Холодильное оборудование при производстве пастеризованного молока

Технологический процесс производства пастеризованного молока состоит из следующих операций: приемка, очистка, нормализация, гомогенизация, пастеризация, фасование, упаковывание и хранение.

Стадии технологического процесса производства пастеризованного молока показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 - Алгоритм (блок-схема) производства пастеризованного молока

Начальные стадии технологического процесса производства пастеризованного молока выполняются при помощи комплексов оборудования для приема, охлаждения, переработки, хранения и транспортирования сырья. Для хранения принимаемого молока используют металлические емкости (танки). Молоко и продукты его переработки перекачиваются насосами. Приемку сырья осуществляют при помощи весов (молокосчетчиков), сепараторов-молокоочистителей, пластинчатых охладителей, фильтров и вспомогательного оборудования.

Ведущий комплекс линии состоит из подогревателей, сепараторов-сливкоотделителей, гомогенизаторов, пастеризаторов, охладителей и емкостей для хранения полуфабрикатов.

Завершающий комплекс оборудования линии обеспечивает фасование, упаковывание, хранение и транспортирование готовых изделий. Он содержит фасовочно-упаковочные машины и оборудование экспедиций и складов готовой продукции.

Вначале оценивается качество молока и производится его приемка, в процессе которой молоко перекачивается центробежными насосами из автомолцистерн. Для определения количества молока на заводах используют устройства для измерения массы - весы и объема - расходомеры-счетчики. Масса принимаемого молока может устанавливаться также за счет использования емкостей с тензометрическим устройством или путем использования тарированных емкостей.

Принятое молоко проходит первичную обработку, в процессе которой оно сначала очищается от механических примесей на фильтрах или сепараторах-молокоочистителях, а затем оно охлаждается до 4-6°С на пластинчатых охладителях и насосами по трубам через уравнительный бачок направляется в емкости хранения. Молоко с температурой не выше 10°С допускается принимать без охлаждения. Охлажденное молоко хранится в емкостях и нормализуется.

С помощью нормализации доводят до требований стандарта содержание в молоке жира или сухих веществ. В зависимости от жирности исходного сырья и вида вырабатываемого молока для нормализации по содержанию жира используют обезжиренное молоко или сливки, по содержанию сухих веществ - сухое обезжиренное молоко. На практике, как правило, приходится уменьшать жирность исходного молока.

Нормализацию молока проводят двумя способами: в потоке или путем смешивания. Для нормализации в потоке используют сепараторы-нормализаторы, в которых непрерывная нормализация молока совмещается с очисткой его от механических примесей.

Перед поступлением в сепаратор-нормализатор молоко предварительно нагревается до 40-45°С в секции рекуперации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки.

Для предотвращения отстоя жира и образования в упаковках сливочной пробки при производстве молока топленого, восстановленного и с повышенной массовой долей жира (3, 5-6, 0%) нормализованное молоко подогревают до 40-45°С и очищают на центробежных сепараторах-молокоочистителях и обязательно гомогенизируют в гомогенизаторах при температуре 45-63°С и давлении 12, 5-15 МПа. Затем молоко пастеризуют при 76°С (±2 °С) с выдержкой 15-20с и охлаждают до 4-6 °С с использованием пластинчатых пастеризационно-охладительных установок 6. Эффективность пастеризации в таких установках достигает 99, 98%.

Затем молоко при температуре 4-6°С поступает в промежуточную емкость, из которой направляется на фасование. Перед фасованием выработанный продукт проверяют на соответствие требованиям стандарта.

Пастеризованное молоко выпускают в стеклянных бутылках и бумажных пакетах, мешках из полимерной пленки, а также во флягах, цистернах с термоизоляцией, контейнерах различной вместимости. Фасование молока в мелкую упаковку проводится на автоматических линиях большой производительности, состоящих из нескольких машин, соединенных между собой конвейерами.

Линии по фасованию молока в стеклянные бутылки имеют производительность от 2000 до 36 000 бутылок в час. Заполнение молоком по уровню осуществляется с помощью фасовочной машины карусельного типа, укупоривание бутылок алюминиевыми колпачками производится на укупорочной машине. Затем бутылки автоматически укладываются в ящики.

Все шире используется для фасования пастеризованного молока тара разового потребления - полиэтиленовые мешки, бумажные пакеты. Такая тара значительно легче, компактнее, исключает сложный процесс мойки, гигиеничнее, удобнее для потребителя и транспортирования, требует меньших производственных площадей, трудовых и энергетических затрат.

Бумажные пакеты имеют форму тетраэдра (тетра-пак), снаружи покрыты парафином, внутри - полиэтиленом: формы бруска (брик-пак) с двусторонним покрытием полиэтиленом и применением аппликаторной ленты, что обеспечивает большую прочность швов по сравнению с пакетами тетра-пак.

