6 Теплове оброблення молока та молочних продуктів

Теплова обробка молока, що застосовується у молочній промисловості, має різне призначення. До теплового оброблення молока відносяться: охолодження, нагрівання, пастеризація і стерилізація.

Охолодження молока і молочних продуктів сповільнює життєдіяльність мікроорганізмів, що викликають скисання і псування молока, а, отже, збільшує термін зберігання молочної продукції у свіжому виді.

Нагрівання молока входить у технологічний процес виготовлення багатьох молочних продуктів і служить його інтенсифікації.

Пастеризація молока і молочних продуктів служить для придушення життєдіяльності мікроорганізмів, що знаходяться у вегетативній формі.

Знищення не тільки вегетативних, але і спорових форм мікроорганізмів забезпечується стерилізацією молока і молочних продуктів, що дозволяє значно збільшити термін їхнього зберігання. 

Багато видів бактерій володіють здатністю до спорооутворення, яка полягає в тому, що при настанні умов, несприятливих для життя, клітина змінює свою структуру, об’єм і форму, часто також втрачає воду. Найвідомішим та найбільш пристосованим до екстремальних умов типом бактеріальних спор є ендоспори, що формуются всередині клітини деякими представниками типу Firmicutes, наприклад, грам-позитивними Bacillus, Anaerobacter, Heliobacteriumта Clostridium. Майже в усіх випадках формується одна ендоспора, тобто це не є процесом розмноження, хоча Anaerobacterможе формувати до семи ендоспор на клітину. Ендоспори мають центральне ядро, складене з цитоплазми що містить ДНК та рибосоми, оточене шаром корки і захищене непроникною і жорсткою оболонкою. Ендоспори не показують ніякого метаболізму і можуть витримати екстремальний фізико-хімічний тиск, наприклад високі рівні ультрафіолетового випромінювання, гамма-випромінювання, детергентів, дезинфікую-чих засобів, нагрівання, тиску і висушування. У такому неактивному стані ці організми, у деяких випадках, можуть залишатися життєздатними протягом мільйонів років та виживати навіть у космічному просторі.

Інші види бактерії формують різні типи і форми спор, так метан-окислюючі бактерії роду Methylosinus формують так звані екзоспори, названі так тому що вони формуються брунькуванням на кінці клітини. Інші типи спор, так звані «цисти», утворюються членами родів Azotobacter, Bdellovibrio (бделоцисти), і Myxococcus (міксоспори). Вони стійкі до висушування та інших шкідливих умов, але меншою мірою, ніж ендопори. Нитчасті Actinobacteria формують відтворюючі спори двох категорій: кондіціоспори, які є ланцюжками спор, сформованих з міцелієподібник ниток, та спорангієспори, які формуються в спеціалізованих мішечках, спорангіях.

Для видалення з рідких молочних продуктів сторонніх запахів і присмаків застосовується вакуум-термічна обробка.

Теплова обробка молока може здійснюватися між гарячими і холодними середовищами, розділеними перегородками, а також шляхом безпосереднього впливу пари або інфрачервоних променів на продукт.

У деяких випадках пастеризація молока здійснюється не за рахунок його нагрівання до необхідної температури, а за допомогою обробки ультрафіолетовими променями на спеціальних установках.

           Класифікація обладнання для теплового оброблення молока

Застосовуване в молочній промисловості обладнання для теплової обробки молока являє собою або окремі апарати, або входить до складу комбінованих очищувально-охолоджувальних, пастеризаційно-охолоджувальних або стерилізаційних установок.

Звичайне обладнання даної групи класифікується за наступними основними ознаками:

1) за характером зіткнення продукту і навколишнього повітря — відкриті і закриті;

2) за формою робочих органів – плоскі і круглі;

3) за профілем поверхні робочих органів – трубчасті і пластинчасті;

4) за конструкцією – однорядні і багаторядні (пакетні);

5) за числом секцій – односекційні і багатосекційні;

6) за напрямком руху охолоджуючої рідини стосовно охолоджуваного продукту – прямопоточні і протипоточні.

Серед апаратів для охолодження молока найбільшого поширення одержали охолоджувачі відкритого (зрошувальні і резервуарні) і закритого (трубчасті і пластинчасті) типів.

Для нагрівання молока застосовуються підігрівники резервуарного, трубчатого і пластинчастого типів.

Як резервуарні підігрівники звичайно використовуються резервуари спеціального призначення і ванни тривалої пастеризації.

Трубчасті і пластинчасті підігрівники несуттєво відрізняються від охолоджувачів подібних типів. У цих апаратах замість охолоджуючої рідини подається пара або рідше — гаряча вода.

Обладнання для пастеризації і стерилізації молока в залежності від характеру виконання операції поділяється на апарати безперервної і періодичної дій. Джерело використання енергії для виконання цих технологічних процесів є підставою для розподілу апаратів на парові, електричні і комбіновані.

