 1 является образование «пахтового» продукта — пахты с содержанием немолочных жиров. Использование его
затруднено, поэтому «пахтовый» продукт, в основном, направляется на корм скоту. Общая схема процесса производства спредов по «маслодельной» схеме (2 вариант) представлена на рисунке 2.13.
Частные технологические операции (вариант 2).
Технологические операции получения ВЖС и ВЖЭ аналогичны операциям по варианту 1.
При производстве спредов по данному варианту происходит увеличение энергозатрат на процессы пастеризации и эмульгирования высококонцентрированной жировой эмульсии [19].
Производство сыров и сырных продуктов
Среди большого разнообразия продуктов питания одно из ведущих мест занимают сыры.
Сыры в зависимости от массовой доли влаги в обезжиренном веществе подразделяют на мягкие, полутвердые, твердые, сверхтвердые и сухие.
Плавленые сыры подразделяют на ломтевые и пастообразные (стерилизованные, пастеризованные, сухие, копченые).
Производство попутвердых (твердых) сыров
Общая схема процесса производства полутвердых (твердых) сыров представлена на рисунке 2.14.
Частные технологические операции
Подготовка и внесение функционально необходимых ингредиентов. В нормализованную, пастеризованную и охлажденную до температуры свертывания
смесь вносят функционально необходимые ингредиенты: хлористый кальций, бактериальную закваску или концентрат, ферментный препарат. Состав, доза и способ внесения бактериальной закваски или концентрата зависят от вида сыра, качества сырого молока и конкретных условий производства.
Свертывание нормализованной смеси, обработка сгустка. Продолжительность свертывания нормализованной смеси составляет (30 +/- 5) мин. Обработку полученного сгустка проводят с целью его обезвоживания и регулирования интенсивности и уровня молочнокислого процесса. Для этого последовательно осуществляют следующие операции: разрезку сгустка и постановку сырного зерна, вымешивание зерна, второе нагревание и вымешивание после него. Температура второго нагревания зависит от вида сыра: для сыров с низкой температурой второго нагревания (Голландский, Костромской, Пошехонский и др.) она составляет (38 +/- 2) °С, для сыров с высокой температурой второго нагревания (Советский, Швейцарский и др.) — (53 +/- 2) °С.
Формование сыра. Проводится с целью образования монолитных сырных головок 0 требуемой формой, размерами и массой и отделения сыворотки. Применяют три способа формования: из пласта (Костромской, Пошехонский и др.), насыпью (Российский, Угличский и др.) или наливом (Латвийский и др.).
Самопрессование — выдержка сыров в формах без нагрузки. Продолжительность самопрессования, для сыров, формуемых из пласта — (35 +/- 15) мин, для сыров,
формуемых насыпью — от 1 до 6 часов.
Прессование сыров. Проводят с целью уплотнения сырной массы, удаления межзерновой сыворотки и образования замкнутого и прочного поверхностного слоя.
Давление и продолжительность прессования определяются характеристикой консистенции сыра.
При обработке сгустка и сырного зерна, формовании, самопрессовании и прессовании сыров необходимо обеспечить полный сбор подсырной сыворотки, ее очистку от казеиновой пыли и жира, охлаждение и резервирование для дальнейшей переработки. Попадание сыворотки в сточные воды существенно загрязняет их, увеличивает нагрузку на очистные сооружения.
Посолка сыра является обязательной операцией при производстве полутвердых сыров. Чаще всего посолка сыра осуществляется в солильных бассейнах в рассоле с концентрацией соли (21 +/- 3) % при температуре (10 +/- 2) °С. Продолжительность посолки — 2-3 суток.
Созревание попутвердых сыров с низкой температурой второго нагревания осуществляется при температуре (12 +/- 2) °С и относительной влажности воздуха (80 +/- 10) %. Для сыров с высокой температурой второго нагревания (Советский и др.) созревание проходит в 3 стадии: на первой стадии сыр созревает при температуре (12 +/- 2) °С и относительной влажности воздуха от 85 % до 90 % в течение (20 +/- 10) суток, на второй стадии — при температуре от 20 °С до 25 °С и относительной влажности воздуха от 90 до 95 % в течение (30 +/- 10) суток, на третьей стадии — при температуре (12 +/- 2) °С и относительной влажности воздуха от 80 % до 90 % до окончания процесса созревания. Продолжительность созревания Швейцарского сыра составляет 180 суток. Для сыров, созревающих с участием микрофлоры сырной слизи, устанавливают температуру (10 +/- 2) °С, относительную влажность воздуха от 85 % до 95 %, периодически перетирая поверхность сыра для лучшего развития сырной слизи.
