Проект цеха по производству кефира с производственной мощностью 20 тонн за смену

Обе морфологические группы бактерий различаются отношением к 
температуре. Большинство молочнокислых палочек являются термофильными 
бактериями с оптимальной температурой развития в пределах 37-450С, 
минимальная температура – около 200С. Представители этой группы – 
ацидофильная палочка с оптимум развития 37-380С и болгарская палочка с 
оптимальной температурой развития 40-450С. В молочнокислых продуктах 
иногда обнаруживается термоустойчивая молочнокислая палочка 
незаквасочного происхождения, которая хорошо переносит более высокую 
(900С) температуру пастеризации. Под действием этой культуры резко 
повышается кислотность и появляется излишне кислый вкус; нарастание 
кислотности сверх предела, допустимого стандартом, возможно еще в период 
выработки продукта на заводе.Молочнокислые стрептококки относятся к мезофильным микроорганизмам,развиваются успешно при температуре 25-300С;минимальная температура развития – 100С, а иногда несколько ниже. Из этой группы для выработки цельномолочных продуктов используют молочнокислый стрептококк – основной компонент микрофлоры заквасок для простокваши, сметаны, а также сливочный стрептококк и ароматообразующий стрептококк. Термофильный стрептококк в отличие от других бактерий этой группы имеет оптимум развития в пределах 40-450С, вырабатывает несколько меньше молочной кислоты, но очень удобен для составления комбинированных заквасок в сочетании с молочнокислыми палочками.  
Ароматообразующий стрептококк является более слабым 
кислотообразователем, сбраживает молочный сахар с образованием не только молочной кислоты, но и ароматических соединений – ацетоина, диацетила, ацетальдегида. Важнейшем из этих соединений является диацетил, он образуется из пировиноградной кислоты в присутствии лимонной, которая служит акцептором водорода. Образование четырехуглеродистых соединений снижает выход молочной кислоты. Произведенные штаммы молочнокислых продуктов, полученных путем естественного сквашивания молока, или так называемых «самоквасом» из наиболее удачных по вкусу и другим признакам молочных продуктов заводского изготовления. Отдельные штаммы выделяют из окружающей среды. С поверхности растений, из кишечника теплокровных животных и человека. На заводах сначала готовят лабораторную закваску в микробиологической лаборатории, а затем на ее основе – производственную закваску. 
Для приготовления лабораторной закваски берут стерилизованное молоко, 
охлаждают его до температуры сквашивания, а затем вводят в него сухие 
или жидкие культуры микроорганизмов, полученные из специальных 
лабораторий. Сухую закваску вносят в молоко после сквашивания 
получают первичную лабораторную закваску, которая должна иметь ровный 
плотный сгусток, кислотность в пределах 75-850Т (при наличии в закваске 
молочнокислых стрептококков) и 100-1300Т (при наличии молочнокислых 
палочек). 
Заранее приготовленная закваска бывает ослабленной, так как при хранении 
в сухом состоянии или в одной и той же среде часть клеток погибает. Для 
восстановления активности культуру переносят в свежее молоко. В 
зависимости от количества пересадок получают первичную, вторичную 
закваску и т.д. С увеличением количества пересадок усиливается 
способность к размножению и биохимическая активность культуры, в том 
числе энергия кислотообразования. Производственную закваску готовят в значительно больших объемах и используют для выработки продуктов. Для получения ее в пастеризованное и охлажденное молоко вводят лабораторную закваску в количестве от 1 до 3% и оставляют для сквашивания на 8-10 ч (при наличии в закваске молочнокислых стрептококков) или 4-6 ч (при наличии молочнокислых палочек). Весь цикл приготовления производственной закваски, начиная с пастеризации молока, его охлаждения, заквашивания и хранения готовой закваски, проводят в одной емкости во избежание попадания посторонних микроорганизмов. По этой же причине закваску не перемешивают. Качество производственной закваски тщательно контролируют и, если при просмотре препарата под микроскопом обнаруживается посторонняя микрофлора, то немедленно вырабатывают производственную закваску на свежей лабораторной. Свежеприготовленная закваска обладает наибольшей кислотообразующей активностью. Если закваску нельзя использовать сразу после сквашивания, ее охлаждают до 4-60С и хранят до использования, но не более 24 ч, так как при дальнейшем хранении в ней развивается посторонняя микрофлора

 

Кефир должен выпускаться  в потребительской таре: бумажных пакетах по ГОСТ 15844 и выпускаться с предприятия в транспортной таре: в-ящиках полимерных по ТУ У 03562218.001, ТУ У 6.00209651-121, ТУ У 21340680.002, картонных по ГОСТ 13513, металлических по ТУ 206 Украина 6662.001, контейнерах по ГОСТ 2.Тара должна быть чистой, сухой, без плесени и постороннего запаха. Контейнеры должны быть опломбированы.