Найбільше поширення серед обладнання цієї групи отримали пластинчасті і трубчасті установки безперервної дії, а також ванни тривалої пастеризації молока, що відносяться до обладнання періодичної дії.

Теплова обробка консервованих молочних продуктів здійснюється в автоклавах і стерилізаторах різного типу.

           Обладнання для теплового оброблення молока та молочних продуктів

Охолодження

Найбільш простий і доступний спосіб охолодження молока у флягах. Його недоліками є низький коефіцієнт теплопередачі і велика трудомісткість. У флягах на повітрі навіть за мінусової температурі молоко охолоджується повільно. Значно швидше воно охолоджується, якщо флягу помістити в холодну проточну воду. У цьому разі для охолодження молока від 35 до 8,5 °С водою з температурою 8 °С потрібно близько 3 год.

При охолодженні молока у флягах проточною або льодяною водою потрібно мати басейн з бетону чи сталевого листа. Розмір басейна залежить від кількості молока, яке треба охолодити.

У басейні з проточною водою молоко можна охолодити протягом однієї години. Для прискорення цього процесу рекомендується молоко у флягах перемішувати.

Холодну воду в басейн подають через трубу, яка розміщена в його дні, а теплу виводять через трубу, встановлену на верхньому протилежному боці басейна.

Для швидкого охолодження молока в наповнений водою басейн вміщують шматки льоду. Щоб охолодити 100 л молока від 35 до 10 °С, потрібно орієнтовно 60 кг льоду, до 5 °С – близько 70 кг. На дно басейна для прискорення охолодження молока кладуть решітки з дерев’яних брусків 6 – 7 см завтовшки.

Резервуари-охолоджувачі. У залежності від конструкції системи теплової обробки продукту (охолодження або нагрівання) резервуари поділяються на ємності з теплообмінною сорочкою, зі зрошувальною системою, з теплообмінником у вигляді змійовика і комбінованим теплообмінним пристроєм. Змійовик — це теплообмінний пристрій у вигляді зігнутої труби або системи зігнутих труб. В змійовику відбувається поверхневий теплообмін між газоподібними або рідкими речовинами, що рухаються по трубах, і речовинами, що перебувають або течуть поза трубами. Змійовики можуть виготовлятись з металу, скла, кераміки, полімерних матеріалів.

Молоко в резервуарах-охолоджувачах охолоджують двома способами: безпосередньо  киплячим у випарнику  холодоагентом або за допомогою проміжного холодоносія, тобто води або розсолу від холодильної установки.

Нагрівання молока у резервуарах-охолоджувачах, ваннах тривалої пастеризації або в універсальних теплових апаратах здійснюється шляхом подачі в теплообмінну сорочку резервуара гарячої води або пропущенням через воду, що знаходиться у сорочці, пари.

Ванни тривалої пастеризації В1-ВД2-П, Г6-ОПА-600 і Г6-ОПБ-1000 місткістю відповідно 0,35; 0,6 і 1 м3 несуттєво відрізняються від описаного резервуара. У них відсутня зрошувальна перфорована труба для подачі холодоносія. Теплообмінна сорочка має переливну трубу і паророзподільну головку, до якої через трубопровід подається пара.

Для охолодження продукту, що знаходиться у ванні, у теплообмінну сорочку подається холодна вода. Для нагрівання і пастеризації продукту в теплообмінну сорочку з водою через паророзподільну головку подається пара. Ванни обладнані мішалкою пропелерного типу.

Резервуари універсального типу, як і ванни тривалої пастеризації, дозволяють піддавати молоко або продукт його переробки як нагріванню, так і охолодженню.

Резервуар цього типу мало відрізняється від описаних вище. Разом з цим конструкція універсального резервуара дозволяє значно інтенсифікувати процеси охолодження і нагрівання продукту, що знаходиться у ньому. Досягається це тим, що охолодження продукту в резервуарі здійснюється за допомогою пристрою, що зрошує, (рисунок 39.), виконаного у виді кільцевої перфорованої труби, і змійовика, розташованого в нижній частині резервуара. Вода нагрівається парою, що подається у барботер. Циркуляцію гарячої води забезпечує відцентровий насос.

Рисунок 39 – Резервуар універсального типу:

1 – привід мішалки; 2 – кришка; 3 – барботер; 4 – відцентровий насос; 5 – змійовик; 6 – ніжки; 7 – патрубок наповнення-спорожнювання; 8 – термометр опору; 9 – мішалки: 10 – зовнішній корпус; 11- внутрішній корпус; 12 – пристрій, що зрошує

Універсальний танк Г2-ВІД2-а місткістю 1 м3 має аналогічну будову, однак відрізняється тим, що змійовик розташований у верхній частині резервуара і приварений до внутрішньої ванни у виді спіралі.

Апарати для охолодження та нагріву молока. При охолодженні молока і продуктів його переробки застосовують охолоджувачі відкритого і закритого типів (рисунок 40).

 Рисунок 2.40 – Класифікація апаратів для охолодження молока

Відкриті охолоджувачі застосовуються переважно для охолодження невеликої кількості молока і поділяються на зрошувальні і резервуарні.

