Приемщик молока играет важную роль в отборе пробы для анализа и транспортировке сырого молока на молочный завод. На заводе вновь отбирается проба молока и определяется его количество.
К операциям обработки молока относятся фильтрование и очистка, охлаждение, нормализация, сепарирование, пастеризация, вакуумная обработка, гомогенизация, кларификсация, хранение. В последние годы особенно бурно развивается автоматизация этих процессов. Пневматические клапаны, связанные электрической цепью с клапанами соленоидного типа, позволяют дистанционно контролировать работу производственной линии. Различные чувствительные датчики в сочетании с контролирующими устройствами дают возможность регулировать процессы производства с пункта управления. Таким образом, осуществляется централизованный контроль и повышается эффективность производства.
Любая обработка молока повышает его стоимость. Покупатели хотят и заслуживают того, чтобы молоко и молочные продукты были высокого качества, однородны по составу, свободны от болезнетворных микроорганизмов и химических веществ, посторонних запахов и привкусов, то есть отличались идеальным качеством. Следовательно работники молочных заводов должны хорошо знать производственные процессы, их преимущества и недостатки, уметь правильно сочетать технологические операции обработки молока.
Поступающее в продажу молоко подвергается обработке, потому что сырое молоко может вызвать заболевание людей. Молоко необходимо обрабатывать и по другим причинам. Пастеризация, например, уничтожает бактерии, вызывающие порчу молока, а также болезнетворные бактерии. Она инактивирует ферменты молока, такие, как липазу, что может ухудшить качество молока. Гомогенизация стабилизирует эмульсию жира в молочной сыворотке, благодаря чему последняя порция молока, удаляемого из емкости, содержит столько же жира, сколько и первая. Очистка и фильтрация удаляют механические примеси, а также соматические клетки. Сепарирование позволяет разделить молоко на сливки и обезжиренное молоко, благодаря чему возможна нормализация молока по жиру. Вакуумная обработка применяется для удаления летучих веществ, которые могут ухудшать запах и вкус молока. Охлаждение необходимо для затормаживания роста бактерий и снижения активности энзимов.
В этом разделе рассматриваются основные технологические процессы обработки молока, включая транспортировку и приемку молока на молокозаводах.
Приемка молока на ферме
Приемщик играет важную роль при оценке качества молока. Он ответствен за органолептическую оценку молока и определение его температуры. В обязанность приемщика входит отбор пробы молока для определения физико-химических показателей. Проба для анализа должна отражать все свойства исходного молока, поэтому ее необходимо отбирать правильно. Проба не должна загрязняться, подвергаться действию прямого солнечного света, ее обычно хранят при температуре от 1 до 4° С и доставляют в лабораторию в день отбора.
Приемщик молока ответствен за определение количества молока в танке. Для установления количества молока используют градуированный стержень из нержавеющей стали, который опускают в молоко, находящееся в танке. Танки на ферме должны быть прокалиброваны.
Для точного замера молока необходимо: 1) устойчиво закрепить танк; 2) правильно прокалибровать его по объему; 3) установить правильно уровень с помощью подъемного механизма. Обмен танками для хранения молока между фермами, неровность или прогибание пола, использование прокладок при установке - все это затрудняет точную калибровку. Перед измерением молоко должно находиться в спокойном состоянии и иметь постоянный уровень, для установления которого требуется по крайней мере 10 минут. Стержень для измерения глубины молока должен быть чистым, сухим, а также обезжиренным. Если вынуть калибровочный стержень из холодного молока и вытереть досуха стерильным полотенцем, он становится мокрым вследствие конденсации влаги воздуха. При измерениях таким стержнем будут получены завышенные результаты. Мойка измерительного стержня горячей водой и высушивание его повышают точность результатов. Завышенные результаты возможны при наличии в молоке пены, при подмораживании и сильном его взбалтывании, вследствие присутствия на измерительном стержне смачивающих агентов, которые попадают на него при протирании полотенцем, насыщенным химическими моющими и дезинфицирующими средствами и применяемым для вытирания вымени коров. Недавно Национальное бюро стандартов утвердило эталон для измерения количества молока, перекачиваемого по молокопроводам. Однако в линии не должен попадать воздух, вызывающий большую ошибку при измерении объема.