 

   3.Технологические  схемы и их обоснование

 

При производстве кисломолочных  напитков применяются два способа: термостатный и резервуарный. При  термостатном способе производства кисломолочных напитков сквашивание  молока и созревание напитков производится в бутылках в термостатных и хладостатных камерах. 
При резервуарном способе производства заквашивание, сквашивание молока и созревание напитков происходит в одной емкости (молочных резервуарах).

Общая схема производства кисломолочных напитков термостатом и резервуарным способами представлена в схеме 1.

 

Описание линии

По этой схеме молоко подается насосами по трубам, а расфасованный  готовый продукт – внутризаводским  транспортом (цепными и ленточными транспортерами и т.д.).

В теплообменниках молоко и напитки подвергают термической  обработке (нагреванию и охлаждению) до заданной температуры. От механических примесей молоко очищается в сепараторах-очистителях  в потоке и для получения соответствующей дисперсности жира и улучшения вязкости напитка обрабатывается в гомогенизаторах.

Напиток в резервуаре перемешивается приводной мешалкой. Расфасовывают  напиток в пленочную упаковку или картонные пакеты на разливочных  машинах и автоматах.

Контроль технологического процесса и управление им - автоматизированы.

Сырье

Кефир резервуарным способом вырабатывают из цельного натурального нормализованного молока не ниже второго  сорта, кислотностью не более 19 ⁰Т, плотностью не менее 1,0278 кг/м³, с различной массовой долей жира, поэтому исходное молоко нормализуют до требуемой массовой доли жира. При нормализации цельного молока по жиру могут быть два варианта: жира в цельном молоке больше, чем требуется в производстве, и жира в цельном молоке меньше, чем требуется. В первом варианте жир частично отбирают путем сепарирования или к исходному молоку добавляют обезжиренное. Во втором варианте для повышения жирности исходного молока добавляют к нему сливки. Один из простейших способов нормализации по жиру – нормализация путем смешивания в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента (сливок или обезжиренного молока) при тщательном перемешивании смеси.

Тепловая обработка и  гомогенизация

Пастеризация молока производится с целью уничтожения вегетативных форм микрофлоры, в том числе патогенных. Наиболее распространенный способ в  производстве кисломолочных продуктов  – кратковременная пастеризация при температуре 85-87 ⁰С с выдержкой в течение 5-10 мин. или при 90-92 ⁰С с выдержкой 2-3 мин. с последующим охлаждением до температуры заквашивания. Режим пастеризации должен обеспечить получение заданных свойств готового продукта, в частности органолептических показателей (вкус, нужные вязкость и плотность сгустка). Высокие температуры пастеризации вызывают денатурацию сывороточных белков, при этом повышаются гидратационные свойства казеина. Это способствует образованию более плотного сгустка, который хорошо удерживает влагу, что препятствует отделению сыворотки при хранении.

Гомогенизация – это раздробление (диспергирование) жировых шариков  путем воздействия на молоко значительных внешних усилий. В процессе обработки  уменьшаются размеры жировых  шариков и скорость всплывания. Происходит перераспределение оболочечного вещества жирового шарика, стабилизируется жировая  эмульсия, и гомогенизированное молоко не отстаивается. В настоящее время  применяют двухступенчатую гомогенизацию, исключающую слипание частичек жировых  шариков на выходе из клапанной щели гомогенизирующей головки. Гомогенизация  проводится при температуре 60-65 ⁰С и давлении 15-17,5 МПа (125-175 атм). После пастеризации и гомогенизации смесь охлаждается до температуры заквашивания.

Заквашивание и сквашивание  молока

При производстве кефира обычно применяют закваску, приготовленную на кефирных грибках. Основными представителями  их являются молочнокислые палочки, молочнокислые стрептококки, в том  числе ароматобразующие и молочные дрожжи. Случайная микрофлора зерен  состоит из споровых палочек, уксуснокислых  бактерий, молочных плесеней, пленчатых  дрожжей, бактерий группы Coli и пр.

Для приготовления кефирной закваски сухие кефирные зерна выдерживают  в теплой воде (25-30 ⁰С) в течение суток, меняя ее за это время 2-3 раза. После этого воду сливают, и набухшие зерна заливают теплым молоком, взятым в десятикратном количестве по отношению к объему грибков.