Відкритий зрошувальний охолоджувач являє собою вертикальну стінку, що складається з горизонтальних труб, розміщених одна над іншою. Усередині труб циркулює вода або розсіл. Охолоджуване молоко стікає на поверхню труб з розподільного жолоба (рисунок 41, а) і збирається у збірнику.

З метою зменшення габаритних розмірів охолоджувальних установок їх виготовляють у виді рівнобіжних секцій. У цьому випадку жолоб розподіляє молоко на кожну секцію.

У деяких зрошувальних охолоджувачах як холодоносій застосовується аміак або фреон. При такому охолодженні в секцію знизу вводять рідкий холодоагент (рисунок 41, б). Із секції аміак у газоподібному виді відсмоктується компресором. Охолоджувальні секції у цьому випадку виготовляють з неіржавіючої сталі.

Рисунок 41 – Відкритий (зрошувальний) охолоджувач:

а – будова охолоджувача: 1 – секція охолодження холодною водою; 2 – патрубок для виходу холодної води; 3 – розподільний жолоб; 4 – патрубок для подачі продукту; 5 – патрубок для виходу охолодженого продукту, 6 – рама; 7 – збірник; 8 – патрубок для анода розсолу; 9 – секція охолодження розсолом; 10 – патрубок для виходу розсолу; 11- патрубок для входу холодної води; б – система аміачного охолодження: 1 – секція охолодження аміаком; 2, 8 – запірні вентилі; 3 – трубопровід для газоподібного аміаку;   4 – акумулятор; 5 – запобіжний клапан; 6 – бародроселюючий клапан; 7 – патрубок для входу рідкого аміаку; 9 – фільтр;10 – регулювальний клапан; 11- трубопровід для рідкого аміаку; 12 – мановакуумметр; 13 – масловідділювач; 14 – патрубок для виходу охолодженого продукту

Закриті охолоджувачі бувають двох типів: трубчасті і пластинчасті.

Охолоджувач трубчастого типу (рисунок 42, а) складається з подвійних труб, вставлених одна в іншу і поміщених у загальний теплоізольований кожух. Охолоджуване молоко рухається центральною трубою, а холодоносій — протипотоком кільцевим зазором.

Охолоджувачі трубчастого типу можуть мати дві секції: охолодження холодною водою й охолодження розсолом.

Охолоджувач пластинчастого типу (рисунок 42, б) являє собою теплообмінний апарат, робоча поверхня якого виконана з окремих паралельно зімкнутих пластин. Він складається з головної стійки з верхніми і нижніми горизонтальними штангами, натискної плити і гайки. На верхній штанзі підвішуються теплообмінні робочі пластини з рифленою поверхнею. Між ними завдяки гумовим прокладкам утворюються канали, якими протікають охолоджуваний продукт і холодоносій. Усі пластини стискаються натискною плитою і натискними гайками.

 

Рисунок 42 – Закриті охолоджувачі:

а – схема охолоджувача трубчастого типу: 1 – патрубок для виходу охолоджуваного продукту; 2, 7 – патрубки для входу і виходу холодоносія; 3 – зовнішні трубки; 4 – калачі; 5 – внутрішні трубки; 6 – кільцевий канал; 8 – патрубок для входу охолоджуваного продукту; 6 – охолоджувач пластинчастого типу: 1 – головна стійка; 2, 6- штанги; 3 – розпірка; 4 – натискна гайка; 5 – ніжки; 7 – натискна плита; 8 – секція водяного охолодження; 9 – розділова пластина; 10 – секція ропного охолодження

Нагрівання молока

Нагрівання молока в процесі готування деяких молочних продуктів здійснюється за допомогою ємнісних теплообмінних апаратів різного призначення (резервуари для дозрівання вершків і виробництва кисломолочних напоїв, ванни тривалої пастеризації молока і т.д.).

Пластинчасті установки для нагрівання молока несуттєво відрізняються від охолоджувачів молока подібного типу. У цих апаратах замість холодної рідини використовується гаряча вода або рідше — пар. У зв’язку з тим, що різниця початкової і кінцевої температур оброблюваного продукту порівняно невелика (25-45 °С), загальна поверхня теплопередачі пластинчастих нагрівачів молока звичайно в 1,5-2 рази менше, ніж у пастеризаційних установок з такою ж продуктивністю. Досягається це, в основному, зменшенням числа пластин в апараті.

Трубчастий підігрівник молока виконаний на базі уніфікованого теплообмінного циліндра, застосовуваного в пастеризаційних установках аналогічного типу. Він складається з одноциліндрового теплообмінного апарата, вузла відводу конденсату, парового вентиля, насоса для подачі молока і вимірювальних приладів. У процесі нагрівання молоко насосом подається у циліндр і послідовно проходить 24 трубками довжиною 1,2 м, кожна з внутрішнім діаметром 27 мм.