Приемщик молока должен выполнять свои обязанности на ферме систематически. Приемщик должен: 1) правильно и быстро определять качество молока, чтобы оно не оставалось на ферме, так как это невыгодно производителю, чтобы непригодное молоко не загружалось в танк, где находится Молоко других ферм; 2) правильно отбирать пробу молока; 3) обеспечивать эффективность погрузочных работ; 4) доставлять молоко и пробы на молочный завод. Молоко становится собственностью покупателя, когда оно уже находится в танке для отправки. При этом оно теряет свою специфичность, так как перемешивается с молоком других хозяйств.
Операции, которые должен выполнять приемщик на ферме:
1. Органолептическая оценка молока (определение запахов, привкусов или других показателей, характеризующих молоко как нестандартное).
2. Измерение количества молока перед перемешиванием. Если молоко перемешивалось, то его необходимо выдержать перед отбором пробы и измерением температуры не менее 5 минут. Результаты замера, а также время отбора проб должны быть записаны.
3. Перед отбором пробы молока мешалка должна работать по крайней мере 5 минут.
4. Измерение температуры после 5-минутного перемешивания.
5. Тщательно вымыть руки, вытереть их досуха полотенцем одноразового пользования, записать номер контейнера для проб и отобрать пробу.
6. После перекачки молока в автоцистерну шланг убрать. Танк тщательно вымыть теплой водой.
7. Всегда стремиться избегать частичного отбора проб молока из исходного танка.
8. Отбор проб должен проводиться в установленное время.
Приемка молока на заводе
Поступающее на перерабатывающий завод молоко обычно подвергают органолептической оценке, а затем перемешивают путем пропуска чистого воздуха или механической мешалкой. Время, необходимое для полного перемешивания, зависит от конструкции мешалки, размера танка и количества молока. После перемешивания молока берут пробу для анализа в лаборатории на кислотность (методом титрования) и содержание бактерий прямым подсчетом под микроскопом. Кроме того, в молоке определяют содержание жира (стандартным методом) и количество жировых шариков. Однако результаты исследования молока не могут быть получены до разгрузки танка.
После удаления молока танк моют и дезинфицируют. Принимаемое заводом количество молока определяют с помощью измерительного устройства с воздушным ограничителем или путем взвешивания танка до и после разгрузки молока.
Для мойки танка применяют распылительное устройство, которое опускают через люк, находящийся в верхней части танка. Вначале для удаления молока, оставшегося на внутренних стенках танка, его промывают водопроводной водой. Затем распыляют моющий раствор, который стекает на дно танка и через отверстие возвращается в исходный резервуар для дальнейшей рециркуляции. Далее танк ополаскивают чистой водой и дезинфицируют. После того как из танка стечет вся жидкость, его пломбируют, что означает готовность к дальнейшему использованию. Многие службы здравоохранения требуют, чтобы танки подвергались мойке после каждой доставки молока на завод, даже если танк немедленно возвращается на ферму для следующего заполнения молоком. Необходимость в этом объясняется тем, что после предыдущего заполнения в танке может остаться некоторое число бактерий, которые бурно размножаются, так как температура пустого танка быстро повышается.
Операции, выполняемые на промежуточных и конечных приемных пунктах
В некоторых хозяйствах более удобно собирать молоко в резервуары небольшой вместимости (около 1000 л) и затем переливать его в большие емкости (16 тыс. л) для перевозки на большие расстояния. Существует два типа пунктов - промежуточные и конечные. На промежуточных пунктах молоко перекачивают из малых танков в большие, моют и дезинфицируют танки. На конечных пунктах молоко перекачивают в танки для транспортировки. Молоко должно быть очищено, охлаждено, стандартизировано или просепарировано перед перекачкой в другой танк или танки для доставки на завод. Санитарные условия на приемных пунктах должны быть такие же, как на обычных молочных заводах.