На современных сыродельных предприятиях широко внедрено созревание сыров в полимерных пленках, при этом значительно снижаются затраты труда и сокращаются потери продукта [20].
Производство мягких сыров
Мягкие сыры имеют повышенное содержание влаги (50-65 %), содержат большое количество растворимого белка (до 85 %), что придает им высокую пищевую ценность. Технологический процесс производства мягких сыров направлен таким образом, чтобы получить сыры нежной, мягкой консистенции и специфического вкуса — от приятного кисломолочного до выраженного сырного со слегка аммиачным или грибным привкусом.
Особенностями технологии мягких сыров (по сравнению с полутвердыми сырами) являются: более продолжительное свертывание молока, постановка крупного сырного зерна, отсутствие второго нагревания и принудительного прессования.
В зависимости от особенностей производства и технологических параметров мягкие сыры можно разделить на несколько самостоятельных групп, различающихся
типом свертывания молока (сычужное, сычужно-кислотное и кислотное), применяемыми бактериальными препаратами, условиями созревания, температурно-временными режимами выработки и некоторыми другими факторами.
В частности, по применяемым бактериальным препаратам мягкие сыры подразделяют на пять видовых подгрупп:
- сыры, созревающие при участии молочнокислых бактерий и микрофлоры сырной слизи (Дорогобужский и др.);
- сыры, созревающие при участии молочнокислых бактерий, микрофлоры сырной слизи и белой плесени, развивающихся на поверхности сыра (Смоленский и др.);
- сыры, созревающие при участии молочнокислых бактерий и белой плесени, развивающейся на поверхности сыра (Русский камамбер др.);
- сыры, созревающие при участии молочнокислых бактерий и зеленовато-голубой плесени, развивающейся в тесте сыра (Рокфор и др.);
- сыры свежие, вырабатываемые при участии молочнокислых бактерий без созревания (Адыгейский и др.).
Общая схема процесса производства мягких сыров приведена на рисунке 2.15.
Частные технологические операции
Термизация и охлаждение молока. Созревание молока. После сортировки сырое молоко направляют на термизацию при температуре (6512) °С с выдержкой 20-25 с, охлаждают до (10 +/- 2) °С и направляют на созревание — выдержку при температуре (10 +/- 2) °С в течение (12 +/- 2) ч. В термизированное молоко вносят бактериальную закваску в количестве 0,05-0,4 %. Допускается проводить созревание молока без предварительной термизации.
Пастеризация и охлаждение нормализованной смеси. Пастеризацию нормализованной смеси при производстве мягких сыров проводят при температуре от 74 °С до 86 °С с выдержкой 20-25 с, затем охлаждают до температуры свертывания. Температуру свертывания устанавливают в пределах от 26 °С до 34 °С в зависимости от вида сыра и технологических свойств молока.
Подготовка и внесение функционально необходимых ингредиентов. В подготовленную смесь вносят функционально необходимые ингредиенты: хлористый
кальций, бактериальную закваску или концентрат, ферментный препарат. При выработке некоторых видов сыров в нормализованную смесь вносят чистые культуры плесневых грибов.
Свертывание нормализованной смеси, обработка сгустка. Продолжительность свертывания нормализованной смеси составляет от 35 до 90 мин.
Формование сыра. Применяют, в основном, два способа формования: насыпью или наливом.
Самопрессование сыра. Продолжительность самопрессования зависит от вида сыра и составляет от 2 до 15 ч.
Посолка сыра. Посолка сыра может осуществляться в солильных бассейнах в рассоле с концентрацией соли (21 +/- 3) % при температуре (10 +/- 2) °С. Продолжительность посолки — от 20 мин до 3 ч. Может применяться частичная или полная посолка в зерне.
Созревание сыра. Созревание мягких сыров с низкой температурой второго нагревания осуществляется при температуре (11 +/- 2) °С и относительной влажности
воздуха (80 +/- 5) % от 3 до 7 суток. Отдельные сыры вырабатываются без созревания.
Особенности производства Адыгейского сыра.
Адыгейский сыр — одна из разновидностей мягких сыров, относящихся к категории «без созревания», который пользуется наибольшей популярностью и потребительским спросом и вырабатывается практически во всех регионах Российской Федерации.