Нагрівання молока здійснюється парою, що подається у міжтрубний простір циліндра.

Пастеризатори молока та молочних продуктів. Для пастеризації молока і молочних продуктів призначені пастеризаційні установки резервуарного і трубчастого типів, а також пастеризаційно-охолоджувальні установки пластинчастого типу.

До обладнання для пастеризації молока резервуарного типу відносяться ванни тривалої пастеризації і універсальні ванни.

Пастеризаційна установка трубчастого типу складається з двох відцентрових насосів (рисунок 43), трубчастого апарата, поворотного клапана, конденсатовідводчиків і пульта керування з приладами контролю і регулювання технологічного процесу.

Рисунок 43 –  Пастеризаційна установка трубчастого типу:

1 – відцентрові насоси для молока; 2 – конденсатовідводчик; 3, 4 – патрубки для відводу конденсату; 5, 6, 7, 8 – молокопроводи; 9 –  обертовий клапан; 10 – регулювальний клапан подачі пари; 11- запобіжні клапани; 12 – паропровід; 13 – манометри для пари; 14 – патрубок для виходу пастеризованого молока; 15 – манометр для молока; 16 – пульт керування; 17 – верхній барабан; 18 – нижній барабан; 19- рама

Основним елементом установки є двоциліндровий теплообмінний апарат, що складається з верхнього і нижнього циліндрів, з’єднаних між собою трубопроводами. У торці циліндрів уварені трубні ґрати, в яких розвальцьовано по 24 труби діаметром 30 мм. Трубні ґрати з нержавіючої сталі мають вифрезеровані короткі канали, що з’єднують послідовно кінці труб, і утворюють у такий спосіб безперервний змійовик загальною довжиною близько 30 м. Торці циліндрів закриваються кришками з гумовими ущільненнями, щоб забезпечити герметичність апарата й ізолювати короткі канали один від одного.

Пара подається у міжтрубний простір кожного циліндра. Пара, що відробила, у вигляді конденсату виводиться за допомогою термодинамічних конденсатовідводчиків.

Оброблюваний продукт із накопичувальної ємності за допомогою першого відцентрового насоса подається у нижній циліндр теплообмінного апарата, де нагрівається парою до температури 50-60°С и переходить у верхній циліндр. Тут він пастеризується при температурі 80-90°С.

Другий насос призначений для подачі молока з першого циліндра в другий. Слід зазначити, що в трубчастих пастеризаційних установках швидкість руху різних продуктів неоднакова. В установці для пастеризації вершків швидкість їхнього переміщення у трубах теплообмінного апарата 1,2 м/с. У процесі теплообміну вершки надходять у циліндри пастеризатора за допомогою одного відцентрового насоса. Швидкість переміщення молока за рахунок застосування двох насосів більша і складає 2,4 м/с.

Перевагою трубчастих пастеризаційних установок у порівнянні з пластинчастими є значно менша кількість і розміри ущільнювальних прокладок, а недоліком — великі габарити і висока металоємність. Крім того, при чищенні і мийці цих установок потрібний вільний простір з боку торців циліндрів теплообмінного апарата.

Трубчасті установки ефективні в тому випадку, якщо наступний процес обробки молока проводиться при температурі, що мало відрізняється від температури пастеризації.

Пастеризаційно-охолоджувальні установки застосовуються для теплової обробки молока, вершків і суміші морозива. Конструкція кожної з таких установок має свої особливості, що наведені при опису обладнання для виробництва різних молочних продуктів.

До складу пастеризаційно-охолоджувальної установки, що застосовується при виробництві питного молока (рисунок 44), входять зрівняльний бак, відцентровий насос для молока, пластинчастий апарат, сепаратор-молокоочисник, витримувач, поворотний клапан, відцентровий насос для гарячої води, пароконтактний нагрівач і шафа керування.

Рисунок 44 – Схема пластинчастої пастеризаційно-охолоджувальної установки типа ОПФ:

1 – пластинчастий апарат; 2 – сепаратор-молокоочисник; 3 – молочний насос; 4 – урівнюючий бак; 5 – пульт управління; 6 – витримувач; 7 – водяний насос; 8 – конвекційний бак; 9 – інжектор; 10 – клапан, що регулює подачу пари; 11 – перепускний електрогідравлічний клапан

У пастеризаційної установки УОМ-ИК-1 (рисунок 45), крім секцій інфрачервоного електронагріву є витримувач і пластинчастий теплообмінний апарат.

Секція інфрачервоного нагрівання складається з трубок кварцового скла U-подібної форми з відбивачами з анодованого алюмінію. У секції 16 трубок (10 – основні, 4 – регулюючі режим нагрівання і 2 – додаткові), на які навита спіраль з ніхрому. Трубки включені в мережу паралельно. Витримувач складається з двох труб з нержавіючої сталі, з’єднаних послідовно. У пластинчастому теплообміннику є секція регенерації і дві секції охолодження.