Для выработки кефира с  характерным вкусом и прочной  консистенцией необходимо использовать производственную закваску, выдержанную  после сквашивания при температуре 10-12 ⁰С в течение 12-24 час. Закваску, масса которой обычно составляет 5 % массы заквашиваемой смеси, вносят в смесь, охлажденную до температуры заквашивания. Смесь сквашивают при температуре 23-25 ⁰С до образования молочно-белкового сгустка кислотностью 80-100 ⁰Т (рН 4,5-4,65). Во время сквашивания происходит размножение микрофлоры закваски, нарастает кислотность, коагулирует казеин и образуется сгусток. После окончания сквашивания продукт немедленно охлаждают.

Перемешивание и охлаждение сгустка

После сквашивания кефир  перемешивают и охлаждают до температуры  созревания. Перемешивание продукта начинают через 60-90 мин. после начала времени его охлаждения и проводят в течение 10-30 минут. Перемешанный и  охлажденный до температуры 20 ⁰С сгусток оставляют в покое.

Созревание кефира

Продолжительность созревания кефира составляет 6-10 ч. Во время созревания активизируются дрожжи, происходит спиртовое  брожение, в результате чего в продукте образуются спирт, диоксид углерода и другие вещества, придающие этому  продукту специфические свойства.

Перемешивание и розлив

По истечении времени  созревания, перед началом розлива кефир в резервуаре перемешивают 2-10 мин.

Упаковку и маркировку производят в соответствии с требованиями стандарта на этот продукт. С целью  улучшения консистенции готового продукта, упакованный кефир рекомендуется  выдерживать в холодильной камере перед реализацией. При достижении кефиром требуемого показателя условной вязкости и температуры 6 ⁰С технологический процесс считается законченным и продукт готов к реализации.

 

 

 

4. Продуктовые  технологические расчеты

 

Рисунок 1. Технологическая  схема переработки молока

1, 4 – насос для молока, 2 – автоматизированная пластинчатая  охладительная установка, 3 – резервуар  для молока, 5 – автоматизированная  пастеризационно-охладительная установка (ОКЛ), 5 а – уравнительный бак, 5 б – насос, 5 в – теплообменник (I – секция регенерации, II – секция пастеризации, III – секция охлаждения), 5 г – сепаратор-молокоочиститель, 5

д – выдерживатель, 6 – гомогенизатор, 7 – резервуар для молока.

 

Таблица 4 - Исходные составные части молока в %

Компонент	Содержание, %
Вода	91
Казеин	— .
Альбумины	3,20
Глобулины	4,40
Аминокислоты	0,003
Нейтральный жир	0,09
Фосфолипиды	0,20

 

В соответствии с требованиями ГОСТ 13264-88 коровье молоко должно быть натуральным, белого или слабо - кремового  цвета, без осадка и хлопьев. Замораживание  молока не допускается. Оно не должно содержать ингибирующих и нейтрализующих веществ (антибиотиков, аммиака, соды, перекиси водорода и др.) Наличие  в молоке тяжелых металлов, мышьяка, афлатоксина М1 не должно превышать допустимого уровня, утвержденного Минздравом. Плотность молока - не менее 1027 кг/кубометр.

ГОСТ Р 52093-2003 -настоящий стандарт распространяется на упакованный в потребительскую тару кефир, изготовляемый из коровьего молока и/или молочных продуктов и предназначенный для непосредственного использования в пищу.

 

5. Продуктовый расчет цеха по производству кефира

 

Таблица 5. - Режим работы молочного цеха

Количество условных суток  максимальной загрузки в течение  года	300
Расчетное количество смен работы
В сутки максимальной загрузки	1
В год	300
Распределение сырья по ассортименту (%) при мощности цеха 20 т/смену
Кефир 1% в бумажных пакетах 1 л	40
Кефир 2.5% в бумажных пакетах 1 л	30
Кефир 3.2% в бумажных пакетах 1 л	30
Итого	100%

 

На производство кефира направляется 20400 л молока, принимаемого в смену. Для производства кефира нормализуют молоко на сепараторе-нормализаторе.

Количество сливок определяем по формуле(1):

Ксл=(20400×(3,6-3,25)÷(31,6-3,25))×0,995=251 кг

Количество нормализованного молока с жирностью 3.25%,идущего на выработку кефира, определяем по формуле(2):

Кн.м.=20400-251=20149 кг

На производство кефира направляем 20,149 тонн нормализованной смеси

Количество закваски,идущей на производство кефира вычисляем по формуле(3):

З=(20149×5)÷100=1007 кг

Закваска приготавливается из нормализованной смеси.

Количество кефира,вырабатываемого резервуарным способом в бумажных пакетах,в соответствии с нормой расходуется 1021 кг нормализованного молока,а на Xт-20149кг,отсюда: