Механизация процессов доения коров, обработки и переработки молока в личных подсобных и фермерских хозяйствах

Продолжение · 9

4.4 Производство сметаны

Сметана – это продукт, который вырабатывают на основе пастеризованных сливок при помощи закваски, приготовленной на чистых культурах молочных стрептококков. Для изготовления сметаны применяют в основном цельное молоко не ниже II сорта и свежие сливки с кислотностью плазмы не выше 26Т. Кроме того, для производства сметаны используют пластические и сухие сливки, нормализованные цельным или обезжиренным молоком. Сметану вырабатывают по двум технологическим схемам: с применением созревания сливок перед сквашиванием и с применением гомогенизации. В зависимости от массовой доли жира и микрофлоры закваски выпускают следующие виды сметаны: диетическую, 15, 20, 30, 36%-ной жирности, ацидофильную и любительскую.

Технологический процесс получения сметаны с применением со-зревания сливок перед сквашиванием состоит из следующих операций: приемка и подготовка молока и сливок, сепарирование молока, нормализация, пастеризация, охлаждение, созревание, заквашивание и сквашивание сливок, фасование, упаковывание, маркирование, охлаждение и созревание сметаны, хранение перед реализацией (рис. 47).

Молоко после приемки подогревают до 40…45С и сепарируют. Полученные сливки нормализуют по жиру, добавляя в них цельное, обезжиренное молоко и более жирные сливки.

Сухие сливки вначале восстанавливают в соответствии с действующей технологической инструкцией, а затем нормализуют до заданной жирности. Пластические сливки расплавляют и смешивают с молоком температурой 50…60С. Полученную молочную смесь перемешивают, определяют массовую долю жира и направляют на технологическую переработку.

Нормализованные сливки пастеризуют при температуре 85…90С с выдержкой от 15 с до 10 мин и при 90…95С с выдержкой от 15…20 с до 5 мин в зависимости от вида сметаны. Сливки после пастеризации охлаждают до 2…8С и выдерживают 1,5…2 ч в емкостных аппаратах и сливкосозревательных ваннах. После созревания сливки подогревают до температуры сквашивания 26… 28 ⁰С, не допуская перегрева. Сквашивание сметаны диетической и 15%-ной жирности ведут при температуре 28…32С, ацидофильной – 40…44С.

Сливки заквашивают путем внесения в них 1…5% бактериальной закваски для сметаны. Кислотность закваски должна составлять 80…85Т. Закваску готовят на стерилизованном молоке или пастеризованном при 95С с выдержкой 30 мин. После внесения закваски сливки перемешивают 10…15 мин и оставляют до образования сгустка и нарастания кислотности до 68…70Т (для диетической сметаны), 55…75Т (для сметаны 15%-ной жирности), 65…80Т (для сметаны 20%-ной жирности); 65…70Т (для сметаны 30%-ной жирности), 60…65Т (для сметаны 36%-ной жирности).

1 – весы; 2 – приемная емкость; 3, 10 – насосы; 4 – емкость для нормализации сливок; 5, 8 – пластинчатые пастеризационно-охладительные установки; 6 – трубчатый пастеризатор; 7 – аппарат для созревания сливок; 9 –промежуточная емкость; 11 – фасовочный автомат; 12 – заквасочник

Спустя 1 и 2 ч сливки перемешивают, а затем оставляют в покое до конца сквашивания. Продолжительность сквашивания 13…16 ч. Сквашенные сливки перемешивают, охлаждают до 18…20°С и направляют на фасование и упаковывание.

Сметану фасуют в мелкую и крупную тару. В качестве мелкой тары используют широкогорлые стеклянные баночки и бутылочки, полиэтиленовые термосвариваемые коробочки и стаканчики, картонные стаканчики, пакеты массой 0,05…0,5 кг; крупной тары — металлические фляги вместимостью до 38 л и деревянные бочки до 50 л. Фасованную и упакованную сметану направляют в холодильные камеры на охлаждение до 5…8С и созревание. Продолжительность созревания продукта в крупной таре 12…48 ч, в мелкой – 6…8 ч. Созревание сметаны проводят для формирования плотной консистенции. После созревания сметана хранится в холодильных камерах при температуре 8С до реализации. Срок хранения сметаны не более 72 ч, диетической – не более 48 ч.

Технологический процесс производства сметаны с применением гомогенизации сливок состоит из следующих операций: приемка, подготовка молока и сливок, сепарирование молока, нормализация сливок, пастеризация и гомогенизация сливок, охлаждение сливок до температуры заквашивания, заквашивание и сквашивание сливок, фасование, упаковывание, маркирование, охлаждение, созревание и хранение сметаны (рис. 48). Отличительная особенность этого технологического процесса – гомогенизация, которой подвергаются пастеризованные и охлажденные до 60…70С сливки. Целью гомогенизации является увеличение площади поверхности жировой фазы, что положительно влияет на условия кристаллизации молочного жира при созревании сметаны и формирование густой консистенции продукта. В зависимости от массовой доли жира в сметане давление гомогенизации составляет 7…15 МПа.

Производство сметаны с применением гомогенизации может осуществляться резервуарным и термостатным способами. Различия между ними заключаются в организации операции заквашивания. При резервуарном способе сквашивание осуществляется в специальных емкостных аппаратах (резервуарах) сразу после внесения закваски в подготовленные сливки. Термостатный способ предусматривает заквашивание сливок после их фасования в тару. Продолжительность фасования партии сквашенных сливок не должна превышать 2 ч. Заквашенные сливки после фасования направляют в термостатную камеру для сквашивания в течение 10…12 ч для сметаны диетической 15%-ной жирности и 16 ч для сметаны 20%-ной и 30%-ной жирности. После сквашивания сметану транспортируют в холодильную камеру для охлаждения, созревания и дальнейшей обработки, описанной выше.

Любительскую сметану вырабатывают из пастеризованных гомогенизированных сливок с массовой долей жира не менее 42,2% путем сквашивания их закваской, приготовленной на чистых культурах молочно-кислых стрептококков термофильных и мезофильных рас, до кислотности 75…85Т. Готовый продукт имеет плотную однородную нерасплывающуюся консистенцию, белый с кремовым оттенком по всей массе цвет. Технологический процесс изготовления любительской сметаны состоит из следующих операций: приемка и подготовка молока и сливок, сепарирование молока и нормализация сливок, пастеризация, гомогенизация, заквашивание и сквашивание сливок, охлаждение, фасование, созревание и хранение сметаны.

гомогенизации сливок:

I – резервуарный способ; II – термостатный способ; 1 – весы; 2 – приемная емкость; 3, 10 – насосы; 4 – емкость для нормализации сливок; 5 – пластинчатая пастеризационно-охладительная установка; – трубчатый пастеризатор; 7 – промежуточная емкость; 8 – гомогенизатор; 9 – аппарат для сквашивания сливок; 11 – фасовочный автомат; 12 – термостатная камера; 13 – холодильная камера

Молоко после приемки, оценки качества и очистки сепарируют и нормализуют до массовой доли жира не менее 42,2%. Нормализованные сливки пастеризуют при 85…95С, охлаждают до 50С, гомогенизируют при давлении 10 МПа и направляют в ванну для заквашивания. Сливки заквашивают при температуре 45…50С закваской, состоящей из равных частей (1:1) штаммов термо- и мезофильных стрептококков. Количество вносимой закваски составляет от 1%, если используют лабораторную закваску, до 5%, если используют производственную закваску. Заквашенные сливки перемешивают и оставляют на 14…20 ч для сквашивания при температуре 16°С. Сквашенные сливки охлаждают до 4…6С в охладителе для творога. Охлажденную сметану самотеком направляют в бункер фасовочно-упаковочного автомата. Любительскую сметану фасуют по 100 г в фольгу либо пергамент с последующей укладкой в картонные коробки, которые отправляют в холодильную камеру для созревания и хранения продукта. Продолжительность созревания при температуре воздуха в холодильной камере 0…6С составляет не менее 6…12 ч. Хранят сметану при 8С не более 72 ч.

На рисунке 49 представлена схема линии для производства сметаны.

В состав этой линии входит: резервуар для хранения и охлаждения молока; пастеризатор трубчатый для производства сметаны; ванна нормализационная для производства сметаны; ванна пастеризации для производства сметаны; сепаратор-сливкоотделитель; ванна пастеризации сливок и дозатор.

5. ВОПРОСЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ.

Процесс охлаждения достаточно энергоемок: удельные энергозатраты достигают 30 кВт ч на тонну охлажденного молока. Одним из направлений снижения энергозатрат на обработку молока является использование естественного холода.

Под естественным холодом подразумеваются холод наружного воздуха с отрицательной температурой, естественного природного льда или мерзлого грунта, а также родниковая и артезианская вода, хотя и с более высокой температурой (до 10°С), которую используют для предварительного охлаждения молока.

Самый простой способ охлаждения с использованием естественного холода – во флягах, погруженных в бассейн с проточной родниковой или артезианской водой температурой летом ниже 10° С, а зимой 3...6°С.

Процесс охлаждения происходит за счет передачи теплоты через стенку фляги холодной воде, поступающей в нижнюю часть бассейна по водопроводной трубе. Получив тепловую энергию, вода поднимается вверх и вытекает из бассейна по сливной трубе. Это самый дешевый, но длительный способ охлаждения.

Чтобы сократить время охлаждения молока, пустые фляги с цедилками на горловине заранее погружают в бассейн с проточной водой, зафиксировав металлической решеткой и прижав сверху к дну бассейна. По мере выдаивания молоко доливают во фляги, что обеспечивает его частичное перемешивание.

Бассейн может быть деревянным из стойких к воде пород деревьев. При строительстве каменных бассейнов стенки и дно следует изолировать материалами, плохо проводящими теплоту (например, на дно можно устанавливать деревянную решетку). Размеры бассейна зависят от количества помещаемых в него фляг (табл. 7).

Таблица 7 – Рекомендуемые размеры бассейна

Варианты устройства бассейнов показаны на рисунке 50. Молоко, как правило, охлаждается до температуры 3…4⁰ С выше температуры используемой для этой цели воды.

При необходимости охлаждения молока до более низких температур целесообразно применять лед, куски которого помещают в бассейн с проточной водой.

Для охлаждения молока на фермах при минусовых температурах наружного воздуха целесообразно использовать компактные аккумуляторы естественного холода конструкции ВИЭСХ и МГАУ им. В. П. Горячкина: холод (в виде ледяной воды или льда) аккумулируется в паузе между доениями в емкостях (2, 3 и 4) сварной металлоконструкции (рис. 51), установленной за стеной молочного блока.

Под действием насоса ледяная вода движется по одному из двух замкнутых контуров: большому или малому. Если температура наружного воздуха выше - 5°С, то трехходовым краном воду направляют по большому контуру: насос – охладитель молока – трехходовой кран – емкость (4) – система сливных труб – емкости (3, 2) – насос. При температуре воздуха ниже - 5° С – по малому: насос – охладитель – трехходовой кран – нижняя емкость – вентиль – насос.

1 - рама; 2,3,4- емкости для воды; 5 - сливная труба; 6 - пластинчатый охладитель; 7 - вентиль; 8 - насос; 9 - трехходовой кран

Охлаждение оборотной воды (до температуры 1...3°С) происходит за счет контакта с намороженным в паузе между доениями льдом и непосредственного контакта воды с морозным воздухом. Объем воды (суммарный) в емкостях аккумулятора составляет около 9 м³, что обеспечивает суточную производительность до 3,3 т охлажденного молока при расходе 3...5 кВт ч электроэнергии.

Модернизированный вариант секционного аккумулятора естественного холода (рис. 52) имеет два режима работы: без льда и со льдом на поверхности воды в резервуарах. При отсутствии льда отепленная вода из охладителя движется в верхнем резервуаре вниз, проходит под одной перегородкой, смешивается с холодной водой, стекает по наружной стенке на козырек и в нижний резервуар, где смешивается с ледяной водой, проходит под второй перегородкой, попадает в водозаборную трубу и насосом подается в охладитель молока.

Когда на поверхности воды образуется лед, маршрут движения отепленной воды несколько изменяется. Сначала она движется по поверхности льда верхнего резервуара, стекает по поверхности резервуара на козырек, движется по поверхности льда нижнего резервуара и по переливной трубе в бачок, откуда по подпитывающей попадает в нижний резервуар, а затем, как и в первом режиме, подается насосом в охладитель молока.

1, 2 - резервуары; 3, 4 - перегородки; 5 - рама; 6 - козырек;

7 - переливная труба; 8 - бачок постоянного уровня;

9 - теплоизолированный ввод; 10, 11 - водозаборная и подпитывающая трубы; 12 - водяной насос; 13 - труба отепленной воды; 14 – охладитель

Аккумулятор естественного холода такой конструкции может заменять холодильную машину в резервуарах-охладителях (например, РПО-1,6, РПО-2,5 и др.). В этом случае уровень воды в нижнем резервуаре должен превышать уровень сливного отверстия рубашки емкости для обеспечения подачи ледяной воды в рубашку самотеком, а насос должен быть подключен на отсос воды из нее и для подачи в верхний резервуар. Возможна также работа по комбинированной схеме с предварительным охлаждением молока в пластинчатом охладителе, а окончательным – в емкости для охлаждения. По этой схеме вода отсасывается насосом из водяной рубашки резервуара-охладителя, подается в пластинчатый охладитель, а далее в резервуар аккумулятора естественного холода.

На рисунке 53 представлен трубчатый охладитель молока, позволяющий использовать теплоту, отбираемую от молока, для подогрева воды на технологические нужды.

Рисунке 53 – Трубчатый охладитель молока:

1 - молокапровод; 2 – датчики аппарата; 3 - вакуумный насос;

4 - воздухоразделитель; 5 - молочный насос; 6 - магистральный молокопровод; 7 - водяной насос; 8 - водопровод; 9 - поилка; 10 - устройство для подмывания вымени; 11 - емкость для охлаждения и хранения молока;

12 - емкость для холодной воды

Охладители (секциями) расположены по всей длине доильного и магистрального молокопроводов и соединены между собой перемычками из шланга. Молоко под действием разрежения, создаваемого вакуумным насосом, из доильных аппаратов поступает в молокопровод, затем в воздухоразделитель, насосом нагнетается в магистральный молокопровод и из него в емкость для сбора молока. При прохождении по молокопроводам молоко в результате теплообмена охлаждается до температуры 6...8° С, а вода в водопроводе, движущаяся навстречу ему, при этом нагревается с 2...5° С до 14...16° С, подается в поилки или расходуется на хозяйственно-бытовые нужды. Экономия электроэнергии на охлаждении молока при этом составляет 26,6 кВт ч и на подогреве воды для поения животных 1985 кВт ч в расчете на одну корову в год.

Для нагрева воды в хозяйствах обычно используются электронагреватели, что осо­бенно в условиях летне-осеннего времени года не только нерационально, но и неэкономично. В связи с этим наиболее эффек­тивен переход на нагрев воды солнечной энергией для использования её в системах ухода за молочным оборудованием.

Опыт применения гелиоустановок на молочных фермах показы­вает возможность замещения таким путем 30…50% электроэнер­гии и топлива.

Гелиоустановки могут надежно снабжать горячей водой в дневное и вечернее время суток в слу­чае прекращения подачи электроэнергии.

В качестве примера приведена схема для горячего водоснабжения летних доильных площадок (рис. 54). Она включает секцию гелиоприемников 1, соеди­ненных с водяным баком-аккумулятором 3, подающим 2 и обрат­ным 9 трубопроводами. Бак-аккумулятор 3 оснащен дублирую­щим электронагревателем 4. Бак имеет слой теплоизоляции, снижающей потери тепла в окружающую среду.

1 гелионагреватели; 2 подающий трубопро­вод; 3 бак-аккумулятор; 4 электронагревате­ли; 5 предохранительный клапан; 6 и 7 изо­лирующие вставки; 8 обратный клапан; 9 обратный трубопровод

В схеме гелиоустановки предусмотрена термосифонная цир­куляция воды. Отбор горячей воды производится из верхней зоны бака за счет вытеснения горячих слоев воды потоком холодной снизу при открытии вентиля водопроводной линии с обратным клапаном 8.

В качестве бака-аккумулятора 3 берут обычно емкости от серийных водонагревателей типа САОС или УАП вместимостью 800 и 1600 л, подающий трубопровод присоединяют через днище бака или фланец крепления нижних ТЭНов. Обратный трубопро­вод подключается в самой ниж­ней точке бака-аккумулятора, обеспечивая подачу наиболее холодной воды снизу к нагре­вателям.

Продолжение · 10

6 Контрольные вопросы

5.1 В чем заключаются особенности производства молока в условиях малых предприятий?

5.2 Какое оборудование отечественного производства выпускается для механизации доения коров в личных подсобных и фермерских хозяйствах?

5.3 Объясните устройство и принцип действия фильтра молочного самоочищающегося.

5.4 Каким устройством обеспечивается нагрев молока в электропастеризаторе А1-ОПЭ-250?

5.5 С помощью чего обеспечивается отключение энергодвигателя маслобойки МЭ10-00 при его перегрузке?

5.6 В чем сущность и значение процесса нормализации молока?

5.7 Какие функции выполняет молочный комбайн Г6-ОКМ-2?

5.8 Основные технологические операции при переработке молока в сметану.

5.9 Назовите основные пути энергосбережения при получении и обработке молока в личных подсобных и фермерских хозяйствах?

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ Р 52054-2003. Молоко натуральное коровье – сырье. Технические условия. – Введен 2004-01-01. – Изд. офиц. – М.: Изд-во стандартов. 2003. 6 с.

2. Капустина Е.И. Снижение затрат на обработку и переработку молока.- «Сельский механихатор», 2014, №2, с.11-12.

3. Модульная ферма с низкозатратной экологически чистой технологией производства молока / Э.И. Липкович, А.М. Бондаренко, И.Н. Краснов, А.М. Семенихин, А.И. Удовкин, Е.Б. Сафиуллина, И.А. Дробот, А.Н. Глобин, А.А. Поцелуев, В.В. Мирошникова, А.Ю. Краснова Ростов н/Д :_ «Терра Принт», 2010. 196 с.

4. Молокоприемные и молокоперерабатывающие пункты: монография./ В.И.Трухачев, И.Н.Краснов., И.В.Капустин и др.- Ставрополь:АГРУС, 2013.- 312 с.

5. Трухачев В.И., Капустин И.В., Будков В.И., Грицай Д.И. Технологическое и техническое обеспечение процессов машинного доения коров, обработки и переработки молока: Учебное пособие.- 2-е изд.- СПб.: Издательство «Лань», 2013.- 304 с.