Рисунок 45 – Схема пастеризаційно-охолоджувальної установки УОМ-ИК-1:

1 – секція інфрачервоного електронагріву; 2 – видержувач; 3, 15 – термометри; 4 – оглядова ділянка: 5, 6 – триходові крани; 7 – секція охолодження крижаною водою (розсолом); 8 – секція охолодження водою; 9 –секція регенерації; 10 – манометр; 11 – пластинчастий теплообмінник; 12, 13 – вентилі; 14 – пропускний клапан; 16 – термометр опору; 17 – кран; 18 – зрівняльний бак; 19 – насос; 20 – мийний трубопровід; 21 – резервуар для зберігання молока

Технологічний процес в установці проходить так: молоко надходить у зрівняльний бак і з нього насосом послідовно подається у секції регенерації, інфрачервоного нагрівання і витримувача. Після витримувача пастеризоване молоко проходить секцію регенерації, віддаючи тепло холодному молоку, і послідовно проходить секції охолодження водою і розсолом.

Пластинчасті пастеризаційно-охолоджувальні установки в порівнянні з іншими типами теплових апаратів мають ряд переваг:

  • малий робочий обсяг апарата, що дозволяє приладам автоматики більш точно відслідковувати хід технологічного процесу (у пластинчастого теплообмінника робочий обсяг для продукту і теплоносія у три рази менше, ніж у трубчастого такої ж продуктивності);
  • здатність працювати досить ефективно при мінімальному тепловому напорі;
  • мінімальні теплопритоки і втрати тепла і холоду (теплова ізоляція звичайно не потрібна);
  • істотна економія (80-90%) тепла в секціях регенерації (питома витрата пари в пластинчастих апаратах у 2-3 рази нижча, ніж у трубчастих, і в 4-5 разів менша, ніж у резервуарних теплообмінниках);
  • мала установча площа (пластинчастий теплообмінник займає приблизно в 4 рази меншу поверхню підлоги, ніж трубчастий аналогічної продуктивності);
  • можливість змінювати число пластин у кожній секції, що дозволяє адаптувати теплообмінний апарат до конкретного технологічного процесу;
  • можливість безрозбірної циркуляційної мийки апаратури.

Основні показники пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установок приведені в таблиці 11.

Таблиця 11 – Технічна характеристика пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установок для молока

Показники

Продуктивність установок, л/год.
1000 3000 5000 10000
Температура молока, С:

початкова

пастеризації

охолодження

 

5…10

90…94

2…6

 

5…10

76..80

2…6

 

5…10

76…80

2…6

 

5…10

76…80

2…6

Час витримки молока при температурі пастеризації, с 30 25 25 25
Коефіцієнт регенерації тепла, % 80 85 88 85
Питома витрата:

пари, кг/кг

електроенергії, кВт•ч/кг

 

0,03

0,0065

 

0,015

0,003

 

0,016

0,002

 

0,017

0,0013

Число теплообмінних пластин 81 76 122 249
Поверхня теплопередачі пластини, м2 0,145 0,2 0,2 0,2
Габаритні розміри, мм 3000×700×
1700
3700×3530×
2500
3700×3600×
2500
5400×3500×
2500
Маса, кг 910 2000 1990 2800

Стерилізатори молочних продуктів. До обладнання для стерилізації молочних продуктів належать установки для стерилізації питного молока й апарати для стерилізації молочних консервів.

Для стерилізації молока застосовуються установки трубчастого і пластинчастого типів, а також різні пристрої для пароконтактного нагрівання продукту.

Стерилізація молочних консервів здійснюється в автоклавах і гідростатичних стерилізаторах.

Установки для стерилізації трубчастого і пластинчастого типів мають багато спільного з обладнанням аналогічного типу, застосовуваним для пастеризації молока. Основні їхні відмінності пов’язані з теплообмінним апаратом, наявністю гомогенізатора і температури застосовуваної пари.

Наприклад, в автоматизованій установці для стерилізації молока А1-ОПЖ пластинчастий апарат складається із семи секцій: трьох секцій регенерації, секцій пастеризації і стерилізації, і двох секцій охолодження.

До виходу з витримувача технологічний процес цієї установки цілком відповідає роботі пастеризаційно-охолоджувальної установки. У стерилізаційній установці продукт після перебування у витримувачі надходить у двоступінчастий гомогенізатор. Гомогенізатором молоко при температурі 83-85°С проштовхується через третю секцію регенерації і надходить у секцію стерилізації. При вході в секцію стерилізації продукт має температуру 120-123°С, а на виході – 135°С. Досягається це подачею у секцію стерилізації пари, нагрітої до 145°С. Далі простерилізоване молоко послідовно переміщається через три секції регенерації і дві – охолодження.

Застосування трубчастих і пластинчастих теплообмінних апаратів при стерилізації молока виправдане, в основному, тим, що при непрямому нагріванні продукту значно знижується витрата енергії (в основному, за рахунок регенерації тепла). У той же час у таких апаратах тривалість термообробки досить велика, тому що в них неможливо швидко остудити продукт. З іншого боку, молоко і молочні продукти більш чутливі до тривалості їхньої термообробки, ніж до температурного режиму останньої. Тому в даний час вважається доцільним удосконалювати технологічне обладнання для стерилізації молока, що працює як за принципом непрямого нагрівання, так і в режимі прямої термообробки.

На рисунку 46 наданий один з варіантів пароконтактного нагрівання молока, реалізований у стерилізаційній установці фірми “Альфа-Лаваль” (Швеція). 

Рисунок 46 – Пароконтактний нагрівач молока

1 – нижня частина корпуса; 2 – отвір для молока; 3 – ущільнювальне кільце; 4 – кільцевий канал для молока; 5 – верхня частина корпуса; 6 – патрубок для введення молока; 7 – центральний стрижень; 8 – регулювальна гайка; 9 – патрубок для введення пари; 10- канал для пари; 11- змішувальна камера

Призначений для нагрівання продукт через патрубок подається у кільцевий канал нагрівача і спрямовується у камеру. Сюди ж через патрубок і канал надходить очищена гостра пара. Пара змішується з молоком, конденсується у ньому й у такий спосіб нагріває продукт до 135-140°С.

У більш розробленій конструкції стерилізатора молоко за допомогою спеціального тефлонового диска розділяється на безліч дрібних потоків, що протягом 1,5-2 секунд нагріваються парою до 125°С.

Пряме нагрівання продукту в сполученні з непрямим може бути здійснене і в пластинчастому апараті. Для цього в теплообмінних пластинах передбачена певна кількість отворів діаметром 0,8-1,2 мм. При подачі замість теплоносія пари з тиском, що перевищує тиск продукту на 0,05-0,1 МПа, одержують комбіноване нагрівання молока.

Стерилізація консервів як із протитиском, так і без нього може здійснюватися у спеціальних апаратах-автоклавах періодичної дії, а також в установках безперервної дії — гідростатичних стерилізаторах.

Автоклави можуть бути вертикальні для стерилізації консервів у бляшаній і скляній тарі парою або у воді, і горизонтальні — для стерилізації консервів у бляшаній тарі парою.

У залежності від стану продукту, що стерилізується, розрізняють звичайні і ротаційні автоклави. В останніх продукт у процесі стерилізації безупинно переміщається в обертовому барабані, що значно поліпшує теплообмін, а, отже, і ефективність всієї операції.

На відміну від автоклавів гідростатичні стерилізатори мають закінчений цикл теплової обробки продукту, при якому він не тільки нагрівається, але й охолоджується. Продуктивність таких апаратів значно збільшується за рахунок сполучення у них всіх операцій обробки консервів — попереднього нагрівання, стерилізації, попереднього й остаточного охолодження.

            Охолодження молока

Парне молоко має оптимальну температуру для розмноження більшості мікроорганізмів. Тому, якщо його своєчасно не охолодити, вони швидко розмно-жуються, що призводить до підвищення кислотності і скисання молока (таблиця 12).  Для тривалого збереження початкових властивостей молока його треба охолодити. 

Таблиця 12 – Залежність кислотності молока від температури і тривалості його зберігання (за Р.Б. Давидовим)

Тривалість
зберігання молока
Кислотність молока, °Т
неохолодженого
(37 °С)
охолодженого
до 18 °С
охолодженого
до 13 °С
Після видоювання 17,6 17,5 17,5
Через:
3 год 18,3 17,5 17,5
6 год 20,9 18 17,5
9 год 22,5 18,5 17,5
12 год кисле 19 17,5

За даними Р.Б. Давидова, при зниженні температури до –25 °С воно зберігає свої початкові властивості впродовж трьох місяців і більше.

Низька температура сприяє кращому зберіганню основних вітамінів у молоці. Охолоджувати його слід і для того, щоб зберегти його бактерицидні властивості протягом тривалого періоду. Якщо розрив у часі між охолодженням і доставкою на молочний завод не перевищує 6 год, молоко охолоджують до 10 °С. Це для господарств, що доставляють молоко на молочні заводи після кожного доїння.

При зберіганні молока протягом 12 год його потрібно охолоджувати до 8°С. Робити це рекомендується, коли молоко вечірнього удою транспортують на завод зранку наступного дня.

Якщо молоко залишається у господарстві протягом 24 год, його охолоджують до 5 °С. Це рекомендується робити на невеликих, віддалених від шосейних доріг ферм, з яких молоко відправляють на молочний завод раз на добу.

Температура охолодження молока залежить переважно від тривалості його зберігання (таблиця 13).

Таблиця 13 – Температура охолодження молока залежно від тривалості його зберігання (за П.Ф. Івановим)

Тривалість зберігання молока, год. До якої температури треба охолодити молоко, °С
6–12 +8–10
12–18 +6–8
18–24 +5–6
24–36 +4–5
36–48 +1–2

Забороняється змішувати охолоджене і парне молоко, оскільки при цьому підвищується температура і мікрофлора починає бурхливо розвиватися. У результаті знижується його сортність.

Будь-яке нагріте тіло природним шляхом можна охолодити тільки до температури середовища, в якому знаходиться це тіло. Знизити його температуру нижче температури навколишнього середовища можна лише штучним шляхом, використовуючи один із способів охолодження. Охолодження ґрунтується на теплообміні між теплим молоком і холодоносієм. У процесі теплообміну холодоносій відбирає теплоту від молока, охолоджує його і тимчасово нагрівається сам. Процес теплопередачі триває безперервно доти, поки температура молока не стане близькою до температури холодоносія.

            Пастеризація молока

Пастеризацію молока проводять у господарствах, неблагополучних за інфекційними захворюваннями на ящур, бруцельоз, туберкульоз, лейкоз, а також при переробці молока на молочні продукти на підприємствах.

Пастеризація – це теплова обробка молока за температури 65 °С і вище. У практиці застосовують такі режими пастеризації: короткочасний – нагрівання до 72 – 76 °С з витримуванням при цій температурі в поточному витримнику протягом 15 – 20 с; тривалий, або низькотемпературний – нагрівання до 63 – 65 °С з витримуванням протягом 25 – 30 хв.; миттєвий – 85 °С і вище без витримування. Наведені режими пастеризації забезпечують достатньо повне знищення у молоці вегетативних форм бактерій.

Для підвищення ефективності пастеризації застосовують посилені режими, за яких підвищують температуру нагрівання або збільшують час витримування молока.

При нагріванні в молоці відбувається наступне. З нього вивітрюються гази, внаслідок чого кислотність знижується на 0,5 – 1 °Т. За температури вище 85 °С частково змінюється казеїн. Але більшому впливу піддається альбумін молока (при 60 – 65 °С він починає денатурувати). При пастеризації порушується і сольовий склад молока. Розчинні та фосфатні солі переходять у нерозчинні. Через часткове зсідання білків та утворення нерозчинних солей на поверхні пастеризаторів утворюється осад – так званий молочний камінь. Пастеризоване молоко повільно зсідається під впливом сичужного ферменту. Чим вища температура нагрівання, тим гірше зсідається молоко. Це пояснюється випаданням кальцієвих солей. Нагрівання молока викликає руйнування деяких ферментів, наприклад, фосфатази та пероксидази. За фосфатазною і пероксидазною пробами оцінюють ступінь пастеризації молока. Вітаміни молока відзначаються стійкістю проти впливу високих температур, особливо якщо молоко нагрівається без доступу кисню, наприклад, у закритих пластинчастих пастеризаторах. Але при кип’ятінні пастеризованого молока кількість вітаміну С і вітамінів групи В зменшується майже вдвічі. Внаслідок утворення осаду білків, жиру та солей кальцію втрачаються поживні речовини. Тому кип’ятити пастеризоване молоко без особливої потреби не рекомендується.

Слід пам’ятати, що пастеризацією неможливо перетворити молоко за якістю із задовільного на добре. Мета пастеризації – знищити мікрофлору, яка розвивається у молоці в процесі його видоювання і наступної обробки.

Ефективність пастеризації, або ступінь знищення мікроорганізмів залежить від якісного та кількісного складу їх у вихідній сировині. Якщо в молоці багато термостійких бактерій, то ефективність пастеризації знижується, а при переважанні  психрофільних рас – підвищується.

Причиною високого вмісту в молоці термостійких молочнокислих бактерій є порушення санітарно-гігієнічних правил при його видоюванні та охолодженні на фермах, а також під час транспортування.

Ефективність впливу пастеризації на бактерії, які містяться в молоці, залежить від її тривалості і температури. На ефективність пастеризації впливає ступінь механічного забруднення молока. За короткочасної пастеризації не всі частинки механічних домішок встигають прогрітися до потрібної температури, і бактерії, які на поверхні можуть зберігатися. Тому перед пастеризацією треба ретельно очистити молоко.

Ефективність пастеризації залежить і від конструкції пастеризаторів. Вони повинні відповідати таким вимогам: забезпечувати рівномірність нагрівання молока до потрібної температури; максимально зберігати склад і структуру молока, не допускати руйнування вітамінів; легко розбиратися і очищатися після кожного використання, щоб уникнути наступного псування молока; бути економічними та малогабаритними, не потребувати великих експлуатаційних витрат; демонтаж пастеризатора має здійснюватися легко, щоб можна було перевірити стан внутрішніх деталей без значних затрат праці.

           Стерилізація молока

Стерилізацію проводять з метою знищення у молоці всіх мікроорганізмів і їх спор за температури вище 100 °С з витримуванням.

Молоко, яке надходить на стерилізацію, повинно бути доброякісним за органолептичними і фізико-хімічними показниками, мати кислотність не вище 18 °Т, ступінь механічного забруднення – не нижче II групи. Його термостійкість має бути підвищеною, щоб під впливом високих температур не відбувалася коагуляція казеїну.

У процесі стерилізації відбуваються істотніші зміни фізико-хімічних якостей молока порівняно з пастеризацією. Так, стерилізоване молоко втрачає здатність зсідатися під дією сичужного ферменту. У ньому може відбуватися диспергування молочного жиру, частково руйнуються вітаміни. Молоко може набути присмаку пастеризації, зумовленого утворенням сульфгідрильних груп, які є антиоксидантами. Вони перешкоджають окисненню і згіркненню жиру. У результаті стерилізації молоко набуває кремового кольору, інтенсивність його забарвлення може бути різною. Продукт набуває відповідної стійкості при зберіганні.

Фасоване в асептичних умовах стерилізоване молоко в закритих пакетах може зберігатись за кімнатної температури не менш як 10 діб. На виробництві для зберігання стерилізованого молока не потрібні холодильні камери, а при транспортуванні немає потреби в спеціальному транспорті зі штучним охолодженням.

У молочній галузі використовують два види стерилізації: тривалу в тарі за температури 103 – 125 °С з витримуванням 15 – 20 хв. в апаратах періодичної, напівперіодичної і безперервної дії; короткочасну в потоці за температури 135–150 °С з витримуванням 2 – 4 с і асептичним розливанням у пакети.

Стерилізація молока буває одно– і двоступеневою. Стерилізоване молоко після двоступеневої обробки стійкіше, ніж після одноступеневої, але воно має підвищену в’язкість і знижений вміст вітамінів.

249 Comments

  1. Warning: Vernon Hills, IL and Libertyville, IL and surrounding 50 miles radius area is in active war zone ! Towns are held hostage by UK agents, Russian spies, Indian spies, Mexican spies, Chinese spies, and other Hispanic spies

  2. I’m extremely impressed with your writing skills as well as with the layout on your blog. Is this a paid theme or did you modify it yourself? Anyway keep up the excellent quality writing, it is rare to see a nice blog like this one today..

  3. There are some fascinating time limits on this article but I don’t know if I see all of them center to heart. There’s some validity however I’ll take hold opinion till I look into it further. Good article , thanks and we wish more! Added to FeedBurner as well

  4. My partner and I absolutely love your blog and find nearly all of your post’s to be precisely what I’m looking for. Does one offer guest writers to write content in your case? I wouldn’t mind publishing a post or elaborating on a few of the subjects you write about here. Again, awesome web site!

  5. hello there and thank you for your info Ä– I have certainly picked up anything new from right here. I did however expertise a few technical points using this website, since I experienced to reload the website many times previous to I could get it to load correctly. I had been wondering if your web hosting is OK? Not that I am complaining, but slow loading instances times will often affect your placement in google and can damage your high quality score if advertising and marketing with Adwords. Anyway IĂ­m adding this RSS to my email and can look out for a lot more of your respective exciting content. Ensure that you update this again very soon..

  6. I was curious if you ever considered changing the layout of your blog? Its very well written; I love what youve got to say. But maybe you could a little more in the way of content so people could connect with it better. Youve got an awful lot of text for only having 1 or 2 images. Maybe you could space it out better?

  7. I have been surfing online more than 3 hours today, yet I never found any interesting article like yours. It is pretty worth enough for me. In my view, if all site owners and bloggers made good content as you did, the net will be a lot more useful than ever before.

  8. That is the fitting weblog for anyone who needs to seek out out about this topic. You notice so much its nearly arduous to argue with you (not that I actually would need…HaHa). You definitely put a brand new spin on a subject thats been written about for years. Nice stuff, simply nice!

  9. I’ve been exploring for a bit for any high-quality articles or blog posts on this sort of area . Exploring in Yahoo I at last stumbled upon this site. Reading this info So i am happy to convey that I have an incredibly good uncanny feeling I discovered just what I needed. I most certainly will make certain to do not forget this site and give it a glance on a constant basis.

  10. Hey I know this is off topic but I was wondering if you knew of any widgets I could add to my blog that automatically tweet my newest twitter updates. I’ve been looking for a plug-in like this for quite some time and was hoping maybe you would have some experience with something like this. Please let me know if you run into anything. I truly enjoy reading your blog and I look forward to your new updates.

  11. Good day! I know this is kinda off topic but I’d figured I’d ask. Would you be interested in trading links or maybe guest writing a blog article or vice-versa? My site discusses a lot of the same subjects as yours and I think we could greatly benefit from each other. If you’re interested feel free to send me an e-mail. I look forward to hearing from you! Superb blog by the way!

  12. Youre so cool! I dont suppose Ive read anything in this way prior to. So nice to uncover somebody by original applying for grants this subject. realy thanks for starting this up. this fabulous website are some things that is needed on the net, an individual after some originality. valuable work for bringing new things to your web!

  13. You really make it seem really easy along with your presentation however I find this topic to be actually something which I believe I would by no means understand. It kind of feels too complicated and very broad for me. I’m having a look ahead on your subsequent submit, I’ll try to get the grasp of it!

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*