В пакеты тетра-пак молоко фасуют на машинах, которые из движущейся и стерилизуемой (бактерицидной лампой) бумажной ленты сваривают рукав, заполняемый молоком. Через определенные промежутки времени зажимы с нагревателями пережимают рукав, образуя гирлянду пакетов с молоком, которые разрезают и ставят в корзину.

Для фасования молока во фляги применяют машины, работающие по принципу объемного дозирования. Цистерны наполняют молоком до специальных меток или с помощью молокосчетчиков.

Тару, в которой выпускают пастеризованное молоко, обязательно пломбируют и маркируют. На алюминиевых капсулах тиснением, на пакетах, этикетках и бирках для фляг и цистерн несмывающейся краской наносят маркировку: наименование предприятия-изготовителя, полное наименование продукта, объем в литрах (на пакетах), число или день конечного срока реализации, номер ГОСТа.

Хранят пастеризованное молоко при температуре 0-8°С в течение 36 ч с момента окончания технологического процесса. Фасованное молоко должно иметь температуру не выше 7°С и может быть сразу, без дополнительного охлаждения, передано в реализацию или направлено на временное хранение сроком не более 18 ч в холодильные камеры с температурой не выше 8°С и влажностью 85-90%.

В торговую сеть и предприятия общественного питания пастеризованное молоко доставляют специальным автотранспортом с изотермическими или закрытыми кузовами.

Схема производства пастеризованного молока показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема производства пастеризованного молока

2. Расчёт и подбор холодильного оборудования при производстве пастеризованного молока жирностью 3, 4%

молоко пастеризационная охладительная установка

Необходимо определить количество тепла и холода при производстве 14 тонн пастеризованного молока в смену.

Расход сырья, по укрупненным нормам, для производства пастеризованного молока жирностью 3, 4% составляет 1, 0 т/т. Поэтому для производства 14 тонн пастеризованного молока необходимо закупить 14 тонн сырья. Согласно нормам, оборудование работает не менее 6 часов (без учета мойки) в смену.

Температура молока, поступающего с фермы, как правило, 6-10 °С. Принятое молоко охлаждается в охладителях до температуры не выше 4 °С. Перед очисткой на молоко- очистителях молоко подогревается до температуры 35-40 °С на теплообменных аппаратах, затем оно гомогенизируется при температуре 50-70 °С и направляется на пастеризационно-охладительную установку. В зависимости от типа применяемого оборудования температура пастеризации может находиться в пределах 76-99°С, здесь же молоко охлаждается до температуры 4 °С.

2.1 Охлаждение молока при приемке и хранении

При 8-часовой рабочей смене оборудование работает не менее 6 часов, соответственно, количество молока, охлаждаемое в час - 2, 3 тонны (14т: 6ч = 2, 3т).

Необходимо подобрать охладительную установку мощностью 3 т/ч. Мощность оборудования устанавливается в сторону увеличения, так как необходимо учитывать частичную потерю производительности установки. Для этого подходят установки - охладители пластинчатые А1-ООЛ-3 (таблица 1).

Предназначены для охлаждения молока в изолированном тонкослойном непрерывном потоке. Применяются на молочных, сыродельных и других предприятиях молочной промышленности, а также на фермах. Установки представляют собой 1-секционные аппараты, состоящие из станины, нажимной плиты и теплообменных пластин. В станину входят: главная стойка, две горизонтальные штанги с зажимными механизмами и поддерживающая стойка. Теплообменные пластины рифленые, изготовлены штамповкой холодным способом из листовой нержавеющей стали.

В собранном охладителе с обоих сторон пластин, исключая крайние, образуются каналы, по которым с одной стороны движется молоко, с другой навстречу потоку молока - хладоноситель. Теплообмен происходит путем передачи тепла от молока через пластину хладоносителю. Герметичность в аппарате создается уплотнительными прокладками из пищевой резины, приклеенными в пазах по контуру пластин, и затяжкой пластин зажимными механизмами через накладки. На станине и нажимной плите имеются штуцера для отвода и подвода жидкостей. Для контроля температуры выходящего молока и входящей в аппарат ледяной воды имеются термометры. Молоко, подлежащее охлаждению, из молокоцистерны центробежным насосом подается в охладитель, где встречным потоком ледяной воды охлаждается до 2-6 °С.

Предназначены для охлаждения молока в непрерывном тонкослойном потоке при автоматическом регулировании процесса. Молоко температурой 20°С насосом подается в первую секцию, где охлаждается до 13-16 °С, затем во второй секции - до 2-6°С.

Таблица 1 - Технические характеристики А1-ООЛ-3

2.2 Пастеризационно - охладительные установки для кисло-молочных продуктов