Операции по традиционной технологии:
- в нагретую до температуры 92-95 °С нормализованную смесь для коагуляции (свертывания) белка добавляется сыворотка кислотностью (100 +/- 20) °С;
- свернувшийся белок раскладывают по формам, одновременно осуществляя посолку каждой головки сухой солью;
- сыр в формах несколько раз переворачивают для отделения излишней сыворотки и формирования головки и направляют для охлаждения и упаковки.
Особенности производства мягких сыров с использованием ультрафильтрации.
Отличительной особенностью производства мягких сыров является использование установок для ультрафильтрации. В процессе ультрафильтрации ферментированная смесь концентрируется до массовой доли сухих веществ 20-23 %. Уровень содержания белка, жира и прочих компонентов регулируется в автоматическом режиме в соответствии с требованиями технологии производимого продукта [21].
Производство плавленых сыров
Частные технологические операции
Подбор сырья для плавления. Подбор сыров для плавления ведут с учетом степени зрелости, активной кислотности и органолептических показателей. При
использовании незрелых и нежирных сыров их измельчают и выдерживают с солями- плавителями.
Предварительная обработка сырья. С сыров снимают парафин или пленку, удаляют поврежденные участки с головок сыра, моют при необходимости и разрезают
на куски массой до 1 кг или измельчают на волчке. Творог зачищают с поверхности. Масло освобождают от упаковки, проводят зачистку поверхности масла от штаффа, разрезают на куски. Сухие компоненты просеивают.
Подбор и приготовление раствора сопей-ппавитепей. Подбор солей- плавителей проводят применительно к видовой группе вырабатываемого сыра и
исходному сырью (вид, степень зрелости сыра, активная кислотность и др.). Как правило, соли-плавители вносят в виде растворов с массовой долей сухих веществ 20-25 %.
Составление, плавление и гомогенизация смеси. Подготовленное сырье загружают согласно рецептуре в специальные аппараты с паровой рубашкой и мешалкой. Температура плавления выбирается в зависимости от состава, свойств сырья, вида сыра и колеблется от 85 °С до 90 °С, продолжительность процесса плавления 3-10 мин. В целях улучшения эмульгирования жира плавленый сыр может быть подвергнут гомогенизации (например, при производстве высокожирных
пастообразных сыров). Расплавленную сырную массу непосредственно после плавления направляют на гомогенизатор, давление гомогенизации 10-15 Мпа [22].
Производство сырных продуктов
Сырные продукты относятся к молокосодержащим продуктам, производимым в соответствии с технологией сыра, в которых допускается замещение молочного жира в количестве не более 50% от жировой фазы исключительно заменителем молочного жира (ЗМЖ). Это позволит создать выпуск сыродельной продукции, в том числе, в межсезонье, снизить ее себестоимость, сократить импорт сыров в Россию. Схема производства полутвердых сырных продуктов приведена на рисунке 2.17.
Частные технологические операции
Эмульгирование мопочно-раститепьной смеси. Оптимальные параметры эмульгирования, обеспечивающие высокую стабильность получаемой эмульсии: массовая доля ЗМЖ в смеси с обезжиренным молоком — 30 %, температура эмульгирования 50-55 °С, продолжительность эмульгирования 5-10 мин. Допускается
внесение эмульгаторов и стабилизаторов.
Производство консервов и сухих молочных продуктов
Ассортимент молочных консервов насчитывает десятки видов сгущенных и сухих продуктов: сгущенные молочные консервы с сахаром; сгущенные молочные консервы с сахаром и вкусовыми компонентами — кофе, какао, цикорием; молоко сгущенное стерилизованное цельное и обезжиренное; молоко сухое (в том числе сухое цельное молоко, сухое обезжиренное молоко, частично обезжиренное сухое молоко), сухие сливки; сухая сыворотка и сухая деминерализованная сыворотка. В последние годы ассортимент традиционных молочных консервов пополнился молокосодержащими, восстановленными и рекомбинированными продуктами.
Для повышения качества и хранимоспособности молочных консервов в последние годы наметилась тенденция на внедрение непрерывно поточных методов производства с использованием пленочных вакуум-выпарных аппаратов и переходом на многостадийную сушку с установкой нового сушильного оборудования или
модернизацией уже имеющихся на предприятиях сушилок. Известен также опыт применения мембранных методов — микрофильтрации и обратного осмоса, чаще в продуктах из обезжиренного молока, чем из цельного.
Производство сухих молочных продуктов
На рисунке 2.18 показана общая схема производственного процесса с использованием пленочного вакуум-выпарного аппарата и многостадийной сушки.