Хранение сырого молока
Сырое молоко обычно обрабатывается на заводе в течение 24 ч с момента его получения, за исключением конца недели и праздников. На многих заводах молоко обрабатывают ежедневно, за исключением среды и воскресенья. Таким образом, сокращается время хранения молока и удовлетворяется спрос, который возникает в конце недели. На крупных молочных заводах сырое молоко обычно хранят в танках башенного типа. Они имеют оборудование для перемешивания молока путем подачи очищенного сжатого воздуха. Перемешивание происходит по мере продвижения воздуха вверх. Мойка танка башенного типа проводится по крайней мере через каждые 72 ч.
Сырое молоко класса А перед пастеризацией следует хранить при температуре 2-4° С. Максимальная обсемененность сырого молока на заводе не должна превышать 300 тыс. бактерий в 1 мл, а на ферме - 100 тыс. бактерий.
Причины увеличения числа бактерий следующие: 1) при перекачивании молока бактерии, находящиеся в слипшемся состоянии, разъединяются; 2) по мере прохождения молока через заводское оборудование происходит дополнительное его загрязнение; 3) в процессе хранения молока возможно ограниченное размножение психротропных бактерий. Биологическими факторами, ограничивающими продолжительность хранения сырого молока, являются: рост числа бактерий, метаболизм и энзиматическая активность микробактериальных и нативных ферментов молока. Химические реакции небиологического характера имеют, гораздо меньшее значение. К ним относятся реакции окисления, катализируемые ионами металлов, прежде всего меди.
Очистка и фильтрование
Очистка и фильтрование необходимы для удаления нерастворимых взвешенных механических примесей. Очистка более эффективна, чем фильтрование, потому что мелкие частицы примесей проходят через поры фильтров. Для очистки применяют центробежные молокоочистители (сепараторы-молокоочистители).
Принцип работы молокоочистителей основан на том, что суспендированные частицы (механические примеси) удаляются под действием центробежной силы. Эффективность их работы зависит от величины центробежной силы и пути, который необходимо пройти частицам. Важное условие очистки заключается в разнице плотности суспендированных частиц и молока.
Молокоочиститель представляет собой аппарат непрерывного действия. Молоко поступает в барабан молокоочистителя, где под действием центробежной силы удаляются механические примеси, включая соматические клетки. Механические примеси (осадок) отбрасываются к периферии барабана и прилипают к его внутренней поверхности. При очистке молока наблюдается небольшое отделение жировых шариков от плазмы, но они возвращаются в плазму по мере выхода из зоны действия центробежной силы и попадания в рожок для отвода молока. Тарелки, находящиеся в барабане, служат для разделения молока на тонкие слои, что уменьшает расстояние, проходимое механическими примесями, и обеспечивает более эффективное воздействие центробежных сил. По мере отделения механические примеси ударяются о дно тарелок, находящихся над ними, и под действием центробежной силы по тонкому слою молока выносятся к периферии и заполняют грязевое пространство. В процессе очистки удаляется небольшое число микроорганизмов.
По мере заполнения грязевого пространства барабана механическими примесями, очистка молока прекращается. Поэтому периодически надо останавливать машину для удаления осадка. Если молокоочиститель оборудован специальным гидравлическим устройством, происходит автоматическая выгрузка осадка из барабана. У самоочищающихся молокоочистителей выгрузка осадка из барабана осуществляется в процессе работы машины.
Очистке можно подвергать как холодное (от 4 до 10°С), так и горячее молоко (около 60°С). Горячее молоко имеет низкую вязкость, что повышает эффективность его очистки. Если молоко сразу после очистки не перерабатывается, то его охлаждают. Это приводит к излишним затратам на подогревание и охлаждение молока. Поэтому нецелесообразно подогревать молоко перед очисткой, если предполагается хранить сырое молоко. При очистке холодного молока не происходит коагуляция сывороточных белков на стенках барабана молокоочистителя, благодаря чему увеличивается продолжительность непрерывной работы машины.
В нашей стране в молокоочиститель направляется молоко, подогретое до температуры 35-45° С. Такой режим не оказывает большого влияния на составные части молока. Эффективность очистки холодного молока низка из-за его высокой вязкости. При нагревании молока до 80° С уменьшается его вязкость, но одновременно измельчаются загрязняющие частицы, и их уже нельзя выделить из молока.
Механические примеси из молока можно удалить фильтрованием его через слой специальных ватных фильтров. Этот процесс носит название процеживания и выполняется на ферме. Лейкоциты и другие соматические клетки проходят через фильтр. Удаление механических примесей из молока фильтрованием - простой и сравнительно дешевый способ очистки молока.
Сепарирование и нормализация молока
Жир, находящийся в состоянии эмульсии в плазме молока, достаточно легко отделяется от него без существенных физических изменений. Если оставить молоко в покое, жир медленно поднимается вверх (отстаивается). Верхний слой молока, в котором сконцентрирован жир, называется сливками. Нижние слои с гораздо меньшим содержанием жира называют обезжиренным молоком. Современные потребители используют молоко и молочные продукты с различным содержанием жира. Такие продукты вырабатываются, потому что имеется возможность быстро и экономично выделять жир из молока с помощью сепараторов.
Нормализация заключается в регулировании содержания жира. Желательно, чтобы фактическое содержание жира во всех молочных продуктах строго контролировалось. Покупатели платят за продукт в зависимости от содержания жира и хотят, чтобы в продукте не содержалось его избытка.
Сепарирование молока
Первый сепаратор для непрерывного получения сливок был изобретен в Германии в 1875 г. Прандтлом, затем сепаратор совершенствовали. Первые сепараторы представляли собой машины, в барабане которых не было тарелок. В 1891 г. компания Де Лаваль выпустила сепараторы, барабан которых имел тарелки. В дальнейшем конструкция сепаратора была усовершенствована. Основные изменения заключались в герметичной конструкции и самоочистке. Сепараторы по своей конструкции очень напоминали молокоочистители. Тарелки размещены в виде пакета на тарелкодержателе в закрытом барабане.
Молоко поступает в центральную трубку днища барабана, а затем через отверстия направляется в каналы тарелкодержателя, заканчивающиеся рядом вертикальных отверстий в тарелках. Молоко при движении по каналам снизу вверх растекается между тарелками. В процессе вращения барабана образуется центробежная сила, которая действует на молоко и разделяет его на две фракции: легкую (сливки) и тяжелую (обезжиренное молоко). Тяжелая фракция перемещается к периферии и концентрируется на наружной поверхности разделительной тарелки, а затем через отверстие попадает в рожок для отвода обезжиренного молока. Легкая фракция перемещается к центру и концентрируется на внутренней поверхности разделительной тарелки. Сливки вытекают через отверстие сливочного винта и попадают в рожок для отвода сливок. Таким образом, обезжиренное молоко и сливки образуют потоки противоположных направлений (обезжиренное молоко от центра, сливки к центру).
Тарелки, находящиеся в полости барабана, разделяют молоко на тонкие слои, что обеспечивает более эффективное воздействие центробежной силы и лучшее обезжиривание молока. Благодаря разделению молока на тонкие слои жировая фракция проходит в процессе отделения небольшое расстояние. При нормальной работе сепаратора содержание жира в обезжиренном молоке не превышает 0,01% по шкале Бабкока и 0,06-0,1% по шкале Маджаниера.
Самоочищающиеся сепараторы, как и самоочищающиеся молокоочистители, во время работы открываются гидравлически для удаления осадка. Практически все современные сепараторы и молокоочистители: вакуумного типа. Вакуум предотвращает образование пены, микробиологическое загрязнение молока; получаемое в процессе сепарирования обезжиренное молоко и сливки могут быть направлены в желаемое место без дополнительной перекачки.
При подаче молока в сепаратор необходимо следить, чтобы в него не попадал воздух до или после насоса. Воздух вызывает взбалтывание молока и образование пены в сепараторе. Это уменьшает производительность сепаратора, увеличивает колебания содержания жира в сливках и его отход в обезжиренное молоко.
По нормам, принятым в нашей стране, допускается содержание жира в обезжиренном молоке не более 0,05%. При холодном сепарировании содержание жира в молоке составляет 0,04 и 0,06% (температура исходного молока 4 и 1°С соответственно).
Нормализация молока
Содержание жира в молоке, получаемом на фермах, колеблется от 3,6 до 4,0%, однако в большинстве штатов указывается содержание жира по 3,25%. Молоко для потребителя должно быть определенной жирности. Поэтому необходимо удалять некоторое количество жира из молока. Иногда на рынок поставляют молоко с минимальным и с повышенным на 0,2-0,45% содержанием жира.
Нормализация молока производится различными способами: 1) удаляют жир с помощью сепаратора-нормализатора; 2) удаляют весь жир из части молока и направляют обезжиренное молоко в танк для хранения; 3) добавляют сливки к цельному или обезжиренному молоку.
В настоящее время молокоочистители и сепараторы нормализуют молоко в потоке. Поэтому все три вышеперечисленные операции по нормализации молока могут быть выполнены определенными типами машин. Например, молоко разделяется на сливки и обезжиренное молоко, а затем только часть сливок удаляется, остальные сливки перемешиваются с обезжиренным молоком в машине и выходит молоко с более низким (требуемым) содержанием жира. Требуется тщательный контроль за операциями. Содержание жира в молоке, поступающем в нормализатор, должно быть постоянным при установленном положении нормализующего клапана.
Находящееся в танке молоко перед подачей в нормализатор должно перемешиваться, чтобы предотвратить отстаивание сливок. Нормализующий клапан устанавливают в зависимости от жирности молока. Если в нормализатор поступает молоко из другого танка (разная жирность), то требуется новая установка нормализующего клапана. Увеличивающееся обратное давление на сливочный разгрузочный клапан нормализатора вызывает повышение содержания жира в нормализуемом молоке, в то время как увеличивающееся обратное давление на разгрузочный клапан для молока приводит к уменьшению содержания жира в нем. Это объясняется тем, что величина обратного давления зависит от продолжительности нахождения каждого компонента в машине. Чем дольше молоко находится в машине, тем больше жира отделяется. Чем дольше в машине будут находиться сливки, тем больше их останется в молоке. Большие колебания температуры молока (5° С и более) влияют на процесс нормализации.
В последнее время успешно применяются компьютеры для контроля за смешиванием сливок и обезжиренного молока, поступающего из сепаратора. Оператор вводит в него следующие параметры: количество получаемого молока, содержание компонентов в исходном молоке и желаемое содержание этих компонентов в конечном продукте. Вспомогательным оборудованием являются счетчики турбинного типа, пневматические регуляторные клапаны и цифровая контрольная система.
При нормализации молока вручную, когда смешивается обезжиренное молоко с молоком высокой жирности, необходимо установить их пропорции, чтобы получить молоко требуемой жирности. Наиболее удобен для расчета метод Пирсона. Допустим, имеется неограниченное количество обезжиренного молока и молоко с содержанием жира 3,7%. Надо приготовить 4536 кг (10000 фунтов) молока, содержащего 3,3% жира.
1. Чертим квадрат, в центре которого на пересечении диагоналей указываем желаемое содержание жира в молоке после нормализации. В верхнем левом углу записываем процентное содержание жира в молоке высокой жирности, а в нижнем левом углу квадрата - содержание жира в обезжиренном молоке.
2. По диагоналям вычитают из большей величины меньшую. Полученные результаты записывают в соответствующих углах квадрата с правой стороны.
3. Заполненный квадрат представлен на рисунке 24.5Б.
4. Числа в верхнем (3,3) и нижнем (0,4) углах квадрата с правой стороны представляют собой соответственно части цельного молока жирностью 3,7% и обезжиренного молока, которые нужно взять для приготовления 3,7 части молока с содержанием жира 3,3%.
Чтобы определить требуемое количество молока с содержанием жира 3,7% и обезжиренного молока для получения 4536 кг молока жирностью 3,3%, составляем пропорцию:
(4536:3,7) х 3,3 = 4070 кг 3,7%-ного молока и
(4536:3,7) х 0,4 = 490,37 кг обезжиренного молока.
Такие расчеты проводят перед смешиванием исходных ингредиентов, когда количество одного из них ограничено.