Частные технологические операции
Основные технологические операции при выработке консервов и сухих молочных продуктов — сгущение и сушка. При сгущении свободная влага удаляется в виде пара в циркуляционных объемных двухкорпусных или пленочных трех-четырех корпусных вакуум-выпарных аппаратах различной конструкции. Температура сгущения от 75 °С в первом корпусе, до 46 °С — в последнем. Рекомендуется сгущение молочной смеси до
концентрации сухих веществ (46 +/- 6) %.
Использование пленочных вакуум-выпарных аппарата является менее затратным по расходу пара (в пленочных вакуум-аппаратах— от 0,25-0,3 кг, в цируляционных — от 0,44 до 0, 46 кг на кг испаренной влаги), а также по продолжительности теплового воздействия на сгущаемый продукг (в пленочных вакуум-выпарных аппаратах при поточном сгущении от 3 до 15 мин, в циркуляционных от 1 ч и более).
Подогрев сгущенного молока перед сушкой до 55-60 °С интенсифицирует процесс сушки за счет сокращения первой ее стадии — прогрева высушиваемого материала. Повышение температуры концентрата на каждые 5 °С увеличивает производительность сушилки на 1 %.
Применяются вальцовые (при малых объемах производства) и одно, двух или трехстадийные распылительные сушилки. С увеличением стадий сушки
энергоэффективность возрастает, а получаемый продукт отличается повышенной растворимостью и пониженной гигроскопичностью.
Сухой молочный продукт фасуют в потребительскую и транспортную упаковку. Основной вид транспортной упаковки — бумажные непропитанные 2-6-слойные мешки с полиэтиленовым вкладышем массой 25-30 кг.
Потребительская упаковка:
- термоформованные пакеты из полимерных материалов;
- клееные пачки с внутренним герметично заделанным пакетом из алюминиевой фольги или целлофана [23].
Производство сгущенных молочных консервов с сахаром
Сгущенное цельное молоко с сахаром является наиболее востребованным у потребителя в этой группе продуктов в Российской Федерации [24].
На рисунках 2.19-2.20 показаны схемы производства.
Частные технологические операции
При производстве данного продукта в настоящее время применяют два способа производства — традиционный, периодический с использованием циркуляционных объемных вакуум-аппаратов и поточный с включением в схему пленочного вакуум-выпарного аппарата особой конструкции, дополненного финишером для принудительной циркуляции и досгущения до требуемой концентрации сухих веществ не менее 73,5 %.
Принципиальное отличие периодического и поточного способов заключается в смешивании молочной смеси и сахара.
В периодическом (традиционном) способе сахар в виде сахарного сиропа (оптимальная концентрация сахарного сиропа 60-70 %) вводится в гомогенизированную,
нормализованную, пастеризованную сгущаемую молочную смесь в циркуляционный вакуум-выпарной аппарат; в поточном, так называемом «бессиропном способе», сахар растворяется в молоке и дальнейшей обработке — центробежной очистке, охлаждению, нормализации, пастеризации, сгущению, гомогенизации, охлаждению подлежит молочно-сахарная смесь.
Молочно-сахарную смесь (в поточном способе) нагревают до 125 °С. Для получения продукта однородной консистенции в процессе охлаждения при температуре массовой кристаллизации лактозы от 25 до 37 °С, вносят мелкокристаллическую лактозу.
Основной вид упаковки сгущенных молочных консервов с сахаром — банки из белой жести электролитического и горячего лужения оловом.
Производство сгущенных стерилизованных молочных консервов
Схема производства сгущенного стерилизованного молока приведена на рисунке 2.21.
Частные технологические операции
Технологический процесс ориентирован на достижение промышленной стерильности и уничтожение не только большей части микроорганизмов, но и их спор.
Для этого проводятся: двукратная центробежная очистка или бактофугирование молока, многократная тепловая обработка: первая — нагревание перед резервированием молока при температуре (90 +/- 2) °С или (74 +/- 2) °С, вторая — тепловая обработка перед сгущением в вакуум-выпарном аппарате при температуре (125 +/- 5) °С с выдержкой 30 с и последующим охлаждением до (86 +/- 2) °С, третья — стерилизация расфасованного продукта при температуре 116-118 °С в течение 14-17 мин.
Сгущение нормализованной молочной смеси проходит в пленочном вакуум - выпарном аппарате до массовой доли сухих веществ 20 или 25 %.
Для предупреждения коагуляции белков молока при стерилизации проводится стабилизация солевого состава — внесение различных солей: цитратов натрия и калия, фосфатов натрия и калия, многокомпонентных смесей. После подтверждения правильности выполненной стабилизации солевого состава сгущенную молочную смесь фасуют в жестяные банки разной вместимости или в контейнеры из ламистера, упаковывают, стерилизуют и охлаждают.
Производство мороженого на молочной основе
Мороженое — взбитые, замороженные и потребляемые в замороженном виде сладкие молочные продукты, молочные составные продукты, молокосодержащие продукты. Мороженое в зависимости от массовой доли молочного жира подразделяют на:
- молочное (массовая доля молочного жира составляет не более 7,5 %);
- сливочное (массовая доля молочного жира составляет от 8 до 11,5 %);
- пломбир (массовая доля молочного жира составляет не менее 12 %).
Схема производственного процесса изготовления мороженого представлена на рисунке 2.22.
Частные технологические операции
Ингредиенты смешивают (цельное молоко, сухое обезжиренное молоко, сгущённое молоко с сахаром и продукты из молочной сыворотки, сахароза, сгущённое
молоко с сахаром, сливки, сливочное масло) нагревают до 70 — 75 0С и гомогенизируют. При производстве мороженого используют следующие режимы пастеризации: 80-85 °С с выдержкой 15-20 с или 50-60 с; 92-95 °С без выдержки, °С; 68-72 °С с выдержкой 25-30 с; 73-77 °С с выдержкой 15-20 0.
Затем смесь фильтруют и пастеризуют при температуре 80-85 °С с выдержкой 50 - 60 с. Сразу после пастеризации смесь охлаждают до температуры 26 °С. Охлаждённую смесь направляют в специальные теплоизолированные емкости с охлаждением, где происходит её хранение (созревание).
Подготовленную смесь направляют на фризерование для частичного замораживания и насыщения смеси воздухом. Смесь фризеруют в специальных аппаратах — фризерах периодического и непрерывного действия. Температура мороженого при выходе из фризера, в зависимости от состава смеси, фасования и используемого фасовочного оборудования должна быть в пределах от -3,5 до -5 °С. Выходящее из фризера мороженое немедленно поступает на фасование. Дальнейшее замораживание (закаливание) проводят в закалочных камерах, морозильных аппаратах или эскимогенераторах при температуре -30 — -40 °С.
Продолжительность закалки составляет от 20 до 40 мин [25, 26, 27, 28, 29].
Переработка молочной сыворотки
Молочная сыворотка — побочный продукт переработки молока, полученный при производстве сыра (подсырная), творога (творожная) или казеина (казеиновая)
характеризующийся высоким содержанием белка, углеводов и минеральных солей.
Состав и свойства молочной сыворотки колеблются в широком диапазоне, что определяется составом молока, технологическими особенностями производства творога, сыра и казеина.
Так, в зависимости от способа посолки сырного зерна подсырная сыворотка бывает несоленой (сладкой) и соленой. Состав творожной сыворотки зависит от способа производства творога: кислотного или сычужного, с отвариванием или без отваривания.
Казеиновая сыворотка имеет состав, близкий к составу творожной сыворотки при биологическом способе коагуляции казеина или подсырной сыворотки при сычужном способе коагуляции казеина. При осаждении казеина соляной кислотой или хлористым кальцием сыворотка будет иметь свои отличительные особенности [30].
В сыворотку переходит более половины сухих веществ молока (таблица 2.6).
Промышленные технологии переработки молочной сыворотки основаны на использовании как традиционных, так и инновационных способов. К традиционным способам относится производство молочного сахара с кристаллизацией лактозы из пересыщенных растворов (см. рисунок 2.23).
Частные технологические операции
Очистку сыворотки проводят с использованием комбинированных сепараторов, конструкция которых позволяет извлекать казеиновую пыль в виде белковой массы, а также выделять молочный жир в виде сливок.
Сгущение сыворотки проводят в вакуум-выпарных аппаратах циркуляционного типа. Желательная степень сгущения сыворотки определяется коэффициентом пересыщения.
Кристаллизация лактозы осуществляется с учётом качества сиропа по длительному (35 ч) или ускоренному (до 15 ч) режимам. Оптимальная температура
охлаждения сиропов лактозы при кристаллизации соответствует 10-15 °С.
Разделение кристаллизата молочного сахара на кристаллы и межкристальную жидкость обеспечивается пороговыми центрифугами. После центрифугирования в
кристаллах остаётся от 4 до 15 % влаги. Для получения продукта требуемой влажности 0,5-2,5 % кристаллы молочного сахара подвергаются сушке на сушильных установках с псевдоожиженным слоем. Оптимальный режим сушки кристаллов молочного сахара в кипящем слое осуществляется при следующих параметрах: скорость движения воздуха 1,1-1,3 м/с; начальная температура воздуха 135-140 °С. После сушки кристаллы молочного сахара охлаждают и при необходимости размалывают. Упаковывают продукт в крафт-мешки с полиэтиленовым вкладышем.
К инновационным способам переработки молочной сыворотки относятся мембранные технологии — ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос и
электродиализ [30, 31]. Эти методы обработки позволяют фракционировать сыворотку на молекулярном и ионном уровне как многокомпонентную систему, направленно регулируя состав и свойства получаемых продуктов. Мембранные технологии особенно эффективно используются для переработки видов сыворотки, характеризующихся повышенной кислотностью и минерализацией.
Технологическая схема производства продуктов из молочной сыворотки с использованием мембранных методов представлена на рисунке 2.24.
Частные технологические операции
Ультрафильтрацию применяют для выделения белков из сыворотки. В результате ультрафильтрации получается белковый концентрат и фильтрат (пермеат) — раствор лактозы, минеральных солей и других низкомолекулярных соединений. Белковый концентрат используют в жидком или сухом видах для обогащения пищевых продуктов белком. Пермеат используется для получения пищевой лактозы. Для этого пермеат сгущают и сушат на распылительных сушильных установках. Сгущение пермеата осуществляют в два этапа. На первом этапе целесообразно применять нанофильтрацию или обратный осмос. Использование этих методов позволяет снизить затраты на процесс удаления влаги выпариванием, а также существенно сократить тепловые выбросы в окружающую среду. Концентрирование сыворотки нанофильтрацией и обратным осмосом проводят до 18-24 % сухих веществ. На втором этапе влагу удаляют выпариванием с помощью вакуум-выпарных установок. С целью удаления минеральных солей из молочной сыворотки применяют электродиализ. В процессе деминерализации
творожной сыворотки электродиализом происходит удаление до 90 % минеральных веществ. При этом титруемая кислотность снижается на 70 % за счёт удаления молочной кислоты. В результате электродиализной обработки органолептические показатели молочной сыворотки значительно улучшаются.
Сгущённый пермеат сушат на распылительных сушилках.
Одним из направлений переработки молочной сыворотки является производство напитков. Напитки вырабатывают из свежей сыворотки с сохранением всех ее составных частей как без добавления, так и с добавлением вкусовых и ароматических веществ. Для изготовления прохладительных напитков используют также осветленную сыворотку после выделения из нее сывороточных белков тепловой коагуляцией или мембранными методами. Технологические схема производства напитков из молочной сыворотки представлена на рисунках 225-226.
Частные технологические операции
Для изготовления напитков сыворотку фильтруют или сепарируют для освобождения от хлопьев белка, пастеризуют при 74-76 °С с выдержкой 15-20 с, охлаждают до 4-10 °С и фасуют в мелкую и крупную тару. Пастеризованную молочную сыворотку вырабатывают без наполнителей.
В случае изготовления напитков с наполнителями их вносят по рецептуре перед фасованием. Квасные напитки производят из пастеризованной осветленной сыворотки с добавлением хлебного экстракта, сахара и хлебопекарных дрожжей. Сыворотку фильтруют, осветляют осаждением белков при температуре 95-97 °С с выдержкой в те- чение 1-2 ч, охлаждают до 25 °С, отделяют от хлопьев белка, добавляют по рецептуре сахарный сироп, хлебный экстракт и дрожжевую закваску на сыворотке, которую предварительно смешивают с 2 % сахара и выдерживают в течение 40-60 мин до появления на поверхности пены. Затем проводят брожение сыворотки при 25-30 °С в течение 14-16 ч, охлаждают до 6- 8 °С и разливают в тару.
Сывороточный напиток с томатным соком изготовляют из осветленной сыворотки, в которую при 15 °С вносят томатный сок с солью, перемешивают, охлаждают до 68 °С, и направляют на фасование.
Основное и природоохранное оборудование
Перечень основного и природоохранного оборудования, используемого на молокоперерабатывающих заводах, его назначение и технологические характеристики
приведены в таблицах 2.7-2.8.
